數字電視質(zhì)量網(wǎng)絡(luò )監測系統在電視臺的應用

隨著(zhù)數字化進(jìn)程的不斷深入，很多電視臺都對播控系統進(jìn)行了數字化改造，如何對數字電視信號進(jìn)行有效的監測和可量化的管理就成為各個(gè)電視臺播出部門(mén)普遍關(guān)心的問(wèn)題。一個(gè)好的信號監測系統應該能夠具有良好的檢測精度、豐富的檢測內容、靈活多樣的報警方式以及操作方便的監測軟件。

安徽省電視臺和安徽現代電視技術(shù)有限公司成功開(kāi)發(fā)出了新一代的數字電視節目播出質(zhì)量網(wǎng)絡(luò )監測系統，該系統根據數字信號的特點(diǎn)增加了監測內容，采用了獨特的檢測算法使視頻檢測達到幀精度，同時(shí)使用內存緩沖技術(shù)將故障發(fā)生時(shí)的視音頻信號（包括故障前后各10秒的信號）錄制下來(lái)。該系統一旦在電視臺投入使用，將能有效降低播出事故的發(fā)生幾率，減少故障恢復的時(shí)間，同時(shí)將實(shí)現電視播出內容和播出質(zhì)量的自動(dòng)化記錄，為電視播出管理部門(mén)提供有效的管理措施和評價(jià)依據。以下就對安徽現代的這套數字信號網(wǎng)絡(luò )監測系統及其應用范圍做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。

圖1所示為電視臺多頻道數字信號監測系統的整體結構圖，整個(gè)系統由四個(gè)部分構成：監測報警器、監測終端、遠程報警器和監測服務(wù)器。各個(gè)部分以電視臺內部局域網(wǎng)為依托，共同協(xié)作，可以為節目播出提供實(shí)時(shí)監測與報警，以及故障的錄制、回放、查詢(xún)統計等功能。另外需要說(shuō)明的是，監測系統所使用的網(wǎng)絡(luò )不需要與電視臺的播出網(wǎng)絡(luò )、非編制作網(wǎng)連接，所以不會(huì )對播出系統造成任何的影響！

圖2監測終端軟件的實(shí)時(shí)監測界面 軟件內置了一個(gè)MPEG-4***，可以播放故障發(fā)生時(shí)錄制下來(lái)的視音頻文件，同時(shí)具有音量柱顯示功能。該***與常用的解碼軟件操作類(lèi)似，具有播放、暫停、快進(jìn)、快退、幀進(jìn)、幀退等基本的瀏覽功能。 軟件還具有歷史記錄的查詢(xún)和統計功能，并能夠生成并打印指定時(shí)間段（月度、季度、年度）的播出故障統計報表，便于播出部門(mén)向上級管理部門(mén)上報播出情況。 監測服務(wù)器 監測服務(wù)器是一臺運行著(zhù)服務(wù)器軟件的計算機，負責對所有頻道的監測報警器進(jìn)行管理與維護。監測報警器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )每日向服務(wù)器上傳故障數據，各個(gè)頻道監測報警器的報警參數也由服務(wù)器來(lái)統一進(jìn)行設置。服務(wù)器專(zhuān)門(mén)提供給播出管理部門(mén)，用于管理各個(gè)頻道的播出情況。通過(guò)服務(wù)器軟件，可以瀏覽到每個(gè)頻道記錄下來(lái)的播出故障信息數據，對每個(gè)頻道的播出故障率進(jìn)行統計、分析和對比，非常有利于管理者對臺里的播出情況進(jìn)行總體的評價(jià)。

其他應用范圍 這套信號監測系統在節目審查中也可以有著(zhù)良好的應用。例如，在節目編輯制作過(guò)程中，由于編輯人員的疏忽，可能會(huì )在節目中留下少量幾幀不屬于正常節目的彩條或彩場(chǎng)，如果單靠肉眼去檢查，很難發(fā)現這些一閃而過(guò)的少量不正常畫(huà)面。使用該套信號監測系統就可以自動(dòng)檢測出這些非正常信號，并對其進(jìn)行定位，大大節省了節目審查過(guò)程中的人力，同時(shí)也提高了審查的效率，為安全播出提供了有力的前期保障。 另外，該套系統在防范非法信號的攻擊方面也可以提供非常有效的技術(shù)手段。根據非法信號的攻擊手段和衛星轉播的原理可以知道，當衛星信號開(kāi)始遭受非法信號攻擊時(shí)，由于TS流參數發(fā)生突變，會(huì )導致數字衛星接收機解壓縮輸出的視音頻信號有靜幀、黑場(chǎng)、視音頻丟失等故障，這些故障將會(huì )一直持續到衛星接收機鎖定到非法信號為止。因此通過(guò)監測信號的異常狀態(tài)來(lái)抵制非法信號的攻擊是一個(gè)非�？尚胁⑶倚兄�有效的手段。 總而言之，這套數字信號網(wǎng)絡(luò )監測系統在電視臺安全播出領(lǐng)域有著(zhù)諸多應用，同時(shí)它也將為電視臺提高電視節目播出質(zhì)量提供更加科學(xué)、便捷的手段。

