Dòng dữ liệu đƣợc truyền dẫn, trao đổi qua lại giữa các khối chức năng theo tiêu chuẩn tín hiệu HD SDI. SDI là viết tắt của Serial Digital Interface, một trong số chuẩn truyền hình kỹ thuật số đƣợc phát triển bởi SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers - Hiệp hội kỹ sƣ điện ảnh và truyền hình quốc tế). HD-SDI viết tắt của "High Definition - Serial Digital Interface" đƣợc phát triển dựa trên tiêu chuẩn SMPTE 292M [5], tốc độ tối đa của Bit-rate lên đến 1.485G-bit/s, nên tín hiệu định dạng HD 720P và Full HD 1080P có thể đƣợc truyền đi mà không bị độ trễ (delay). Công nghệ HD-SDI sử dụng cáp đồng trục và kết nối bằng Jack BNC đƣờng truyền có thể kéo dài không quá 300m, còn đối với cáp quang tín hiệu đi bao xa tùy thích chỉ phụ thuộc vào độ dài của cáp và các bộ khuyếch đại tín hiệu (Repeater). Chuẩn HD-SDI đƣợc sử dụng để truyền tín hiệu video không nén, không mã hóa tín hiệu (có thể bao gồm cả nhúng âm thanh và mã thời gian) ở các Đài truyền hình. Tiêu chuẩn định dạng tập tin phát sóng HD 1080i nhƣ sau:
o Video Codec: MPEG2 Long GOP o Format Profile: 4:2:2
o Phƣơng thức quét: Interlaced o Aspect Ratio: 16:9
o Bit rate: 50 (Mbps) o Resolution: 1920 x 1080 o Frame Rate: 25 FPS o Bit depth: 8 (hoặc 10) - Audio
o Audio coding: Uncompressed PCM o Quantization: 16/20/24 bits o Sampling Frequency: 48 KHz o Mức Audio: Tiêu chuẩn: -20 dBFS Cực đại: -10 dBFS o Độ to:
Mức danh định: -23 LUFS/+ -1LU Mức cực đại: -10 LUFS
Đơn vị phụ trách kỹ thuật sản xuất chƣơng trình sẽ vận hành các nhóm dựng SAN Workgroup dựa trên nền tảng chia sẻ File-based, phục vụ cho các Ban biên tập. Tại các Ban Biên tập có các bộ dựng độc lập (Adobe hoặc Avid) để sản xuất các chƣơng trình phục vụ phát sóng trên kênh theo kế hoạch sản xuất. Tƣ liệu sản xuất từ các nguồn băng, đĩa, ổ cứng, USB, nhận và khai thác từ mạng đƣợc xử lý chuyển mã qua các bộ xử lý độc lập rồi đƣa vào thƣ mục dùng chung (network folder) tùy theo phân nhóm. Sản phẩm đầu ra là các chƣơng trình sản xuất hoàn thiện dạng tập tin sẽ đƣợc chuyển qua vật mang tin (Đĩa XDCAM, ổ cứng, USB, mạng) sang Đơn vị Thƣ ký biên tập để nghiệm thu, kiểm duyệt và chuyển lên hệ thống phát sóng kênh hay chuyển qua mạng FTP đến các máy chủ độc lập tại trƣờng quay để phục vụ phát sóng các bản tin tại trƣờng quay. Tín hiệu HD-SDI đi vào bộ chuyển mạch kênh (Master Switcher) bao gồm tín hiệu từ trƣờng quay, phòng vệ tinh – TFR (vệ tinh, cáp quang, IP), XDCAM HD Player/Recorder, máy chủ phát sóng (Playout Server). XDCAM HD Player/Recorder (Sony PDW-F1600) đóng vai trò dự phòng trƣờng hợp mất tín hiệu hay lỗi hệ thống thì sẽ phát nội dung liên quan đến việc tạm dừng phát sóng nhƣ: quảng cáo, chƣơng trình dự phòng, màn hình “Chƣơng trình tạm dừng trong ít phút …”. Luồng tín hiệu SDI nữa đến từ hệ thống Video Server, tiếp
nhận vào Video Server có 02 kiểu: kiểu 1 từ XDCAM File hoặc chủ yếu từ hệ thống Quản lý phát sóng (Đơn vị Thƣ ký biên tập). Chƣơng trình trƣớc khi phát sóng phải đƣợc kiểm duyệt, đẩy File tự động lên Video Server (vào Watch Folder), bao gồm Video thành phẩm và dữ liệu đặc tả kèm theo.
