电视节目监播系统的构建.doc

电视节目监播系统的构建中国有线电视2Ol1(02)CHINADIGITALCABLETV?摄编制播?中图分类号:TN948.12文献标识码:B文章编号:10077022(2011)02018003电视节目监播系统的构建口赵光明,董彪(永州市广播电视局,湖南永州425000)摘要:利用数字压缩技术,对电视节目播出信号进行采集,再通过网络远程播放,实现对多频道节目播出的监管.关键词:节目监播;H.264;视频采集TVBroadcastMonitoringSystemConstruction口ZHAOGuangming.DONGBiao(BroadcastingandTelevisionBureauofYongzhou,HunanYongzhou425000,China)Abstract:Byusingdistalcompressiontechnology,collectingtelevisionprogramsignals,andthenplayingthroughnetwork,effectivesupervisioncallberealizedduringmultichannelbroadcasting.Keywords:broadcastmonitoring;H.264;videocapture太网端口连接各个客户端和局端MCU,组建星型网络,实现数据的传输.唐山有线视频会议系统的网络拓扑图如图1所示.和网络环境的设计只是系统应用的第一步.视频会议系统能否成功应用,还受到多种条件的限制,例如会议室的设计,视频会议的管理和综合调度等,本文仅就系统的组网进行简单介绍.理平台参考文献:图1唐山有线视频会议系统网络拓扑图5结束语视频会议系统是综合的系统工程,系统硬件设备23段震霞,刘三久.多媒体会议系统设计技术与应用M.北京:中国建筑工业出版社,2009.张江山,鲁平.视频会议系统及其应用M.北京:北京邮电大学出版社,2003.张飞碧,王珏.数字音视频及其网络传输技术M.北京:机械工业出版社,2010.收稿日期:20101l_()2作者简介:赵光明(1967一),男,高级工程师,从事安全播出管理工作,Email:;董彪(1978一),男,工程师,从事广播电视工程技术工作.180中国有线电视)2ol1年箍02期赵光明等:电视节目监播系统的构建1引言目前永州电视台拥有新闻综合,都市,公共,影视(广告总公司经营)4个频道,每天24小时不间断播出节目.为加强台内对电视节目播出内容的监督与管理,我们对每天播出的所有节目都要进行监播录制,以备存档,事故分析等.以往我台采用人工的方式每天对广告播出进行实时监播,来完成这一任务,需要耗费很多的人力物力,而且人的眼睛长时间盯着电视屏幕,对人的身体是一大损伤.后来也曾使用录像机将播出节目录下来,既费时,损耗也不小.随着我台节目套数和播出时间的大量增加,这种方式越来越不适应新的需求,因此有必要构建一套新的基于计算机管理的电视监播系统,以满足台内外对节目播出后的管理,监督,广告客户回查等各方面的需求.2计算机电视监播录制管理系统的工作原理及设计整个节目监录系统就是将所有的播出节目通过采集压缩成数字视频信号,储存到硬盘后,通过网络能很方便地查询与回放调看.2.1对计算机电视监播录制管理系统的基本要求基于电视节目播出后的管理,结合我台的具体情况,电视监播录制管理系统必须达到以下几个基本要求:1)系统可靠性好,必须同时进行4个频道所有节目的完整录制,中间不能有任何漏录情况出现;2)从存储容量考虑,至少能存储和提供前两个月的播出节目待查;3)查询便捷,由于计算机电视监播系统是安装于播出机房,而非机房值班人员是不能进入机房的,因此系统必须提供其他计算机远程查询回放功能;4)从录制的成本和维护方面考虑,系统必须能全自动运行,没有人工干预,且系统软硬件的构成简单明了,有利于工作人员的自行维护;5)扩展性好,可以很方便地增加或减少需要监录的频道.2.2视频采集编码标准的选择数字视频技术的广泛应用推动了视频编码技术的发展与完善,我们对以下3种编码方式进行了选择:1)MPEG一1的标准码率为1.2Mb/s左右,可提供30帧CIF(352288)质量的图像,是为CDROM,CDR,VCD等光盘的视频存储和播放所制订的.MPEGl标准中视频编码采用运动补偿的帧问预测,二维DCT,可变长度编码(VLC,VariableLengthCod.ing),游程编码(RLC,RunLengthCoding)等措施,此外还引入了帧内帧(I),预测帧(P),双向预测帧(B)和直流帧(D)等概念,进一步提高了编码效率.2)MPEG一2基于MPEG一1标准之上,它在提高图像分辨率,兼容数字电视等方面做了许多重大改进,它采用半像素精度的运动矢量,在运动估计和DCT的编码运算中区分了帧和场,并引入了编码的可分级性技术,如空间可分级性,时间可分级性,信噪比可分级性,MPEG一2已经成功应用于DVD,数字电视,高清晰度电视等领域.3)H.264是ITUT的VCEG(VideoCodingex-pensgroup,视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(MovingPictureExpeGroup,运动图像专家组)联合成立的联合视频组(JVT,JoinVideoTeam)共同提出,因此有两个不同的称谓:在ITUT中称为H.264,而在ISO/IEC中,它被称为MPEG一4