高標(biāo)清同播的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)對(duì)策略

    摘 要：從系統(tǒng)架構(gòu)上看，高標(biāo)清同播系統(tǒng)建設(shè)主要分為輸出分離和源分離兩種技術(shù)方案。在高標(biāo)清同播系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，可能會(huì)涉及到16∶9與4∶3幅型變換、音頻監(jiān)聽(tīng)、字幕處理等技術(shù)問(wèn)題，解決這些問(wèn)題的思路因系統(tǒng)采用的架構(gòu)不同，具體實(shí)現(xiàn)方式也不盡相同。本文在分析對(duì)比高標(biāo)清同播技術(shù)方案基礎(chǔ)上，結(jié)合CCTV新址播控系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、浙江衛(wèi)視/廣東衛(wèi)視等高標(biāo)清同播改造項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題給出設(shè)計(jì)思路和應(yīng)對(duì)策略建議。

　　引言

　　2009年8月6日，國(guó)家廣播電影電視總局發(fā)布了《廣電總局關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》([2009]58號(hào))，CCTV-1、北京衛(wèi)視、上海東方衛(wèi)視、江蘇衛(wèi)視、湖南衛(wèi)視、廣東衛(wèi)視、浙江衛(wèi)視、黑龍江衛(wèi)視、深圳衛(wèi)視等9個(gè)衛(wèi)視頻道于2009年9月28日開(kāi)始高/標(biāo)清同播。根據(jù)《“十二五”廣播影視事業(yè)發(fā)展規(guī)劃提綱(草案)》的指導(dǎo)思想，到2015年，中央電視臺(tái)、我國(guó)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的東中部省級(jí)電視臺(tái)和計(jì)劃單列市電視臺(tái)衛(wèi)視頻道實(shí)現(xiàn)高清播出，我國(guó)西南、西北部省級(jí)電視臺(tái)衛(wèi)視頻道實(shí)現(xiàn)高/標(biāo)清同播。這標(biāo)志著我國(guó)大規(guī)模發(fā)展高清電視已進(jìn)入了實(shí)質(zhì)階段，我們由此也可以看出，從目前到2015年將是大多數(shù)省級(jí)衛(wèi)視頻道高清系統(tǒng)建設(shè)期，也是由標(biāo)清向高清過(guò)渡的重要階段。

　　本文結(jié)合CCTV新址播控系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、浙江衛(wèi)視/廣東衛(wèi)視等高標(biāo)清同播系統(tǒng)改造經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)系統(tǒng)建設(shè)中涉及的諸如高標(biāo)清同播方式、幅型變換、音頻監(jiān)聽(tīng)等關(guān)鍵技術(shù)，給出設(shè)計(jì)思路和應(yīng)對(duì)策略建議，為各臺(tái)今后深入開(kāi)展高清播出系統(tǒng)建設(shè)提供參考意見(jiàn)。

　　高標(biāo)清同播方式

　　依照總局要求，所謂高、標(biāo)清同播，是指同一套節(jié)目，同時(shí)以標(biāo)清和高清兩種格式播出。目前已經(jīng)開(kāi)播的九家電視臺(tái)實(shí)現(xiàn)高標(biāo)清同播的系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)方案不盡相同，概括起來(lái)主要包括兩種模式：

　　第一種采用輸出分離方式，系統(tǒng)定位為面向高清系統(tǒng)建設(shè)，標(biāo)清部分是通過(guò)輸出端下變換方式得到。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。采用該同播系統(tǒng)架構(gòu)的單位包括央視新址和湖南衛(wèi)視播出系統(tǒng)。

　　第二種采用源分離方式，其系統(tǒng)定位是立足標(biāo)清、面向高清，高清/標(biāo)清系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)、并行播出，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖2所示。采用該方式的電視臺(tái)包括江蘇臺(tái)、北京臺(tái)、浙江臺(tái)、廣東臺(tái)、黑龍江等電視臺(tái)。

　　由于篇幅限制，我們不過(guò)多探討上述兩種系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，而是重點(diǎn)從具體實(shí)現(xiàn)層面討論相關(guān)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，包括幅型實(shí)現(xiàn)方式、控制精度、播出應(yīng)急處理等方面。

　　對(duì)于第一種技術(shù)方案(輸出分離方式)，基于AFD技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)幅型變換是其典型應(yīng)用模式。在這一應(yīng)用模式下，控制精度和幅型變換多樣性問(wèn)題相對(duì)容易解決，上下變換設(shè)備通過(guò)識(shí)別嵌入SD/HD SDI信號(hào)輔助數(shù)據(jù)中的AFD信息，不同節(jié)目間可實(shí)現(xiàn)幀精度的幅型變換，同時(shí)，該方式對(duì)于播出控制來(lái)說(shuō)相對(duì)透明，無(wú)需增加額外控制邏輯;應(yīng)急處理方式方面，由于采用輸出端分離方式，相應(yīng)的應(yīng)急處理方式可參考原播出系統(tǒng)的應(yīng)急處理流程�？傊�，采用該技術(shù)方案，可以減少幅型變換不當(dāng)造成播出事故的可能性，同時(shí)也簡(jiǎn)化了運(yùn)行維護(hù)難度，確保節(jié)目多次變換的正確銜接和精確切換。