Khối chức năng “Phát sóng” đƣợc lƣu đồ hóa nhƣ Hình 3.2. Hệ thống có chức năng quản lý và điều khiển Video Server gọi là hệ thống Automation; có sử dụng dữ liệu lịch phát sóng đẩy lên từ hệ thống Traffic của Đơn vị Thƣ ký biên tập. Hệ thống Automation điều khiển Video Server phát sóng theo lịch phát sóng. Lịch phát sóng có một số thông tin nhƣ tên tập tin thành phẩm phát sóng, thời lƣợng, Timecode. Tín hiệu từ bộ chuyển mạch kênh (Master Switcher) sẽ đẩy sang các nguồn phát qua SDI Router: truyền hình số mặt đất, truyền hình số vệ tinh, truyền hình cáp hữu tuyến, các nguồn khác nhƣ IPTV, OTT. Thiết bị định tuyến tín hiệu SDI đang sử dụng là mẫu (model) P32X32HSRIE(P-2RU- PSI) hãng Harris cùng thiết bị Video Switcher (trƣờng quay S3 sử dụng mẫu MVS3000A, trƣờng quay S4 sử dụng mẫu MVS-6530) với định đạng dữ liệu đầu vào/đầu ra đều theo tiêu chuẩn SDI (SDI In/SDI Out). Hệ thống Automation cũng điều khiển hệ thống Channel Branding và Channel Branding cũng đƣợc cung cấp một đƣờng vào Master Switcher. Channel Branding đảm nhiệm chức năng đồ họa kênh, chữ chạy dƣới màn hình, logo, đăng thông báo bằng Text, kỹ xảo truyền hình (cut, mix, transition).
Bộ phận Tổng khống chế kiểm soát chất lƣợng tín hiệu hình ảnh qua hệ thống Multiviewer và đồng bộ các thiết bị với nhau dựa vào xung đồng bộ Black Burst (BB), phối hợp các khối chức năng làm việc với nhau, không bị “đen” hình; nếu mất đồng bộ thì tín hiệu sẽ bị nháy, ảnh hƣởng đến chất lƣợng, thậm chí không xem đƣợc nội dung chƣơng trình phát sóng.
3.2 Nhiệm vụ cụ thể của các khối chức năng (bộ phận phụ trách)
Các chức năng chính của hệ thống đƣợc phân tách nhƣ sau:
- Lớp ngƣời sử dụng: Ngƣời sử dụng có thể truy cập từ cả vùng Intranet và Internet (dành cho các cơ quan thƣờng trú, các đài khu vực muốn tham gia vào hệ thống), có thể truy cập thông qua các giao thức mạng khác nhau nhƣ Internet, 3G, v.v…; sử dụng các thiết bị đầu cuối sẵn có nhƣ máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy tính bảng & điện thoại di động.
- Lớp hiển thị Web, Application: Cung cấp các tƣơng tác giao diện màn hình với ngƣời sử dụng, áp dụng các công nghệ tiến tiến hiện có nhƣ công nghệ thời gian thực (real-time web), công nghệ bộ nhớ đệm để làm tăng tốc độ truy cập và xử lý dữ liệu, xem video thông qua hệ thống máy chủ streaming servers. Khán thính giả có thể xem các chƣơng trình truyền
qua các kịch bản có sẵn; sử dụng các thiết bị đầu cuối sẵn có nhƣ máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy tính bảng & điện thoại di động.
