专利名称：一种频道包装控制机高精度播出控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种频道包装控制机高精度播出控制系统及方法，是一种电视台数字化播出系统实现高精度播出控制的系统与方法。是一种保证电视台节目播出时间精度和播出安全的系统和方法。
背景技术：
频道包装播出系统是在播出机房的节目转播过程中，在播出线上实时将模板和文字、实时资讯等内容结合、渲染播出的一种计算机应用系统。在电视整体包装播出的工作流程中，频道包装是整体应用设计实施的重要环节，是播出的一部分，它和整体包装出于同一目的是对电视频道品牌形象的建立和维护，是按照整体包装规范下的形象识别与应用标准和规范，将整体形象进行一系列的外在形式的规范和强化。频道包装的实施构成目前，频道包装通常采用基于模板的制作和渲染方式，并采用制作和播出分离的流程。在美术设计编辑机房完成场景和模板的制作，在播出机房完成对模板的播出控制和实时渲染播出。在美术设计编辑机房完成场景和模板的制作千变万化，数目众多。而对于播出机房需要完全剥离美术设计与模板的内容，这样将全部工作重心放在播出的精准和播出的安全上。在播出机房，制作好的模板在规定播出时间前迁移到渲染服务器上。播出控制机根据节目播出单、手动播出单、定时播出单在指定时间发送指令，控制渲染服务器对模板进行渲染并播出。播出控制机向渲染服务器发送指令，可以利用现成以太网络传输。但由于以太网口传输时延不定，很难达到帧同步，因此，出于播出安全的考虑，使用现成以太网络并不合适。播出控制机对渲染控制器所发出的指令还可以选择串口控制链路传输。然而，由于模板数量众多，且多张播出单有可能出现在同一时刻控制多个模板播出。如果串行进行多指令传输，还需要达到帧同步，并且控制误差在一帧之内。一般一个指令在串口 38400波特率下完成传输的时间为IOms左右。在很多应用场景下,一巾贞40ms内要发送多于4个指令。怎么保证多指令达到预期`控制效果，成为必须要解决的技术难点。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提出一种频道包装控制机高精度播出控制系统及方法。所述的方法通过分析播出控制机对渲染控制器之间所传输的指令，采取各种措施，使原本难以通过串口传输的指令顺畅的进行传输，并且能保证精确的帧同步。本发明的目的是这样实现的一种频道包装控制机高精度播出控制系统，所述的系统包括频道包装控制机、频道包装渲染服务器；所述的频道包装控制机包括指令编译模块、指令处理模块和串行通讯接口 ；所述的指令编译模块与指令处理模块连接，所述的指令处理模块与串行通讯接口连接；所述的频道包装控制机通过串行控制接口及相应的通讯电缆与频道包装渲染服务器相连接；所述的指令编译模块中设置有多个编译对象处理单元。其中频道包装渲染服务器负责接收美术设计编辑机房完成的场景和模板，接受频道包装控制机发出的播控指令，按照播控指令的要求，执行相应的播控动作，实现场景的渲染叠加和画面输出，实现对频道播出内容的包装功能；
频道包装控制机负责接收节目播出单、手动播出单、定时播出单，解析播出单上的播出内容，生成频道包装播出控制指令，将指令通过串口传输给渲染服务器，完成对渲染服务器的高精度播出控制；
频道包装控制机内置的指令编译模块，负责对频道包装控制机负责接收到的节目播出单、手动播出单、定时播出单进行解析，指令编译模块内部设置有多个编译对象处理单元，指令编译模块将节目播出单、手动播出单、定时播出单分别指定给不同的编译对象处理单元处理；
编译对象处理单元根据指令编译模块分配的播出单，解析播出单的内容，生成播控指令，并在指令将被执行前的一段时间提前预先发给指令处理模块；
指令处理模块接收多个编译对象处理单元发送来的播控指令，将准备传输的指令按照时间的顺序和重要程度进行排序，优先传输重要指令；在传输重要指令之前预先空出一段时间不发送任何指令。—种使用上述系统的频道包装控制机高精度播出控制方法，所述方法的步骤如下
区分指令的步骤用于将串口传输的指令分为重要指令和非重要指令；
预发指令的步骤用于所述的指令编译模块将准备通过串口传输的指令提前预先发给指令处理模块，使指令处理 模块有时间对准备通过串口传输的指令进行整理和排序；
