一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統及方法
2023-07-27 11:26:41
專利名稱：一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統及方法，是一種電視臺數位化播出系統實現高精度播出控制的系統與方法。是一種保證電視臺節目播出時間精度和播出安全的系統和方法。
背景技術：
頻道包裝播出系統是在播出機房的節目轉播過程中，在播出線上實時將模板和文字、實時資訊等內容結合、渲染播出的一種計算機應用系統。在電視整體包裝播出的工作流程中，頻道包裝是整體應用設計實施的重要環節，是播出的一部分，它和整體包裝出於同一目的是對電視頻道品牌形象的建立和維護，是按照整體包裝規範下的形象識別與應用標準和規範，將整體形象進行一系列的外在形式的規範和強化。頻道包裝的實施構成目前，頻道包裝通常採用基於模板的製作和渲染方式，並採用製作和播出分離的流程。在美術設計編輯機房完成場景和模板的製作，在播出機房完成對模板的播出控制和實時渲染播出。在美術設計編輯機房完成場景和模板的製作千變萬化，數目眾多。而對於播出機房需要完全剝離美術設計與模板的內容，這樣將全部工作重心放在播出的精準和播出的安全上。在播出機房，製作好的模板在規定播出時間前遷移到渲染伺服器上。播出控制機根據節目播出單、手動播出單、定時播出單在指定時間發送指令，控制渲染伺服器對模板進行渲染並播出。播出控制機向渲染伺服器發送指令，可以利用現成乙太網絡傳輸。但由於乙太網口傳輸時延不定，很難達到幀同步，因此，出於播出安全的考慮，使用現成乙太網絡並不合適。播出控制機對渲染控制器所發出的指令還可以選擇串口控制鏈路傳輸。然而，由於模板數量眾多，且多張播出單有可能出現在同一時刻控制多個模板播出。如果串行進行多指令傳輸，還需要達到幀同步，並且控制誤差在一幀之內。一般一個指令在串口 38400波特率下完成傳輸的時間為IOms左右。在很多應用場景下,一巾貞40ms內要發送多於4個指令。怎麼保證多指令達到預期`控制效果，成為必須要解決的技術難點。
發明內容
為解決現有技術的問題，本發明提出一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統及方法。所述的方法通過分析播出控制機對渲染控制器之間所傳輸的指令，採取各種措施，使原本難以通過串口傳輸的指令順暢的進行傳輸，並且能保證精確的幀同步。本發明的目的是這樣實現的一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統，所述的系統包括頻道包裝控制機、頻道包裝渲染伺服器；所述的頻道包裝控制機包括指令編譯模塊、指令處理模塊和串行通訊接口 ；所述的指令編譯模塊與指令處理模塊連接，所述的指令處理模塊與串行通訊接口連接；所述的頻道包裝控制機通過串行控制接口及相應的通訊電纜與頻道包裝渲染伺服器相連接；所述的指令編譯模塊中設置有多個編譯對象處理單元。其中頻道包裝渲染伺服器負責接收美術設計編輯機房完成的場景和模板，接受頻道包裝控制機發出的播控指令，按照播控指令的要求，執行相應的播控動作，實現場景的渲染疊加和畫面輸出，實現對頻道播出內容的包裝功能；
頻道包裝控制機負責接收節目播出單、手動播出單、定時播出單，解析播出單上的播出內容，生成頻道包裝播出控制指令，將指令通過串口傳輸給渲染伺服器，完成對渲染伺服器的高精度播出控制；
頻道包裝控制機內置的指令編譯模塊，負責對頻道包裝控制機負責接收到的節目播出單、手動播出單、定時播出單進行解析，指令編譯模塊內部設置有多個編譯對象處理單元，指令編譯模塊將節目播出單、手動播出單、定時播出單分別指定給不同的編譯對象處理單元處理；
編譯對象處理單元根據指令編譯模塊分配的播出單，解析播出單的內容，生成播控指令，並在指令將被執行前的一段時間提前預先發給指令處理模塊；
指令處理模塊接收多個編譯對象處理單元發送來的播控指令，將準備傳輸的指令按照時間的順序和重要程度進行排序，優先傳輸重要指令；在傳輸重要指令之前預先空出一段時間不發送任何指令。—種使用上述系統的頻道包裝控制機高精度播出控制方法，所述方法的步驟如下
區分指令的步驟用於將串口傳輸的指令分為重要指令和非重要指令；
預發指令的步驟用於所述的指令編譯模塊將準備通過串口傳輸的指令提前預先發給指令處理模塊，使指令處理 模塊有時間對準備通過串口傳輸的指令進行整理和排序；
