1  前言
随着城市轨道交通线路的不断建设与延伸，地铁电视的传播影响力也日益显著。但地铁电视现有的“制播一体化”系统在功能、性能以及稳定性等方面都已无法满足地铁电视的业务发展需求，因此，我们充分考虑到音视频管理与播出技术发展的趋势，积极适应当前地铁PIS技术、互联网技术、移动技术发展的要求，通过完成“前端一体化”制播系统的设计，建设符合未来地铁电视业务规划与扩展性强的地铁电视制播系统，提升地铁电视媒体资源管理水平，提高播出节目排播功能和效率，进一步加强系统的稳定性和健壮性，从而满足城市地铁电视快速增长的业务和运营需求。
2  概念与定义
为便于表述和不发生歧义，特做以下概念定义。
（1）正常播出
通过地铁电视前端系统向PIS系统按播单进行正常的播出，以播出本地编辑完成的文件为主，是地铁电视日常播出方式，简称“正常播”。
（2）降级播出
当前端播出系统故障或PIS系统控制前端（PCC）故障时，由各条线路的
控制中心（OCC）负责向本线路进行播
出，一般播出为本地预先存放的视频文
件，简称“降级播”或“分线播”。
（3）垫片播出
当降级播出无法完成，或因轨旁
设备、车载设备、车站服务器等故障
导致车站或列车无法正常播、降级播
时，列车和车站会播出本地预先存放
的视频文件（一般称之为垫片），简
称“垫片播”。
（4）转播
在地铁电视“前端一体化”系统中
从机顶盒或其他设备引用实时的视频信
号直接向PIS系统进行播出的方式。
（5）直播
由地铁电视前端系统完成的，在
地铁电视、手机等终端上呈现正在发
生的现场画面信号（LIVE）的播出方式。
3  系统功能设计
地铁电视制播系统的服务端程序
均部署在Linux操作系统上，其可根据
实际业务需要扩展服务器，支持集
部署方式，可实现服务动态负载均衡。
3.1  制播功能详细设计
（1）音视频上载与编辑
系统采用独立的C/S架构音视频
内容上载工作台，编辑人员通过工作
台上传音视频内容，输入视频标题、
视频简介、关键字、缩略图等基本信
息，设置视频内容分类、转码参数等；
支持对音视频内容的在线快编和离线
精编功能，具备资源浏览检索功能。
提供C/S架构的音视频上载编辑
工作台软件，支持音视频大文件断点
续传功能（支持大于4GB文件快速上
传），支持视频文件批量上载、批量
转码功能。
支持用户权限管理，编辑人员只
能管理权限内的分类与资源；基本音
视频素材按资源进行分类，支持多级
分类管理；支持对音视频内容的广播
级编目，可设置资源题名、副题名、
缩略图、主题、描述等基本编目信息；
支持扩展编目字段模型管理，可自定
义编目字段；支持多剧集视（音）频
的编目管理功能，支持广电四级编目
标准；支持从视频中截取缩略图，可
替换可更改；支持同一个资源生成至
少4张不同分辨率图片，分别适用于
不同场景调取使用。
具备对音视频资源在线快编功能，
可对入库的音视频内容进行拆条，方
便、快捷、直观地进行分段，并加入
文字图片等描述信息入库，实现内容
的在线及离线快速拆条。
地铁电视“前端一体化”系统制播功能设计
马爽  国家广播电视总局广播电视科学研究院
摘要：目前，城市轨道交通正在飞速发展，为提升地铁电视媒资的管理水平，本文针对与地铁线路PIS系统配套的地铁电视“前端一体化”系统的制播功能进行了较为详细的设计，以实现节目制作与播出工作，安全、可靠地
完成地铁电视节目制播传输任务。
关键词：地铁电视  前端一体化  制播  PIS系统
70《广播电视网络》  2021年第6期  总第378期
对流媒体剪辑时，提供快进、快退、拖动、暂停、手动输入时间定位、音量调整、静音等功能。
实现基于网络视频在线编辑功能，提供编辑预览码流进行后台的数据处理任务，提供精确到视频帧的物理拆条、剪辑、合并等功能，支持入库视频和本地视频的预览与编辑，能实现基于同一个内容不同码流文件的多码同编功能。
（2）视频库管理
支持对音视频节目分库管理，每个音视频库可支持无限分级的素材分类管理，音视频素材修改、删除、复制、移动和归档功能；支持不同内容多版本多终端的管理，可进行版本终端创建、查看、修改、删除操作；支持不同终端的码流管理，可设置多码流以适应播放器要求；支持各播出频道转码参数详细设置。
