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微信课堂第五讲:关于集成化

更新时间:2017-03-02点击次数:697次字号:T|T

 @老马.张 谈播出之

第三讲、关于集成化

                                      天虹数码  833655

一、什么是集成化

我们现在推广“集成化”播出系统的时候经常不被接受,被一些人看做是“异类”,投标时不被理解、不被认同。这也难怪,评标专家也没有见过什么是集成化。有些客户非常认可,但出于招标工作的“公平、公正、公开”原则,不敢把集成化写入标书,因为担心除了天虹之外,没有别的公司来投标。呵呵,无奈。

说说集成化周边的由来。

要谈集成化,先要谈分体式;谈分体式,先谈半导体技术发展。

我是国内比较早用可编程阵列逻辑电路的一批人。华为出第一台程控交换机的时候,我们就在搞图像处理了,他们搞音频,我们搞的是视频,呵呵(不好意思,人家现在太牛了)。82年的时候,第一次接触PC,是苹果的H89(只有256BYTE内存),小型机是DJS130(没有磁盘,只有穿孔纸带,有一个房间大,哈哈),86年用长城0520

集成电路开始用74系列和CMOS系列。这些芯片只有单一的功能。比如74LS04是“非门”,74LS08是“与门”, 74LS74D型“触发器”。80年代后期出现了可编程整列逻辑芯片,这种芯片内部有很多门电路,主要是与门、非门、或门电路,形成阵列方式。可以通过软件方式,对其内部阵列的熔丝有选择性的熔断,使其完成各种运算功能。当时典型的是PALGAL,我也是国内第一批用PAL的人,当时是搞国家“七五”攻关项目:“实时图像处理系统”。

但是PAL GAL的规模比较小,只有几百个门电路,集成度还是很低。后来就出现了FPGAField-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列。时至今日。FPGA已经发展到几百万个门电路,体积只有手指盖般大小。

可编程阵列逻辑毕竟是门电路,编程烧制后只能完成特定功能。但由于是并行处理,运行速度快、效率高。在视频上的典型应用,比如可以用作硬件编码模块。固化算法,效率高。

CPU则不一样,它的算法是变化的,是通用处理器。你让它干什么它就干什么。它很灵活,但效率低,完成一条指令要好几个指令周期。

现在的FPGA已经加入了ARM(微处理器,你就把它看做CPU吧)。使得FPGA既有高效处理能力,又有灵活运算能力。

啰嗦这么多,文不对题,还炫耀自己。呵呵,不好意思。谈点正经的。

先谈谈分体式。

播出线上的切换器、帧同步机、键混器、响度控制器都是独立的设备,我们称之为“分体式”设备。每台设备功能单一,自成一体。不管是哪种设备,都包含以下主要部分:输入电路(阻抗匹配、缓冲放大、电缆均衡、时钟再生)、控制电路、输出电路(驱动放大、阻抗匹配)、电源、接插件、机箱,另外就是功能模块。

我们发现,除接插件和功能模块之外,任何设备的其它电路几乎都是一样的,而且很多电路是为电缆的传输而设计的。比如输入电路、输出电路。另外,每台设备机箱空间已经很空余、电源能力也足够强。

如下图:

 

 

图中我们还可以看到,设备的核心功能模块(图中两个红色圆圈部分)占据的面积很小,电路板大量的面积被辅助电路所占据。

另外,各个设备的主要功能模块其实很简单。比如:

切换器的核心是交叉点开关。比如16X4的切换,非常简单。

帧同步的核心是存储。目前的芯片存储几帧没有任何困难。

键混实际上就是一个乘法器。设主信号为A,键信号为B,FILL(填充信号)为a,输出为C,则C=a * A + (1-a) * B,a一般有256级,决定键信号的透明度。这个乘法器是小儿科。从这个公式,大家就也明白了,字幕和台标为什么需要FILL和KEY两个输出信号了。

响度控制是一个放大器,可以对音频信号进行缩放。

 

以上四个设备的核心功能都很简单,用一个普通的FPGA就可以轻松完成。

我们为什么不把这四个设备做到一起呢?做成一台设备呢?这样,用FPGA来完成4项核心功能,而其他电路(输入、输出、电源、接插件)由4套变成了1套。对于我们的技术积累来说,没有难度!4合1,这就是高清集成化周边的由来。

 

再加入A/D、D/A、嵌入、解嵌,8合1,这就成为了标清集成化周边。

 

 

 

集成化一定是播控系统的发展方向。天虹是开拓者,也是领航者。

 

二、集成化高标清同播系统

 

前面,我们谈到高清集成化周边设备是41,标清集成化周边设备是81。这里,我们来分析集成化周边设备在系统中是如何配置的,以及它的好处。

在谈集成化之前,我们谈一下高标清同播。

 

高标清过渡阶段进行播出系统改造,最头痛的是高标清同播问题。播出的高清化改造是必然的,但由于存在大量的标清机顶盒,在相当长的一段时间内(个人认为至少3年时间),标清播出必须保证。这就要求播出系统实现高标清同步播出。

  

前面已经说过,高标清同播有以上两种方式:下变换方式和独立通道方式。由于下变换方式存在单一崩溃点,而且对指标的损失较为严重,所以应该尽量采用独立通道方式。

  

下面我们来分析一下,如何用集成化周边,来实现独立通道方式的高标清同播的。

我们先从传统的、分体式、下变换、单频道周边设备看起。如下图:    

 

    这种播出链路结构存在以下问题:

     

既要安全,又要保证信号指标,必须进行方案优化,遵循三个原则:  

  

这些在前面已经做了介绍,这里不再赘述。

但是,如果继续采用分体式设备,实现以上独立通道和镜像备份的要求,设备数量将大大增加。

用分体式设备实现高标清独立通道,如下图:

 

图中,上面是高清通道,下面是标清通道,高、标清通道是独立的,标清输出信号不是通过高清信号下变换得到的,这就是独立通道方式。

在独立通道的基础上再实现镜像备份,如下图:

 

如上图所示,一个频道的周边设备,为了实现独立通道和镜像备份,如果采用这么多设备,必然设备多、代价大,不现实。

  

如果采用集成化设备,上面的链路就很简单了。如下图:

  

图中,上面是高清通道,采用两台高清集成化周边设备(镜像备份),后面接一台高清智能三选一倒换器;下面是标清通道,采用两台标清集成化周边设备(镜像备份),后面接一台标清智能三选一倒换器;每个频道只需四台设备,就实现了高标清独立通道和完全镜像备份。设备少、连线少、安全性好、指标得以保证,造价也不高。

 

20154月敦煌电视台率先采用天虹的集成化高标清同播系统以来,已经有包括江西省电视台(三个频道)、新疆伊犁州电视台(副省级、5个频道)、江西景德镇电视台(四个频道)等在内的几十家电视台选用了集成化系统。

 

天虹的高标清(同播)视频服务器及集成化周边都通过了广电总局检测。

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