嵌入式硬盘在电视台数字化网络播出系统中的应用

随着数字技术和网络技术的发展，数字化、网络化、高清化已成为广播电视技术的发展方向。招远广播电视台有2套自办节目，以前，1套采用某公司APS-8000自动播出系统，2套采用另一公司的自动播出系统。由于两个播出系统的信号源均采用录像带，因此，无论是节目播出的综合质量、效果还是效率均受到传统下载和播出方式的影响。为了适应有线行业的数字化发展，招远与某研究所合作，对原有播出系统进行了改造，建立了基于嵌入式硬盘机的网络化自动播出系统，大大提高了节目播出水平。

系统改造目标

1.综合考虑本台原有设施状况，确定2个自办频道的播出通路一次性改造完成，除直播信号外，2个自办频道均采用硬盘播出。

2.所有节目在物理层上可供每个频道共享，如某素材可以在2个频道同时或不同时播出。

3. 实行上载、播出、总编、审片和节目资源的网络化运作和管理。

4.以视频服务器为中心，网络交换机负责连接所有工作站点，完成集中式视频素材和数据的管理，及多终端工作站点的编辑，并通过网络播出控制软件实现两个频道的网络实时播出。 1.系统简介

经过慎重考虑，招远采用某公司VS3200嵌入式数

字硬盘播出系统（嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适合应用系统功能的专用计算机系统）。硬件方面，强调功能稳定，但不强调执行速度；软件方面，强调系统整合及友好的用户界面；因此系统具有专用性强、可靠性高、实时性好、低成本、低功耗、体积小等优点。

（1）VS3200的硬件系统

硬件主芯片采用嵌入式MIPS CPU，具有高速数据处理能力和时序控制及指令集，还内嵌了视音频流媒体的解码功能，能解码普通的MPEG视音频流及HDTV、SDTV视音频流，也能解码PS视音频流及TS视音频流。主板设计相应的驱动电路，能支持以太网、OSD、232通讯口、USB口等设备。

（2）VS3200的软件系统

VS3200使用嵌入式Linux操作系统（某公司开发

的用于数字电视领域的操作系统）。

（3）VS3200的外部接口

VS3200是嵌入式硬盘系统，没有多余的软硬件构件，只提供用户视音频及控制相关的接口。其外部接口如附表所示。

(1) 编解码完全分离，编码出现故障不影响播出。

(2) VS3200使用嵌入式Linux操作系统不仅删除了原操作系统中的大部分应用程序，精简了操作系统内核，同时具有Linux操作系统的稳定性和可靠性，因此大大提高了系统的数据处理效率。目前，此操作系统及应用软件被压缩在主板上的8M Flash中，系统内核仅占约1M空间。

(3) 可以播出单个节目素材，也可以将若干个素材组成一体作为一个素材组播出，后一种功能特别适用于广告播出。

(4)充分考虑了播出的安全性，当播出控制软件出现问题时，可以像操作录像机一样通过VS3200硬盘机的面板按键及

1. 网络架构

网络采用2台HP专业视频服务器作为2个自办频道节目播出的存储素材，原有的苹果非线性编辑工作站则通过FireWire模式构成新闻和广告制作网络及总编、专题，这些内容经过非编系统的审查批准，最终合成的节目再通过上载机导入视频服务器（1台音频制作工作站构成节目配音系统，2台NC4000网络计算机构成节目审看系统，2台VS6000上载机构成影视剧上载系统，上载工作站的4台PC机和素材管理软件构成素材管理系统）。每个自办频道使用4台VS3200硬盘播出机，提供2套一主一备的硬盘播出；节目单的制作及播出控制则由2个频道的播控系统完成。

系统采用标准以太网结构（服务器与交换机通过

1000M光纤模块连接，交换机与终端则采用100M以太网连接）。其网络结构拓扑如附图所示。作站为独立机房，单独使用1台VS2000上载机。经剪辑合成并审查批准的各部门节目，通过每个机房的VS2000上载机转换成支持MPEG-2 的TS流文件格式后，再经网络传送至HP视频服务器的专用待播节目区供自动播出系统调用。2台VS6000则共同组成影视剧上载工作站（每台VS6000由工控机、采集软件、电影魔方软件、素材管理软件组成）。

素材管理系统由上载系统的4台PC机和素材管理软件构成，负责2个频道的硬盘播出素材管理、广告串联单编辑等。主要功能为：接收节目审看系统审查通过的素材和上载工作站上载的素材；将视频资料归档保存；将素材文件由MPEG-2的PS流格式转换成TS流格式后，再通过网络将TS流格式文件传送至HP视频服务器供自动播出系统调用。

5. 节目审看系统

将2台NC4000网络计算机接入电视播出网络，及在服务器上安装的审片软件，共同构成审片系统。

NC4000审片系统的特点为具备网络计算机的硬件功能，其将采用MPEG-2格式压缩的视音频数据通过网络传送至终端进行硬件解码后，输出与电视播出质量相同的图像（而任何未加解码卡的PC机都难以做到）。

1.先进性好

本系统从节目的制作、编辑、传送到播出，在素材流动层面基本实现数字化，为数字化播出打下了坚实的基础，未来一旦时机成熟，只要更换前端的摄录设备和后端发射设备，就能实现标清到高清播出的过渡。2.安全性高

对于播出系统来说，安全性是每家电视台首先要考虑的问题，鉴于此，此系统不但要考虑了播出的每个环节，而且要采取以下策略以保证系统有良好的安全性。

首先，系统使用了主备视频服务器，任何一台服务器发生故障都不影响自动播出素材的获取，且每台服务器的硬盘都采用了RAID5方式进行冗余备份，降低了硬盘存储故障概率。

其次，硬盘播出机VS3200采用主备播出，任何一台VS3200信号出现问题时，都可以由APSN2000系统或用户手动切换至另一台VS3200正常输出。

第三，网络使用2台交换机，能进行主备方式数据交换。

第四，2个频道APSN2000系统采用单机播出，但采用了冷备份方式，当任何1个频道的APSN2000系统发生故障时，备机可立刻代替使用。

第五，VS3200具备手动播出功能，即使失去APSN2000的自动控制，仍可由人工手动控制播出。

第六，硬盘播出的关键设备VS3200采用嵌入式设计，功能单一、效率高、远离病毒、运行安全稳定。 3.生命周期长

有些系统虽然构建价格较低，但维护费用却很高；有些系统不但运行成本相对较高，而且生命期也较短，鉴于此，在探讨一个系统的生命期时应综合考虑诸多因素。

招远采用的硬盘播出方式与国内其他硬盘机PC主板加编解码卡的方式最大的不同是，首先，本系统将素材的存储与播出进行分离，将硬盘机故障率高的解码部分设计为嵌入式，降低了故障率，从而降低了维护成本。这种分离延长了硬盘播出的生命期，此系统只要更换HP视频服务器（相当于更换PC机）就更换了系统中所有硬盘机，能提高整个系统的硬盘播出性能。其次，此系统的结构设计非常灵活，由于HP视频服务器最多可支持9个频道的硬盘播出，且可随时方便地增加频道，因此适合招远的发展需要。