基于全臺網環境下的后期制作網的設計與實現

趙惠敏

（青海電視臺，青海 西寧 810001）

0 引言

非編制作網是電視臺后期制作的關鍵組成部分，2010年青海電視臺的基于全臺網的大洋非編后期制作網系統搭建成功并且正式啟用，主要用于3個日播節目、1個周播節目以及一些專題節目的制作。本系統建立在計算機技術及網絡技術上，是一個集視音頻節目上下載、編輯制作、網絡管理等功能于一體的完整系統，在網絡架構設計上采用廣電業內成熟的FC-SAN網絡架構，具有很好的擴展性。

1 系統設計原則

1.1 高安全性、高質量原則

系統的設計把高安全性放在首位，從物理安全、網絡安全、內容安全、管理體系等方面進行了綜合考慮。本著提高效率、降低質量損失的原則，確定了媒體文件的編碼格式及封裝格式。

1.2 實用、高效性原則

節目制作對素材的共享和節目效率的要求比較高，那么要求應用軟件的實用、高效，具有良好的人機交互模式。簡化系統的交互流程，適配本臺的業務需求。

1.3 先進性、可擴展的原則

盡量采用新技術和先進設備，選用的產品全部為主流產品，保證系統的先進性和實用性。在存儲設備的擴容、網路接口的擴展等方面應有冗余的考慮。

1.4 開放性原則

為適應多廠商、多硬件的平臺，保障全臺各系統的互聯互通，立足已經建設成功的系統，以“CPU＋GPU＋I/O”編輯技術實現目前的業務支持和今后編碼技術的發展，支持多種的播出和發布模式。

1.5 高性價比原則

根據本臺實際情況，既要考慮技術的先進性，保證新系統的可擴展性，又要考慮實用性和穩定性，應借鑒成熟的系統運行經驗，保證系統有最高的性價比。

2 系統業務流程

青海電視臺后期制作子系統中，內部業務流程為：在上載站點上載節目→素材到有卡編輯站點進行編輯→審片→審核通過進行打包→成片最后提交到演播室播出或者提交到媒資系統以供資源共享。后期制作系統業務流程如圖1所示。

同時，通過收錄系統采集收錄節目，然后通過主干網傳遞給后期制作系統。后期制作系統同時還與其他系統進行數據交換，達到資源共享的目的。

內部數據流程為：媒體數據打包以后經過在線盤陣傳遞給各個系統或者樓層的接口服務器，傳到主干網EMB服務器；各種元數據信息經數據庫服務器、接口服務器，傳到主干網ESB服務器。

后期制作子系統根據電視臺非編制作的實際需要，提供了靈活的非編制作流程。在本系統中主要有以下幾個環節：素材上載→視音頻編輯→音頻制作→配音→審片→修改→復審→通過→提交演播室播出或者提交到媒資系統合成。后期制作系統數據流程如圖2所示。

高級編輯工作站和編輯工作站同時采用I/O板卡作為數字模擬一體的板卡，具備豐富的數字模擬接口。系統中還配置了原先大洋制作網中的8臺工作站作為上下載工作站。同時系統配置5臺高清編輯工作站，可編輯高清 8 bit無壓縮、MPEG-2 I幀（100～300 Mbit/s）、DVCPROHD、HDV，標清8 bit/10 bit無壓縮、DV25、DV50、MPEG-2 I幀、MPEG-2 IBP等格式，同時系統中所有配置的無卡工作站、配音工作站采用統一的資源管理器模式進行設計，可以實現上述軟件的資源完全共享。在后期制作子系統建設完成后，可以實現專題或綜藝節目通過多種方式上載、編輯制作等功能。

3 網絡拓撲結構及核心系統的選擇

3.1 網絡拓撲結構

系統采用“FC＋以太網”的雙網結構設計，選用光纖存儲設備，傳輸協議為SCSI。視音頻文件通過FC網傳輸，元數據用以太網傳遞。后期制作系統的視音頻素材數據量巨大，系統需要高帶寬，雙網結構更有利于系統的穩定運行。出于安全性考慮，所有的關鍵核心服務器全部采用主備冗余的設計模式，這些服務器的系統盤和數據盤也全部采用冗余配置，以便保證整個系統的順利運行。中心存儲體也是采用雙控制器的設計模式，使用專門的存儲管理軟件管理所有工作站對中心存儲體的訪問，需要在系統中指定MDC服務器用于管理。