排序的步驟用於所述的指令處理模塊準備傳輸的指令按照時間的順序和重要程度進行排序，優先執行重要指令；
傳送指令的步驟用於指令處理模塊將指令通過串口進行傳輸，在傳輸過程中，傳輸重要指令之前預先空出一段時間不發送任何指令。本發明產生的有益效果是本發明通過區分指令的重要性、重要指令優先、指令預發、避讓等措施，使原本無法快速傳輸高精度指令的串口鏈路能夠達到傳輸播出控制機對渲染控制器的指令的要求。利用現成的串口實現了高精度指令傳輸。本發明所述的方法，可以使頻道包裝控制機一幀不差地控制渲染伺服器進行播出。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1是本發明實施例一所述頻道包裝播出控制系統組成示意 圖2是本發明實施例一所述方法的流程 圖3是本發明實施例一所述方法的指令預發原則的示意 圖4是本發明實施例一所述方法的重要指令優先原則和避讓原則的示意 圖5是本發明實施例二所述頻道包裝控制機控制多臺渲染伺服器的流程示意圖。
具體實施例方式實施例一本實施例是一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統，所述系統內部的連接關係如圖1所示所述系統包括頻道包裝控制機、頻道包裝渲染伺服器；所述的頻道包裝控制機包括指令編譯模塊、指令處理模塊和串行通訊接口 ；所述的指令編譯模塊與指令處理模塊連接， 所述的指令處理模塊與串行通訊接口連接；所述的頻道包裝控制機通過串行控制接口及相應的通訊電纜與頻道包裝渲染伺服器相連接；所述的指令編譯模塊中設置有多個編譯對象處理單元。其中頻道包裝渲染伺服器負責接收美術設計編輯機房完成的場景和模板，接受頻道包裝控制機發出的播控指令，按照播控指令的要求，執行相應的播控動作，實現場景的渲染疊加和畫面輸出，實現對頻道播出內容的包裝功能；頻道包裝控制機負責接收節目播出單、手動播出單、定時播出單，解析播出單上的播出內容，生成頻道包裝播出控制指令，將指令通過串口傳輸給渲染伺服器，完成對渲染伺服器的高精度播出控制，同時可以通過串口查詢指令的執行狀態信息。
頻道包裝控制機內置的指令編譯模塊，負責對頻道包裝控制機負責接收到的節目播出單、手動播出單、定時播出單進行解析，指令編譯模塊內部設置有多個編譯對象處理單元，指令編譯模塊將節目播出單、手動播出單、定時播出單分別指定給不同的編譯對象處理單元處理；編譯對象處理單元根據指令編譯模塊分配的播出單，解析播出單的內容，生成播控指令，並在指令將被執行前的一段時間提前預先發給指令處理模塊；指令處理模塊接收多個編譯對象處理單元發送來的播控指令，將準備傳輸的指令按照時間的順序和重要程度進行排序，優先傳輸重要指令；在傳輸重要指令之前預先空出一段時間不發送任何指令。
實施例二本實施例是一種頻道包裝控制機高精度播出控制方法。本實施例所述方法使用的硬體系統包括播出控制機，所述播出控制機通過串口控制鏈路與渲染伺服器連接，所述播出控制機中設有指令編譯模塊和指令處理模塊，指令編譯模塊中可以有多個編譯對象，系統內部的連接關係如圖1所示。該方法的流程如圖2所示。
本實施例所述的播出控制機是頻道包裝播出控制機，可以是帶有各種播出軟體和視頻板卡的標準的伺服器。所述的渲染伺服器是帶有渲染軟體的工作站或運算能力較強的伺服器。所述的串口可以是RS232或RS422等類型的串行通信接口及其相應的通訊線纜， 形成串行通信鏈路。
本實施例將控制機中的串行接口的收發器中的運行模塊分為指令編譯模塊和指令處理模塊。
所述的指令編譯模塊的作用是將業務播出單，例如節目播出單、定時播出單，由多個獨立的編譯對象分別解析生成要發送的控制指令，並按照理論上的時間順序排列。依次發送給指令處理模塊。每個編譯對象只關心處理自己對應的節目單，不用關心和處理其他節目單在同一時刻同一幀會有什麼指令產生，只是將自己處理的節目單需要發送的指令和時刻告知指令處理模塊即可。
所述的指令處理模塊的作用是指令處理模塊接收到各個編譯對象發出的指令， 對這些指令集合根據一定的原則重新整理，排序，轉換成 實際的串口數據通過物理串口輸出。
本實施例所述方法的步驟如下區分指令的步驟用於將串口傳輸的指令分為重要指令和非重要指令。
首先，根據渲染伺服器的工作特性歸納了如下核心控制指令和它們的工作模式。
1. Cue指令讓渲染伺服器加載模板等必要數據到內存中。
