河北广播电视台电视播出中心监看监听系统探索与应用

一、信号流程和监测节点

河北广播电视台全高清播出系统可以承接十个高清频道的播出业务，包括一个卫视上星频道和七个地面频道，以及两个备用频道。以卫视频道为例，信号流程如图1所示

图1 卫视频道信号流程图

主、备链路的信号源过主、备切换器后，依次经各自链路的字幕键控、台标键控、响度控制器，最终连同第三备路，通过主/备三选一板卡分发到各下游单位。系统内主要监测节点包括主/备视频服务器、主/备路切换器、主/备台标键控板卡、主/备响度和主/备三选一后。标清信号从高清三选一前的视分下变换给标清三选一，卫视标清的PGM信号监测节点从标清三选一后选取。

电视播出中心的送下游信号包括三类：送IPTV的H.264信号、送地球站的高清上星AVS+信号和标清上星MPEG-2信号。其中H.264信号由四台哈雷编码器分发，高清上星信号通过四台AVS+编码器、微矩阵、光矩阵，分别分发微信号和光信号各两路，微矩阵和光矩阵用于信号的灵活调度，也便于设备的应急切换和日常维护。MPEG-2系统包括标清编码器、复用器，用来分发标清上星信号。电视播出中心的监控系统对分发给下游的信号进行实时监测也是非常必要的。

此外，卫星接收和网络解码的中央台信号、常用演播室的光端机接收信号等重要的外来信号也需要重点监测。

二、监听监看设备

电视播出中心的监听监看系统包括人工监听监看系统和机器自动报警系统两部分。整体框架如图2所示。

电视播出中心的人工监看设备，包括AURORA4800和AURORA1600画面分割器，HMV360屏幕拼接控制器和GDS信号处理器。人工监听方面，每个频道配备AMS160高清音频监听音响。

AURORA系列画面分割器的控制软件对多画面分割器进行组态设置，实现多信号分配到多画面目标显示屏，实现画面实时、动态地移动、缩放、监视和切换等功能，该软件设置采用所见即所得的操作界面，操作简单易实施，兼具异态提示功能。

HMV360多屏幕拼接控制器采用纯硬件FPGA系统架构和模块化设计理念，不仅具有纯硬件架构的稳定高效，同时可支持各种接口、模块进行灵活的个性化组合，数字多总线数据路由交换的处理机制从根本上保证对所有输入信号源进行实时处理，图像无延迟、不丢帧，从而实现图像的完美呈现。

自动报警部分包括SOP运维监测平台、阿波罗分屏监测设备、各种类型的监测板卡、display监测设备、Elink链路展示、网络存储和语音报警服务器等。

图2 监听监看系统框图

三、信号类型

电视播出中心全高清播出机房采用HD-SDI架构，系统内部信号为无压缩的SDI信号，因此大部分需要监测的信号类型是SDI信号，由7块BHSD29监测板卡进行监测。与外部连接的解码前和编码后信号是ASI信号，由2块BHA31监测板卡监测。IP流信号的监测由阿波罗完成，采用这种方式监测的主要是H.264信号。其他需要监测的信号类型还有正交调幅QAM信号、FM调频信号和地数信号。对应板卡类型和监测负载情况如图3所列。

图3 信号类型和监测负载

四、监测规划和上屏

4.1 自动报警系统的监测规划

在自动报警系统中，不同类型的监测板卡对相应信号进行监测后，通过阿波罗规划上屏，并推送给相应的语音报警服务器，进行异常状态的监测和语音播报。异态的甄别类型有黑场、静帧、静音、声音过低或过高、信号中断，等等。电视播出中心部署了四台阿波罗，后两台阿波罗规划了各频道的切换器节点和PGM信号，中央台和新闻演播室信号，以及对相关信号进行同步的X100等重要的节点。其他与播出安全不直接相关的信号由前两台阿波罗上屏监测。

自动报警系统部署了三台语音报警服务器，分别用于总控机房播报、播出机房播报和display播报。

总控机房值班负责所有信号的异态发现和汇总，因此所有阿波罗的监测都需要推送至总控语音报警服务器。为了提升播出值班的处置效率，播出机房语音报警服务器只由阿波罗3、阿波罗4推送直接涉及播出安全的异常状态的播报。

