田晨光

（作者单位：宁夏广播电视台）

宁夏广播电视台卫视频道高标清同播建设方案

田晨光

（作者单位：宁夏广播电视台）

介绍宁夏广播电视台卫视频道高标清同播建设项目，阐述了建设方案和技术特点。

广播电视台；卫视频道；高标清同播；建设方案；宁夏

发展高清电视节目，是广播电视技术进步的必然趋势，是提高服务水平和服务质量的要求，从高清带给用户更加清晰的体验效果来看，建设高清势在必行。

宁夏广播电视台现有5套标清频道，2011年搭建了全台网络化制播平台，并且媒资系统、备播系统、制作系统、播出系统等环节已确立了相关业务流程，运行比较稳定。宁夏卫视频道主要承载着介绍宁夏和宣传宁夏的任务，为更好的宣传服务“一带一路”，并通过“中阿博览会”平台将宁夏的电视节目传播到阿拉伯国家，让世界认识宁夏。宁夏广播电视台对宁夏卫视频道进行高清化系统建设，系统建设项目包括高标清播出分控系统、高清总控系统和高清整备系统三个部分，高清系统应满足高清节目的网络文件化制作和播出。

1 高标清同播的原则

（1）高清节目技术参数要求：高清节目采集、制作推荐采用4∶2∶2采样方式。采用基于DCT帧内压缩编码技术时，码率采用100Mbps或以上；采用MPEG-2长GOP编码技术或新一代压缩编码算法时，码率采用50Mbps或以上。

（2）高标清同播的图像制作要坚持三个原则：一是制作用于同播的高清节目时，在一个节目内或一条新闻内，画面幅型比应当保持统一；二是制作用于同播的标清节目时，原则上不能上下遮幅，如果要制作上下遮幅的标清节目，图形字幕必须位于画面内；三是高清节目制作采用标清素材，在幅型变换时，不应当产生图像变形。

（3）声音技术要求：高清节目应采用立体声格式进行制作、播出；标清节目上变换在高清频道播出，应满足双声道输出。

（4）高标清同播率要求：第一年高清节目源不低于50%，以后每年逐步提高高清节目的份额，最终高清节目与标清节目同播率实现100%。

2 高标清播出系统构成

2.1 高标清播出分控系统

整个系统链路采用主、备方式，高标清播出分控系统采用主路切换台+备路切换矩阵方式架构；标清部分主、备路均使用切换开关的方式构成；从图1可以看到，高清主路信号通过切换台完成台标和字幕的叠加，经过响度控制再送入2×1应急开关，经2×1应急开关输出后的信号作为高清主路播出信号，高清备路信号通过备切换矩阵，经高清键控器进行台标和字幕的叠加后，将信号送入2×1应急开关（带响度控制模块），经2×1应急开关输出后的信号作为高清备路播出信号。

标清主路播出方式采用高清输出的CLEAN信号进行下变换（挤压方式）播出，下变换的信号送入切换开关后，经响度控制器，送入标清键混器进行台标和字幕的叠加，叠加后的信号送入2×1应急开关，经2×1应急开关输出后的信号作为标清主路播出信号，标清备路播出方式与标清主路大致相同，只是缺少独立的响度控制器设备，而是使用带响度控制模块的2×1应急开关。

图1 频道分控系统图

系统的特点：

（1）高清主路使用切换台（16路直切面板），方便值机员的应急操作；

（2）在高清和标清的主路都增加了一体机响度控制器，可以对HD-SDI嵌入音频进行控制，音频采用PCM编码，48KHZ取样，16bit-24bit可量化，支持8声道输出；而高清和标清的备路都采用2×1应急开关含响度控制插件，来完成音量的控制，避免了节目播出时声音的忽大忽小的问题；

（3）在分控系统中增加了2×1应急开关，该设备根据设定机制对故障信号进行自动倒换，避免播出过程中因设备故障、制作节目不规范等出现的黑场、静帧等故障现象，大大提高了安全播出的机制。

2.2 高清总控系统

高清总控系统采用主、备两台72×72路高清矩阵，板卡支持信号的嵌入音频和多码流格式，具有均衡处理和时钟再生功能，矩阵的电源、控制板卡、交叉点板卡全部为冗余配置，支持热插拔。

高清总控矩阵是全台信号调度中心，演播室信号、分控信号、外来信号都经过总控矩阵调度到播出分控系统、各演播室、传输中心、广播总控、全台网和新媒体中心等，并在高清矩阵系统中配置了高清帧同步器、高清延时器、上下交叉变换器，实现信号调度的延时播出、高标清信号上下变换，增强了总控矩阵系统的功能和用途。

