无损延时播出系统.pdf

本发明公开了一种应用在广播电视中的无损延时播出系统，其主要基于软件实现，即在计算机上采用延时处理软件完成延时功能。所述无损延时播出系统包括一块视音频输入卡，一台计算机，一块视音频输出卡，该计算机是基于服务器平台+专业视音频I/O板卡。为了确保延时播出的安全性，还可采用主备联动的方式，即使用主延时播出服务器和备延时播出服务器，两者同步运行，保证延时播出的不间断运行。使用者可以根据需要选择基于内存或基于硬盘的延时方式，同样，在处理事故时，也可以方便的选择垫播或静音方式。另外，该系统既能对模拟信号又能对数字信号进行延时处理。本系统还具有录制视音频文件的功能，相当于内置了一台录像机。

1、  一种无损延时播出系统，包括一块视音频输入卡，至少一台计算机，一块视音频输出卡；信号经所述视音频输入卡被输入所述计算机，经所述计算机处理后，由所述视音频输出卡输出，其特征在于，在所述计算机内部设置有延时处理软件，所述延时处理软件包括延时模块，所述延时模块对输入的视音频信号进行采集、然后将该信号调入所述计算机的内存或硬盘中形成队列，当所设置的延时时间届满后，所述延时模块再将最先进入队列的信号通过所述视音频输出卡最先输出。

2、  如权利要求1所述的无损延时播出系统，其特征在于，所述延时处理软件还包括垫播模块，在所述延时过程中如果需要进行垫播的操作，启动所述垫播功能，所述垫播模块会把垫播的素材调入到所述计算机的内存或硬盘中，替代了队列中垫播入点和垫播出点之间的视音频信号。

3、  如权利要求1或2所述的无损延时播出系统，其特征在于，所述延时处理软件还包括静音模块，在所述延时过程中如果要进行静音的操作，启动所述静音功能，所述静音模块会把静音入点和静音出点之间的队列中的音频屏蔽。

4、  如权利要求1或2所述的无损延时播出系统，其特征在于，所述延时处理软件还包括录制模块，如果系统中需要将延时的信号进行录制，启动所述录制功能，所述录制模块将录制的内容放到提前设置好的存放路径。

5、  如权利要求3所述的无损延时播出系统，其特征在于，所述延时处理软件还包括录制模块，如果系统中需要将延时的信号进行录制，启动所述录制功能，所述录制模块将录制的内容放到提前设置好的存放路径。

6、  如权利要求1或2所述的无损延时播出系统，其特征在于，当输入为数字视音频SDI信号时，所述视音频输入卡对其进行解串、解嵌、及数字编码处理，然后送入所述计算机中；经过所述计算机被延时的信号，由所述视音频输出卡对其进行加串、加嵌、及数字解码后变成数字视音频SDI信号输出，延时处理软件对所述数字视音频SDI输入信号的延时处理过程没有任何压缩，为无损延时。

7、  如权利要求1或2所述的无损延时播出系统，其特征在于，当输入信号为模拟信号时，所述视音频输入卡首先对其进行模/数转换，做相应处理后送入所述计算机中，经过所述计算机被延时的信号，再由所述视音频输出卡做相应处理及数/模转换输出。

8、  如权利要求1或2所述的无损延时播出系统，其特征在于，所述延时处理软件采用基于内存的方式，延时时间在1秒到80秒之间可调。

9、  如权利要求1或2所述的无损延时播出系统，其特征在于，所述计算机采用两组硬盘作为延时的图像缓冲地址，一组用于数据写入，另一组用于输出，每组包括两块硬盘；当用于数据写入的一组硬盘写满要延时的帧数后，该组硬盘用于数据输出，而另一组硬盘用于数据输入，两组硬盘的输入，输出功能随时间不断反复交替，直到延时结束。

10、  如权利要求1或2所述的无损延时播出系统，其特征在于，所述延时播出系统采用主备联动的播出方式，使用两台计算机分别作为主延时播出服务器和备延时播出服务器，两者同步运行，保证延时播出的不间断运行。

