: архив : архив журнала "625" : 1998 : #6

• Оглавление обзора • Автоматизация   телевизионного вещаеия • Системы телевизионной и   радио автоматизации:   технико-экономическое   обозрение • Модульный подход к   автоматизации работы   станции • Система автоматизации   радиовещания DADpro фирмы   ENCO Systems, Inc. • Автоматизация фирмы DAL   (Drake Automatin Limited) • Средства автоматизации   региональной стонции сети ТВ   вещания • Видеосервер - технология   будущего • Автоматизация от Louth   Automation • Автоматизированные   системы упавления фирмы   Odetics Broadcast • Автоматизация телевещания   фирмы Sony • Tectronics: эфирная   автоматизация и управление   ресурсами • Thomson Broabcast Systems   проедставляет систему   автоматизированного   вещания PROCAS

Зачем нужна автоматизация?
Константин Гласман, Александр Перегудов

Зачем нужна автоматизация?

Одна из концепций автоматизированного телевизионного вещания появилась примерно десять лет назад. Она подразумевала, что функции многокассетных библиотек или карт-машин теперь исполняют кассеты с подготовленными фрагментами программы. Их вставляют в видеомагнитофоны, которые включаются в нужное время в режим воспроизведения, и программа выходит в эфир. Чаще всего такая автоматизация осуществлялась лишь по отношению к одноканальным системам вещания. Нельзя также сказать, что степень автоматизации была значительной. Вещание было вполне возможно и без автоматизации. Сейчас положение меняется коренным образом. Появились VOD (Video-On-Demand - видео по запросу), NVOD (Near-Video-On-Demand - почти видео по запросу), интерактивное телевидение, телеканалы по подписке и другие подобные службы. Непрерывное развитие техники телекоммуникаций, появление цифрового телевидения, разработка эффективных систем видеокомпрессии сделали реальной передачу программ на десятках и даже сотнях каналов. Но можно ли выйти в эфир на сотнях каналов с использованием прежних методов организации вещания, просто умножая количество оборудования и обслуживающего персонала?

Представим, что создается служба телевизионного вещания типа NVOD (почти "видео по запросу"), проектируемая в расчете на 100 каналов, по которым транслируется одна программа с небольшим временным сдвигом. Оценим вариант, использующий традиционную схему выхода в эфир с использованием видеомагнитофонов. Для того, чтобы показывать двухчасовой фильм с 15-минутным сдвигом требуется 8 копий фильма на ленте. Еще одна нужна для заполнения времени перемотки, причем каждая лента будет проигрываться 12 раз в сутки. Для обеспечения бесперебойной работы в случае отказа необходимо резервирование, т.е. еще 9 видеомагнитофонов и столько же кассет с копиями. Нетрудно представить, каков будет износ головок и лент, какие нужны площади для размещения аппаратов и для хранения кассет. И это без капитальных расходов на приобретение оборудования.

Допустим, текущий контроль за работой каждого вещательного канала непрерывно осуществляет хотя бы один специалист. Нетрудно подсчитать, что общее количество таких специалистов-инженеров составит несколько сотен. А ведь число каналов в системах вещания будущего неизбежно будет увеличиваться. Надо признать, что технология выхода в эфир с ленточных носителей чрезвычайно непрактична в службе многоканального вещания.

Цифровая революция в телевидении создает возможности для непрерывного роста числа каналов вещания, но для реализации этой возможности на практике необходимы новые принципы построения аппаратуры и новая организация вещания. Только полная автоматизация позволяет осуществить многоканальное вещание.

Проблемы, связанные с автоматизацией

С увеличением числа каналов неизбежно будут падать доходы в расчете на один канал. Полная автоматизация вещания, позволяющая экономить средства за счет эффективного использования оборудования и сокращения обслуживающего персонала - непременное условие существования многоканального телевидения. С другой стороны, можно утверждать, что необходимость снижения эксплуатационных расходов стала одной из главных побудительных причин разработки систем автоматизации. Нельзя не привести уже неоднократное цитированное в специальных журналах высказывание Глина Пауэела-Эванса (Glyn Powell-Evans) из фирмы OmniBus о том, что для обслуживания хорошей автоматизированной системы вещания нужен один человек и одна собака. Зачем нужен человек? Чтобы кормить собаку. А зачем нужна собака? Чтобы лаять на человека всякий раз, когда он захочет что-нибудь переключить. Как во всякой шутке, в этом высказывании есть доля истины. Уже есть телевизионные станции, которые работают без наблюдения человека (по крайней мере, в ночное время). А вообще проблема персонала, обслуживающего системы автоматизированного вещания, достаточно серьезна.