排序的步骤用于所述的指令处理模块准备传输的指令按照时间的顺序和重要程度进行排序，优先执行重要指令；
传送指令的步骤用于指令处理模块将指令通过串口进行传输，在传输过程中，传输重要指令之前预先空出一段时间不发送任何指令。本发明产生的有益效果是本发明通过区分指令的重要性、重要指令优先、指令预发、避让等措施，使原本无法快速传输高精度指令的串口链路能够达到传输播出控制机对渲染控制器的指令的要求。利用现成的串口实现了高精度指令传输。本发明所述的方法，可以使频道包装控制机一帧不差地控制渲染服务器进行播出。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明实施例一所述频道包装播出控制系统组成示意 图2是本发明实施例一所述方法的流程 图3是本发明实施例一所述方法的指令预发原则的示意 图4是本发明实施例一所述方法的重要指令优先原则和避让原则的示意 图5是本发明实施例二所述频道包装控制机控制多台渲染服务器的流程示意图。
具体实施例方式实施例一本实施例是一种频道包装控制机高精度播出控制系统，所述系统内部的连接关系如图1所示所述系统包括频道包装控制机、频道包装渲染服务器；所述的频道包装控制机包括指令编译模块、指令处理模块和串行通讯接口 ；所述的指令编译模块与指令处理模块连接， 所述的指令处理模块与串行通讯接口连接；所述的频道包装控制机通过串行控制接口及相应的通讯电缆与频道包装渲染服务器相连接；所述的指令编译模块中设置有多个编译对象处理单元。其中频道包装渲染服务器负责接收美术设计编辑机房完成的场景和模板，接受频道包装控制机发出的播控指令，按照播控指令的要求，执行相应的播控动作，实现场景的渲染叠加和画面输出，实现对频道播出内容的包装功能；频道包装控制机负责接收节目播出单、手动播出单、定时播出单，解析播出单上的播出内容，生成频道包装播出控制指令，将指令通过串口传输给渲染服务器，完成对渲染服务器的高精度播出控制，同时可以通过串口查询指令的执行状态信息。
频道包装控制机内置的指令编译模块，负责对频道包装控制机负责接收到的节目播出单、手动播出单、定时播出单进行解析，指令编译模块内部设置有多个编译对象处理单元，指令编译模块将节目播出单、手动播出单、定时播出单分别指定给不同的编译对象处理单元处理；编译对象处理单元根据指令编译模块分配的播出单，解析播出单的内容，生成播控指令，并在指令将被执行前的一段时间提前预先发给指令处理模块；指令处理模块接收多个编译对象处理单元发送来的播控指令，将准备传输的指令按照时间的顺序和重要程度进行排序，优先传输重要指令；在传输重要指令之前预先空出一段时间不发送任何指令。
实施例二本实施例是一种频道包装控制机高精度播出控制方法。本实施例所述方法使用的硬件系统包括播出控制机，所述播出控制机通过串口控制链路与渲染服务器连接，所述播出控制机中设有指令编译模块和指令处理模块，指令编译模块中可以有多个编译对象，系统内部的连接关系如图1所示。该方法的流程如图2所示。
本实施例所述的播出控制机是频道包装播出控制机，可以是带有各种播出软件和视频板卡的标准的服务器。所述的渲染服务器是带有渲染软件的工作站或运算能力较强的服务器。所述的串口可以是RS232或RS422等类型的串行通信接口及其相应的通讯线缆， 形成串行通信链路。
本实施例将控制机中的串行接口的收发器中的运行模块分为指令编译模块和指令处理模块。
所述的指令编译模块的作用是将业务播出单，例如节目播出单、定时播出单，由多个独立的编译对象分别解析生成要发送的控制指令，并按照理论上的时间顺序排列。依次发送给指令处理模块。每个编译对象只关心处理自己对应的节目单，不用关心和处理其他节目单在同一时刻同一帧会有什么指令产生，只是将自己处理的节目单需要发送的指令和时刻告知指令处理模块即可。
所述的指令处理模块的作用是指令处理模块接收到各个编译对象发出的指令， 对这些指令集合根据一定的原则重新整理，排序，转换成 实际的串口数据通过物理串口输出。
本实施例所述方法的步骤如下区分指令的步骤用于将串口传输的指令分为重要指令和非重要指令。
首先，根据渲染服务器的工作特性归纳了如下核心控制指令和它们的工作模式。
1. Cue指令让渲染服务器加载模板等必要数据到内存中。
2. Validate指令验证必要数据是否已经迁移到渲染服务器。