.MPEG一4标准则引人了基于视听对象(AVO,AudioVisualObject)的编码新思想,它采用了新一代视频编码新技术,如形状编码,自适应DCT,任意形状视频对象编码,大大提高了视频通信的交互能力和编码效率,同时实现了基于像素的传统编码向基于内容的现代编码的转变,但是MPEG一4的基本视频编码器还是采用混合编码器,其编码方案仍然是基于DCT(离散余弦变换)+MC(MotionCompensation,运动补偿)+VLC(可变长度编码)的混合编码方案.H.264的设计目标是为了满足日益增长的对高压缩比运动图像的不同应用要求,如可视电话,实时视频会议系统,因特网视频传输,多媒体信息储存等,主要有以下特点:高压缩效率:在类似的编码器优化条件下,与H.263+或MPEG一4SimpleProfile相比,H.264在大多数码率情况下最多可以节省50%的码率.高质量的编码效果:H.264能在几乎所有码率的情况下具有更高的编码质量,包括低码率,并且在编码器中采用复杂可分级设计,在图像质量和编码处理之间可分级,以适应高,低复杂性的应用.提高网络适应性:这个特性是从设计理念上把视频和传输分开,采用网络友好(NetworkFriendliness)的结构和语法,形成视频编码层(VideoCodingLayer,VCL)与网络提取层(NetworkAbstractionLayer,NAL)两个层次,其中VCL主要提供核心的高质量视频压缩,NAL则是针对具体的网络传输环境把压缩数据进行传输封装,这样更有利于封装打包和信息优先级控制,以适应不同的网络应用.针对采集的是多频道,时间长,容量大的视频文件,我们选用具有相对较高压缩比和高质量图像的H.264编码方式.2.3视频采集卡的选择视频采集卡又称视频捕捉卡,用它可以获取数字化视频信息,并将其存储和播放出来.很多视频采集卡能在捕捉视频信息的同时获得伴音,使音频部分和视频部分在数字化时同步保存,同步播放.视频采集卡的功能是将视频信号采集到电脑中,以数据文件的181赵光明等:电视节目监播系统的构建中国有线电视2011年第02期形式保存在硬盘上,它是我们进行电视节目监播必不可少的硬件设备,通过采集,我们就可以把各电视频道播出的视频信号按播出顺序转存到监录计算机中.利用相关的视音频播出软件,对数字化的视音频信号进行回放,从而达到电视节目监播的目的.为了满足系统对多频道录制和采用H.264编码标准的需要,我们选择了DS一8008HC采集卡,它的最高分辨率可达到720X576(CCIR一601值)PAL制25帧每秒,它的特点是采集的图像分辨率高,视频信噪比高.DS一8008HC采集卡可以同时进行8通道音视频信号压缩,由于采用了DM642DSP的芯片核心技术,支持硬件H.264编解码器算法,而不占用CPU资源,这种方式决定了它比所有采用软件编码压缩方式的采样卡能取得更好的图像质量.DS一8008HC采集卡具有以下一些主要特点:1)录像质量码率可自行调整,容易在视频质量和录制文件大小之问找到平衡点;2)具有较强的智能网络传输功能,对传输带宽要求低,支持本地和远程点对点录像文件回放,支持回放中的录像剪辑,便于远程回放和管理;3)该卡发热量很小,满足长时间运转的要求.实际应用中,因为DS一8008HC采集卡可以同时进行8通道音视频信号采集,我们用了一块采集卡,即可同时录制现有的4个频道的节目.2.4计算机控制及存储系统的设计要求基于电视监播录制管理系统的工作特点,我们对计算机控制及存储系统的设计要求是:(1)系统必须具有服务器级的稳定工作能力,满足24小时不问断的工作,这对于CPU,内存,硬盘特别是主板等主要配件的选择和机箱电源,散热系统的稳定性有较高要求;(2)硬盘存储空间要大,根据计算和实际测试数据,完整录制我台4个频道每天的节目,为了保证2个月以上录制量的需要,系统配置了2T容量的硬盘素材盘;(3)操作系统和素材使用不同的硬盘,这样便于硬盘数据的管理和损坏后的更换.3系统实施应用(1)监录服务器使用安徽天虹公司的监录系统软件,支持DS一8008HC,我们将播出服务器输出的数字信号,通过D/A转换,经视音频分配器,输入到监录服务器DS一8008HC,按日期以1小时为段进行不问断采集,储存到指定目录下,这样在终端调看就十分方便.系统还具有视频和音频丢失报警功能,网络采用1G架构,避免素材回放不流畅,整个系统的信号流程如图1所示.(2)监看终端的应用.在监看终端,我们使用安徽天虹公司配套的客户终端软件,它嵌入了H.264播放器,软件支持多户对远程采集节目的回放,网络回放182局总编室终端:产业经营部终端卜口:广告总公司终端U-7H一芒端i端:一一1l;公共频道终端二一一视音频分配器信号线网线图1系统信号流程画面非常流畅;能方便精确地实现录像资料检索,包括时问检索,录像检索,事件检索.监录服务器录像文件共享路径为5监录文件$,其中该IP为监录服务器地址,通过网络连接就可以查看到清晰流畅的图像.打开录像播放器,选择要监看录像的起始日期及通道,点击搜索,搜索完毕,想要监看的电视节目列表就出现了,双击要看的节目素材就可以播出了.4注意事项(1)要根据节目播出时间,合理设置各频道收录起始时间,以便增长硬盘记录的有效时间;(2)有条件时最好定期(如两年一次)更换硬盘以防患于未然,实际应用中,如要增长记录时间可增加硬盘容量;(3)及时删除记录的过期素材.5结束语这套智能数字化监播系统在永州电视台的安装使用,减少了节目播出监管人员,大大提高了工