При нормальной работе автоматизированного оборудования оператор, контролирующий, например, 10 или 20 каналов, может ни во что не вмешиваться месяцами. После сотого просмотра одной и той же программы его главной проблемой будет скука. Но когда в работе аппаратуры произойдет сбой и будут необходимы быстрые и четкие действия, он может легко впасть в панику. Операторам автоматизированных систем необходимы специальное обучение и периодические тренировки на тренажерах. Должны появиться профессионалы, умеющие предвидеть и разрешать конфликтные ситуации в расписаниях каналов до выхода в эфир, а не операторы, вмешивающиеся в кризисные ситуации, когда сбой уже произошел.

Зритель новых многоканальных платных систем будет много требовательнее нынешнего, требования возврата денег за непоказанные программы станут реальностью. Кроме того, любой сбой в работе, например, 200 каналов круглосуточного вещания - это потеря не только денег, но и репутации. Практически это означает, что система автоматизированного вещания не должна ломаться, а если сбой все же происходит, то восстановление должно происходить без нарушения в выпуске программ. Система вещания - аппаратно-программный комплекс. Поэтому требование надежности относится не только к аппаратуре, но и к программному обеспечению. В этой связи трудно переоценить роль программных систем, составляющих расписание передач. В традиционных одноканальных системах вещания расписание передач сравнительно легко может быть дополнено или изменено. В многоканальной системе изменение или дополнение могут быть сопряжены с проблемами.

Сейчас, когда компьютерная техника достигла достаточно высокого уровня и появились видеосерверы, автоматизация многоканального вещания стала технически возможной. Но она не стала простой, поскольку ее решение требует сбалансированного выполнения широкого спектра требований, которые часто противоречат друг другу. Система автоматизации вещания должна с предельно высокой степенью надежности управлять в реальном времени самыми разнообразными устройствами - ленточными и дисковыми магнитофонами, роботизированными библиотеками, коммутаторами, знакогенераторами.

Появление серверов коренным образом меняет инфраструктуру и стратегию управления телевизионным вещанием. Серверная технология позволяет иметь общую для всех каналов библиотеку материалов на кассетах, записывать библиотечные материалы на диск сервера с произвольным доступом и воспроизводить материалы с сервера при выходе в эфир. Именно сервер фактически становится основным аппаратом воспроизведения, в котором буферизуются материалы, полученные из библиотеки или архива видеоматериалов на ленте. Такая система накладывает, впрочем, дополнительную нагрузку на всю систему автоматизации, которая должна заранее планировать и организовывать перевод данных с ленты на диск.

По мере того, как библиотека растет, использование обычных роботизированных многокассетных библиотек в качестве архива становится непрактичным. Видеомагнитофоны с их разнообразными функциональными возможностями становятся слишком дорогими и громоздкими для целей архивирования. Возможным решением является хранение архивируемых материалов в виде файлов данных, как это принято в компьютерной технике. Это может быть специализированный архив для видеопрограмм или изделие для компьютерной отрасли. В любом случае это вызывает дополнительное усложнение, потому что теперь нельзя просто выбрать материал и просмотреть его. Поскольку он хранится в виде файла, то требуется дополнительное преобразование этого файла в видео на специальном преобразователе.

Появление цифрового вещания (наземного, кабельного, спутникового) означает, что MPEG-2 будет главным стандартом передачи телевизионного сигнала в системах вещания. Это также дает импульс к развитию архитектуры архивов, поскольку неизбежно будет проявлено желание архивировать полностью или фрагментами (например, для регистрации) текущие материалы в изначальной форме MPEG-2.

