從一例非線編單機故障探討素材盤安全策略

林 琤

（福建省廣播影視集團，福建 福州 350001）

1 引言

影響非線性編輯單機安全的因素有很多，與軟件相關的包括計算機病毒、操作系統故障、非編軟件故障、數據庫故障等，與硬件相關的包括顯卡、內存條、采集卡、素材盤故障等。在后期節目制作中，經常會遇到上述各種各樣的軟硬件故障，但只要能保證素材盤中的數據安全，就可以通過系統還原或替換硬件設備等措施，保證節目的順利制作。如果素材盤發生故障，素材盤中的數據損壞，將影響節目的按時播出。下面以福建臺的非線性編輯單機X3000SD在后期節目制作中出現的素材故障為例，探討在后期節目制作中非線性編輯單機素材盤應采用的安全措施。

2 故障現象和分析

非線性編輯單機X3000SD是一款基于“CPU+GPU+I/O通道卡”架構的非線性編輯系統。它基于Windows XP系統，以Himalaya非線性編輯軟件為核心，采用4塊7 200轉的SCSI硬盤構建放置在主機機箱內的RAID0素材盤。在本臺的后期節目制作中，X3000SD一直運行穩定，但最近一臺X3000SD在節目編輯時出現按任何鍵非線編單機均無反應的情況，只能強行重啟，或在編輯中突然出現圖1所示的錯誤提示后退出非線性編輯軟件。

對出問題的故事板文件進行分析，發現故事板可以編輯，但在編輯至時間線的某個固定位置時出現故障。順序關閉故事板的視頻、音頻、圖文軌道后，選出該位置視頻素材時，出現故障。由此懷疑此處視頻素材有問題，退出非線性編輯軟件，用Windows Media Player 9.0播放視頻素材，出現圖2所示的錯誤。

由于Windows Media Player 9.0可正常播放其他的X3000SD視頻素材，則認為該處視頻素材損壞。顯然由于非線性編輯軟件通過指針文件對視頻素材進行編輯和調用，如果視頻文件出問題，故事板中所有指向該處視頻的指針文件將出現錯誤，導致故事板編輯錯誤。通常情況下，只能將出問題的視頻文件刪除后，重新采集和制作，這將影響節目的按時播出，因此嘗試對損壞的視頻素材進行修復。

3 素材修復

X3000SD將視頻素材采集后保存為擴展名為AVI的視頻文件，使用視頻修復軟件videofixer對損壞的AVI視頻文件進行修復，修復后發現，AVI文件的數據塊恢復正常，損壞的視頻文件可以用暴風影音軟件正常播放。但查詢文件屬性后，發現素材的分辨力為738×526，與非線性編輯視頻素材的要求720×576不一致，顯然文件頭并沒有完全修復成功，無法在非編軟件中正常調用，因此有必要了解AVI文件格式對AVI文件的寬高信息再進行修復。

3.1 AVI文件格式

AVI（AudioVideoInterleaved）是視頻數據和音頻數據交叉編碼的一種RIFF（Resource Interchange File Format）文件，AVI文件格式是以RIFF為基礎的，通常又被稱為AVIRIFF文件。AVI文件格式如圖3所示。

在hdrl列表的avih子塊中包含了視頻素材的寬高信息。

3.2 修復視頻素材的寬高信息

利用十六進制的編輯器winhex軟件打開損壞的視頻文件頭，其顯示如圖4所示。

由圖3可知，十六進制編碼52494646是RIFF的ASCII碼；從0018h開始的61766968是avih的ASCII碼，表明這是hdrl列表中的avih子塊。跟據avih文件結構可知從B0h開始，就是視頻素材的寬高值，其中E202是圖像的寬度，高位字節在后，即02E2轉為十進制為738，0E02是圖像的高度，高位字節在后，即020E轉為十進制為526，這與損壞的視頻素材的寬高信息符合。將E202改成D002，0E02改成4002，即將視頻素材改為720×576。在Windows XP系統中查詢文件屬性，發現視頻素材已改為720×576，在非編軟件中可以正常調用修復后的視頻素材。

4 素材故障原因探討和安全策略

4.1 素材盤放置位置

X3000SD采用內置盤塔方式，將素材盤放在主機機箱前端。打開機箱后，機箱的通風口處布滿灰塵，散熱風扇轉動非常慢，硬盤表面非常熱。

硬盤的高溫主要來自于主軸電機和尋道電機的旋轉，以及高速旋轉的盤體與空氣之間的摩擦，7 200轉的硬盤如果高速旋轉，長時間工作，將產生大量的熱量，如果沒有優質的硬盤散熱系統，高溫會使硬盤內的滾珠軸承內潤滑油的粘度下降，導致滾珠受損，從而使主軸馬達產生擺動，影響到硬盤磁頭的定位，導致硬盤損壞。其次，硬盤的電路部分長時間工作在高溫狀態下，上面的集成塊在高溫下會加速老化，影響到電氣性能的穩定，使硬盤讀寫出錯，個別情況下，持續的高溫甚至會燒毀硬盤的控制芯片。由于散熱風扇扇葉故障，X3000SD素材盤長時間在高溫狀態下工作，影響了硬盤電氣性能的穩定，發生讀寫錯誤導致素材損壞，如果沒有及時維修，甚至會導致素材盤損壞。