依据广播电视节目编目标准对音视频节目进行属性编目，支持节目层、片段层、场景层和镜头层四级编目。可对媒资库里的节目进行编目检索，支持快速检索和模糊检索。
媒资库区分素材库和播出库，素材库负责音视频节目存储及编目管理，播出库负责用于播出的音视频节目管理。素材库视频进入到播出库可支持自动转码，无需人工干预。播出库节目支持四层级管理，包括节目层级、剧集层级、版本层级和码率层级。节目层级管理节目基本属性信息；剧集层级管理单剧集节目或多剧集节目，如电视剧；版本层级管理PC播放版、手机播放版和电视播放版等不同版本；码率层级管理多码流文件，如高清、标清、流畅等码率。
支持对进入音视频素材库的内容自动按照标签进行分类管理，标签支
持自定义设置，如“电影”“音乐”“笑
话”等，也可根据入库的音视频内容
标签自动添加。
支持对音视频素材库编目属性编
辑、内容审核等功能，通过审核的内
容才可使用到地铁电视播控系统。
支持对音视频素材（音视频、图
片等）的添加、编辑、删除、审核、
移动、复制、搜索、隐藏、归档等，
并可支持批量操作，能够显示音视频
文件元数据信息，如播放时长、码流、
分辨率等。
提供对进入到音视频素材库的文
件自动转码功能，视频文件按照H.264
格式进行转码，音频文件按照AAC格
式进行转码。可设置转码参数模板，
如分辨率、码率、帧速率等，并可同
时生成适用地铁电视播出的多个码流。
支持单视频或剧集类素材统一管
理，素材基本编目属性包括题名、副
题名、缩略图、主题、描述、创建者
其他责任人、出版者、版权、语种、
日期、类型、格式、分辨率、标识符、
时空范围、来源、关联等。
实现对播出库节目三级审核管理，
可为系统管理员设置不同审核权限，
如一审、二审、三审权限。只有三审
通过的节目才可用于地铁电视播出。
审核操作支持通过和不通过，不通过
的节目按审核意见修改后重新提交审
核。审核流程支持完整的审核日志记
录管理。
（3）视频检索
支持对视频库内容快速检索和精
确检索功能，用户可通过设置素材标
题、标签、语种、关键字等字段进行
快速检索，也可通过填写详细的音视
频编目字段进行精确检索。
（4）电视节目采集
能够对卫星电视、有线电视、摄
像机、现场直播等多种信号源进行采
集，可按照预先设定的录制节目单进
行录制并自动保存到视频库中。
通过硬件视频编码设备，对每路
信号输入提供多路不同码率的实时IP
流输出，以适应地铁电视的播出要求。
输出视频编码格式为H.264+AAC编码
格式，编码器输出文件格式要求支持
MP4和FLV文件格式；还要求编码后
音视频同步误差不超过0.1s，且视频
效果无停顿、无丢帧、无马赛克，音
频效果无爆音、无杂音。
可灵活设置视频关键帧间隔、参
考帧数量、分辨率等视频编码参数，
支持音量调节。
可接收视频编码器输出的多个音
视频网络流，可通过排播服务器进行
转播，并通过收录服务器对音视频网
络流按电视播出节目单进行收录。
具备对排播服务器信息的实时状
态监控功能，管理员可预览地铁电视
播出画面。
（5）排播服务器
采用专业排播服务器，必须支持
RTSP、RTMP、HDS、HLS、RTP、
MPEG-TS等协议输出；支持直播/转
播时移DVR播放，可设置时移时长（如
2h）；支持在时移范围内对播出进行
拖动、暂停、快进以及返回直播等操
作；支持集部署，支持跨平台部署，
支持Windows系统（XP，Vista，7，8，
10，Server 2003、2008、2012）、Linux
全系列系统（如CentOS、RedHat等）、
Mac OS X 10.8或更高版本；支持H.264、
H.265、VP9、VP8、VP6等视频编码格
式，支持AAC、AAC-LC、HE-AAC、
MP3、AC-3、Opus、Vorbis等音频编码
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格式；支持FLV、MP4、F4V、MOV、M4V、3GP、MP3、M4A、3G2等音视频文件封装格式；支持实时直播流转码，支持的直播流格式有H.265/HEVC、H.264/AVC、MPEG-4 Part 2、MPEG-2、VP9、VP8、HE-AAC+v1&v2、AAC、AAC-LC、Opus等；支持Flash Player、Sliverlight框架 Player、IOS设备Player、RTSP及RTP兼容Player、IPTV机顶盒等播放器。