Необходимость применения серверных технологий в телевидении позволяет фирмам, производящим аппаратуру и работающим в компьютерной сфере, занимать позиции на вещательном рынке. Это не останавливает конвергенцию телевидения и компьютерной техники, но вещание выдвигает дополнительные требования, относящиеся к управлению многопрограммными потоками данных, применению новейших сетевых технологий для обеспечения надежной передачи и записи видеоданных в реальном времени, созданию реляционных баз данных для эффективного управления ресурсами и просмотра материалов.

Видеосерверы

Сам термин "сервер" проник из мира компьютерной техники, где под этим термином понимается устройство, находящееся в узле сети, управляющее, например, дисковым накопителем данных и обеспечивающее доступ к накопителю с сетевых терминалов. Видеосервер позволяет нескольким пользователям получать доступ к хранимым видео и звуковым данным по нескольким каналам. Сервер представляет собой аппаратно-программный комплекс. Аппаратная часть включает контроллер, дисководы, соединительные линии, связывающие контроллер и дисководы, и, наконец, интерфейсы с внешним миром. Программное обеспечение позволяет управлять выполнением различных операций, например, записью, считыванием данных. Оно обычно строится на базе используемой в компьютерной отрасли операционной системы.

Между обычными компьютерными серверами и серверами для видео и звуковых данных есть и отличия. Некоторые из них являются очевидными и относятся к входным-выходным интерфейсам, полосе частот и потокам в сети, емкости, допустимой частоте отказов. Принципиальным отличием является то, что поток данных в каждом звуковом и видео канале не может прерываться. Хотя компьютерные серверы обеспечивают произвольный доступ к хранимым данным всем , это не значит, что все пользователи могут иметь доступ к одним и тем же данным одновременно. Но в случае с видеосервером, обслуживающим несколько пользователей по нескольким каналам, ситуация принципиально иная. Типичным требованием заказчика является обеспечение одновременного доступа всех пользователей к одним и тем же данным. Но так как поток видео и звуковых данных должен быть непрерывным, то видеосервер должен записывать и считывать с массива дисков потоки данных до гигабайт в секунду, что намного больше величин потоков, с которыми работает компьютерный сервер. Эта разница показывает, почему так непросто использовать в качестве видеосервера компьютер общего применения и почему видеосерверы появились лишь несколько лет назад. Видеосервер в сравнении с обычным компьютерным должен иметь огромный запас в скорости потоков, пропускаемых шинами данных, вычислительной мощности процессора и объеме памяти для обеспечения непрерывных потоков видеоданных на всех входах-выходах.

Требования к профессиональному видеосерверу таковы:

• произвольный доступ ко всем звуковым и видео данным, записанным на сервере, способность эмулировать звуковые и видеомагнитофоны;

• одновременный доступ к данным сервера по всем каналам без необходимости копирования или дублирования материалов при подготовке;

• модульный принцип построения сервера, обеспечивающий возможность наращивания длительности записи (от нескольких минут до сотен и тысяч часов), числа каналов, полосы частот записываемых сигналов;

• возможность выбора качества и степени компрессии (начиная с высшего качества при полном разрешении и отсутствии компрессии);

• высокая надежность;

• совместимость с существующим видео и звуковым оборудованием;

• наличие интерфейсов для архивов (сервер должен обеспечивать архивирование как на видеоленте стандартного магнитофона, так и на носителе компьютерного накопителя данных);

• стоимость сервера в расчете на один канал должна быть меньше стоимости эквивалентного видеомагнитофона;

• сервер должен допускать расширение, обеспечивающее работу дисков следующих поколений с существующими дисками.

При записи данных на диск обычно используется кодирование с целью обнаружения и исправления ошибок. Частота не выявленных и не устраненных ошибок может быть доведена до величин, при которых появлением случайных ошибок можно пренебречь. Большие опасения вызывает возможный отказ одного из дисководов массива дисков сервера. Для борьбы с отказом, вызванным выходом из строя дисковода, используется схема RAID (Redundant Array Of Independent Drives - избыточный массив независимых дисководов) в разных вариантах. В соответствии с этой схемой при обращении к отказавшему дисководу, записанные на нем данные восстанавливаются как поврежденные ошибками с использованием проверочных данных, записанных на других дисках. После замены отказавшего дисковода в фоновом режиме начинается процесс реконструкции всех данных. Когда этот процесс закончен, система дисководов RAID готова к тому, чтобы осуществлять непрерывное обслуживание пользователей, даже в случае отказа еще одного дисковода. В больших видеосерверах все дисководы делятся на группы, каждая из которых построена по схеме RAID. Отказ сервера происходит только при выходе из строя двух дисководов одной и той же группы. Принимаемые меры обеспечивают очень высокую надежность, даже без дублирования массива дисков. Резервировать надо только электронные системы кодирования и блоки питания.

