視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

電視傳媒只有通過徹底數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化才能融合在以互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信為代表的第三媒體內(nèi)（紙介＝第一媒體，廣播電視＝第二媒體），獲得生存空間。

　　一、電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo)首先是要在媒體資源管理系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)素材充分共享，使得每一個(gè)有價(jià)值的素材都可以方便地檢索和復(fù)用。節(jié)目制作流程具有更清晰的結(jié)構(gòu)，并且可以在共享制作資源和操作下并行工作。節(jié)目在數(shù)字框架下將實(shí)現(xiàn)無帶播出，支持VOD（用戶點(diǎn)播節(jié)目服務(wù)）；并能夠在外網(wǎng)上以各種方式發(fā)布和交流。
　　電視臺(tái)視頻網(wǎng)（圖1）是包含節(jié)目采集系統(tǒng)、節(jié)目編輯系統(tǒng)、媒體資產(chǎn)及系統(tǒng)管理、****播出系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)電視播出系統(tǒng)的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它以網(wǎng)絡(luò)為紐帶，形成管理、生產(chǎn)、播出一體化。網(wǎng)絡(luò)化極大地提高了節(jié)目生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，對(duì)電視臺(tái)的整個(gè)生產(chǎn)及運(yùn)作流程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　二、非線性節(jié)目制作網(wǎng)

　　非線性節(jié)目制作網(wǎng)是視頻網(wǎng)的主要工作環(huán)節(jié)。各類素材在這里經(jīng)過采集或網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)入在線存儲(chǔ)設(shè)備，再經(jīng)過各個(gè)編輯過程成為成片或篩選加工過的素材和元數(shù)據(jù)，通過遷移服務(wù)器進(jìn)入近線存儲(chǔ)設(shè)備或送播。作為視頻網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中樞，制作網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流的存儲(chǔ)方式選擇，關(guān)系到整個(gè)視頻網(wǎng)的建設(shè)。

　　1、非線性節(jié)目制作網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
　　非線性節(jié)目制作網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要有：以MPEG-2為主流的壓縮技術(shù)、以太網(wǎng)和 FC－SAN結(jié)合的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)、以虛擬網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)為代表的存儲(chǔ)技術(shù)和以媒體資產(chǎn)管理為核心的網(wǎng)絡(luò)管理軟件系統(tǒng)。
　　（1）數(shù)據(jù)壓縮
　　電視視頻網(wǎng)選擇數(shù)據(jù)壓縮格式主要遵循以下幾個(gè)原則：信號(hào)質(zhì)量必須能滿足編輯和再利用的要求；在保證信號(hào)質(zhì)量前提下，盡量提高壓縮效率，降低存儲(chǔ)和傳輸成本；壓縮格式具有良好的兼容性和開放性；存儲(chǔ)格式具有較長的生命周期。目前適宜的標(biāo)準(zhǔn)有MJPEG、DV和MPEG2三類標(biāo)準(zhǔn)。由于MJPEG和DV都是采用幀內(nèi)壓縮方式，壓縮效率比MPEG2低。在低碼率時(shí)，MPEG2可以比MJPEG的壓縮比高很多而保持較好的圖像質(zhì)量。MPEG2的碼率是可以選擇的，便于廣泛應(yīng)用于電視廣播的各個(gè)方面和環(huán)節(jié)，是****和高清電視的廣播標(biāo)準(zhǔn)，因此，說現(xiàn)在的****領(lǐng)域是MPEG2的天下，一點(diǎn)也不為過。