总控矩阵系统是各种信号的汇集地，对于信号的监看、技监、信号检测都尤为重要。总控的监看采用8个50寸等离子监视器，通过16×2和8×2画面分割进行画面分割，并对重要信号进行集中显示，也可以对总控任一信号进行选择监看，如信号丢失，画分也会自动进行闪烁报警。由于信号传输的环节较多，对于信号的传输质量也更为严格，在总控机房配置了广播级的视音频监测仪WFM7200，可以对图像和音频进行实时测量。信号检测选用了博汇高清报警系统，它可以对输入高清信号源进行分析检测，如信号中的静帧、静音、黑场、音量过高、彩条、台标丢失等进行声、光、电报警，记录故障日志，并对实施监控的信号进行采集和录制，支持回放功能。

2.3 高清整备系统

为了实现高清文件化的播出，要新建一套高清整备系统，直接与现有全台网（媒资系统、高清制作网、播出系统）进行互联互通，实现高清节目与原标清节目的分离存储，并互不影响。

新建高清整备系统以主/备存储体为核心，包含编单系统、域控服务器系统、备播/接口服务器系统、FTP服务器系统、迁移服务器系统、视频转码服务器系统，还增加了自动技审和应急上载的功能。

高清整备系统的业务流程是按照预播单进行节目备播，在节目关门时间前，高清整备系统向媒资查询待播节目并迁移待播节目至高清播出整备存储。高清整备系统对于不在节目单中的节目禁止进入，对于存在于播出节目单的节目，有条件限制节目进入高清播出整备存储，保证高清播出整备系统的存储安全和文件读写安全，降低系统安全风险。

高清整备系统的增加对全台业务系统的优化和调整也将起到积极的作用：

(1)提高了高清播出视频服务器的安全性；外系统不能直接对高清播出视频服务器进行读写，保证了高清播出存储的节目安全性；

(2)增强了高清整备系统节目的可管理性；制作网的节目由高清整备备播后，待播节目由播出系统按节目单有计划地按设置天数进行备播，有效保证高清节目进入量，保证高清节目的计划性和可控性；

(3)增强了高清整备系统的安全性，配备了应急上载通道、P2和蓝光机，避免在全台网故障导致高清节目无法进行迁移，可通过应急上载通道对高清节目进行本地应急上载。

3 高标清播出系统建设技术说明

高清素材需要在节目素材中添加AFD信息，AFD(Active Format Destriptor)是有效图像幅型描述，主要用来描述一个视频编码中用户在进行画幅变换后希望保留的有效区域（该区域往往是用户在前期拍摄时确定的），它包含了视频画面的宽高比信息，以及所需要进行的变换方式。AFD信息在高标清上下变换中是一个非常重要的概念和数据，要求在整体系统中都支持嵌入AFD信息，方便各系统能自动识别并进行正确的幅型转换。

高清节目下变换为标清节目方式：

（1）挤压方式（Squeeze）：将画面横向压缩，保留了全部画面内容，清晰度好，但画面产生变形。

（2）左右切边（Edge crop）：画面左右两侧被剪切，清晰度好，画面比例正常，但损失了一部分画面内容。

（3）上下镶边；（Letter box）：在画面的上下两侧加黑边，保留了全部面画内容，画面比例正常，但清晰度有损失。

标清节目上变换为高清节目方式：

（1）拉伸方式（Stretch）：将画面横向拉伸，保留了全部画面内容，但画面产生变形。

（2）左右镶边（Pillar box）：在画面的左右两侧加黑边，保留了全部画面内容，画面比例正常，但视觉效果降低。

（3）上下切边（Full width）：将画面进行纵向剪切，画面比例正常，但损失了一部分画面内容。

经过广泛的论证，凡采用的幅型变换最大限度要保证画面的完整度和视觉效果，并要杜绝节目的反复变换使用和画面出现四边黑框等情况。高清节目转标清节目主要采用挤压方式，这是因为现在家庭电视机普遍为16：9幅型显示，高清信号通过挤压后的标清信号，显示在16：9电视的节目内容，画面内容完整并没有任何变形；标清节目转高清节目采用拉伸方式，标清信号经过扩展拉伸方式后，所有标清画面内的内容信息完整保留，但在16：9的电视机上观看内容稍会显胖。

4 高标清播出系统建设方案小结

宁夏广播电视台高标清播出系统方案经多方论证，此方案系统简洁、安全、可靠，也为其它频道高清化改造提供了依据。宁夏广播电视台的卫视频道高清化建设，不仅可以提高现有节目制作和播出的质量，也能够为我台带来巨大的经济和社会效益。