数字化“两盘”播控系统硬件测试与思考(上)

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  【摘要】 本文是对数字化“两盘”播控系统硬件所作测试的总结与思考,主要从测试依据与思路、同步系统特性测试、数字视频通道特性测试、图像质量客观测试、迁移性能测试、关键设备和服务冗余可靠性功能测试等方面进行介绍。
  【关键词】 “两盘”播控系统?数字视频通道特性?图像质量客观测试?迁移性能?冗余可靠性
  一.引言
  扬州电视台基于视频服务器与专业光盘录像机的数字化播控系统项目获得了2011年度广电总局科技创新奖之“科技成果应用与技术革新类”二等奖,我台数字化播控系统采用了“两盘”(硬盘+专业光盘)播出,使得视频服务器与专业光盘录像机在自动播出控制软件控制下自动协同地完成电视节目播出工作,该系统自2010年1月8日设计建成投入应用以来,运行一直稳定正常,各项性能和功能指标均达到了设计预期目标,实现了节目编播业务全流程的高安全、高效率、高质量和高管控,满足了我台在全台网环境下4个自办频道节目编播业务的各项需求,在编播业务流程方面成功实现了理念创新和模式创新,我们作为系统技术维护与技术管理人员,在数字化“两盘”播控系统日常技术维护、技术测试与技术管理工作中也积累了不少实践经验。
  二.测试依据与思路
  1.测试依据
  我台对数字化“两盘”播控系统的硬件技术性能和功能进行测试时,主要依据的是GB3174-1995《PAL-D制电视广播技术规范》、GY/T165-2000《电视中心播控系统数字播出通路技术指标和测量方法》、GY/T243-2010《标清电视数字视频通道技术要求和测量方法》、GB/T17953-2000《4:2:2数字分量图像信号的接口》等技术标准和规范以及我台关于数字化“两盘”播控系统的技术需求,测试仪器主要采用了SDI数字视频信号(嵌入音频)发生器TEK TG2000、视频分析仪TEK VM700T、数字视频波形监视器TEK WFM700和TEK WFM6120以及图像质量分析仪PQA500等。
  2.测试思路
  我们重点对GY/T165-2000《电视中心播控系统数字播出通路技术指标和测量方法》和GY/T243-2010《标清电视数字视频通道技术要求和测量方法》进行了认真研读,我们决定按照GY/T243-2010规定的标清电视数字视频通道技术要求对数字化“两盘”播控系统数字视频通道的技术性能进行测试,这些技术要求包括:SDI接口特性、SDI信号格式、SDI通道模拟分量视频特性、图像质量、SDI嵌入音频特性等,具体的技术要求与通道的类型有关,归纳起来,标清电视数字视频通道按照通道特性和测试要求的不同,按上述标准将通道分为A、B两种类型。
  限于本文篇幅,笔者在对一次完整测试的所有测试结果进行归类、分析之后,对同一类通道(A类或B类)的不同测试链路,本文仅仅列出了一到两组测试结果供读者参考。
  三.同步系统特性测试
  数字化“两盘”播控系统的同步系统选用了主备2台同步信号发生器(同步机)Tektronix SPG300及1台同步信号倒换器Tektronix ECO442D。表1列出了对同步系统特性进行测试的结果,可以看出,所测系统同步特性符合GB 3174-1995《PAL-D制电视广播技术规范》的要求。
  1.主同步系统特性测试
  主同步机输出黑场同步信号,经同步倒换器、模拟视频分配器VDA1,由模拟视频分配器VDA2输出送到视频分析仪VM700T进行测试。
  2.备同步系统特性测试
  备同步机输出黑场同步信号,经同步倒换器、模拟视频分配器VDA19,由模拟视频分配器VDA20输出送到视频分析仪VM700T进行测试。
  四.数字视频通道特性测试
  我们对数字化“两盘”播控系统的数字视频通道特性和SDI嵌入音频通道特性进行了测试,测试结果表明,所测的数字视频通道分量视频特性符合GY/T243-2010《标清电视数字视频通道技术要求和测量方法》甲级要求,所测的SDI嵌入音频指标也正常。