　　MPEG2標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前景的是長GOP（長圖像組）編碼方式，它是有L個(gè)幀組成，首幀為幀內(nèi)壓縮的I幀；每間隔M個(gè)由前后幀（I或P）矢量變換而來的B幀后，插入一個(gè)由前面的幀（I或P）矢量變換成的P幀組成的序列。正是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)，對(duì)于MPEG2 IBP壓縮的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性編輯時(shí)，需要兩個(gè)解碼器才能完成一次剪接。下面是一個(gè)L＝4的MPEG2 IBP素材編輯的例子，通過圖2的例子我們看到如果選擇P或B幀作為編輯點(diǎn),就必須保留相關(guān)的I幀或P幀。要重放經(jīng)過剪輯后的節(jié)目，要有兩個(gè)MPEG2解碼器，還要保留素材1的P6和素材2的I0，盡管它們?cè)诠?jié)目中不會(huì)顯示出來。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，常用的解碼芯片（如C-Cube）都能同時(shí)解碼兩路信號(hào)，因此兩個(gè)解碼芯片就可以實(shí)現(xiàn)A/B卷的編輯，Matrox公司的DigiSuite DTV+MAX和Pinnacle的Targa3000等板卡都可以實(shí)現(xiàn)。
　　由于IBP各幀解碼過程的不同，帶來的另一個(gè)問題是素材搜索的抖動(dòng)性。當(dāng)在時(shí)間線上快速拖動(dòng)搜索指針時(shí)，即便有解碼器也不能實(shí)時(shí)回放，這種延時(shí)會(huì)隨著GOP的長度增加而增加。甚至在用板卡支持的其他壓縮格式（如MPEG2 I）時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生延時(shí)和聲畫錯(cuò)位（非編板卡總是犧牲聲音來運(yùn)算畫面，MJPEG也不例外）。這就要求編輯人員必須控制搜索速度，才能找到需要的素材位置。最明顯的問題是，在正常回放時(shí)按停止鍵，要延時(shí)1秒鐘以上才可以停止。索貝公司在處理它時(shí)，采用搜索指針回到按停止鍵時(shí)素材的時(shí)碼位置的方法，確實(shí)很實(shí)用。
　　MPEG2雖然是業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn),但它只規(guī)定了解碼的通用性。在無法增加參數(shù)的情況下，從長GOP到短GOP（全I(xiàn)或短IBP）時(shí)，畫面損失很大，7版后就很明顯了，顯然這對(duì)電視節(jié)目的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制播是很不利的。但隨著技術(shù)的發(fā)展，MPEG2編解碼必將完全統(tǒng)一在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下。以SONY的MXF（媒體交換文件格式）為例，短GOP到長GOP時(shí)可以加入原素材的歷史數(shù)據(jù)，長GOP到短GOP時(shí)可以加入原素材的編碼參數(shù)。這樣處理后，轉(zhuǎn)換的損失可以降低到最小，這是傳統(tǒng)的MJPEG所不能實(shí)現(xiàn)的。
　　（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
　　對(duì)制作網(wǎng)而言，由以太網(wǎng)和FC網(wǎng)構(gòu)成的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)、雙碼率對(duì)應(yīng)、精編/粗編工作站混合組網(wǎng)的概念，已經(jīng)成為目前技術(shù)條件下組建大、中規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最佳選擇。
　　它通過SAN（存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）將網(wǎng)絡(luò)控制管理與存儲(chǔ)分隔開來。有效地緩解了系統(tǒng)帶寬與系統(tǒng)規(guī)模之間的矛盾，從而使視音頻素材及相關(guān)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)資源共享成為現(xiàn)實(shí)。它融合了FC網(wǎng)和以太網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢。以太網(wǎng)支持高壓縮比的視音頻數(shù)據(jù)流的傳輸，它可勝任視頻素材的瀏覽和粗編；而FC網(wǎng)可滿足低壓縮比高品質(zhì)畫面和聲音所要傳輸?shù)拇髷?shù)據(jù)量的高速同步傳輸要求，完成精編、特技制作和合成。編輯時(shí)，電視素材以高、低二種壓縮碼率以同步的方式分別上載到以太網(wǎng)的服務(wù)器和FC網(wǎng)的存儲(chǔ)設(shè)備上。在以太網(wǎng)的無卡工作站上進(jìn)行粗編，其節(jié)目編輯表（EDL）記錄在以太網(wǎng)的服務(wù)器上。EDL里的素材指針同時(shí)映射著FC上存儲(chǔ)的高質(zhì)量素材。有卡工作站同時(shí)連接在兩個(gè)子網(wǎng)上，它可以利用以太網(wǎng)服務(wù)器上存儲(chǔ)的EDL對(duì)FC上存儲(chǔ)的素材進(jìn)行精編、合成。這樣大大地提高了電視制作效率，降低了成本。