无损延时播出系统
技术领域
本发明主要涉及广播电视中的延时播出系统，更具体地是涉及基于软件实现的无损延时播出系统。
背景技术
延时播出系统主要用于保证播出的安全性。可通过延时播出系统对正在直播或转播的节目进行一段时间的延时转播，一旦出现突发事件，可通过特殊的技术手段，利用已编辑好的素材替代内容有错误的节目画面。
现有技术中，传统的延时播出系统通常为固件延时器，它稳定性好，但是功能比较单一，而且延时时间短。
目前随着计算机技术的发展，延时播出的系统开始逐渐的IT化。这种IT化的产品目前有两种，一种是基于视频服务器的延时，这种方式是使用一台视频服务器将需要延时的信号录制到它的硬盘上，然后经过延时，将信号播出去，它的延时时间可以很长，而且可以修改未播出但已经录制的素材，但是视频服务器的价格相当昂贵，图像在延时过程中经过了压缩，图像的质量不能做到完全无损失。第二种是基于单个计算机的延时，目前国内的该类系统都是将信号进行了压缩，使图像的质量得不到保证，而且是为图像质量所作的前期努力都会白白浪费，还有就是操作欠缺简易性和实用性。
发明内容
本发明的目的是克服现有的各类延时播出系统的上述缺陷，提供一种主要基于软件实现的无损延时播出系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种无损延时播出系统，包括一块视音频输入卡，至少一台计算机，一块视音频输出卡；信号经所述视音频输入卡被输入所述计算机，经所述计算机处理后，由所述视音频输出卡输出，其特征在于，在所述计算机内部设置有延时处理软件，所述延时处理软件包括延时模块，所述延时模块对输入的视音频信号进行采集、然后将该信号调入所述计算机的内存或硬盘中形成队列，当所设置的延时时间届满后，所述延时模块再将最先进入队列的信号通过所述视音频输出卡最先输出。
其中，所述延时处理软件还包括垫播模块，在所述延时过程中如果需要进行垫播的操作，启动所述垫播功能，所述垫播模块会把垫播的素材调入到所述计算机的内存或硬盘中，替代了队列中垫播入点和垫播出点之间的视音频信号。
其中，所述延时处理软件还包括静音模块，在所述延时过程中如果要进行静音的操作，启动所述静音功能，所述静音模块会把静音入点和静音出点之间的队列中的音频屏蔽。
其中，所述延时处理软件还包括录制模块，如果系统中需要将延时的信号进行录制，启动所述录制功能，所述录制模块将录制的内容放到提前设置好的存放路径。
其中，当输入为数字视音频SDI信号时，所述视音频输入卡对其进行解串、解嵌、及数字编码处理，然后送入所述计算机中；经过所述计算机被延时的信号，由所述视音频输出卡对其进行加串、加嵌、及数字解码后变成数字视音频SDI信号输出，延时处理软件对所述数字视音频SDI输入信号的延时处理过程没有任何压缩，为无损延时。
其中，当输入信号为模拟信号时，所述视音频输入卡首先对其进行模/数转换，做相应处理后送入所述计算机中，经过所述计算机被延时的信号，再由所述视音频输出卡做相应处理及数/模转换输出。
其中，所述延时处理软件采用基于内存的方式，延时时间在1秒到80秒之间可调。
其中，所述计算机采用两组硬盘作为延时的图像缓冲地址，一组用于数据写入，另一组用于输出，每组包括两块硬盘；当用于数据写入的一组硬盘写满要延时的帧数后，该组硬盘用于数据输出，而另一组硬盘用于数据输入，两组硬盘的输入，输出功能随时间不断反复交替，直到延时结束。
其中，所述无损延时播出系统采用主备联动的播出方式，使用两台计算机分别作为主延时播出服务器和备延时播出服务器，两者同步运行，保证延时播出的不间断运行。
