一体化图文视频切换系统
谭耿
(广西电视台)
摘要：随着电视台事业的发展，电视节目对时效性和观赏性的追求以及对收视率提高的现实要求使电视节目播出模式呈现多样化，并且之前一直从属于节目的字幕和角标也随着电视事业的发展逐渐成为电视台的重要资源，因此安全播出要求越来越高。为确保节目的播出安全，提高电视播出质量，提高节目播出的工作效率，优化播出系统的视音频切换以及键叠加功能，简化播出系统的应急体系，根据广西电视台的播出系统的现状，构建了嵌入式图文视频切换系统；该系统提供了高标清过渡期的解决方案，具有统一的网管工作站，实时监控设备的运行状态，防患于未然；多重冗余的控制终端，减少了电视台在备份设备上的投入，同时大大增加了系统的应急处理能力；嵌入式图文应急播报系统，避免了因台标机故障或者设备不兼容所引起的播出故障，减少了台标机的使用也减少了设备成本。关键词:切换 嵌入式 矩阵 键混1 系统简介
嵌入式图文视频切换系统采用原Leitch公司推出的Icon Master SD/HD高标清主控切换台，视频切换矩阵可以选择外置机箱，也可以选择内插在NEO机箱的矩阵模块。Icon Master具有帧存储功能并且支持静切换，保证了本地和外场视频切换过程中画面声音的连续性。Icon Master提供两个外键和四个内键，这也是目前标配最多的。四个内键相当于四个独立的键层，不仅支持静态或动态台标，还可以实现模拟或数字时钟、可变速的滚动字幕等，内键功能非常强大。一个NEO机箱最多可以插入六个频道的板卡，也可以根据不同需求在机箱内插入其他功能的板卡，比如内置矩阵模块或者多画面分割模块。2 系统技术方案
嵌入式图文视频切换系统的结构分为六个部分：切换面板、管理工作站、切换矩阵、连接通信模块、图形处理模块和切换键混控制模块。图1 嵌入式图文视频切换系统的结构
2.1 切换面板主要的操作面板，提供12路或22路输入接口，双电源供电，可独立设置基本配置参数，部分按键可自定义功能，可对播出信号音频进行处理，最多可对4个频道信号进行切换操作。2.2 管理工作站安装了系统管理软件及图标写入软件的常规办公电脑，嵌入式图文视频切换系统的全部信息以及实时工作状态可以通过系统管理软件看到。2.3 Panacea切换矩阵Panacea矩阵是嵌入式图文视频切换系统中切换功能的执行模块。多达12路的视频输入，完全满足广西电视台硬盘信号，现场信号，录像机信号，垫片信号的需求。该矩阵具备高标清晰度视频兼容。如今正处在高标清过度的关键时期，具备高标清兼容的切换矩阵，降低今后全面高清化的设备成本，学习成本。2.4 连接通信模块连接通信模块用来提供和命令控制系统之间的连接和通信。提供针对机箱内板卡的通信，控制和检测等功能，通过同轴、以太网或者标准串行端口来实现功能2.5 MGI图形处理模块利用管理工作站将图元文件写入MGI图形处理模块，最高可支持999个图标ID（取决与图标大小/类型/时长和存储介质大小）。支持灵活的图标格式，静态logo、动画logo、数字时钟、模拟时钟(两种时钟模式都可以使用内部时间或外部LTC)。支持最大4GB在线存储空间以及8GB近线存储空间。2.6 MKE切换键混控制模块MKE控制模块负责嵌入式图文视频播报系统的切换控制功能，和键叠加功能。MKE控制模块与Panacea切换矩阵可实现一对多控制，多达4路的冗余控能力，极大保障了播出安全性，只需要进行简单设置，就可实现热替换。模块及设备可独立配置参数，大大提高通用性。3 系统技术特点