  1.主视频服务器数字视频通道特性测试
  采用标清电视数字视频测试信号由主视频服务器的新闻频道播出通道输入后,以IMX50编码方式先上载、再重放输出,经数字视频分配器D7、总控矩阵、新闻频道主播出处理卡,由数字视频分配器D30输出送到视频分析仪VM700T进行测试。4.1属于B类数字视频通道的测试链路,含有视频服务器编解码通道。
  2.备视频服务器数字视频通道特性测试
  采用标清电视数字视频测试信号由备视频服务器的新闻频道播出通道输入后,以IMX50编码方式先上载、再重放输出,经数字视频分配器D11、总控矩阵、新闻频道备播出处理卡,由数字视频分配器D32输出送到视频分析仪VM700T进行测试。4.2也属于B类数字视频通道的测试链路,含有视频服务器编解码通道。
  (1)SDI接口特性
  (2)SDI通道模拟分量视频特性
  测试所用标清电视数字视频测试信号源分别为:75%彩条信号,用于测试通道的增益(输出输入幅度差)。正弦平方波和条脉冲信号,用于测试通道线性失真中的K系数。多波群信号,用于测试通道线性失真中的幅频特性。斜波信号,用于测试通道的信杂比。五阶梯波信号,用于测试通道的非线性失真。蝴蝶结信号,用于测试亮度通道与色差通道间的色亮时延差。
  先将上述信号源分别送到被测通道,再将被测通道输出信号送到数字视频波形监视器WFM700,将SDI信号转化为模拟分量信号后,再送到视频分析仪VM700T进行测试,在VM700T上分别读出输出幅度、幅频特性、非线性失真、信杂比、K系数、色亮时延差等技术指标数据。需要注意的是,在正式测试之前,必须先将上述信号源分别直接送到WFM700,再将WFM700输出的模拟分量信号送到VM700T直接测试,以校准WFM700在“SDI→模拟分量”D/A解码转换过程中带来的误差。   (3)SDI嵌入音频特性
  3.专业光盘录像机数字视频通道特性测试
  采用标清电视数字视频测试信号由城市频道的专业光盘录像机PDVR1输入后、以IMX50编码方式先记录、再重放输出测试信号,经数字视频分配器D37、总控矩阵、城市频道主播出处理卡,由数字视频分配器D39输出送到视频分析仪VM700T进行测试,测试结果如下。4.3属于B类数字视频通道的测试链路,含有专业光盘录像机编解码通道。
  4.主外来线路信号数字视频通道特性测试
  采用标清电视数字视频测试信号由新闻演播室信号主通道端口输入,经帧同步机FS12、数字视频分配器D5、总控矩阵、生活频道主播出处理卡,由数字视频分配器D48输出送到视频分析仪VM700T进行测试,测试结果如下。4.4属于A类数字视频通道的测试链路,不含有视频服务器编解码通道或专业光盘录像机编解码通道。需要指出的是,为了便于与B类数字视频通道测试链路的测试结果进行对比,也为了验证A类数字视频通道的有关结论,我们也对A类数字视频通道测试链路的SDI通道模拟分量视频特性进行了测试。
  5.备外来线路信号数字视频通道特性测试
  采用标清电视数字视频测试信号由新闻演播室信号备通道端口输入,经帧同步机FS13、数字视频分配器D6、总控矩阵、商务频道备播出处理卡,由数字视频分配器D59输出送到视频分析仪VM700T进行测试,测试结果如下。4.5也属于A类数字视频通道的测试链路,不含有视频服务器编解码通道或专业光盘录像机编解码通道。
  (1)SDI接口特性
  注:数据略
  (2)SDI通道模拟分量视频特性
  注:数据略
  (3)SDI嵌入音频特性
  五.图像质量客观测试
  我们对数字化“两盘”播控系统的标清图像质量进行了客观测试,标清测试图像序列由主视频服务器的新闻频道播出通道以IMX50编码方式上载,再由主视频服务器重放输出,经数字视频分配器D7、总控矩阵、新闻频道主播出处理卡,由数字视频分配器D30输出送到图像质量分析仪PQA500进行测试,该测试链路属于B类数字视频通道的测试链路,含有视频服务器编解码通道。图像质量客观测试结果如下,可以看出,在图像质量客观测试中,PQR平均值为1.4。通常在图像质量客观测试中,PQR值越小,图像质量越好。PSNR值越大,图像质量越好。当PQR值=1时,图像质量基本没有损伤。当PQR值=3时,图像质量损伤可察觉但不明显。当PQR值=10时,图像质量损伤明显。