（6）电视收录与转播排单
提供C/S架构的可视化的电视收录节目单编排管理软件，支持收录节目单以列表式或基于时间线形式进行可视化展示，可实现按周期或具体日期等模式对收录节目单进行编排；支持按频道对收录节目模板化管理；支持通过节目单模板导入生成节目单。
节目收录单按照电视播出时间编排生成，用户自定义收录栏目名称、保存期限、文件位置。允许编辑直播播出节目单。
同时支持多路视频源的录制编码。采用节目单方式进行节目的采集与录制，支持临时节目单的使用以实现对突发节目的录制与采集，所有的节目按一个时间线排列，时间精确到秒级。
可选择录制后的视频是否进行截图，设定截图时间及图片的宽、高；支持录制的码流信息设定，如版本、终端类型、显示名称、流名称等；系统进行采集时可由管理员设定自动删除节目物理文件的时间，并可选择设置节目收录后是否在前台显示。
同时还支持电视视频源和广播音频源的录制编码。
（7）电视转播频道管理
支持广播电视收录转播频道创建、属性编辑、频道实时画面预览、频道删除等功能。
收录转播频道属性支持频道名称、
频道收录流名称、频道收录服务器信
息、频道收录格式与协议等信息。
收录转播频道可按周（日期）以
时间线形式展示频道收录节目单，收
录节目单通过电视收录节目单编排管
xp提交更改理软件进行编辑。
支持广播电视信号进行编码后输
出IP网络流，并将IP网络流提供转
播功能。
支持对不同收看终端设置不同
的转播协议，支持RTMP、RTSP、
HDS、HLS、RTP、MPEG-TS等播放
协议。
（8）现场直播频道管理
支持现场直播频道创建、属性编
辑、频道实时画面预览、频道删除等
功能。
现场直播频道属性支持频道名称、
频道多码流名称、频道播出服务器信
息、频道播出协议等信息。
支持对现场直播信号进行编码后
输出IP网络流，并对IP网络流提供
网络直播功能。
支持对不同收看终端设置不同
的播放协议，包括RTMP、RTSP、
HDS、HLS、RTP、MPEG-TS等播放
协议。
（9）正常播排单管理
提供独立的C/S架构可视化的地
铁电视正常播节目编排工作站软件，
通过该软件实现地铁电视播出节目单
的编排。支持正常播节目单以列表式
或基于时间线形式进行可视化展示，
可实现按周期或具体日期等模式对正
常播节目单进行编排。正常播节目内
容支持从播出库选择，同时还支持选
择电视转播频道或现场直播频道。
支持节目轮播模式和节目直播模
式两种播出节目单编排模式。节目单
里的视频节目支持从视频库里选取，
也支持从电视转播频道或现场直播频
道选取。
节目轮播模式支持将广告视频、
节目视频和电视转播频道等节目按播
出顺序编排（如形成2h节目包），编
排好之后立即下发，正常播控制器即
按照轮播节目单进行顺序播放，节目
表最后一条节目播放完成立即启动节
目表第一条节目播放，以此循环播放。
节目直播模式支持将视频节目或
广告按时间线进行编排，可设置节目播
出时间、播出时长、循环播放次数等属
性。支持按周期（如周一、周二……）
和按日期（如2017-8-15）进行节目播
出设置。日期模式优先级高于周期模
式，如同一时间节目有重叠，应优先
播出日期模式节目；播出节目单支持
多级分类管理，支持节目单新增、复制、
移动、删除等操作。支持节目单嵌套
管理，即支持在节目单里插入其他节
目单，如广告包。
从视频库选取的内容可设置播出
开始时间、播出次数。选择的电视转
播频道或现场直播频道可设置播出开
始时间和播出时长。
正常播节目编排软件可支持将编
排好的播出单保存成模板，也可以直
接创建模板，模板内容可以从视频库
选取。
正常播节目单支持以天为单位
（24h）时间线排列，时间可精确到秒
级。支持在节目单上以拖拽形式调整
节目播出顺序及播出时间。如播出时
间有冲突，软件可高亮显示冲突内容
并提示修改。
支持整套节目单复制、粘贴、编辑、
72《广播电视网络》  2021年第6期  总第378期
删除、导出、导入等操作。
支持将编排好的正常播节目单下发至正常播控制器，通过正常播控制器生成实际的地铁电视播出流信
号。
在排单系统中加入“设置垫片”功能，在遇到丢失信号的突发状况下可播放预先设置的本地视频，防止出现黑场，或系统自动跳过此单内容进入后续的内容播出，保证不出现画面黑场。
