4K超高清电视播控平台建设关键技术方案

总控 系统 信号
ALL IN ONE 图文 视频服务器 叠加
播出 切换
传输 信号 系统
整备 DATA 系统 文件
统一切换 汇聚监看 垫片播出
辅助 信息 系统
编单 系统 单据
播出控制
播前 准备
播出 开始
正常 播出
播出 播后 结束 处理
监管 信息 系统
软件整体架构设计
整备子系统
应
MIG
UC
用
层
GMP
策略
广告机房
上载 审片工 作站 ×1
编单 工作站 ×1
接入交换机 3
系统连接图
多画面分割器
HDMI
4K显示屏
4K信号一致性比对
信号实时分析监测
×4
总控信号1
×4
×4
总控信号2
×4
信
×4 ×4
号
总控信号3
×4
分
配
总控信号4
×4
×4
主播出视频服务器
备播出视频服务器
异构二备播出视频服务器
垫片播放器
16×16 4K播出矩阵
动态的运动画面下没有拖影现象
包括提供线性 (LINEAR) 、 帧 重 复 (REPEAT) 、 快 速 运 动 补 偿 (FMC) 、 运 动 补 偿 (MC)4 种 转 换 算 法 ）。 本项目参照最新国家 标准采用50帧播出， 为统一播出格式，需 要对其他帧率的节目 源进行变换后播出。 在变换转换过程中， 帧率的转换最为复杂 ，转换质量和转换效 率是一对矛盾体。为 了解决这个问题，项 目中使用了“多种帧 频变换模式”技术， 通过对不同类型的媒 体文件采用不同的变 换方式，达到转换效 果和效率的兼顾。
监控接口
设备采集
信号采集
系统拓扑图
播出服务器 子系统
主播出视频服务器 集群×1
备播出视频服务器 集群×1
第三备播出视频 服务器×1
近线 存储体 ×1
应用服务器 子系统
迁移服务器 ×4
播控服务器 ×4
转码服务器 ×4
监控服务器 ×4
播控机房
上载 审片工 作站 ×1
图文 制作工 作站 ×1
上载审片机房
4K超高清电视播控平台 建设关键技术方案
01 项目背景 02 建设难点 03 技术方案 04 关键技术 05 经验总结 06 展望未来
项目背景
项目背景
完成单位
“ 无压缩4K超高 清播出控制、管 ” 理 及 监 控 平 台
该项目实现了4K超高清节目从审片、上载、迁移、技审、播出、监控等完整的播控流程，采用4x3Gbps SDI链路进行 4K信号传输，实现了高分辨率（3840x2160）、高帧率（逐行50帧/秒）、高比特精度（10比特）、宽色域（GY/T 307-2017表3）、高动态范围（GY/T 315-2018 表5<HLG曲线>）、三维声音频（支持16声道）的超高清信号播出。
动物体的处理比较理想，物体轮廓 1.近景运动镜头偶有小的错误块
和物体运动轨迹清晰
2.效率较低
2.动态的运动画面下没有拖影现象
智能自适应
1.可根据不同的画面内容智能切换
模式
2.近景和静态镜头采用普通模式，
SMART 质量好，效率高
1.算法复杂，开发中，待发布
3.远景运动和动态画面采用运动模
式，物体轮廓和物体运动轨迹清晰，
关键技术
基于50P的帧精度的播出时码控制技术
播控 站端
50P 播控
在播控端，对播出控制逻辑进行50P适配改造，使播控软件能够正确识别50P文件的相关入 出点并可对50P素材的CUE、PLAY等帧精度播控操作生成正确的播控指令 在服务器端，改变其接受播控命令后查找文件时码的方式，将50P制式帧位置表达为 LTC+VITC格式，以实现基于50P的帧精度播出控制
服
务
转码服务
层
中
间
MSMQ
件
设
视频服务器
备
层
存储
校验服务
FTP 多画面 交换机
头尾审看 人工复检 自动技审
Tomcat PC IPG
编播子系统
编单
播出
校时
辅助支撑
迁移服务
数据库
克隆代理 网络安全
四选一
Prometheus 周边
画面比对
监控子系统
数据展现 链路展现 报警展现 汇聚服务 分析服务 采集服务
素材文件
MIG
审看导入
删除 重整备
编单业务层
PE
广告组 编制
文件格式 判断
节目入库
LV
转码
未通 过
PE
编单
PE
节目单
审核
Fra Baidu bibliotek
整备监控
备播状态监控模块
信号监控
信号质量监控模块
一致性比对模块
迁移
自动技审 通过 三级整备
未通 过
人工复审
通过
播出
PE
节目单
发送
播出控制层
AP
播出控制
加载节目单
安全播出管理规范
《4K超高清节目送播格式暂行规定》 《4K超高清节目采购的格式和交换介质建议》 《4K超高清电视播出业务流程规划建议》
建设难点
建设难点
控制精度
创新性底层设 计，系统软硬 件均达到50P 帧精度控制要 求。
$
资源消耗
采用新技术， 从架构和流程 上创新，提升 系统运行效率。
呈现方式
积极参与制定 《4K超高清电 视技术应用实 施指南》。
国家标准
GY/T 307-2017
GB/T 32631-2016
《超高清晰度电视系统节目制作和交换参数值》 《高清晰度电视3Gbps串行数据接口和源图像格式映射》
×4
HDD M×4
HDD B×4 HDD2B×4
主4×1 倒换器
×4 信 垫 片×4
号
分
×4 配 HDD M×4
HDD B×4 HDD2B×4
备4×1 倒换器
垫 片×4 ×4
4K技术检测
主编码传输 备编码传输
系统业务流程图
监控业务层
数据库监控模块
整备业务层
外来信号
MIG
信号上载
设备监控模块
MIG
审片
GY/T 315-2018 《高动态范围电视节目制作和交换图像参数值》
GY/T 304-2016 《高性能流化音频在IP网络上的互操作性规范》
GY/T 316-2018 《用于节目制作的先进声音系统》
GY/T 299.1-2016 《高效音视频编码 第1部分：视频》
《超高清标准体系》
技术方案
业务范围和整体框架 播出控制系统
上载 审片工 作站 ×3
图文 制作工 作站 ×1
监控 展现工 作站 ×1
编单 工作站 ×1
技审服务器 ×4
备播接口服务器 ×2
数据库服务器 ×3
编单 工作站 ×1
接入交换机 1
交换机及网络安全子系统
核心交换机×4
一体化安全 网关×1
核心交换机 1 核心交换机 2 核心交换机 3 核心交换机 4
接入交换机 2
服务 器端
多种帧频变换模式
帧频模式
优点
线性 帧重复
LINEAR 1.效率高 2.近景镜头处理好
REPEAT 3.静态画面处理好
缺点
1.远景快速运动物体的处理不够 理想，有拖影现象 2.远景快速运动镜头下物体轮廓 和物体运动轨迹感觉模糊
快速运动补偿 运动补偿
FMC MC
1.快速运动补偿算法对远景快速运