  六.迁移性能测试
  我们对数字化“两盘”播控系统二级存储与在线存储之间的素材迁移性能进行了测试。
  首先,测试从二级存储主硬盘阵列分别迁移一条素材到在线存储主硬盘阵列(主视频服务器)和在线存储备硬盘阵列(备视频服务器)时的性能,结果如下。
  其次,测试从在线存储主、备硬盘阵列分别回迁一条素材到二级存储主硬盘阵列时的性能,结果如表7。
  表中在线主指在线存储主硬盘阵列,在线备指在线存储备硬盘阵列,二级主指二级存储主硬盘阵列。上述测试结果,所测二级存储主硬盘阵列到在线存储主、备硬盘阵列的迁移总性能为54.4MB/s。在线存储主、备硬盘阵列到二级存储主硬盘阵列的迁移总性能为93.9MB/s。
  七.关键设备和服务冗余可靠性功能测试
  对数字化“两盘”播控系统关键设备和服务冗余可靠性功能进行测试非常必要,这是验证和评估数字化“两盘”播控系统安全可靠性功能的必要手段。按照我台数字化“两盘”播控系统业务流程的技术需求,下表所列关键设备和服务必须具备冗余备份功能,我们对系统关键设备和服务冗余可靠性功能的测试结果请见下表,可以看出,播出视频服务器、播出数据库和播控工作站、二级存储、在线存储等关键核心设备和服务均具备冗余备份功能。
  值得一提的是,我台数字化“两盘”播控系统主、备关键设备和服务冗余备份均采用手动方式进行切换或倒换,因为我们认为手动方式比起自动方式进行切换或倒换具有一些明显的优势:(1)手动方式下系统配置相对简单,自动方式下系统配置相对复杂。显然,系统配置越简单,系统运行越可靠。(2)手动方式下人工应急处理的可控性比起自动方式明显要强。(3)手动方式下不存在系统自动误动作的可能性,因此手动方式下系统运行的可靠性比起自动方式下明显要高。(4)手动方式进行切换或倒换可以逼迫或提醒播控值机人员和技术保障人员熟悉、掌握播控业务技能,避免自动方式下遇到应急情况时往往“靠天收”的窘境,所谓忘战必忧,说的就是这个道理。
  八.体会
  扬州电视台数字化“两盘”播控系统采用硬盘结合专业光盘(简称“两盘”),实现了视频服务器与专业光盘录像机混合播出。该系统采用了“素材上载与审看→段落编辑→节目单编制→节目单审看→播控执行”的编播业务流程,长节目由专业光盘录像机直接进行播出,广告等短节目先上载到二级存储阵列,再迁移到视频服务器中,然后由视频服务器进行播出,那么在专业光盘录像机与视频服务器混合播出的“两盘”播控技术体系下,如何才能做好电视节目安全播出工作呢?
  1.安全播出要有强烈的责任感
  电视节目安全播出是电视台播控部门的最重要工作,是电视播控人员的最主要任务。安全播出工作日复一日、年复一年,很多人觉得枯燥平淡,但安全播出工作责任重大,电视播控人员必须牢记“安全播出是生命、安全播出无小事”,对待安全播出工作必须要有强烈的责任感,在思想上高度重视安全播出工作。安全播出工作的实时性和不可重复性决定了电视播控人员的任何马虎大意都有可能导致不可挽回的播出差错或播出事故,电视播控人员应以主动、积极、自信的姿态迎接安全播出工作中的各种压力和挑战,要能够将工作压力转化为勤奋工作的动力,细致、踏实地认真履行安全播出职责,才能实现安全播出工作目标。   2.与编播业务流程其他环节做好衔接
  电视播控人员应该主动与编播业务流程其他环节的工作人员做好衔接,电视播控人员必须尽最大努力避免因节目编排错误、光盘(供播出用的专业光盘)送播手续不全甚至送错待播专业光盘、节目片头始播点位置不准、节目片长计时不准、光盘送播不及时等因素或隐患可能引起的播出事故。在播控值班过程中要尽可能发现问题并及时解决,如果是节目单出现问题应及时与编播人员沟通,如果是待播专业光盘未能正常送到,应及时咨询送盘人员,同时要将相关情况上报部门主管,并在值班记录上进行简要记录。