Принципы построения автоматизированных вещательных комплексов

На рис.1 приведена обобщенная схема построения автоматизированного многопрограммного вещательного комплекса. В общем плане комплекс разделяется на локальную вычислительную сеть подготовки и контроля эфира и вещательное оборудование.

Основным компонентом системы автоматизации является контроллер эфирных устройств (Device Controller). Контроллер эфирных устройств имеет вход управления от станций управления эфиром (PlayList Station) по локальной сети и выходы управления эфирными устройствами по интерфейсам RS-422, RS-232, GPI.

Эфирные устройства как объекты управления можно разделить на несколько групп - группа источников сигналов, коммутационная матрица и выходные микшеры. К источникам сигналов относятся видеосервер, видеомагнитофоны, карт-машина, накопители неподвижных изображений, генераторы логотипов, знакогенераторы. Коммутационная матрица осуществляет подачу назначенного источника сигнала к назначенному программному выходу, коммутацию источников для перезаписи на видеосервер, контрольной записи эфира, подачи логотипов и титров на выходные канальные микшеры. Выходные микшеры предназначаются для выполнения видео и звуковых переходов между источниками сигналов и замешивания логотипов и титров в каждый выходной канал вещания.

Контроллеры устройств различаются по количеству управляемых устройств и по количеству выходных программных каналов. Например, контроллер ADC-100 фирмы Louth обеспечивает управление 64 эфирными устройствами и формирование 16 выходных программ. Временная точность управления устройствами в разных моделях контроллеров находится в диапазоне от 1 до 4 кадров. Контроллер должен иметь собственную память на определенное число переходов - до нескольких сотен по каждому программному выходу для исключения сбоев выполнения расписаний при потере связи со станциями управления эфиром. В системах высокой надежности (Drake, Louth, Abit) используется двукратное горячее резервирование контроллеров устройств и предусматривается непосредственное ручное управление контроллером в критических сбойных ситуациях.

Подготовка расписания вещания для каналов производится, как правило, на специально выделенной для этих целей станции. В развитых системах таких станций может быть несколько, однако в любом случае подготовка эфира производится на основе единой базы данных, систематизирующей всю информацию о материалах, предназначенных для выдачи в эфир.

Первый этап подготовки заключается в составлении листа воспроизведения (play list). Лист содержит список передач для эфира, оформляемый в виде таблицы. Порядок перечисления передач строками соответствует порядку их выдачи в эфир. Каждая строка, называемая событием, включает в себя идентификационный номер, название передачи, временной код начала передачи на носителе, продолжительность передачи, комментарии. События импортируются в лист воспроизведения из базы данных видеоматериалов.

Второй этап подготовки заключается в компоновке, или компиляции событий. Компоновка может проводиться двумя способами. Первый способ используется в системах без видеосервера или в системах с малой емкостью видеосервера. Группы событий листа монтируются на видеоленте в непрерывный видеоряд со вставками рекламы, анонсов и титров. Монтаж видеоленты производится по автоматически составляемому расписанию копирования (Dubbing List) в фоновом режиме одновременно с формированием программ выходных каналов. В некоторых системах автоматизации (Louth) предусмотрена функция AutoCopy, когда автоматически печатается и наклеивается на смонтированную видеокассету этикетка со штрих-кодом. Такая видеокассета помещается в карт-машину и в дальнейшем доступна для автоматической зарядки в видеоплеер карт-машины и выдачи в эфир. Второй способ компоновки событий листа воспроизведения состоит в перезаписи видеоматериалов на видеосервер большой емкости до нескольких десятков часов. Перезапись материалов на видеосервер также производится по расписанию копирования Dubbing List в фоновом режиме. При такой компоновке все передачи, включая коммерческие вставки и анонсы канала, идут в эфир только с видеосервера. Однако в развитых многоканальных вещательных станциях число одновременно доступных выходов видеосервера значительно уступает количеству выходных каналов вещания, поэтому неизбежно использование обоих способов компоновки листов.