2. Validate指令驗證必要數據是否已經遷移到渲染伺服器。
3. GetStatus指令獲得渲染伺服器的狀態。有CueDone, Playing等狀態。
4. Play指令控制某模板播出。
5. Pause指令控制某模板暫停。
6. Continue指令讓暫停播出的模板繼續播出。
所有指令均由播出控制機發給渲染伺服器，而執行的結果必須調用GetStatus指令來獲取。所以整個指令的工作模式為單工異步工作模式。
真正有高精度要求的指令是Play,Pause, Continue。這樣的指令會直接影響渲染伺服器生成畫面實際輸出的時間，而這種指令的數量實際又是有限的。而Cue指令可以提前發送，Validate指令超過一巾貞的誤差也不會對模板的真正播出產生任何影響。這種指令對精度沒有太高要求，但數量眾多，出現頻率很高。
為此，將那些直接影響畫面，需要嚴格·巾貞同步的指令，如Play, Pause, Continue 定性為重要指令。其他指令定性為非重要指令。
預發指令的步驟用於所述的指令編譯模塊將準備通過串口傳輸的指令提前預先發給指令處理模塊，使指令處理模塊有時間對準通過串口傳輸的指令進行整理和排序。
本步驟體現了指令預發原則。如果指令編譯模塊按照真正指令應該輸出的時間， 將指令發送給指令處理模塊，指令處理模塊沒有任何再處理的時間餘量。如果此時此幀，只需要處理一個指令，那麼尚可以達到幀精度的指令輸出。但如果，恰恰有多個編譯對象在同一幀內需要有指令處理，則有可能導致指令處理模塊處理不及時，並且來不及在一幀時間內將多個指令完整的傳輸出去，從而出現控制誤差。所以本步驟讓指令編譯模塊把要執行的指令提前一定時間發送給指令處理模塊。讓指令處理模塊在這一段時間餘量裡，對要發送的指令進行重新整理和排序。圖3表示的是指令處理模塊中的指令處理時序，圖中水平雙線箭頭表示時間順序，左上角的豎直單線箭頭表示接收的指令編譯模塊發送出的指令的時間，右下角的豎直虛線箭頭表示發送指令的時間，中間間隔了 120毫秒，中間的幾個虛線箭頭表示幀中斷時序脈衝的前沿。例如一個指令需要第20幀的時候執行，那麼在第17幀的時候就由指令編譯模塊發送給指令處理模塊。指令處理模塊將接收到的但還並未到發送時間的指令收集到一個隊列中。每幀進行一次統一的處理，如果隊列中有指令到了發送時間則轉化成串口數據發送。
排序的步驟用於所述的指令處理模塊將準備傳輸的指令按照時間的順序和重要程度進行排序，優先執行重要指令。
本步驟體現了重要指令優先原則。因為串口傳輸數據需要一定時間，在傳輸完一個指令之前無法並行的傳輸另外一個指令。所以從理論上，一幀時間間隔內可以發送的指令是有限的。前一個步驟的預處理指令，給指令重新排序提供了指令排序的時間裕量條件， 使指令處理模塊有時間根據原有的時間序列和指令的重要性，重新對指令進行排序。由於重要性指令為數不多，完全可以在各幀的時間段中排在最前面。如圖4所示，圖中重要指令儘管是後接收到的，由於是重要指令所以先行發送，即體現了重要指令優先原則。
傳送指令的步驟用於指令處理模塊將指令通過串口進行傳輸，在傳輸過程中，傳輸重要指令之前預先空出一段時間不發送任何指令。
本步驟體現了避讓原則。雖然在同一幀內重要指令優先，但有時候還是無法完全保障重要指令的精度。因為如果有一個非重要指令在重要指令發送的關鍵時刻之前就已經開始發送，而這個非重要指令恰恰發送時間比較長，跨越了重要指令發送的關鍵時刻，這個非重要指令就會影響緊接的重要指令的發送。所以為了保障重要指令可以在正確的時刻準確發出，在重要指令發送前的一段時間間隔內禁止其他指令發送，留出一端時間間隔，這段時間間隔，可稱之為避讓間隔。如果有非重要指令落入這一時間間隔內，指令處理模塊就會將這個非重要行指令延後執行。如圖4所示，在重要指令發送之前，要有一段時間間隔，以避免非重要指令佔用過多的時間，影響重要指令的發送。
實施例三本實施例是實施例一的改進，是實施例一關於頻道包裝控制機和渲染伺服器之間控制關係的細化改進。
理論上在播控系統中，一臺頻道包裝控制機控制一臺渲染伺服器就可以完成一個頻道的包裝播出需求，這時就可以使用單個串口點對點的控制。但是在實際的播控系統應用中，為滿足頻道高標清同播需求，並且為增加頻道包裝播出的可靠性；通常採用一臺頻道包裝控制機對應一個頻道，同時控制多臺渲染播出伺服器。這些渲染播出伺服器分別對應該頻道的不同制式和功能，例如如 圖5所示在某個實際應用中，一臺頻道包裝控制機同時控制4臺渲染播出伺服器，分別是高清主渲染伺服器、高清備渲染伺服器、標清主渲染伺服器、標清備渲染伺服器。這些渲染伺服器連接在頻道包裝控制機的不同串口，會同時獲得同樣的播控指令。在頻道包裝控制機內部，設置了對應於不同串口的多組互聯連接的指令編譯模塊和指令處理模塊，每組指令編譯模塊和指令處理模塊分別向與指令處理模塊連接的串口發送控制指令。