　　雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要好處在于，由于FC既支持面向網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議（如TCP/IP）又支持面向通道的協(xié)議（如SCSI），它的有效傳輸速率至少為100MB／S，通過適當(dāng)?shù)剡B接存儲(chǔ)設(shè)備，分配存儲(chǔ)資源，可以連接多臺(tái)處理低壓縮素材的有卡站點(diǎn)，從而擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。FC同時(shí)減輕了以太網(wǎng)服務(wù)器處理的素材數(shù)據(jù)量，便于利用以太網(wǎng)服務(wù)器的資源，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的功能和與外網(wǎng)的互連。
　　①基于存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）的存儲(chǔ)虛擬化
　　雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的FC就是利用FC（光纖通道互聯(lián)系統(tǒng)）構(gòu)成的SAN。所謂虛擬存儲(chǔ)就是把物理存儲(chǔ)設(shè)備變成完全不同的邏輯鏡像呈現(xiàn)給用戶，從而打破物理設(shè)備本身的局限性，提高了性能和可用性。SAN上的硬盤存儲(chǔ)體必然是虛擬的。
　　非編網(wǎng)早期的虛擬存儲(chǔ)設(shè)備就是一塊塊盤陣，每個(gè)盤陣分別RAID，依靠服務(wù)器端的虛擬級(jí)連在一起提供素材的共享，由于其并發(fā)讀寫效率低，需要占用多個(gè)交換機(jī)端口才能達(dá)到帶寬要求。每個(gè)級(jí)連點(diǎn)、盤陣控制器的損壞，都會(huì)導(dǎo)致虛擬的LUN的離線，引起SAN的崩潰。因此級(jí)連產(chǎn)生的容量越大，系統(tǒng)的安全性就越低，從而影響了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。
　　新的存儲(chǔ)設(shè)備虛擬的地方在存儲(chǔ)設(shè)備本身，其核心是邏輯劃分、管理等智能化功能由存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)嵌軟件來實(shí)現(xiàn)。其主要特點(diǎn)是通過軟件可以對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行在線擴(kuò)容，完全不需要宕機(jī)時(shí)間；不同型號(hào)、不同容量的硬盤可以在一套系統(tǒng)中混用；邏輯磁盤的創(chuàng)建、常規(guī)的LUN對(duì)Server的Zoning功能、LUN Mapping、LUN Masking操作，甚至改變某一LUN的RAID級(jí)別，均可通過純軟件在設(shè)備上完成，從而高度有效地使用磁盤容量。這種存儲(chǔ)子系統(tǒng)端的虛擬設(shè)備主要通過大規(guī)模的RAID子系統(tǒng)和多個(gè)I/O通道連接到服務(wù)器上。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于通過與服務(wù)器系統(tǒng)分開，可以將存儲(chǔ)的管理與多種服務(wù)器操作系統(tǒng)隔離，存儲(chǔ)設(shè)備管理員對(duì)設(shè)備有完全的控制權(quán)，并且可以很容易地調(diào)整硬件參數(shù)，因此系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充非常方便。另一方面，由于每個(gè)I/O通道都可以被指定訪問整個(gè)設(shè)備（或級(jí)連后的設(shè)備系統(tǒng)）上的所有存儲(chǔ)資源，而且通過內(nèi)部集成的緩存提供很高的訪問效率，因此增加I/O通道可以擴(kuò)大SAN的規(guī)模、提高系統(tǒng)可靠性。
　　②網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介和網(wǎng)絡(luò)管理軟件
　　在視頻網(wǎng)絡(luò)中，通常使用的是雙絞線和光纜，雙絞線用于10/100Mbps以太網(wǎng)的連接，光纜用于1000Mbps以太網(wǎng)和FC網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)與系統(tǒng)的連接