     

圖1：高標(biāo)清同播實(shí)現(xiàn)方式1——輸出分離方式    圖2：高標(biāo)清同播實(shí)現(xiàn)方式2——源分離方式

　　在高標(biāo)清過(guò)渡階段，特別是關(guān)于AFD相關(guān)規(guī)范尚未完備的初期，播控系統(tǒng)還可以針對(duì)不同節(jié)目實(shí)現(xiàn)逐條上下變換方式的自動(dòng)控制，如控制上下變換器或者矩陣方式(不同變換方式的上下變換器通過(guò)調(diào)度矩陣環(huán)通)實(shí)現(xiàn)幅型變換。

　　該方式需要注意的是控制精度問(wèn)題，設(shè)備控制方式在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中非常容易出現(xiàn)夾幀現(xiàn)象，即不同節(jié)目在幅型變換時(shí)提前或者滯后若干幀，如圖3所示。

　　為最大限度地避免夾幀現(xiàn)象，解決節(jié)目銜接和切換精度問(wèn)題，要求高標(biāo)清同播系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)必須配置必要的同步裝置，播控設(shè)備與受控設(shè)備、信號(hào)源等同步源保持一致，基于正確的時(shí)序控制，從而實(shí)現(xiàn)幅型變換的幀精度控制，該方式同樣適用于矩陣控制方式。

　　對(duì)于第二種技術(shù)方案(源分離方式)而言，由于高清系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立于標(biāo)清系統(tǒng)，即高清和標(biāo)清節(jié)目源是分離的，如何確保高標(biāo)清系統(tǒng)播出節(jié)目同步，包括正常播出，Take、Hold等應(yīng)急處理情況，是采用該方式的設(shè)計(jì)關(guān)鍵;大洋數(shù)字播控平臺(tái)提供的克隆(clone)播出技術(shù)，能夠很好的滿足上述需求，其實(shí)現(xiàn)原理如圖4所示。利用該克隆播出技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高清播出系統(tǒng)與標(biāo)清播出在以下3個(gè)層面方面的同步，確保高標(biāo)清播出系統(tǒng)節(jié)目播出的準(zhǔn)確同步：

　　第一層：節(jié)目單同步。即高清系統(tǒng)和標(biāo)清系統(tǒng)可以通過(guò)一次編單和節(jié)目單自動(dòng)同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)播出節(jié)目單層面的高度共享和一致。

　　第二層：素材同步。即待播節(jié)目文件通過(guò)大洋數(shù)字播控平臺(tái)提供的全域媒體整備系統(tǒng)(GMP)，以節(jié)目單為驅(qū)動(dòng)，基于節(jié)目代碼或者節(jié)目唯一標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)高清、標(biāo)清播出系統(tǒng)待播節(jié)目文件的自動(dòng)整備。

　　第三層：控制信息同步。這也是克隆播出系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一點(diǎn)，源系統(tǒng)和克隆系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)心跳及專門接口，實(shí)現(xiàn)控制信息的同步，包括Take、Hold等應(yīng)急操作，真正實(shí)現(xiàn)高標(biāo)清同播系統(tǒng)“一鍵式”應(yīng)急。

　　克隆播出系統(tǒng)的典型應(yīng)用模式包括兩種：

　　第一種：1∶1備份方式，該方式可以實(shí)現(xiàn)源系統(tǒng)和克隆系統(tǒng)同步播出、自動(dòng)應(yīng)急處理，典型應(yīng)用場(chǎng)景包括高標(biāo)清同播、重要頻道的1∶1備份播出。

　　第二種：1∶N備份方式，即一套克隆播出系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)N個(gè)頻道的備份。該應(yīng)用模式除了應(yīng)用克隆播出技術(shù)外，還利用了大洋數(shù)字播控平臺(tái)特有的多頻道控制和設(shè)備池技術(shù)。

圖 3 不同幅型變換方式切換夾幀現(xiàn)象    圖 4 大洋數(shù)字播控平臺(tái)——克隆播出技術(shù)