  3.作流程和管理规范进行操作
  在播控值班过程中,电视播控人员必须严格按照台里制定的《数字化“两盘”播控系统岗位培训纲要》、《电视播控值机员岗位职责》、《电视播控值机长岗位职责》、《电视节目数字化播出工作流程》、《广告全文件化播出管理及工作流程》、《电视节目数字化播出值机管理规范》、《电视节目安全播出应急处置预案》等规定的工作流程和管理规范进行操作,做到严格要求、严格执行、严格管理。
  4.做好前后班交接工作
  电视播控当前轮次值班人员在临近下班时必须克服松懈情绪,要注意交班时是否有节目切换,要及时确认是否有注意事项交代给下一轮次值班人员。
  接班时要主动询问前一轮次值班人员有无需要注意的事项,播控系统设备、播控程序是否正常,待播的视频服务器节目素材、专业光盘、直播节目的线路信号源是否就绪、是否预卷完毕,等等。
  5.关注节目切换前后播出情况
  在播控值班过程中,在节目切换前后,电视播控人员必须注意主备播控工作站是否正常,主备视频服务器节目素材、专业光盘是否就绪、是否预卷完毕,要充分利用专业光盘录像机提前30分钟预卷的情况,密切关注专业光盘录像机是否正常预卷。在往专业光盘录像机中放入专业光盘时要仔细核对盘号、节目名称、播出(首播、重播)日期,严格检查盘盒、盘芯、盘盒卡片、电子节目单、纸质节目单等是否“五”统一,还要注意检查专业光盘节目的片头和片尾的TC码及画面。
  6.掌控节目播出进程
  在节目播出过程中,电视播控人员要勤动手、勤动脑、勤观察、勤检查、勤询问,要动态地掌控节目播出进程,动态地掌握播控程序和播出信号是否有任何报警,要认真监听、监看在播节目,仔细检查下一条待播节目是否预卷完毕,后几条将播节目是否备妥就绪,注意检查播控软件界面中显示的播控主机与相关服务器的连接情况,并在播控软件界面的左上角检查两台专业光盘录像机的标识是否出现异常情况,还要在播控软件界面的状态栏查看有没有出现报警,如有报警内容,应及时做出相应的处理。要注意观察软件状态灯,绿灯代表程序正常运行,黄灯代表程序存在一般性错误报警,如节目存在重叠、空隙等,红灯表示程序存在严重的错误,如程序的编排出错、专业光盘录像机出现空置、视频服务器素材不存在等,这些都需要电视播控人员进行及时判断和处理。
  要注意加载节目单与追加节目单的区别,加载节目单是指清除当前节目单,重新建立并加入新节目单,追加节目单则是在当前节目单的最后加入新节目单。一般是在每天下午17:30左右追加当天晚间的节目单和第二天白天的节目单,在追加的时候要注意选择相应的频道,并在追加完成之后检查视频服务器节目素材是否存在,如有问题应及时与编播人员联系并解决。
  对在线播出字幕机的操作,要注意在对本频道播出节目单进行修改之后,要及时选择更新本频道相应的字幕播出单,以确保字幕播出与节目播出能够同步。
  7.利用好智能监控系统
  令人欣慰的是,我台数字化“两盘”播控系统建立了一套智能监控系统,该系统的主要功能是实时监控数字化“两盘”播控系统中各主要功能节点的状态信息、在播信号传输技术质量,以及设备机房各个机架内的温度湿度等,当播控系统出现故障或在播信号出现问题时,智能监控系统能够及时自动报警,据此电视播控人员就能够动态地分析掌控播控系统设备运行状态。智能监控系统是电视播控人员五官触角的延伸,是用先进技术手段提高播控值班的效率和针对性,能够有效地减少播出事故的发生,还可以有效地减少人为判断失误,因此我们在播控值班过程中必须充分利用好智能监控系统。
  8.灵活冷静地执行好应急处置预案
  如果在播出过程中出现播控系统设备或网络故障或人为差错等意外情况,电视播控人员必须灵活冷静地执行好应急处置预案,及时进行应急处理,尽力保证在播信号传输通路不中断或中断时间最短。如果是专业光盘录像机未能正常启动,则应立即进行人工干预,手动启动专业光盘录像机,如果手动也无法启动专业光盘录像机,应立即关、开其电源,再手动启动专业光盘录像机,如果还是无法启动专业光盘录像机,应将专业光盘录像机中专业光盘退出并更换另一台专业光盘录像机播出,只有在光盘无法退出或损坏的情况下,才能启动并播出下一个节目。