　　Fiber Channe管理軟件的主要功能是保證共享硬盤陣列的文件和目錄信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有工作站保持一致，即某個(gè)工作站對(duì)共享硬盤陣列的文字寫入和刪除，必須在其他工作站得到及時(shí)反映，否則，便失去共享的意義。另外，管理軟件也被用來管理共享信息的讀寫權(quán)限控制和支持多種操作系統(tǒng)平臺(tái)。在雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，目前常用的SANergy軟件是一種基于共享硬盤中文件一級(jí)權(quán)限控制的管理軟件，即在同一時(shí)刻多個(gè)工作站可以向同一個(gè)邏輯卷中進(jìn)行寫操作，但同一個(gè)文件在同一時(shí)刻只能被一個(gè)工作站修改，其他工作站對(duì)該文件只讀。當(dāng)一個(gè)工作站向某個(gè)卷中寫入或刪除文件時(shí)，其他工作站會(huì)自動(dòng)同步整個(gè)卷的文件和目錄信息。使用SANergy的優(yōu)點(diǎn)是，工作站不用切換卷的寫權(quán)限，不用進(jìn)行刷新操作便可同步所有共享硬盤的文件和目錄信息。
　　（3） 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件系統(tǒng)與媒體資產(chǎn)管理
　　非線性制作網(wǎng)最主要的優(yōu)勢就是素材的共享，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件也是圍繞著用戶層的素材組織形式和用戶共享素材授權(quán)方式的。
　　傳統(tǒng)方式是把欄目內(nèi)的素材放在公共素材庫里進(jìn)行共享；跨欄目的素材需要經(jīng)過授權(quán)的用戶（比如部門領(lǐng)導(dǎo)）調(diào)用和復(fù)制后，才能使用，共享程度很低。標(biāo)題式素材管理模式以節(jié)目為中心。標(biāo)題確定后，隨后上載的素材、標(biāo)明素材特征的元數(shù)據(jù)、文稿、配音等信息就全部由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件自動(dòng)歸入所建的標(biāo)題下并分類。記者和編輯們只需關(guān)心自己所制作節(jié)目或需要查詢素材所在節(jié)目的標(biāo)題。對(duì)標(biāo)題的讀寫權(quán)限一經(jīng)確定，一切與之相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)素材資源信息都將自動(dòng)獲得，記者和編輯們可以通過簡單直觀的操作界面就可以完成實(shí)際的應(yīng)用。
　　傳統(tǒng)的電視臺(tái)以“頻道管理”作為工作進(jìn)程管理模式。它是從前期制作任務(wù)分配開始，一直貫穿至傳送、歸檔的整個(gè)過程。每個(gè)子過程都是在相對(duì)封閉的工作組內(nèi)完成的。在這種流程的最后，那些被認(rèn)為值得保存的資料，比如素材帶、半成品帶，通常沒有經(jīng)過完善的分類和編目就被送到總編庫里保存。它們中的一些將永不再見天日。將來要尋找任何有用的素材，除了一些基本的文字性的記錄外，幾乎都依賴總編室管理員或那些利用這些素材制作過節(jié)目的編輯人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。
　　近年來，隨著節(jié)目制作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，共享的硬盤塔和文件目錄已經(jīng)使工作流程中的豐富信息資源可供工作組內(nèi)的人員經(jīng)過授權(quán)來使用。但“信息孤島”現(xiàn)象依然存在。作為一種面向“內(nèi)容管理”的媒體資源管理系統(tǒng)就是把這些孤立的，不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)整合在一起，形成新的電視節(jié)目制播體系。
　　在媒資系統(tǒng)內(nèi)，素材于流程的初始階段就被置于可用的中心位置，并為多并發(fā)用戶使用。關(guān)于素材的信息在最初階段即被采集并且輸入到整個(gè)工作系統(tǒng)中。歸檔工作不再是流程末端的一個(gè)環(huán)節(jié)，注釋、附錄、評(píng)價(jià)可以在工作的過程中添加，借以豐富元數(shù)據(jù)。內(nèi)容（素材和它相關(guān)的元數(shù)據(jù)）是存儲(chǔ)的中心，在需要應(yīng)用時(shí)，無論有多陳舊，內(nèi)容都處于可用的狀態(tài)。
　　隨著在線和近線存儲(chǔ)設(shè)備的提高，數(shù)據(jù)管理軟件的成熟完善，媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)將為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供強(qiáng)大的后備資源支持，可極大地滿足編輯人員對(duì)素材的需求。同時(shí)，它也將是網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)信息系統(tǒng)的中樞，起到信息交換和存儲(chǔ)中心的作用，其規(guī)模越大，資源越多，所能發(fā)揮的作用也就越大。

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