Третий и последний этап подготовки расписания к непосредственному выполнению состоит в создании эфирного листа (transmission list).

Эфирный лист представляет собой расширение листа воспроизведения, включающее в себя дополнительные поля, связанные с управлением эфирными устройствами. В многопрограммных системах каждой выходной программе соответствует, как правило, свой эфирный лист. При его составлении производится импорт выбранного листа воспроизведения и заполнение дополнительных полей - тип перехода по видео и звуку, включение/выключение логотипа и других. За каждым эфирным листом закрепляется список используемых им эфирных устройств - видеомагнитофонов, карт-машин, входов/выходов видеосервера. Как правило, система автоматизации отслеживает этапы подготовки и компоновки и автоматически назначает устройство, с которого каждая передача пойдет в эфир. Эфирные устройства могут жестко закрепляться за каждым выходным каналом или совместно использоваться в нескольких эфирных листах. Например, видеосервер с 4 выходами может независимо и одновременно использоваться 4 эфирными листами для формирования 4 выходных программ. Эфирный лист после создания передается на станции управления эфиром.

При запуске эфирного листа на выполнение со станции управления эфиром по локальной сети подаются команды управления контроллером эфирных устройств.

Существуют три способа выполнения эфирного листа:

следующая передача начинается автоматически по окончании предыдущей без ссылки на абсолютное время;

• переход на следующую передачу производится по ручной команде оператора станции управления эфиром;

• переход на следующую передачу производится в заданный момент абсолютного времени.

Перечисленные три способа могут сосуществовать в пределах одного эфирного листа, при этом каждое событие или группа событий помечается специальным атрибутом, указывающим на способ привязки расписания к реальному времени. Дополнительно на станциях управления эфиром может формироваться лист записи (Record List) для автоматической записи материалов на назначенный видеомагнитофон. В качестве источника сигнала для записи обычно назначается программный выход канала или одна из внешних входных линий, например, линия приема сигнала со спутника.

Каждая станция управления эфиром может одновременно использоваться для управления несколькими выходными каналами при возможности ручного вмешательства в ход выполнения эфирного листа. Для удобства оперативного вмешательства используются панели ручного управления. Панель ручного управления включается как альтернатива традиционным клавиатуре и мыши.

Органы управления и индикации панели управления разделяются обычно на несколько групп. Одна группа кнопок служит для выбора номера выходного канала, в котором требуется ручное вмешательство. Группа органов индикации состояния канала указывает на возникающие в канале неисправности и сигнализирует оператору о необходимости ручного вмешательства в эфирное расписание. Для ручного управления событиями эфирного листа обычно используются кнопки Hold. При включении Hold текущее событие эфирного расписания удерживается в эфире до отмены. Для экстренного мгновенного перехода на следующее событие обычно используется кнопка Take. Если следующее событие предполагает выдачу передачи с видеомагнитофона или другого устройства, требующего предварительной подготовки, то необходимо нажать на кнопку Pretake, после чего вывести событие в эфир нажатием Take. Предусматривается также мгновенная выдача в эфир аварийной заставки канала кнопкой Default. В разных системах автоматизации могут использоваться различные обозначения кнопок панели ручного управления, однако суть выполняемых при этом действий примерно одинакова.

Станция контроля выполненного расписания (As Run Log Station) предназначена для автоматической регистрации действительного времени выхода и продолжительности нахождения в эфире каждой запланированной передачи. Действительное время выхода передачи в эфир может отличаться от запланированного в нескольких случаях - передача включена в расписание без ссылки на реальное время или произошло ручное вмешательство оператора в ход выполнения расписания вследствие каких-либо экстренных ситуаций или неисправности оборудования. Регистрация фактического расписания особенно важна при финансовых расчетах с рекламодателями.

Приведенная схема построения системы автоматизированного многоканального вещания является обобщающей и видоизменятся при конкретных реализациях в зависимости от потребностей заказчика и возможностей поставщика системы. Однако на ее примере можно выделить основные принципы построения автоматизированных эфирных комплексов.

[дальше]