  另外我台规定,在播控工作站上对节目单进行追加之后,如果需要对节目素材或节目单进行修改,此时如果时间紧迫(离播出时间小于30分钟),则规定由编播人员下达指令,由电视播控人员进行修改;此时如果时间富余(离播出时间大于60分钟),则规定由电视播控人员在播控工作站上删除已追加的节目单,由编播人员撤回重新编排、发送后,再由电视播控人员重新追加。
  在两盘”播控技术体系下,我台播出线上除主备视频服务器之外,每个频道只配置了两台专业光盘录像机参与播出,在播出过程中,一盘专业光盘在播放完毕之后,电视播控人员要及时更换下一盘专业光盘,以避免发生误播事故。在每天节目播出结束之后,需要关闭两台专业光盘录像机的电源,或在以视频服务器播出模式下,关闭专业光盘录像机的电源,让其休息。
  9.接受安全播出培训
  电视播控人员应该主动适应“两盘”播控技术体系要求,主动接受台里和部门组织的安全播出培训,积极参加应急处置预案演练。需接受培训的内容包括安全播出意识培训、事故预防性教育、设备操作使用培训和应急播出演练,要严格执行各项操作规范、规程、流程,防止误操作造成错播、漏播、停播事故,要有针对性地解决异常情况下应急操作过程中“心慌、手忙、程序乱”等具体问题,在遇到弄不懂的技术难题时要主动向部门主管请教解决办法,以不断提高自身综合技能。   10.偶发事故作为教训认真吸取
  电视播控部门在安全播出定期或不定期例行会议上,要注重以事明理,既讲安全播出大道理,又讲安全播出操作规范,要用大道理统一日常操作规范,坚持正确的安全播出行为。要长期、持续、旗帜鲜明地反对一切有害、错误的思想和行为,通过日常安全播出工作中发生的事情,统一安全播出思想,提高安全播出意识,使电视播控人员明确应该怎样做,不应该怎样做。务必将偶发事故作为教训认真吸取,要分析事故或故障的现象特征,查找原因。对于操作失误,必须查找、分析问题根源,要从错误中总结经验教训,思考最佳的处置办法是什么,举一反三,触类旁通,以便遇到类似情况时不重滔覆辙,不犯别人曾经犯过的错误。
  11.播控系统设备进行定期技术维护
  电视播控人员应该坚持参加部门组织的对播控系统设备的定期技术维护,要按计划、按流程、按步骤地完成播控系统设备定期技术维护,通过主动巡检、测试,提前发现事故隐患。根据设备不同以及维护内容不同,定期进行日检、周维护、月维护、季维护。日检是每天做好三次以上设备状态巡检,查看是否有异常告警等。周维护每周进行一次,主要是重启各类工作站。月维护每月进行一次,主要是针对各类工作站、各类服务器定期进行清尘、重启等,并做好专业光盘录像机保养和维护工作,保证专业光盘录像机正常运行。季维护每三个月进行一次,主要是对播控系统主要设备和主要通路进行技术指标测试、分析和比较,排查各类安全隐患。
  结语
  以上是从电视播控人员的视角,就在专业光盘录像机与视频服务器混合播出的“两盘”播控技术体系下如何做好电视节目安全播出工作,谈了一些心得体会,希望能够给兄弟电视台播控部门的同行提供一些启发。我深信,只要我们电视播控人员保持高度的责任感和踏实的工作作风,只要我们怀有一颗认真、细致的心,我们一定能够炼就一手高超的播控专业综合技能,在播出过程中无论遇到什么突发情况或者事故隐患,都能够妥善处理,从而圆满完成电视节目安全播出工作。
  此外,作为数字化“两盘”播控系统日常技术维护与技术管理工作的一项不可或缺的重要内容,同时为了动态掌控、全面验证和正确评估数字化“两盘”播控系统的各项技术性能和功能,我们对数字化“两盘”播控系统的硬件技术性能和软硬件功能实施了定期每个半年一次的客观测试。本文介绍的对数字化“两盘”播控系统硬件的同步特性、数字视频通道特性、图像质量、迁移性能、冗余可靠性功能所作测试的总结与思考,希望能够给兄弟电视台的同行提供有益的启发。
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