- Tích hợp với hệ thống phát sóng của Đài Truyền hình: Cho phép hệ thống phát tín hiệu truyền hình trên Internet, có khả năng tích hợp các kịch bản tƣơng tác của chƣơng trình lên hệ thống phát sóng thông qua bộ phát Flash Producer để ra tín hiệu Broadcast. Các dữ liệu đƣợc cập nhật ngay lập tức (realtime) thông qua hệ thống ứng dụng và truyền dữ liệu vào khi chƣơng trình đang phát sóng. Cho phép tích hợp, hiển thị các kết quả bình chọn, đƣợc thu thập trực tuyến theo thời gian thực tự động hiển thị theo các kịch bản tƣơng tác trên sóng truyền hình. Cho phép các ngƣời dẫn chƣơng trình (MC) đƣa ra các kịch bản tƣơng tác với khán thính giả xem truyền hình thông qua hệ thống màn hình thứ hai. Khả năng xử lý đồ họa, tích hợp với các bộ trộn (Mixer) để đƣa ra các kịch bản mong muốn, đã đƣợc định nghĩa sẵn trong một danh sách các mẫu (template). Có khả năng bổ sung, hoặc tái sử dụng các mẫu (template) đó cho nhiều chƣơng trình truyền hình của Đài.
Kiến trúc hệ thống sẽ bao gồm các khối chức năng sau: - Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành
- Đồ họa
- Sản xuất nội dung đa màn hình - Mạng phân phối nội dung
3.3 Kiến trúc triển khai
3.3.1 Khối chức năng “Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành”
Khối chức năng “Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành” đại diện cho giao thức kết nối để sử dụng các dịch vụ đồng hành hay dịch vụ Web (Web Services) thông qua giao diện lập trình ứng dụng (API - Application Programming Interface), trao đổi dữ liệu tƣơng tác liên quan đến nội dung chƣơng trình. Phân hệ Quản lý API (API Management) đƣợc đề cập đến ở tài liệu [4], là quá trình xuất bản, thúc đẩy và giám sát giao diện lập trình ứng dụng (API) trong một môi trƣờng an toàn và có khả năng mở rộng. Mục tiêu của phân hệ Quản lý API là cho phép một tổ chức xuất bản một API để theo dõi vòng đời của giao diện và đảm bảo nhu cầu của các nhà phát triển và ứng dụng đang sử
dụng API. Phần mềm quản lý API có thể tự phát triển hay thuê dịch vụ từ một nhà cung cấp bên thứ ba nhƣ Mashery Inc., Apigee Corp hoặc SOA Software Inc. Công cụ phần mềm quản lý API thƣờng cung cấp các chức năng sau:
- Tự động hóa và điều khiển các kết nối giữa một API và các ứng dụng sử dụng API đó.
- Đảm bảo sự thống nhất giữa nhiều API triển khai đồng thời và các phiên bản của cùng một API.
- Giám sát lƣu lƣợng truy cập từ các ứng dụng cụ thể.
- Cung cấp phƣơng thức quản lý bộ nhớ và các cơ chế bộ nhớ đệm.
- Bảo vệ API khỏi việc sử dụng sai mục đích bằng cách áp đặt các thủ tục và chính sách bảo mật.
Đối với ứng dụng gốc cài đặt trên các thiết bị đồng hành, chúng tôi tiến hành xây dựng và phát triển native app (ứng dụng đƣợc thiết kế đặc biệt chỉ chạy trên một hệ điều hành của một thiết bị nào đó và thƣờng phải điều chỉnh để chạy đƣợc trên các thiết bị khác nhau) trên các nền tảng di động phổ biến hiện nay (iOS, Android, Windows Phone, v.v…). Kiến trúc khai triển của khối chức năng “Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành” đƣợc minh họa ở Hình 3.3.
