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电视高标清同播系统设计若干问题和实践情况分析

 

福建省广播影视集团 卞德森(本刊特约通讯员) 姜建发 薛承典 林伟勇

《基于62号令的高标清同播电视播控系统的设计和实践》一文发表后(《现代电视技术》201734 期),由于篇幅所限,许多要点未能展开细述,故收到许多业内人士的咨询,希望对电视高标清同播系统架构设计了解更多的细节,这些设计是如何考虑的?本文在此一并作答。

AFD的考虑

我们在筹建东南卫视/海峡卫视高标清同播系统时,先考虑标清信号的下变换方式,由于确定采用单一的挤压下变换方式取得标清信号,全程下变换过程中不存在如切边等多种下变换方式,故决定在系统中全程不采用AFD 控制信息来实现幅型变换。这样的优点是明显的:避免了在设置和控制诸如播控软件控制、播出服务器、上/下变换器上带来复杂的逻辑关系,也可避免在特殊极端情况下(如软件BUG)或某制作环节失误所引起的不必要逻辑混乱。逻辑越简单越有利于保证安全播出,因此本系统全程通道设备上均关闭AFD功能。

二高清信号下变换标清信号的方式

经过研究和测试各品牌上下交叉变换器的各种上/下变换方式,我们把眼光聚集在上变换拉伸方式和下变换挤压方式上。

1是某品牌的变换器的变换方式,从图中可知该变换器带有16:94:3下变换挤压方式(16:9to4:3 Squeezeon 4:3)和4:316:9的上变换拉伸方式(4:3to16:9 Stretch on 16:9)。

2是另一品牌的下变换器16:9挤压方式下变换到4:3Anamorphic)的功能;图3是该品牌上变换器4:3拉伸方式变换到(16:9)(Anamorphic)的功能。

经过客观指标测试和主观效果评测,证明技术上是成熟可行的。因此决定播出信号源统一采用16:9格式,包括演播室直播信号。高清信号下变换成标清信号统一采用挤压方式。参见图4

目前,家庭电视用户已普遍使用平板电视机,基本上都是采用16:9幅型显示,仅部分传统的CRT电视机采用4:3幅型显示。从图4可知。在新型平板电视机上收看通过挤压方式下变换的标清信号,完美地显现了高清16:9的节目内容,无任何变形。在传统的4:3(如CRT电视机)上显示的标清信号,也全部保留了高清16:9画幅上的内容信息,仅在显示效果上稍微变。经过多轮试验和征求多方意见,这种显示效果是可以接受的。采用这种下变换挤压方式优点主要体现在如下:①高标清同播系统结构简洁,且可以完全不用AFD,在制作域和播出域完全可以绕开AFD带来的一系列麻烦和问题,逻辑清晰。②由于标清信号可以直接在高标清同播系统的末级视分获得,在系统中不必配置标清切换开关、键控器和标清台标机等一系列设备,既节约了设备投资,也简化了系统架构,减轻了值班人员的工作强度,提高了工作效率。③高标清画面包装可以完美呈现,如果高清采用16:9幅型,标清采用4:3幅型,16:9拍摄时字幕信号和角标为了兼顾标清的效果,往往在高清的16:9画面上都不是放在最佳位置。采用现在挤压下变换方式,包装人员只要把全部精力放在高清的16:9画面上进行设计布局和创意,这样高标清画面都能获得相同的传播效果。④同样对采用4:3标清信号上变换成16:9高清信号方式也简洁了(下节专述)。⑤ 100%实现高标清同播。

 

 

由于现在标清观众的数量还是比高清用户多,经过近两年的播出,结果表明标清观众是可以接受的,观众并没有任何异议。

三标清信号上变换高清信号的变换方式

那么需要一些特定节目素材的标清信号上变换成高清信号时,将采用何种上变换方式?由于上变换与下变换是互逆关系,下变换采用挤压方式了,上变换顺理成章地采用上变换扩展拉伸方式,如图5。上面已论述了,现在主流的上变换设备均支持扩展拉伸方式变换。

 

同理,采用这种上变换方式带来了一系列的优点:标清信号经过扩展拉伸方式上变换后,所有标清画面内的信息均完整保留,经播出通道末级挤压下变换后在标清4:3屏上收看效果与原标清画面一样的效果。而在16:9的平板电视机上收看高清或标清信号时,显示稍的效果,但所有原画面里的字幕信息等均不需重新制作,均完整地保留。在收视效果上没有太大差异情况下,却节省了采用其他方式上变换可能带来的一些加边、加效果、或加字幕等额外工作,效率上大大提高了。经过近两年的播出应用,这种方式得到普遍接受了。

