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大连天途4k超高清电视频道的播出实现

时间:2016-09-05来源: 作者: 点击: 185次


 

大连天途有线电视网络股份有限公司  贺军

 

 摘要:本文介绍了大连天途4k超高清频道的建设以及系统编单及播控功能的实现。

 关键字:4K 超高清 播控

 

1.引言

    大连天途有线于2012年推出高清互动业务,在高清、互动、宽带、物联网等业务领域全面发展,逐步发展成为一家跨域多业务运营商。为了满足4k电视高端用户的需求,同时提高有线网络的品牌度,公司进行了4k超高清电视频道的试播实验。

2.4k超高清电视的简介

2.14k与高清视频的差别

    现在常见的主流高清视频格式包括720P,1080p 4k视频与现有高清格式视频比较,总像素有了极大提高,视频画质有了质的改善。4k分辨率示意图及实际效果比较见图1

    4k超高清电视具有如下特点:超大屏幕,观看临场感可达到影院级;超高清晰度,图像物理分辨率达到了3840×2160的超高清标准;超宽色域覆盖,色域覆盖率接近人眼可感知自然界色彩完整范围;超广视角,可视角度达到178度,实现了观看无“死角”。

3.  4k超高清播出系统建设

  3.1频道播出方式、节目参数的确定

    在有线电视前端ip化改造完成后,自办频道播出采用TS OVER IP技术,通过UDP组播方式传输成为有线运营商的基本选择;考虑到4K电视尚处于发展初期,用户不会太多,市场上的4k节目源也相对较少,频道的播出方式采用轮播方式。

    一个模拟频点经64QAM调制后理论带宽可达38M,考虑到频道播出时播出信号上溢的冗余以及传输一些其它数据信息,最终确定播出的视频文件采用30M/25p/ H.265编码。H.265编码在保持视频画面质量不改变的情况下,比H.264编码效率要提高一倍,这样30MH.265视频质量就相当于60MH.264编码视频质量,可以充分展示4K超高清电视的效果。

  3.2 播出服务器的选型

与普通的高清频道播出比较,4k频道播出服务器不仅要支持HEVC编码方式的文件,而且单通道推流的带宽较大,要求4k播出服务器播出的可靠性、稳定性更强,对频道的播出时间调度精确。通过实地测试比较,汤姆逊Sapphire服务器提供的所有功都能进行帧精确操作,推流稳定正常,终端收看效果好,最终系统选定SAPPHIRE视频播出服务器。

    服务器包括两块SAS HDD系统硬盘,采用基于RAID1冗余备份;3600GB 高速SAS内容盘,采用基于RAID5的冗余备份,有效容量为1.TB,可存储88小时的4K电视节目(码率为30MBps);内置4个千兆网口,支持4K、标清和高清码流的广播播出。

3.3 频道播出系统建设

3.3.1播出系统构成

    播出系统的网络拓扑图见图2

4k系统图.jpg

    节目播出服务器是播出系统的核心设备,在组网结构上,一对播出服务器进行在线冗余热备份,Amethyst III切换器实时监控播出服务器的输出流 ,在主用播出信号出现故障时,无缝切换至备用播出信号。

SAPPHIRE视频播出服务器包括一个实时的视频服务播出引擎和一个图形化的管理终端,管理终端可进行频道播出参数的管理设置,界面见图3

 

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    播出服务器支持ASI信号、IP信号、硬盘文件作为输入源,本项目中主要以本地磁盘阵列作为输入源,播出本地硬盘的视频文件,输出UDP组播信号。服务器支持播控分离的工作方式,可按照节目单进行离线播出。

 

3.3.2 播出的业务流程

为便捷安全的进行频道的编单、播控工作,系统采用了代理公司开发的基于SAPPHIRE播出功能的可视化编播系统MagiLiveBox。主要业务流程包括3个功能模块:素材导入管理、节目单编辑和播出控制,服务器在节目上载管理软件的控制下,接收待播的节目,在播控系统软件的调度下,按照编单软件编辑的节目播出单,完成4K频道的节目播出。

    审核通过的节目素材经导入上载软件迁移到播出服务器,节目管理程序可对素材库中的节目源进行查看管理;节目编单人员按照纸质节目播出计划单,在节目编单软件中查询要播出的素材,双击或者拖拽进入编辑界面,编单软件可对播出节目单进行时间逻辑检查,检查是否存在间隙,节目编排精度精确到帧;编单工作站将完成编辑、审核的节目单发送存储到数据库,当节目单被修改时,数据库及时更新,并实时通知正在编辑或使用该节目单的人员。编单软件界面见图4

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    播控软件进行主、备服务器配对以及其他相关配置,向播出服务器发送需要播出的节目单,完成对播出内容的监视和控制。

    播控软件在节目播出前对待播的硬盘素材进行播前校验,以确认节目单中待播的素材是否已经迁移到播出服务器,对没上载的节目进行报警提示;对播出节目单进行逻辑时间检查,发现问题在节目单上提供醒目的报警标志;在节目单被紧急临时编辑后进行检查,异常将进行报警提示;检查无误的节目单即可发送至服务器播出。在应急播出处理中,可手动干预播出,执行保持、跳播、手动切换、垫片播出等应急播出措施。播控软件界面见图5

 

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4.  4k节目源的组织及审核

频道播出之际,市场上供应的4K节目源数量很少,其中不小比例从电影胶片转录而来,且大部分都是mpeg H.264编码;对于播出要求的HEVC编码方式,即使节目提供商能转码成功,在播放测试过程中也存在许多问题:节目播出卡顿、马赛克严重,画面拖影等,最终确定从节目商引进的4K节目格式为H.264 /60M码率的文件,用汤姆逊VS7000进行离线转码,转为H.265/25p/30M的播出文件,这些问题得以解决。

    按照总局《广播电视管理条例》规定,节目播出必须进行“播前审查,重播重审"。节目审核人员依据公司制定的节目审核流程标准对4k节目进行1:1的初审复审。由于4K节目的码流大、编码方式新,原有的高清视频审核工作站无法满足要求,于是采用一台高性能显卡的hp Z820图形工作站(24寸显示器)作为4K节目审核工作站,选用MilkPlayer(牛奶播放器)这款率先支持H.265/HEVC视频解码的影音播放器播放审核4k节目,播放中不仅体现了超高清视频画质,且速度流畅稳定,使得4K节目审核的工作顺利进行。

    节目审核过程中,会发现一些“伪4k"的节目,使用2K4K的技术转录而来,虽然分辨率显示是3840*2160,但实际画质效果远达不到超高清效果,为了保证4K频道的品质,即使节目数量少,本着宁缺勿滥的原则也坚决不能播出使用。

5.结束语

    随着超高清电视技术的不断成熟,清晰度更高的4K超高清电视机正成为广大用户关注的新焦点,大连天途4K超高清频道的试播,让用户真正体验到4K超高清节目的视觉享受,提升了有线网络运营商自身优势价值,为市场竞争添加了新的砝码。

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