潘黎明

（作者单位：浙江广播电视集团）

基于AFD控制的双切换台高标清同播改造设计

潘黎明

（作者单位：浙江广播电视集团）

目前，高标清同播是电视台的主流播出方式，其播出系统架构的安全性和功能性尤为重要，本文简要分析了高标清同播改造中切换台等系统关键点的设计思路，并探讨了同播应用策略。

高标清同播；切换台；AFD策略

为了进一步满足更多地面频道高标清同播的技术需求，浙江广播电视集团在具备卫视高标清同播频道播出能力的基础上，在保证系统架构的一致性及技术延续性前提下，完成了三个频道的高标清同播升级改造项目。在同播频道系统架构设计上，遵循高安全性、高可用性、高可维护性原则，采用纯高清模式实现具备高标清同播。

本文详细阐述了在新型播出技术需求下，高标清同播升级改造中一些系统关键点的设计思路和同播应用策略。

1　高标清同播频道改造系统设计

1.1系统设计要求

由于这次改造是原卫视备播频道改造以及地面标清频道的高清升级，设计要求技术架构基本延续原系统的成熟方案，升级改造后频道的播出模式与播出流程也需与现有系统保持一致。以下为本次升级改造中的主要技术特点及要求。

第一，全系统信号通路没有单一崩溃点，主备切换处理的信号源完全相同，且采用设备关联零耦合的视音频通道系统，包括同步基准。

第二，同一频道主备周边设备尽可能不互相共享（同一频道主备设备不共用机箱等），以减少频道间的相关性和相互影响。

第三，视频系统整体符合“一键应急”的设计需要。

第四，同播频道设计需具备完整的卫视备播功能。

1.2播出切换系统

原系统现有播出的线切换台采用了Miranda公司的NV5100MC高清切换台和NV5128标清切换台，其多频道共用机箱，插板式播出处理，多路键等灵活、安全的配置方式，非常适用台内的播出业务需求。本着设备选型与现有系统的兼容性和利旧原则，改造考虑利旧改造卫视最小备播2台NV5100切换台。

图1为浙江卫视高标清同播系统架构图，在信号流程上，考虑到下变换后的幅型带来的问题，高清及标清键信号、CCTV高清及标清信号在高清链路和标清链路中分别播出。

图1　卫视高标清同播系统图

为了实现与卫视频道相同的高标清同播功能，并充分利用NVISON的切换台架构。我们在利旧2台NV5100切换台机箱基础上，新增采购2台同型切换机箱，以形成该播出组双切换台架构。

4个NV5100MC机箱形成三个高标清同播的频道播出组，采用高标清分离，且频道主备交叉配置的双切换台模式，如图2所示。高清信号进主备高清切换台，标清信号进主备标清切换台，3个高标清频道的高清播出板卡主备交叉置于2个高清机箱内，标清播出板卡主备交叉置于2个标清机箱内，高清切换台Clean口输出净信号经下变换环回标清切换台作为标清信号源，通过标清切换台键混功能，完成对下变换后的标清Clean信号的叠加台标、字幕键，并配置线路信号用于CCTV标清信号调度转播，实现了一套结构清晰、安全性高、利于维护的高标清同播链路。

1.3视频服务配置

播出视频服务器作为关键信号源设备，在考虑高清文件的接入带宽需求以及专业单一化的播出服务器的高安全性，我们选用了FTP有效传输带宽为90MB/s.及每个编解码模块提供2路独立解码通道的OMNEON Media deck 7000视频服务器及编解码模块。

在视频服务器架构上采用主+备+热备的模式，主备视频服务器配置完全一致，热备播出服务器在日常情况下负责辅助播出，应急情况下可以作为主备视频服务器的备源使用。并配置提前播通道，用于提前半小时的素材播出，以检查视频服务器对于文件的兼容性以及提前审看素材内容质量。

1.4切换台播出控制

在系统设计中，每个频道的播出控制机采用主+备+热备实现三级备份机制，通过挂接两个RS422倒换器，灵活实现三台控制机对主备播出链路两套设备的控制管理，当主备机中任何一个发生故障时，热备机都能实时通过422倒换，实现无缝接管，消除控制设备的故障隐患。

主控制机通过VDCP协议命令方式，同时控制高清主切、标清主切播出处理卡以及主视频服务器，备控制机控制高清备切和标清备切播出处理卡及备视频服务器，热备机控制第三视频服务器，及通过422倒换开关，实现对主切或备切的控制接管。

