影視非編實驗室網絡化建設的技術基礎研究

王福來 蔣雪明 田 毅

摘要 從影視非線性編輯實驗室的特點出發,對實驗室網絡化建設的意義進行分析,研究當前的技術基礎及相應組網方案的運行機制。

關鍵詞 網絡化;非線性編輯實驗室;技術基礎

中圖分類號:G482 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2009)33-0082-02

Research on Basic Technologies of Network Construction of Movie &TV Non-Linear Edition Lab//Wang Fulai, Jiang Xueming, Tian Yi

Abstract This article analyzes the necessity of network construction of Movie & TV non-linear edition lab from the features of it, and discusses some current basic technologies and corresponding networking schemes.

Key words network; nonlinear editing lab; basic technologies

Authors address Experimental Teaching Center of Media Suzhou Univ. of Scie. & Tech., Suzhou, Jiangsu, 210009, China

1 前言

隨著信息技術的不斷發展,影視非線性編輯實驗室已經進入網絡化時代。傳統的非線性編輯系統主要是配備了專用板卡及其他外圍硬件設備的有卡工作站,很多單位的影視編輯實驗室還有有卡非編系統,但是系統的價格較高,升級代價大,素材復制質量差,傳輸速度慢,不容易實現資源共享,已經難以滿足大規模實踐創作的需要。

計算機技術成熟以后,非線性編輯實驗室廣泛采用無卡工作站,即PC機安裝非編軟件棧,但是由于脫離了有卡非編環境,實驗內容很難與電視節目制作實踐相結合。另外,各單機重復存儲音視頻素材,造成存儲介質的緊張和浪費。只有通過網絡將有卡非編系統和無卡非編系統連接起來,整合資源共享共用,才能滿足影視編輯的實際需求。

2 非編實驗室網絡化建設的技術基礎

2.1 壓縮編碼技術在目前的數字編碼領域,MPEG-2格式以較高的效率、良好的視音頻質量和足夠的靈活性等優點,已經成為通行的標準,所以網絡非編系統可以圍繞這個標準工作。

2.2 CPU+GPU技術CPU+GPU技術是目前主流非編系統的技術核心,主要是利用PC以及復雜度不高的音視頻接口卡,再輔以相關軟件,完成所有上載、編輯、下載等功能。CPU負責音視頻解碼運算,顯卡GPU負責視頻特技與合成運算,基于PCI總線的I/O卡提供形式多樣的模擬與數字接口,負責音視頻信號的輸入輸出。這種架構無需專業板卡,性價比高,依靠軟件就能實現視音頻混編、特效以及三維特技,而且硬件和軟件都易于升級。

2.3 軟件技術目前的非編軟件已經能夠支持如M-JPEG、MPEG-2 I、MPEG-2 IBP、DVCPRO、WMV9等多格式視音頻混編,還可以通過添加插件的方式支持未來新的視音頻格式。同時支持ALPHA通道的視頻軌編輯,可以將3DMax、After Effect等第三方軟件渲染出的序列文件進行編輯,可以采用軟件方式直接生成三維特技。音頻方面支持5.1聲道,內置混音器,支持更多聲軌。生成文件的格式也很豐富,便于存儲、硬盤播出或網絡傳輸。

2.4 FC-SAN技術FC(Fiber Channel,光纖通道),SAN(Storage Area Network,存儲區域網),FC-SAN是光纖網和千兆以太網的組合,所以又稱“雙網”架構。雙網結構借助FC通道構建一個高速網絡,供有卡工作站實時處理和存儲高碼率的音視頻素材;千兆網用于傳輸高壓縮比、低質量的視音頻素材和整個系統的管理。

大容量和高速度的FC磁盤陣列作為網絡中心存儲體,用來存儲節目和素材文件,供網內站點共享使用。工作時,有卡工作站將低壓縮比、高質量、高速率的視音頻素材傳輸到FC硬盤陣列,實現快速上載;高壓縮比、低質量的視音頻素材利用千兆以太網傳到以太網服務器硬盤中,各個無卡工作站可調用該服務器的素材進行非線性編輯,編輯好的節目形成EDL,輸出時根據EDL文件,在硬盤陣列中用相應的高質量素材替換低畫質素材,最后形成高質量的節目輸出。

FC在高碼率、大數據量的視音頻文件的實時讀寫運用中,能提供穩定的網絡帶寬,保證非編網絡實時編輯無阻塞地穩定運行;這種結構的網絡非編系統能提供實時的廣播級視音頻素材訪問,有強大的網絡管理功能。但是要保證每臺編輯站點實時編輯的讀寫帶寬,必須采用吞吐帶寬很高的高端FC磁盤陣列,同時還要使用端口數更多的FC交換機,再加上光纖網絡本身不菲的價格,使得該結構常見于高端實驗室和副省級以上電視臺,而不適合在中低端實驗室使用。

2.5 NAS技術NAS(Network Attached Storage,網絡附加存儲)是專用數據存儲服務器,包括存儲器件(例如磁盤陣列、CD/DVD驅動器、磁帶驅動器或可移動的存儲介質)和內嵌系統軟件,可提供跨平臺文件共享功能。NAS和SAN區別就在于NAS有文件操作和管理系統,而SAN卻沒有這樣的系統功能,其功能僅僅停留在文件管理的下一層,即數據管理。

以此技術為基礎的架構中,NAS獨占節點,通過服務器集中存儲、管理和處理網絡中的所有數據。這種結構組網簡單,管理方便,適用于中型規模的非編實驗室。但是因為數據傳輸需要經過打包和多層協議棧,容易產生網絡擁堵,這對于大規模的實驗室建設不太適合。

2.6 IP-SAN技術IP-SAN就是基于iSCSI協議將TCP/IP和SAN結合起來在以太網中運行,存儲磁盤陣列成為IP可尋址的設備,在客戶端就像一塊本地磁盤。IP-SAN比“雙網”架構具有造價相對較低、網絡管理簡單、網絡兼容性好的優點,傳輸數據的性能良好,逐步成為中型以下網絡的首選。IP-SAN是一種純粹的千兆以太網結構,存儲服務器可以采用SCSI或SATA硬盤組成的RAID陣列,在性能上很接近雙網結構。但是與光纖網卡、光纖磁盤陣列、光纖交換機等設備的高昂價格相比,IP-SAN的造價要低很多。

IP-SAN具有1 Gbps傳輸帶寬,理論上能夠負擔20臺標清工作站同時進行雙軌編輯的網絡開銷,基本可以滿足常規實驗需要。如果需要建設中等規模以上的非編網絡實驗室,或者建設高清非編實驗室,除了考慮網絡帶寬開銷之外,還要考慮磁盤陣列的存儲空間和吞吐帶寬,以及網絡系統的穩定性和安全性,這時就應該采用分布式存儲結構,即多級網絡存儲。

在IP-SAN子網內,還可以封閉工作站USB接口并加裝還原卡,所有上傳和下載工作由指定的高安全等級工作站完成,此舉也為實驗室數據安全提供一定保證。

3 結語

信息技術的不斷發展,為影視編輯實驗室的網絡化建設提供了豐富的技術支持和方案選擇,各部門可以根據實際需求和經濟基礎,在影視編輯實驗室網絡化改造或建設時,按照綜合效益最大化原則,選擇合適的網絡化建設方案。