3. GetStatus指令获得渲染服务器的状态。有CueDone, Playing等状态。
4. Play指令控制某模板播出。
5. Pause指令控制某模板暂停。
6. Continue指令让暂停播出的模板继续播出。
所有指令均由播出控制机发给渲染服务器，而执行的结果必须调用GetStatus指令来获取。所以整个指令的工作模式为单工异步工作模式。
真正有高精度要求的指令是Play,Pause, Continue。这样的指令会直接影响渲染服务器生成画面实际输出的时间，而这种指令的数量实际又是有限的。而Cue指令可以提前发送，Validate指令超过一巾贞的误差也不会对模板的真正播出产生任何影响。这种指令对精度没有太高要求，但数量众多，出现频率很高。
为此，将那些直接影响画面，需要严格·巾贞同步的指令，如Play, Pause, Continue 定性为重要指令。其他指令定性为非重要指令。
预发指令的步骤用于所述的指令编译模块将准备通过串口传输的指令提前预先发给指令处理模块，使指令处理模块有时间对准通过串口传输的指令进行整理和排序。
本步骤体现了指令预发原则。如果指令编译模块按照真正指令应该输出的时间， 将指令发送给指令处理模块，指令处理模块没有任何再处理的时间余量。如果此时此帧，只需要处理一个指令，那么尚可以达到帧精度的指令输出。但如果，恰恰有多个编译对象在同一帧内需要有指令处理，则有可能导致指令处理模块处理不及时，并且来不及在一帧时间内将多个指令完整的传输出去，从而出现控制误差。所以本步骤让指令编译模块把要执行的指令提前一定时间发送给指令处理模块。让指令处理模块在这一段时间余量里，对要发送的指令进行重新整理和排序。图3表示的是指令处理模块中的指令处理时序，图中水平双线箭头表示时间顺序，左上角的竖直单线箭头表示接收的指令编译模块发送出的指令的时间，右下角的竖直虚线箭头表示发送指令的时间，中间间隔了 120毫秒，中间的几个虚线箭头表示帧中断时序脉冲的前沿。例如一个指令需要第20帧的时候执行，那么在第17帧的时候就由指令编译模块发送给指令处理模块。指令处理模块将接收到的但还并未到发送时间的指令收集到一个队列中。每帧进行一次统一的处理，如果队列中有指令到了发送时间则转化成串口数据发送。
排序的步骤用于所述的指令处理模块将准备传输的指令按照时间的顺序和重要程度进行排序，优先执行重要指令。
本步骤体现了重要指令优先原则。因为串口传输数据需要一定时间，在传输完一个指令之前无法并行的传输另外一个指令。所以从理论上，一帧时间间隔内可以发送的指令是有限的。前一个步骤的预处理指令，给指令重新排序提供了指令排序的时间裕量条件， 使指令处理模块有时间根据原有的时间序列和指令的重要性，重新对指令进行排序。由于重要性指令为数不多，完全可以在各帧的时间段中排在最前面。如图4所示，图中重要指令尽管是后接收到的，由于是重要指令所以先行发送，即体现了重要指令优先原则。
传送指令的步骤用于指令处理模块将指令通过串口进行传输，在传输过程中，传输重要指令之前预先空出一段时间不发送任何指令。
本步骤体现了避让原则。虽然在同一帧内重要指令优先，但有时候还是无法完全保障重要指令的精度。因为如果有一个非重要指令在重要指令发送的关键时刻之前就已经开始发送，而这个非重要指令恰恰发送时间比较长，跨越了重要指令发送的关键时刻，这个非重要指令就会影响紧接的重要指令的发送。所以为了保障重要指令可以在正确的时刻准确发出，在重要指令发送前的一段时间间隔内禁止其他指令发送，留出一端时间间隔，这段时间间隔，可称之为避让间隔。如果有非重要指令落入这一时间间隔内，指令处理模块就会将这个非重要行指令延后执行。如图4所示，在重要指令发送之前，要有一段时间间隔，以避免非重要指令占用过多的时间，影响重要指令的发送。
实施例三本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于频道包装控制机和渲染服务器之间控制关系的细化改进。