　　幅型變換方式

　　在高標(biāo)清同播系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于待播節(jié)目文件，一種思路是采用兩版節(jié)目分別整備，即高清一版、標(biāo)清一版。另外一種是僅提供一版節(jié)目源，上下變換則是通過(guò)在文件或者信號(hào)中嵌入AFD信息，依托視頻服務(wù)器、下變換器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)幅型變換;目前涉及到AFD的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)基本完備，包括SMTPE 2016-1、SMTPE 2016-3、SMTPE 2016-5、SMPTE 377-1-2009等標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基于文件和基于信號(hào)嵌入AFD信息的技術(shù)和相關(guān)設(shè)備已經(jīng)成熟，該實(shí)現(xiàn)方式將是未來(lái)的主流趨勢(shì)。

圖 5 標(biāo)清節(jié)目上變換為高清的幾種典型模式

圖 6 高清節(jié)目下變換為標(biāo)清的幾種典型模式

圖 7 標(biāo)清節(jié)目上變換為高清再下變換為標(biāo)清時(shí)的幾種組合模式

　　通過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)清節(jié)目上變換、高清節(jié)目下變換、標(biāo)清上變換后再下變換等多種變換組合方式。具體變換方式如圖5〜圖7所示。

　　音頻監(jiān)聽(tīng)技術(shù)

　　對(duì)于高清節(jié)目而言，除了視頻方面的幅型變換外，另外一個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié)就是音頻監(jiān)聽(tīng)。對(duì)于高清而言，難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)繞聲節(jié)目的監(jiān)聽(tīng)，特別是基于文件實(shí)現(xiàn)對(duì)DolbyE的監(jiān)聽(tīng)，這是建設(shè)高標(biāo)清系統(tǒng)必須要考慮的環(huán)節(jié)。

　　從目前看，對(duì)于高清播出系統(tǒng)而言，環(huán)繞聲的監(jiān)聽(tīng)可以通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)：

　　第一：通過(guò)切換臺(tái)提供downmix功能，實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)。

　　第二：配置帶Dolby解碼的專用音頻監(jiān)聽(tīng)設(shè)備，如wholer。

　　第三：在文件后備播階段，通過(guò)自動(dòng)技審技術(shù)和人工復(fù)檢技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于文件的Dolby E監(jiān)聽(tīng)。當(dāng)然，這需要具備Dolby公司相關(guān)產(chǎn)品授權(quán)和支持。

　　字幕處理

　　字幕處理問(wèn)題實(shí)際上已不僅僅是高標(biāo)清同播問(wèn)題，廣電總局61號(hào)令頒布后，各地衛(wèi)視播出系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)廣告倒計(jì)時(shí)這個(gè)問(wèn)題上面臨的播出系統(tǒng)與字幕系統(tǒng)播出同步問(wèn)題非常突出。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)前是一個(gè)演播室信號(hào)，后續(xù)跟隨的是廣告時(shí)段，一旦由于某種特定原因，直播節(jié)目延遲，播出系統(tǒng)進(jìn)行了Hold應(yīng)急操作，此時(shí)如果字幕系統(tǒng)與播出系統(tǒng)沒(méi)有及時(shí)實(shí)現(xiàn)信息同步，極易造成提前出現(xiàn)廣告倒計(jì)時(shí)的播出事故。因此，實(shí)現(xiàn)廣告插播系統(tǒng)與播出系統(tǒng)間必要的信息同步是十分必要的。

圖 8 播出系統(tǒng)與字幕系統(tǒng)信息同步

　　圖8是大洋數(shù)字播控平臺(tái)與字幕系統(tǒng)(或頻道包裝、圖文包裝系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)信息同步的業(yè)務(wù)流程圖。在實(shí)現(xiàn)了節(jié)目單級(jí)別以及控制信息級(jí)別同步后，可確保播出節(jié)目、播出時(shí)序與字幕播出的高度一致。從某種意義上，也提高了播出系統(tǒng)的安全性。

　　小結(jié)

　　“十二五”期間將是我國(guó)廣播影視事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵五年，到2015年，全國(guó)各級(jí)廣播電臺(tái)、電視臺(tái)基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，隨著技術(shù)的發(fā)展，各臺(tái)的高清節(jié)目制作能力將得到全面提升。

　　本文就高清系統(tǒng)建設(shè)、高標(biāo)清過(guò)渡階段可能會(huì)遇到的關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)合前一階段電視臺(tái)高標(biāo)清系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，給出了部分設(shè)計(jì)思路和應(yīng)對(duì)策略;隨著高清系統(tǒng)、高/標(biāo)清同播系統(tǒng)的日益增多，視音頻技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)行業(yè)規(guī)范或者國(guó)家級(jí)別規(guī)范的陸續(xù)出臺(tái)，我們期待會(huì)有更多的解決思路和應(yīng)對(duì)策略供業(yè)內(nèi)同行參考，也期待與業(yè)界同仁共同迎接全高清時(shí)代的早日到來(lái)!