Hình 3.3: Khối chức năng “Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành”
Dịch vụ Web sử dụng Web Service (ASMX), dựa trên SOAP (Simple Object Access Protocol), dữ liệu trả về dạng XML, sử dụng đƣợc với bất kỳ client nào hỗ trợ XML, host trên IIS. Quy trình xây dựng dịch vụ Web đƣợc trình bày đầy đủ ở bộ tài liệu [7, 10, 11, 12]:
- Bƣớc 1: Định nghĩa và xây dựng các chức năng, các dịch vụ mà dịch vụ Web sẽ cung cấp
o tiếp nhận kết quả bình chọn đƣợc gửi từ khán giả - Bƣớc 2: Tạo WSDL cho dịch vụ
- Bƣớc 3: Xây dựng SOAP Server
- Bƣớc 4: Đăng ký WSDL với UDDI Registry để cho phép các máy trạm (client), ở đây là ứng dụng cài đặt trên các thiết bị đồng hành, có thể tìm thấy và truy xuất.
- Bƣớc 5: Máy trạm nhận File WSDL và từ đó xây dựng SOAP Client để có thể kết nối với SOAP Server.
- Bƣớc 6: Xây dựng ứng dụng phía Client, trong trƣờng hợp này là ứng dụng gốc – iOS, Android, v.v…, sau đó gọi thực hiện dịch vụ thông qua việc kết nối tới SOAP Server.
Ứng dụng gốc dùng thƣ viện mã nguồn mở kSOAP2-Android để kết nối SOAP Client và SOAP Server. kSOAP là một thƣ viện mở cho các dịch vụ Web sử dụng giao thức SOAP trong môi trƣờng Java nhƣ Applet hay ứng dụng J2ME. kSOAP2 đƣợc thiết kế lại hoàn toàn dựa trên phiên bản đầu tiên kSOAP1.x. kSOAP2-Android là một nhánh trong thƣ viện kSOAP2 đƣợc thêm vào để hỗ trợ cho nền tảng Android. Tùy vào việc khán giả sử dụng chức năng nào của ứng dụng, ứng dụng sẽ yêu cầu máy chủ trả về dữ liệu theo nhiều định dạng khác nhau, tuy nhiên các bƣớc cơ bản sử dụng kSOAP2-Android để gửi yêu cầu và nhận phản hồi từ máy chủ thì tƣơng tự nhau:
- Trƣớc hết phải tạo 1 class phía máy chủ dịch vụ Web (thiết lập thuộc tính Serializable) và 1 class phía ứng dụng Android (thực thi (implements) giao diện KvmSerializable) có tập thuộc tính giống nhau, làm nhiệm vụ ánh xạ thông tin giữa máy chủ dịch vụ Web và ứng dụng Android.
- Tạo bộ điều khiển class phía máy chủ dịch vụ Web và thêm mới phƣơng thức (method) tƣơng ứng
- Phía ứng dụng Android:
o Khởi tạo một SoapObject để gửi yêu cầu cho máy chủ với NAMESPACE và METHOD_NAME tùy theo yêu cầu.
o Tùy theo từng phƣơng thức khác nhau mà tham số cần truyền vào khác nhau bằng hàm addProperty có sẵn của đối tƣợng SoapObject. o Thiết lập Soap Envelope là thông điệp SOAP dùng để trao đổi giữa
các ứng dụng và gửi tới máy chủ dịch vụ Web.
3.3.2 Khối chức năng “Đồ họa”
Khối chức năng “Đồ họa” cung cấp đồ họa 3D thời gian thực, ghép dữ liệu đồ họa vào dòng dữ liệu truyền hình và các giải pháp quản lý tài sản phƣơng tiện truyền thông bao gồm tin tức, kênh quảng bá thƣơng hiệu, sản xuất chƣơng trình thể thao, các cuộc bầu cử, các sự kiện đặc biệt, quảng cáo ảo và trƣờng quay thực tế ảo. Kiến trúc khai triển của khối chức năng “Đồ họa” đƣợc minh họa ở Hình 3.4.