高清角标的叠加方式

由于高清频道节目要求在画面上持续叠加有高清二字,而这高清二字又不能在下变换的标清信号里出现,所以不能通过台标机、字幕机通过切换台叠加实现。因此必须另辟蹊径,通过调研和测试,最后确定了设计方案,就是在高清播出通道末级设置了二级视分,在第一个末级视分一路输出送往下变换器,以获得标清信号;另一路送到具有内置LOGO功能的键控器,将高清二字写入该键控器的内置LOGO单元中,经键控器叠加上高清二字后再送到第二个末级视分,由该级视分输出HDSDI信号给下级播出单位。参见图6

 

五转播央视新闻联播高清信号延时问题

现在央视新闻联播高清信号采用具有国内自主知识产权的AVS+编码方式,通过卫星方式接收。由于AVS+编码和解码花费时间比MPEG-2 长,经过观察测试,通过卫星接收机接收的央视《新闻联播》高清信号约有5秒以内的延时,所以在高标清同播系统中,确定转播开始时间定为19:00:05,在播控软件上设定该节目的下一条节目播出方式为手动方式。这样转播结束时则可由手动控制切到下一条节目播出,可保证完整无误转播好央视高清新闻联播。

六垫播

垫播信号不采用以往的视频服务器方式,而是开发利用P2录像机可以对P2卡上的特定素材进行独立循环播放的特点,采用P2录像机作为垫播设备,由于P2卡是电子盘,从理论上讲,其可靠性和寿命应高于基于硬盘的视频服务器。目前该垫播装置已连续24小时正常运行近两年了。

由于P2录像机的循环播放是基于整张P2卡进行的,所以要是P2中有多个素材的话,循环播放就会把整张卡中的所有素材按顺序全部轮流循环播放,显然这不符合我们的需要。由于我们实际应用是根据不同节目的需要循环播放不同节目类型的节目,如直播时,宜垫播与直播主题类似内容的垫播节目,其他通用时段时垫播较通用的风光类节目,所以一张P2卡必须有多个不同类型的垫播节目,为了能指定特定节目的素材进行单一的循环播放,我们对P2录像机的功能进行深度挖掘,实现了该功能。具体操作方法介绍如下,并参见图7

 

P2录像机特定素材的循环播放(需要160号设置菜单REPEAT PLAY的配合):

“THUMBNAIL”进入缩略图界面,通过方向键将光标(黄框)停在要播的素材上,先按“CLIP SELECT”键,再按“PLAY”键,进入选中素材(光标停留)单条循环。

若要更换循环素材,先按“STOP”键停止后,再按“SHIFT”+“CLIP SELECT” 解除后,再去移动光标选择其他素材。

注意:当P2卡进行读写操作时,指示灯闪烁橙光,请匆取出P2卡或关闭电源。

要移除工作的P2卡,请先按“STOP”键,让其停止工作,指示灯停止闪烁后再取出。

七播出全网防病毒

虽然整个播控控制网络作为相对独立的子网,目前暂未与台内其他子网(制作网或媒资网)连接,也不与外网对接,并在播出网内的所有工作站封闭了USB口功能,但仍为全播出网配置了网络版杀毒软件。由于广告播出单和播后数据,每天广告部门需要通过U盘导入和导出,为此在系统中特别配置了USB摆渡系统,由2A/B摆渡服务器构成,2A/B摆渡服务器通过USB接口,采用私有协议传输数据,B服务器采用Window操作系统与播出网连接,运行与播出网内各工作站相同的防病毒软件,A服务器采用Linux操作系统,运行另一知名品牌的防病毒软件,且不与播出网连接,只通过USB口与B服务器USB口连接交互数据。病毒库升级软件也是通过此USB摆渡系统导入播出网后进行升级。由于USB摆渡系统采用USB口私有协议与白名单策略,且进行双重的病毒查杀,可有效防范病毒和木马的入侵。

八建议

经过近两年的连续24小时不间断的实际运行,东南卫视/海峡卫视高标清同播系统采用高清信号挤压下变换方式成标清信号的这一技术方案,可以简化系统架构,简化采编播的工作流程,提高编播工作效率,是值得推广应用的技术架构。采用此种优化架构后,上星卫视频道转播中央台《新闻联播》节目时,在标清信号中会在《新闻联播》右上角出现高清二字,故建议央视在新闻联播时,是否可以在高清信号中取消高清二字角标叠加?

在国干网中增加传送中1的高清节目作为备份,目前,只能通过接收中1高清卫星信号作为《新闻联播》和重要节目转播的信号源。

由于高清信号采用AVS+压缩编码方式,编码和解码都需要较长的时间,通过有线网络传输也需要经过编码和机顶盒的解码过程,都需要一定的时间,因此,现在显现在观众眼前的时间标信息与实际标准时间已相差较明显了,建议电视画面上是否取消时间标的叠加?

 

 选自2017年第10期《现代电视技术》