由于本发明是在计算机上采用延时处理软件实现播出延时的，所以其成本被大大降低；另外，基于内存和硬盘的工作方式，为使用者提供了更灵活的延时时间范围的选择，并且基于硬盘的工作方式可以使延时时间高达数十个小时；无损处理保证了图像的质量；主备联动的工作方式确保了延时播出的安全性。使用者可以通过简易的操作，方便的控制延时方式，模式，时间等。还有就是录制功能可以录制所想要的任何一段视频，录制的视频既可以用来观察延时的图像情况，又可以将其作为一段素材保存或使用，其相当于节省了一台录像机的功能，为使用者节省了很大的成本。
附图说明
图1为本发明的无损延时播出系统的一个实施例的结构框图；
图2为本发明的无损延时播出系统中的延时处理软件的基于硬盘的工作方式的流程示意图；
图3为本发明的无损延时播出系统的另一个实施例中采用主备机联动时主备机之间的连接示意图；
图4为本发明的无损延时播出系统中的延时处理软件的信号处理的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的一个实施例中，无损延时播出系统包括视音频板I/O卡1，计算机2和视音频板I/O卡3。其中视音频板I/O卡1能够处理数字信号和模拟信号。当数字信号(例如数字视音频SDI信号)进入视音频板I/O卡1，经过解串、解嵌、及数字编码后变成数字信号进入到计算机2的内存或硬盘中；然后经计算机2中的延时处理软件的处理，会根据设定的延时时间向外输出；向外输出的数字信号通过加串、加嵌、及数字解码后变成数字视音频SDI信号输出，通过视音频I/O板卡3输出的信号不会有任何的损失和压缩，最后可得到一个完整的延时信号，视音频同步，图象质量高，可直接用于电视直播。
由于本发明在延时信号的整个处理过程中没有任何的压缩，信号没有任何的损失，该处理为无损延时处理。而目前存在的延时大多数都是基于MEPG-2的格式压缩，举例来说如果电视台播出的节目的格式为DVCPRO，码流为400Mb/s，一般节目要通过播出系统播出出去，播出的信号会被压缩成为64-96Mb/s的码流，当最后通过目前带有压缩的延时系统后信号将又一次被压缩，得到的延时后信号虽然人眼观察不出图像质量的下降，但是如果使用专业标准进行评测，信号的质量是十分低的，例如会出现颜色的偏差等现象。如果使用本延时系统，对播出系统播出的信号使用10bit的采样达到270Mb/s的无任何压缩的视频流，即对播出的信号没有任何的压缩，原汁原味的保持了播出信号的质量。当输入信号为模拟信号时，处理方式同对数字信号的处理很类似，只不过增加了视音频板I/O卡1的模/数转换和视音频板I/O卡3的数/模转换处理。模/数转换和数/模转换处理会使信号有些许的损失，但可以忽略不计，因此信号质量还是会得到很好的保证。
当要求的延时时间不是很长时，选取基于内存的工作方式即可，即在计算机2中使用内存作为缓冲地址，延时时间从1秒至80秒可调。当内存根据设定的延时时间，存满相应数据后，将向外输出，此时输入端继续输入信号。举例来说，假设在标清信号输入，2G内存的情况下，延时时间最长可达80秒，即1秒25帧画面，共2000帧，则内存存满2000帧后，延时向外输出，向外输出的数字信号通过相应处理输出。
当基于内存的工作方式满足不了所需的延时时间时，则应使用基于硬盘的工作方式，即采用计算机2中的硬盘作为图像缓冲地址，延时时间可以达数小时。
图2所示为本发明的无损延时播出系统中的延时处理软件的基于硬盘的工作方式的流程示意图。为了系统的安全可靠，采用4块硬盘201，202，203，204作为延时的图像缓冲地址。将其分为两组，第一组包括两块硬盘201，202，第二组包括两块硬盘203，204。延时开始后将第一组的两块硬盘201和202分别做为RAID0或RAID1，用于数据写入，当延时输出时及写满要延时的帧数后，硬盘201和硬盘202将用于数据读出，而第二组的两块硬盘203和204这时被用作RAID0或RAID1，开始用于数据的写入；当第二组的两块硬盘203和204也写满相应需要延时的帧数后，第一组的两块硬盘201和202再次用于数据写入，第二组的两块硬盘203和204用于数据读出，输出刚才记录的数据。