理论上在播控系统中，一台频道包装控制机控制一台渲染服务器就可以完成一个频道的包装播出需求，这时就可以使用单个串口点对点的控制。但是在实际的播控系统应用中，为满足频道高标清同播需求，并且为增加频道包装播出的可靠性；通常采用一台频道包装控制机对应一个频道，同时控制多台渲染播出服务器。这些渲染播出服务器分别对应该频道的不同制式和功能，例如如 图5所示在某个实际应用中，一台频道包装控制机同时控制4台渲染播出服务器，分别是高清主渲染服务器、高清备渲染服务器、标清主渲染服务器、标清备渲染服务器。这些渲染服务器连接在频道包装控制机的不同串口，会同时获得同样的播控指令。在频道包装控制机内部，设置了对应于不同串口的多组互联连接的指令编译模块和指令处理模块，每组指令编译模块和指令处理模块分别向与指令处理模块连接的串口发送控制指令。
最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案(比如所使用的硬件系统、步骤的先后顺序等)进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。本发明所述的方法可编制为应用于计算机系统的程序，并运行于本发明所述的计算机网络系统中。
权利要求
1.一种频道包装控制机高精度播出控制系统，该系统包括频道包装控制机、频道包装渲染服务器；所述的频道包装控制机包括指令编译模块、指令处理模块和串行通讯接口 ；所述的指令编译模块与指令处理模块连接，所述的指令处理模块与串行通讯接口连接；所述的频道包装控制机通过串行控制接口及相应的通讯电缆与频道包装渲染服务器相连接；所述的指令编译模块中设置有多个编译对象处理单元； 其中 频道包装渲染服务器负责接收美术设计编辑机房完成的场景和模板，接受频道包装控制机发出的播控指令，按照播控指令的要求，执行相应的播控动作，实现场景的渲染叠加和画面输出，实现对频道播出内容的包装功能； 频道包装控制机负责接收节目播出单、手动播出单、定时播出单，解析播出单上的播出内容，生成频道包装播出控制指令，将指令通过串口传输给渲染服务器，完成对渲染服务器的高精度播出控制，同时通过串口查询指令的执行状态信息； 频道包装控制机内置的指令编译模块，负责对频道包装控制机负责接收到的节目播出单、手动播出单、定时播出单进行解析，指令编译模块内部设置有多个编译对象处理单元，指令编译模块将节目播出单、手动播出单、定时播出单分别指定给不同的编译对象处理单元处理； 编译对象处理单元根据指令编译模块分配的播出单，解析播出单的内容，生成播控指令，并在指令将被执行前的一段时间提前预先发给指令处理模块； 指令处理模块接收多个编译对象处理单元发送来的播控指令，将准备传输的指令按照时间的顺序和重要程度进行排序，优先传输重要指令；在传输重要指令之前预先空出一段时间不发送任何指令。
2.一种使用权利要求1所述系统的频道包装控制机高精度播出控制方法，所述方法使用的硬件系统包括播出控制机，所述播出控制机通过串口控制链路与渲染服务器连接，所述播出控制机中设有指令编译模块和指令处理模块，其特征在于所述方法的步骤如下 区分指令的步骤用于将需要通过串口传输的指令分为重要指令和非重要指令； 预发指令的步骤用于所述的指令编译模块将准备通过串口传输的指令提前预先发给指令处理模块，使指令处理模块有时间对准通过串口传输的指令进行整理和排序； 排序的步骤用于所述的指令处理模块准备传输的指令按照时间的顺序和重要程度进行排序，优先传输重要指令； 传送指令的步骤用于指令处理模块将指令通过串口进行传输，在传输过程中，传输重要指令之前预先空出一段时间不发送任何指令。
全文摘要
本发明涉及一种频道包装控制机高精度播出控制系统及方法，所述方法使用的硬件系统包括播出控制机，所述播出控制机通过串口控制链路与渲染服务器连接，所述播出控制机中设有指令编译模块和指令处理模块，所述方法的步骤区分指令的步骤；预发指令的步骤；排序的步骤；传送指令的步骤。本发明通过区分指令的重要性、重要指令优先、指令预发、避让等措施，使原本无法快速传输高精度指令的串口链路能够达到传输播出控制机对渲染控制器的指令的要求，利用现成的串口实现了高精度指令传输。本发明所述的方法，可以使频道包装控制机一帧不差地控制渲染服务器进行播出。
文档编号H04N5/222GK103067648SQ201210582429
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者丁文华, 宋宜纯, 宋蔚, 张亚宇, 陈武, 罗子元, 游田, 杨慕星, 王付生, 陈震 申请人:中央电视台, 北京中科大洋科技发展股份有限公司