在程序控制切换台逻辑上，高清播出控制程序上配置存在高清切换台和标清切换台路由控制，高清主切切换高清输入源的任意一路（除CCTV信号），标清主切始终配置控制切换下变换主的标清主路。在CCTV转播上，当高清切换台切高清CCTV信号，程序同时控制标清切换台CCTV标清信号，以达到与卫视同样的同播业务功能。

图2　双切换台高标清同播系统图

2　高标清同播的幅型变换控制策略

在高标清同播中，较为重要的问题是制定恰当的下变换宽高比管理策略，由于演播室新闻类节目及频道综艺娱乐类节目等有着不同的副型变换要求，因而，在频道播出设计中采用AFD（有效幅型描述），形成自动化的幅型变换流程。

由于系统中存在媒体文件中与SDI信号中两种方式的AFD信息嵌入情况，为了同播流程的高效、统一，对这两种方式以及信号环节上的具体实现制定了相应的策略与规范。

2.1媒体文件中嵌入

按照SMPTE436M-2006标准，在MXF文件中嵌入AFD信息，有头部元数据和体部元数据包两种嵌入方式。

从原则上来说，在播出环节中，一个节目应只允许有一种幅型比变换模式，并考虑制作环节中对MXF文件进行体部元数据的逐帧加入AFD值以及播出审看中需逐帧解析AFD值的效率问题。对于文件形式送播节目，出于简洁高效的考虑，我们约定在对文件打包环节，只在嵌入MXF文件头元数据嵌入AFD值，并且该文件只有这一个AFD值（无逐帧AFD数据）。目前主流视频服务器均支持对MXF文件包头的AFD信息进行重写，只需要审片程序调取视频服务器的这部分功能，就可完成对该文件的AFD改写，从而进行幅型应急。

2.2信号中嵌入

按照SMPTE 2016-3-2007标准，可以将AFD和其Bar Data信息写入SDI信号逆程的垂直辅助数据区（VANC），共8bytes字节，“AFD代码”为其中的4Bits码字。对于隔行扫描的两场信号，每一场的辅助数据包都应携带AFD信息。对于HD-SDI，AFD信息需要插入到亮度信号Y的VANC中。

在SMPTE 2016-3-2007中规定的AFD信息嵌入行为切换行后的第二行到有效画面开始都可以，在实际设计中，考虑到下变换器的读取执行开销，并参考了广电总局发布的相关标准，我们认为在1920x1080/50i系统中AFD嵌入行为，第13行、第576行较为合适。

2.3在播出不同信号环节添加AFD值，按如下策略进行设计实现

2.3.1同播下变换

同播链路的下变换器，统一设置为默认自动识别信号源AFD信息下变换。对于没有AFD信息的高清信号，设置为左右切边方式下变换。

2.3.2播出视频服务器

视频服务器根据媒体文件的AFD信息在解码输出的SDI信号每一帧的VANC中嵌入相应节目类型AFD信息。

2.3.3线路信号

演播室线路信号通过选用EVERTZ公司的带AFD嵌入功能7847FSE高清帧同步，可实现逐帧在VANC中加入相应AFD信息。

总控调度直播、延时播线路信号通过设置总控7847FSE高清帧同步，实现嵌入相应AFD信息；标清信号需上变换至高清播出时，则规定为左右加边方式。

2.3.4应急介质播出

由于常规磁带介质无AFD信息，则常规下应变换为切边方式；如需幅型应急，则在录像机的输出链路中环接7847FSE高清帧同步，实现嵌入相应AFD信息。

3　结语

网络媒体的发展已经逐渐成为了传统电视媒体的强大竞争对手，电视节目高清化是电视媒体保持竞争优势的重要技术手段，而高标清同播也是广电技术发展的必经阶段。本文论述了高标清同播频道设计要充分结合自身业务需求，不断改进和完善高标同播类型电视技术平台和业务流程，希望能给电视技术工作者带来一些帮助和思考。

[1]电视台数字化网络化编写组.电视台数字化网络化建设白皮书——电视台高标清同播技术策略研究[EB/OL].(2011-09-08)[2016-04-25].http://wenku.baidu.com/link?url=VtMRsqctGpePY9D5S385VpMJgafhKjGLrOtvv4WyuDmUmoLn3F7mO0CCVAiqe3lBtQ9eWjiLXqYwz7cxJYiKiFSZZwDL_7C_hf6MeufvneK.

[2]SMPTE.SMPTE2016-3-2007Vertical ancillary data mapping of active format description and Bar data,2007.

[3]王萌亚.AFD在CCTV-6频道高标清同播系统中的应用[J].现代电视技术,2013(11).