Hình 3.4: Khối chức năng “Đồ họa”
Khối chức năng “Đồ họa” (CG – Computer Graphics) bao gồm máy chủ đồ họa (CG Server), máy trạm đồ họa (CG Client) và ứng dụng điều khiển (CG Controller), sử dụng giải pháp phần mềm ORAD cùng hệ thống đồ họa/bắn chữ ORAD, bao gồm:
- Bộ xử lý đồ họa HDVG+
- Máy chủ HP DL380 (cài đặt bộ xử lý đồ họa HDVG+) và máy trạm làm việc HP Z440 (Workstation - máy trạm làm việc có thể hiểu đơn giản là những máy tính có cấu hình mạnh và độ ổn định cao đƣợc sử dụng trong các lĩnh vực đồ họa kỹ thuật cơ khí, kiến trúc, xây dựng, làm phim 3D, xử lí âm thanh, hình ảnh, biên tập phim, v.v…)
Khối chức năng “Đồ họa” và khối chức năng “Phát sóng” có thể hoạt động theo một trong ba cách khác nhau. Phƣơng thức thứ nhất, hệ thống đƣợc hoàn toàn tƣơng tác và điều khiển trực tiếp bởi bộ phận điều hành - nhóm ngƣời trực phát sóng, bài thuyết trình hay sự kiện trực tiếp, can thiệp việc đƣa thêm các
thể đƣợc kiểm soát bởi các kịch bản có chức năng kích hoạt các mẫu đồ họa (CG Template) hoặc chèn các yếu tố đồ họa vào sóng truyền hình trực tiếp, khi điều kiện nhất định đƣợc đáp ứng. Cuối cùng, hệ thống đƣợc vận hành thông qua kiểm soát bên ngoài, đây là phƣơng pháp đƣợc lựa chọn để khối chức năng “Đồ họa” và khối chức năng “Phát sóng” làm việc với nhau, không chèn đồ họa lên video trực tuyến từ máy quay, mà thực hiện trên các dòng dữ liệu truyền hình đƣợc khối chức năng “Phát sóng” cung cấp. Phƣơng pháp này đòi hỏi việc sử dụng một Video Card thứ hai hoặc một hệ thống thứ hai. Video Card đƣợc lựa chọn là loạt (series) Blackmagic Design Card. Blackmagic Card (DeckLink) là card xử lý tín hiệu, thu nhận (capture) và phát tín hiệu video SD, HD, UHD và 3D.
Khối chức năng “Phát sóng”, khối chức năng “Đồ họa” và Video Cards có thể đƣợc cài đặt trong cùng một máy trạm làm việc, hoặc chạy trên các máy trạm làm việc khác nhau. Điều quan trong cần làm tiếp theo là đảm bảo cấu hình vật lý của Blackmagic DeckLink Card là đúng đắn. Trong mô hình hai máy trạm làm việc khác nhau (xem Hình 3.5), các Video Card đều đƣợc lắp vào khe cắm thứ tƣ. Tín hiệu đầu ra của khối chức năng “Phát sóng” đƣợc đƣa vào khối chức năng “Đồ họa”, tín hiệu đầu ra từ khối chức năng “Đồ họa” là tín hiệu đầu vào của Khối chức năng “Sản xuất nội dung đa màn hình”.
Hình 3.5: Khối chức năng “Phát sóng” và “Đồ họa” cài đặt ở hai máy trạm làm việc khác nhau [9]
Trong mô hình cài đặt trên cùng một máy trạm làm việc (xem Hình 3.7), Blackmagic Cards đƣợc lắp vào khe cắm thứ ba và thứ tƣ (xem Hình 3.6). Tín hiệu đầu ra từ khe cắm thứ ba sẽ trở thành tín hiệu đầu vào của Blackmagic card ở khe cắm thứ tƣ.
Hình 3.6: Khối chức năng “Phát sóng” và “Đồ họa” cài đặt trên cùng một máy trạm làm việc – Blackmagic Cards [9]
Khối chức năng “Đồ họa” sử dụng đối tƣợng mẫu đồ họa (CG Template) để ghép vào dòng dữ liệu truyền hình. CG Template (xem Hình 3.8) đƣợc kỹ thuật viên dựng và kết xuất từ hệ thống Flash Producer. Dữ liệu hiển thị trên mẫu đồ họa (xem Hình 3.9) đƣợc lấy từ khối chức năng “Quản lý, điều hành các dịch vụ đồng hành” thông qua ứng dụng điều khiển (CG Controller).