在室溫為25°C的機房中，用非線性編輯軟件循環播放雙軌視頻文件4 h后，分別測試系統盤、內置盤塔和外置盤塔Promise ultraTRAK sx4000的溫度，其中系統盤、內置盤塔的溫度用hatrd disk sentinel軟件讀取，Promise ultraTRAK sx4000的溫度從其顯示屏讀取。測試結果如表1所示。

表1 溫度測試結果

從表1可知，由于內置盤塔的硬盤集中放置在主機前端的窄小空間中，硬盤間隔小，導致長時間工作后的熱量不易散發，溫度較高。而系統盤雖然也放在主機前端，但由于和素材盤間有較大間隔，其溫度明顯低于素材盤溫度。而外置盤塔的溫度只與室溫和盤塔自身的散熱能力有關，作為素材盤后其溫度甚至可以比系統盤溫度更低，散熱能力明顯優于內置盤塔。在后期節目制作中，內置盤塔不僅散熱能力不如外置盤塔，而且內置盤塔因主機空間限制，放置硬盤數量有限，其素材盤容量較小；內置盤塔沒有安全狀況提示，了解素材盤的安全狀況和維護都不方便。從素材盤的安全性和穩定性考慮，本臺選用了外置盤塔。

4.2 構建素材盤的陣列方式

非線性編輯單機的素材盤為了存儲大量的視頻音頻素材，實時地進行視音頻數據處理，通常采用RAID硬盤管理技術，以提高素材盤的容量和數據傳輸速率。RAID技術在非線性編輯單機中目前常用的主要是RAID0，RAID10，RAID5等3個級別。構建素材盤時，選用的RAID級別，直接決定了非線性編輯單機的性能和安全性。

采用外置盤塔Promise ultraTRAK sx4000，分別構建4D 的 RAID0，2D+2D 的 RAID10，3D+1P的 RAID5硬盤陣列。在X3000SD上用軟件sanergy對1 Gbyte的文件進行循環讀寫，測試出3種硬盤陣列的數據如表2所示。

表2 3種硬盤陣列的測試結果

由表2可知，磁盤利用率最高的是RAID0，但安全性最低；RAID10的磁盤利用率最低，但安全性最高；RAID5是一種安全性和存儲成本兼顧的存儲解決方案。

在寫數據時，RAID0把數據分塊并且同時寫入組成RAID的硬盤，從而大大提高I/O速率，有最好的寫性能。RAID5在寫性能上比RAID10慢，主要是因為在寫操作時，RAID5需要讀取其他硬盤的數據并計算校驗之后寫入校驗盤。非線性編輯單機由于陣列緩存（cache）少，采用CPU的空閑時間計算校驗和，從而在實現優化算法方面受到限制，影響了RAID5的寫性能。

在讀數據時，RAID0，RAID10，RAID5 的性能相差不大。說明在讀數據時，cache的作用不容忽視，如果需要讀取的數據能在cache命中的話，將大大減少磁盤尋道所需要的時間。因為磁盤從開始尋道到找到數據，一般都在6 ms以上，但是，如果能在cache保存的數據中命中，一般響應時間則可以縮短在1 ms以內。磁盤陣列讀操作的關鍵更多的體現在cache的命中率上。所以RAID0，RAID10，RAID5在讀數據時，除非讀的數據能影響cache命中率，導致命中率不一樣，否則他們的差別不是很大。

在后期節目制作中，非線性編輯單機須同時讀取多軌的視音頻和圖文素材，對素材盤的讀性能要求高，但對寫性能要求不高，只須滿足實時采集素材的要求即可。因此，RAID5是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案，是構建非線性編輯單機素材盤的最優陣列方式。

5 小結

通過對內置盤塔和外置盤塔散熱能力的測試，以及RAID0，RAID10，RAID5在后期節目制作中性能和安全性的比較，筆者認為非線性編輯單機的素材盤應采用支持RAID5陣列的外置盤塔，其性能和安全性高于內置RAID0盤塔。在此后一年多的后期節目制作中，雖然又有一臺X3000SD發生素材故障，但采用外置RAID5盤塔的X3000SD一直運行穩定。希望以上素材盤數據維護經驗能對同行有所幫助。

[1] 姜楠，王健.常用多媒體文件格式壓縮標準解析[M].北京：電子工業出版社，2005.

[2] 戴劍士，涂彥暉.數據恢復技術[M].北京：電子工業出版社，2005.