第一组的两块硬盘201和202和第二组的两块硬盘203和204的功能随时间不断进行反转，即不断地重复上面的过程，直到延时结束。其中，RAID 0代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。RAID1又称为Mirror或Mirroring，它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。由于本系统对延时信号是无压缩的，所以数据量非常大，这种方式很好的解决了大数据量读取速度的问题，这种方式能够使延时的时间达到数十小时，而且保证延时的质量及稳定性。
如图3所示，在主备联动的状态下，主延时播出服务器2和备延时播出服务器2’之间采用RS2 32线连接，进行通信。视音频信号到达主延时播出服务器2和备延时播出服务器2’，两者将同时同步工作；如果主延时播出服务器2工作状态异常，可立即切换至备延时播出服务器2’进行播出，确保了延时播出的不间断运行。具体的联动过程为首先启动两台服务器，并将其上的延时处理软件启动，这时要将两台机器的延时处理软件中工作模式的状态设置成主备机联动状态，并要将其他的参数设置相同，这时启动两台服务器中任意一台开始延时，另一台也会同时开始延时；这之后两台将同时开始同步的操作。
本发明采用的延时处理软件实现了延时的各种功能，具体可以包括四个模块，分别为延时、垫播、静音、录制模块。
延时模块工作过程：软件先对已接入系统的待延时的视音频信号通过视音频输入I/O卡进行采集，然后将该信号采集到系统的内存或硬盘当中形成队列，当存满延时的时间后，软件将最先进入队列的信号通过视音频输出I/O板卡最先输出出去。
垫播工作过程：在以上的延时过程中如果要进行垫播的操作，软件会把待延时的视音频信号调入到内存的同时把垫播的素材调入到内存中，替代队列中垫播入点和垫播出点之间的视音频信号。
静音工作过程：系统在以上的延时过程中如果要进行静音的操作，软件会把静音入点和静音出点之间的队列中的音频屏蔽。
录制工作过程：如果系统中需要将延时的信号进行录制，则点击开始录制后系统开始录制，并将录制的内容放到提前设置好的存放路径。
如图4所示，为本发明的延时处理软件处理进入其中的信号的流程示意图。需要说明的是，录制功能在图中未示出。当需要进行录制的时候，随时启动录制功能即可。
使用者可以设置延时的工作模式，即单机独立的延时模式或主备联动的播出方式。还可以使用不同的启动延时方式，一种是自动延时的方式，可以通过软件设置所需的延时时间，系统会到达延时时间后自动启动开始延时。还可以通过手动的方式人工启动延时。对于延时的时间方面可以进行自动的锁定，使延时的时间误差达到最小，还可以进行时间的微调(以帧为单位)。
处理播出事故信号的方式有两种，一种是垫播，一种是输出静音。这些操作都是在系统内(在机箱内)完成，无需另外的设备，垫播的素材要提前上载到该系统中，对于垫播素材的方式，我们可以垫播多种的格式，包括Motion-JPEG、MPEG-2、Media-8/9、MPEG-4等，甚至BMP、TGA及JPEG等静态图片也能作为垫播的画面与活动画面混合使用；垫播具体实现是将素材编辑一个清单，可以在延时之前对垫播的素材进行打入出点的编辑，可以预演及播放素材，找素材的入出点等，当发现延时前监视的画面有异常时，点击空格和垫播入点的按键，就会将清单的内容进行垫播了，当异常结束后，可以再次点击空格或垫播出点结束垫播；由于处理播出事故时人为进行垫播和输出静音需要一定的反应时间，所以延时处理软件设置了垫播和输出静音入点提前的功能，使两个操作提前进行所设置的时间，保证了播出的安全性。