監測報警器 監測報警器是單通道信號報警器，為1U高度的標準機箱，可以安裝在電視臺播出機房的機架中。在機箱的前面板上有報警指示燈及系統工作狀態(tài)指示燈，當檢測到信號出現故障時(shí)相應的指示燈就會(huì )點(diǎn)亮，并以聲光報警的形式通知值班人員。另外，報警器本身內置了FLASH電子盤(pán)，用以保存故障數據。之所以未采用普通硬盤(pán)來(lái)保存故障數據是出于監測系統穩定性的考慮，由于硬盤(pán)在長(cháng)期不間斷的工作狀態(tài)下發(fā)生故障的幾率很大，所以本系統沒(méi)有使用硬盤(pán)，而是采用了可以反復擦除30萬(wàn)次以上的FLASH電子盤(pán)來(lái)保存故障數據，這就使得監測系統能夠適應24小時(shí)不間斷監測的要求，大大增強了系統的穩定性與可靠性。報警器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )定時(shí)向監測終端和監測服務(wù)器報告自己的工作狀態(tài)和報警信息數據。 報警器可以對一路SDI信號進(jìn)行監測分析與報警，監測的內容有：靜幀、黑場(chǎng)、彩場(chǎng)（包括紅場(chǎng)、藍場(chǎng)、灰場(chǎng)等各種純色信號）、彩條、視頻中斷、音頻中斷、音量過(guò)低等。用戶(hù)可以對各種監測內容的報警時(shí)間和音量的報警門(mén)限電平進(jìn)行設置。當故障發(fā)生并且達到用戶(hù)設定的條件時(shí)，監測報警器就會(huì )報警，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向監測終端實(shí)時(shí)傳送報警信息。故障結束后，系統會(huì )自動(dòng)記錄本次故障的詳細信息，如發(fā)生時(shí)間、持續時(shí)間、故障類(lèi)型等，并將本次故障信息數據連同錄制的視音頻文件保存到自身的電子盤(pán)中，以備今后查詢(xún)。 報警器的視頻檢測模塊采用了特殊的圖像識別算法，使得視頻檢測能夠達到幀精度。即使是視頻信號有一幀的中斷或是視頻信號中夾雜了一幀的彩條或彩場(chǎng)都能夠被檢測出來(lái)。 檢測模塊中還采用了獨特的數學(xué)算法對被監測信號進(jìn)行降噪處理，使黑場(chǎng)、彩場(chǎng)等故障的漏報率大大降低，提高了系統檢測的靈敏度和可靠度。 另外，報警器設置了臺標屏蔽區域，即使發(fā)生黑場(chǎng)、彩場(chǎng)、彩條等故障時(shí)有臺標疊加其上，故障也依然會(huì )被檢測出來(lái)。 當發(fā)生故障時(shí)會(huì )以MPGEG-4數字壓縮方式記錄故障現場(chǎng)和故障消失后的10秒正常信號，然后連同緩沖區中的故障發(fā)生前的10秒正常信號組合成一個(gè)完整的故障文件，最后將文件保存在FLASH電子盤(pán)中，通過(guò)這種方法就可以對故障發(fā)生前后的真實(shí)現場(chǎng)進(jìn)行回放，有利于總結事故原因，避免同類(lèi)事故的再次發(fā)生。 考慮到系統的容錯性，監測系統特別設置了自啟動(dòng)保護措施。當監測報警器死機或者工作異常超過(guò)一定時(shí)間后，報警器就會(huì )自動(dòng)重新啟動(dòng)，確保能夠長(cháng)時(shí)間的處于正常工作狀態(tài)。

 遠程報警器 由于監測報警器一般安裝在播出機房，距離播出系統值班人員可能較遠，因此在發(fā)生故障時(shí)值班人員可能無(wú)法及時(shí)得到報警信息。為了能使相關(guān)人員實(shí)時(shí)的監測播出狀況，系統特地配備了遠程報警器，它可將播出情況和報警信息引至值班人員的操作臺上，供值班員對播出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監測，當發(fā)生播出故障時(shí)就可以及時(shí)的采取應對措施。 遠程報警器為3U高度的標準機箱，可以方便的安裝在操作臺的面板上，它為用戶(hù)提供了聲光報警、語(yǔ)音報警等更為豐富的報警方式。監測報警器通過(guò)RS-422線(xiàn)將報警信息實(shí)時(shí)發(fā)送給遠程報警器。 遠程報警器自帶一個(gè)7英寸的LCD顯示屏，在信號正常時(shí)可以將頻道名稱(chēng)、時(shí)間等信息以OSD的方式疊加在視頻畫(huà)面上，同時(shí)以音量柱的形式實(shí)時(shí)顯示被監測信號的音量大小。當監測報警器檢測到故障時(shí)，相應的報警信息會(huì )疊加到視頻畫(huà)面上，同時(shí)可以通過(guò)自帶的揚聲器發(fā)出個(gè)性化的語(yǔ)音報警。如果用戶(hù)想獲得更大音量的語(yǔ)音報警，還可以外接更大功率的有源音箱。 通過(guò)遠程報警器面板上的按鍵用戶(hù)可以自行設置遠程報警器的報警參數，如報警時(shí)間、音頻報警門(mén)限電平等。用戶(hù)還可以瀏覽歷史故障記錄，設定故障數據的保存期限，定時(shí)清除過(guò)期的故障數據等。

監測終端 監測終端是一臺運行著(zhù)客戶(hù)端監測軟件的計算機，它可以對局域網(wǎng)中的一臺或多臺監測報警器進(jìn)行監測和管理。 用戶(hù)經(jīng)過(guò)授權后就可進(jìn)入客戶(hù)端監測軟件，軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和監測報警器進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)顯示監測報警器的工作狀態(tài)和報警狀態(tài)，并能夠從監測報警器中下載、備份故障數據及故障發(fā)生時(shí)錄制下來(lái)的視音頻文件。此外，監測報警器的一些工作參數也通過(guò)此軟件來(lái)設置。 軟件中有實(shí)時(shí)監測界面，對播出信號的報警狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，有故障時(shí)能夠進(jìn)行聲音報警。電力分析儀·高壓棒·電流計/表·電磁場(chǎng)測試儀·兆歐表·