（10）正常播审核管理
支持对编辑好的正常播节目单多级审核流程管理，审核通过后才可进行节目单下发并播出。
支持至少两级审核流程，支持管理员设置审核权限。
对于不同频道可以设置只支持一审流程或支持二审流程。
支持在审核未结束之前，正常播节目单可二次编辑，但二次编辑后需重走审核流程。
正常播节目单审核流程走完并审核通过后，节目单即处于锁定状态，不可再次编辑，保证播出安全。
（11）正常播频道管理
支持地铁电视正常播频道创建、属性编辑、频道画面预览、删除等功能。
播出频道属性支持频道名、频道流名、选择频道播出控制器、频道播出协议等信息。
播出频道可按周（日期）以时间线形式展示频道播出节目单，播出节目单通过正常播节目单编排工作站软件进行编辑。
（12）正常播EPG界面管理
正常播频道支持播出界面可视化管理，播出界面支持可视化拖动操作。界面元素包括日期、时间、天气、指数、图片、视频、飞字、文本、图文、富文本、表格等多个组件。
支持各组件拖动调整显示位置和
显示大小，可设置播出界面分辨率、
背景图片和颜、字体及大小、字体
颜等。支持全屏方式管理和编辑播
出界面。
同一套播出界面编排好之后可支
持绑定正常播节目单、图片、飞字、
文本等数据，并形成播出策略包。同
一个播出策略包可支持下发至多个播
出控制器，不同的播出策略包也可下
发至不同的播出控制器。
正常播EPG界面视频组件支持与
正常播频道捆绑，正常播频道节目单
需调整时，只需更新播出策略包并立
即下发即可生效。
正常播EPG界面图片、飞字、文
本等组件均支持修改后更新播出策略
包并立即下发即可生效。
（13）正常播内容管理
支持图片集内容分类管理、图片
集内容创建、编辑、删除等（图集内
容即一组图片集合，图集图片支持从
本地上传，也可从媒资系统资源库选
择）操作。
支持飞字内容分类管理、飞字内
容创建、编辑、删除等操作。
支持图文混排富文本内容分类管
理、图文混排内容创建、属性编辑、
删除等（图文混排内容即将图片与文
字自由组合表现的内容）操作。
支持排单播出录制功能，既可根
据需要将打包输出的视频流录制成本
地视频文件，又可在PIS系统遇到故
障时将此视频文件提供给PCC/OCC使
用，保持整个地铁电视在降级播出和
垫片播出时画面版式与正常播出相同。
（14）播出控制器管理
支持对正常播控制器远程管理能
力。可以对播出控制器进行分组或分
类，支持远程操控播出控制器。
支持远程设置或控制播出控制器
音量，自动重启时间、自动开关机时
间以及远程启动或停止等。
支持远程监控每一台播出控制器
实时状态信息，如运行状态、上次开
机时间、已运行时长、当前音量、剩
余存储空间大小、播放策略包版本、
实时通信状态等。支持对播出控制器
实时播放界面进行截图操作，截图可
远程自动回传至系统供管理员查看。
在播出控制器正常播放过程中，
支持随时插入直播流、飞字公告、区
域文本公告等紧急插播功能。
支持独立的对每一台播出终端下
发播出策略包，播出策略包可支持立
即播出和定时播出两种模式。立即播
出即播出控制器收到播出包后立即在
后台进程中下载，下载完成后立即更
换至新策略播放；定时播出是播出控
制器收到更新策略请求后在空闲时下
载播出包，到了播出时间点再切换至
新策略播放。
（15）视频图片库管理
支持图片资源的批量上传和视频
截图上传；支持图片与视频库素材分
类进行绑定，方便分类与图片的关联
管理；图片资源管理支持上传、下载、
删除、替换、移动、检索等操作功能；
有根据不同用户管理不同图片资源分
类的权限；后台对图片素材的管理支
持各种形式预览，如列表形式、缩略
图等；音视频素材分类应与图片库栏
目相关联，方便图片素材的取用和管
理；图片管理支持对任意一张图片进
行裁剪、缩放、增加水印操作。
（16）音视频转码
具有多个音视频文件上传后批量
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转码功能，支持视频文件一对多的转码，以适应不同场景下的播放需求；提供集转码服务功能，可按需将上传的音视频素材一次性转码，根据设定的转码参数自动生成多码流视频格式，转码服务可按转码任务数量、文件大小、码流、时长等指标动态调度转码任务，使其能够做到任务均衡。