除此之外，为了进一步加强卫视频道的安全保障，播出中心还部署了一台独立于主监测报警系统的设备display，专门用于卫视节目的语音异态播报。display以IP流的形式进行监测，单独推送给一台位于播出机房的display专用的语音服务器。display除了黑场、静帧、静音等常规异态监测外，还具备台标异常监测功能。

自动报警系统使用网络存储和阿波罗本地存储相结合的方式进行录像存储，支持八套电视节目近一个月内的录像回看。其中阿波罗1-3采用网络存储方式，阿波罗4采用本地存储，阿波罗自带4T的存储空间。

录像的回看通过SOP监控运维平台完成。SOP运维平台承载着节目的信道、码流、视音频故障监测、监测数据记录、网络查询、集中监管等功能。阿波罗的音频通过混音器连接至SOP运维平台。

4.2 人工监看上屏

电视播出中心有播出机房和总控机房两个监看区域。在播出机房，每个频道由一个AURORA1600画面分割器显示垫片、录像机、硬盘主、硬盘备、第三备、字幕预览、主PGM、备PGM、主PST、备PST和6个分控线路，共16个信号。所有频道的标清信号由一台专门的标清AURORA1600上屏。总控机房需要对各个演播室和中央台等外来信号进行监看，由AURORA4800上屏48路信号。

图4 AURORA4800上屏48路信号

电视播出中心部署了两台HMV360屏幕拼接控制器，分别用于播出机房和总控机房的上屏显示。

播出机房的HMV360拼接控制器画了两面墙。第一面墙用于所有正式频道的PGM信号，在播出机房下方上屏。第二面墙是两个备用频道入画面分割器的信号连同标清PGM信号，再经HMV360拼接控制器，在备用频道的大屏上显示。画面分割器具有文字报警功能，由于第二面墙在经过HMV360之前，先经过了画面分割器，因此墙二也可以显示文字报警。

总控机房的HMV360拼接控制器用来拼接自动报警系统和一些其他与播出相关的信号，接线见图5。

图5 总控机房HMV360接线

GDS信号处理器将SDI信号转换成SPF信号，最终以光纤的形式上屏。

五、报警阈值和策略

为了提高报警效率，在保证不漏报的前提下，尽可能减少误报，结合工作实际，确定了一套科学严谨的报警阈值，一般信号的报警阈值见图6。

图6 异态信号报警阈值

当画面静帧时，如果字幕包装恰好在画面底部播出游走字幕，或者台标机在画面上方播出数字时钟，自动报警系统很可能会出现漏报。因此监测区域并没有选择满屏，而是选择了水平和垂直坐标15%-85%的监测范围。由于某些节目经常会出现静止的正常画面，将静帧的报警阈值设置的比较宽松。而黑场和画面丢失这种可能导致严重播出事故的异常状态，一定要将阈值设置得比较严格。

除了不同异态类型，设置报警阈值的差异外，还根据不同频道的特点调整了报警阈值。例如卫视频道作为安全级别最高的频道，异态报警阈值普遍比地面频道更加严格。购物频道经常会出现静止的正常画面，因此静帧报警阈值比其他频道更长。

对于某些特殊信号，如新闻演播室，由于直播时段之外的大部分时间处于黑屏状态，根据具体情况调整了这类信号的监测时段。

结语

监听监看系统是安全播出的重要保障，电视播出中心多次对监测系统进行了升级改造，增加了监看节点，使得故障定位更加精确、迅速。但对于复杂的播出系统而言，仍无法实现对所有节点的全覆盖监测，后续仍可通过拓展监测板卡、增加监测节点等途径，进一步提高监测系统的故障排查效率。

播出中心根据节点的重要程度和不同节目的特点，优化了特殊节点的报警阈值设置。在监测设备的使用方面，制定了完善的运维制度，包括日常巡检和定期重启。播出值班更要充分利用好监听监看系统，要求交接班后第一时间通过备用频道切黑场的方式，测试并确认自动报警系统的正常运行。随着技术的不断革新，完善的监听监看系统已成为了铸就安全播出堡垒的重要组成部分之一。