最後應說明的是，以上僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳布置方案對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案(比如所使用的硬體系統、步驟的先後順序等)進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。本發明所述的方法可編制為應用於計算機系統的程序，並運行於本發明所述的計算機網絡系統中。
權利要求
1.一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統，該系統包括頻道包裝控制機、頻道包裝渲染伺服器；所述的頻道包裝控制機包括指令編譯模塊、指令處理模塊和串行通訊接口 ；所述的指令編譯模塊與指令處理模塊連接，所述的指令處理模塊與串行通訊接口連接；所述的頻道包裝控制機通過串行控制接口及相應的通訊電纜與頻道包裝渲染伺服器相連接；所述的指令編譯模塊中設置有多個編譯對象處理單元； 其中 頻道包裝渲染伺服器負責接收美術設計編輯機房完成的場景和模板，接受頻道包裝控制機發出的播控指令，按照播控指令的要求，執行相應的播控動作，實現場景的渲染疊加和畫面輸出，實現對頻道播出內容的包裝功能； 頻道包裝控制機負責接收節目播出單、手動播出單、定時播出單，解析播出單上的播出內容，生成頻道包裝播出控制指令，將指令通過串口傳輸給渲染伺服器，完成對渲染伺服器的高精度播出控制，同時通過串口查詢指令的執行狀態信息； 頻道包裝控制機內置的指令編譯模塊，負責對頻道包裝控制機負責接收到的節目播出單、手動播出單、定時播出單進行解析，指令編譯模塊內部設置有多個編譯對象處理單元，指令編譯模塊將節目播出單、手動播出單、定時播出單分別指定給不同的編譯對象處理單元處理； 編譯對象處理單元根據指令編譯模塊分配的播出單，解析播出單的內容，生成播控指令，並在指令將被執行前的一段時間提前預先發給指令處理模塊； 指令處理模塊接收多個編譯對象處理單元發送來的播控指令，將準備傳輸的指令按照時間的順序和重要程度進行排序，優先傳輸重要指令；在傳輸重要指令之前預先空出一段時間不發送任何指令。
2.一種使用權利要求1所述系統的頻道包裝控制機高精度播出控制方法，所述方法使用的硬體系統包括播出控制機，所述播出控制機通過串口控制鏈路與渲染伺服器連接，所述播出控制機中設有指令編譯模塊和指令處理模塊，其特徵在於所述方法的步驟如下 區分指令的步驟用於將需要通過串口傳輸的指令分為重要指令和非重要指令； 預發指令的步驟用於所述的指令編譯模塊將準備通過串口傳輸的指令提前預先發給指令處理模塊，使指令處理模塊有時間對準通過串口傳輸的指令進行整理和排序； 排序的步驟用於所述的指令處理模塊準備傳輸的指令按照時間的順序和重要程度進行排序，優先傳輸重要指令； 傳送指令的步驟用於指令處理模塊將指令通過串口進行傳輸，在傳輸過程中，傳輸重要指令之前預先空出一段時間不發送任何指令。
全文摘要
本發明涉及一種頻道包裝控制機高精度播出控制系統及方法，所述方法使用的硬體系統包括播出控制機，所述播出控制機通過串口控制鏈路與渲染伺服器連接，所述播出控制機中設有指令編譯模塊和指令處理模塊，所述方法的步驟區分指令的步驟；預發指令的步驟；排序的步驟；傳送指令的步驟。本發明通過區分指令的重要性、重要指令優先、指令預發、避讓等措施，使原本無法快速傳輸高精度指令的串口鏈路能夠達到傳輸播出控制機對渲染控制器的指令的要求，利用現成的串口實現了高精度指令傳輸。本發明所述的方法，可以使頻道包裝控制機一幀不差地控制渲染伺服器進行播出。
文檔編號H04N5/222GK103067648SQ201210582429
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者丁文華, 宋宜純, 宋蔚, 張亞宇, 陳武, 羅子元, 遊田, 楊慕星, 王付生, 陳震 申請人:中央電視臺, 北京中科大洋科技發展股份有限公司