转码服务器支持的格式包括W i n d o w s M e d i a（W M A、W M V、ASF）、Real（RAM、RA、RMVB、RM）、FLASH（FLV）、手机视频（3GP）、MP4、MPEG、MPG、AVI、Apple（MOV、QT）、MP3、AAC等。转码目标格式以主流视频格式为基准，主要为MP4、FLV等。
转码效率要求支持高效率音视频转码，如1M码流720P分辨率文件至少要求1:3比率的转码效率，1M码流720P分辨率10min文件要求在2~3min 内完成转码。
转码参数如音视频比特率、分辨率、帧速率、采样率、音量等可进行设置，并可自定义视窗的大小。
提供至少4级的转码优先级设置，保证紧急新闻优先转码，满足紧急任务优先转码的需求。
3.2  系统安全管理功能设计
在系统的管理功能上，设计具有以下功能模块。
（1）系统播出安全
通过使用专用的、独立安装的音视频文件传输工具软件，完成音视频文件上传和下载，保证上传、下载传输通道可控，且上传、下载地址不被抓包获取。设计校验码比对流程，采用基于HASH散列算法通过对音视频文件记录MD5值及SHA-256校验算法。当校验比对不成功，说明音视频在网络传输过程中可能被篡改，系统
立即删除该音视频文件，以保证音视
频传输及播出的安全。
针对地铁电视直播流播放的安全
需求，通过两级网络播出安全策略保
证音视频数据和访问安全。系统可设
置访问令牌，令牌由密钥、用户信息、
时间戳和权限等参数组合加密生成，
生成的音视频直播播放地址带有预设
的访问令牌，地址访问后立即失效。
（2）系统用户管理
实现对管理员的管理、用户管理
和用户组的管理，包括用户信息的修
改、权限支持、用户组以及用户级别
的设置。
采用分组分角的权限管理，各
管理员统一由超级管理员来管理，管
理员的权限以属性的方式来实现，可
方便的进行增加、修改和删除。设置
相应的系统管理员、栏目管理员和频
道管理员等角，可以为不同的角
定制不同功能和管理界面，可对各种
操作进行详细统计，并可以实现图表
展现方式。
系统管理员远程进行系统配置与
维护工作，而编辑则使用编辑工作站
完成日常工作。编辑无需登陆到后台
便可完成所有工作，将压力分散到多
个客户端，从而减轻应用服务器压力。
（3）系统日志管理
对用户日常操作行为进行记录管
理，如用户登录、上传、编辑和删除等
操作。系统需对用户访问以及具体操作
进行详尽的采集和记录，系统日志可以
支持导出或删除。系统可提供根据日
期，用户进行日志记录检索功能。
（4）互动直播管理
实现互动直播间列表管理，可进
行直播间基本属性设置，支持直播间
创建、编辑、删除、网友跟帖审核、
发布、开启直播、结束直播、检索以
及批量等操作，可配置互动直播视频
直播流地址和直播回放地址，具有手
机直播推流地址管理、直播间角管
理以及网友评论跟帖等功能。
（5）手机直播助手
完成通过手机拍摄直播现场画面
并进行直播的功能，支持用户登录，
可展示直播间列表，可进行手机直播
推流配置，随时调整直播质量、前后
摄像头、横竖屏拍摄、闪光灯和美颜
等功能。
（6）互动直播导播台
用于互动直播的多场景管理，实
现场景的添加、编辑和删除等操作，
支持备播源管理、音频混音管理，支
持导播控制操作，支持将软件设置的
所有参数保存成参数模板，具有直播
延时播出等功能。
4  小结
本功能设计方案用以构建基于“互
联网+PIS系统”思路的网络视频制播
完整框架，建立不受“频道”数制约
的流媒体播出控制平台，满足地铁电
视各种播出方式的需求，实现所有工
作文档、视音频文件的文档管理和非
结构化数据管理方式，并为工作流程
和制播系统提供单纯文件空间和数据
库空间。本方案基于统一的用户管理，
灵活配置权限，建立了制作、审核和
发布管理体制。为适应不同的地铁PIS
系统，采用H.264+ACC编码，TS流
播出，支持从像素低分辨率到高清分
辨率的显示以及从低码流到高清码流
的多码流制播。系统功能上的完整性、
易用性和可靠性，是保障地铁电视系
统服务水平及运维能力的基础。RTN
74《广播电视网络》  2021年第6期  总第378期

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