3.1 嵌入式图文应急播报网络化是电视台业务和技术发展的趋势，字幕播出系统网络化具有可以丰富字幕制播手段提高字幕播出准确性和安全性；减少人工干预播出几率减轻播控技术人员压力等优点；然而网络化后也带来诸如网络病毒感染，设备突发故障导致整个字幕播出系统崩溃等问题，从而给安全播出带来不可预测风险；因此，广西电视台构建的嵌入式图文应急播报系统作为字幕播出系统的补充有效的解决了上述存在的隐患；嵌入式图文应急播报系统具有以下特点：3.2.1 字幕软件固件化根据电视台实际工况需求将字幕播出软件优化后写入ROM中，再将ROM安装在MGI模块上，这样就形成了字幕播出软件固件。3.2.2 杜绝病毒感染，提高系统安全性由于优化后的字幕播出软件是写入ROM中，ROM的全称为只读存储器，顾名思义这样的存储器只能读而不能改写；因此将字幕播出软件写入ROM中可以有效的避免系统遭到计算机病毒感染，从而提高系统安全性。3.2.3 提高系统运行稳定性固件化后字幕播出软件作为一个独立的软件自动运行，它不在依托于诸如WINDOWS或者LINUX这些操作系统，也就避免了由于操作系统的原因导致的字幕软件不能正常运行而影响安全播出的情况。3.2 存储多元化字幕播出网络系统中，字幕播出软件存储于每个频道的字幕播出计算机硬盘中，而字幕素材数据则存储于字幕数据库中，这两个设备只要有一个出现故障则对字幕播出造成影响，这也是字幕系统网络化后存在的隐患；而嵌入式图文应急播报系统则将字幕软件存储在ROM中，ROM在弱电环境下工作并且整机系统提供完善的电源保护措施，所以ROM基本不会因为工作环境突发改变而损坏并且ROM具有在突然断电情况下依然能够保存好存储数据的特性，因此字幕软件存储于ROM中基本不会产生故障；字幕素材数据则有两种存储方式；首先在MGI模块上配置有一个外置的SD卡接口，字幕素材可存储于SD卡闪存中，字幕软件通过MGI内置FTP服务器直接读取存储于SD卡内的字幕素材进行播出；其次，在MGI模块中内置有一个8G的存储体，字幕软件可通过FTP服务器将存储于SD卡内的字幕素材传输进入MGI模块内的存储体中，在进行播出时字幕软件自动调入存储体内的素材进行播出。3.3 图文信息发布便捷化嵌入式图文视频切换系统提供了2路外键和4路内键选择，系统最高可支持999个图标ID（取决于图标大小/类型/时长），支持静态图片、动态图片、序列文字的信号叠加；通过字幕软件根据实际使用情况可自定义4路内键的使用如：台标、静态图片、动态图标、时钟等；通过与自动播出软件结合，自动控制内键的上下键实现台标和字幕播出。3.4 远程集分管理嵌入式图文视频切换系统中每个设备和模块均有独立的IP地址，通过交换机连接在统一的网段内，组建成独立子网系；系统支持snmp网管协议，网管工作站的管理软件通过snmp网管协议统一管理系统内所有的设备状态、信号状态；远程控制每个独立设备。系统运行时会对各个模块，切换矩阵，切换面板，电源，风扇等设备进行实时监测和检验，如出现信号丢失，同步丢失，电源或风扇告警等故障时故障灯会亮起并将故障信息反映到模块面板上，更加具体详细的信息则可通过装有控制软件的电脑进行查看。实时显示工作状态以及配置系统参数。便于对信号进行监测及报警，并提供协议接口。为后续监控设备的接入提供了可能。图2 管理软件工作界面——查看模块工作状态
可以看到，SNMP协议的使用赋予了管理软件相当强大的功能，能够实时查看各模块工作状态及警告信息，也支持参数的配置和修改。3.5 多重冗余控制终端嵌入式图文视频切换系统可以实现一对多控制功能；在管理软件中将每个频道的系统参数配置完成，将参数导入到切换面板以及MKE控制模块（MKE控制模块负责嵌入式图文视频切换系统的切换控制功能，和键叠加功能）中，搭建好4个频道的视音频信号、控制信号路由，通过MKE控制模块与RPC控制面板相互通信，切换RPC控制面板上设置好的用户按键即可对4路频道信号进行切换。图3 一对多控制示意图
多重冗余控制通过控制器与核心设备相互间的通信实现一对多控制，多达4路的冗余控制能够极大地保障播出安全，通过事先定义好的用户按钮来进行频道切换，避免了因为复杂操作而造成的人为事故。运用一（面板）对多（频道）控制方式，实现频道与频道之间对切换面板相互进行备份；而在面板或者模块出现故障时，可以通过利用其它频道备用面板或模块进行参数修改来达到控制故障频道节目切换的效果，大大缩短了故障解决所需要的时间。
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