3.2 核心系統的選擇

服務器都集成RAID控制器，本系統中采用了主備MDC服務器模式進行管理，充分保證系統的安全。也就是對中心存儲系統指定一臺服務器作為主MDC，另一臺作為備MDC。主備MDC服務器上都運行管理軟件，客戶機看到并訪問的只是虛擬MDC服務器和虛擬數據庫服務器，也就是說編輯站點無須重啟機器就可實現MDC移交。在中心存儲體中開辟一塊共用空間作為主備MDC服務器的共享數據盤。數據庫服務器設計是重點，采用了Dell2950服務器。數據庫服務器采用先進的雙機容錯技術，2臺服務器通過軟件建立1個虛擬服務器，一旦主機癱瘓，備份機可以在1 min之內接管數據庫服務，客戶端工作站無須重啟，網絡能夠正常運行。

Web服務器采用Dell2950服務器，主要為臺內的檢索用戶提供標準的HTTP服務，負責接入，而不負責處理事務邏輯。應用服務器的核心功能是提供BS資源管理器，部署BS編單軟件，提供給辦公網或其他業務系統使用，實現全臺統一的數據檢索與調度。在本系統中，Web應用的實際負載較小，最終采用與數據庫服務器共享硬件平臺的方式來實現Web應用。

以太網交換機采用Cisco WS-C3750G-48TS-S1（每臺有48個千兆端口）和Cisco WS-C3750G-24TS-S1（每臺有24個千兆端口），共計72個千兆端口。2臺交換機通過堆疊能夠組成1個多端口的千兆交換機，可以避免由于交換機級連帶來的帶寬瓶頸問題。系統建設完成后還預留13個以太口。FC交換機采用2臺32端口交換機，共64個端口。4 Gbit FC交換機，配滿SFP模塊，系統還預留10個FC接口。

4 存儲管理軟件

4.1 數據庫

數據庫采用的操作系統為Windows 2003操作系統，使用的數據庫為SQL Server 2005數據庫。同時采用數據庫服務器雙機熱備方式，提供數據庫的在線熱備份切換等功能。SQL Server 2005通過提供一個集成的管理控制臺來監視和管理關系數據庫，從而簡化了管理工作。數據庫管理員能夠同時執行多個任務，例如編寫和執行查詢、查看服務器對象、管理對象、監視系統活動和查看聯機幫助。考慮到數據安全性和應急策略的特殊要求，以及在系統故障時的可瞬間替換要求，采用服務器群集技術，即雙機容錯技術。該工具具有管理所有類型的服務器的能力，為數據庫管理員們提供了更強的生產效率。

4.2 存儲管理軟件

存儲管理軟件在SAN架構模式下，需要選擇存儲管理服務器用于存儲管理，也就是需要選擇合適的文件管理系統用于對中心存儲體的管理和訪問。目前比較成熟高效的SAN共享文件系統軟件有IBM的Tivoli SANergy和ADIC的StorNext File System等。基于成本以及穩定和成熟程度的考慮，采用SANergy軟件。SANergy支持的文件系統主要有NTFS，UFS，QFS，EXT2，JFS2等。在SAN?ergy軟件體系中，對于每個文件系統來說，有且只有1臺服務器作為元數據控制器（Meta Data Controller，MDC），其余主機均為客戶端，由MDC對客戶端的讀寫進行授權和控制。SANergy軟件本身不建立文件系統，文件系統的類型由MDC服務器的操作系統決定。

5 存儲體與網絡帶寬

本系統的帶寬參數計算結果如表1所示。

表1 帶寬參數計算結果

由表1可以看出，極限讀寫性能要求為760 Mbit/s，考慮到實際并發通常在70%左右，因此實際帶寬約為532 Mbit/s，但是以后會與媒資相連，還需要打包服務器和文件傳輸服務器按160 Mbit/s帶寬計算，最后極限讀寫性能達到920 Mbit/s，因此實際帶寬約為650 Mbit/s。

采用表2的參數作為系統主要的編解碼格式和文件格式。

表2 系統主要的編解碼格式和文件格式

在中心存儲系統提供校驗和冷備硬盤。系統硬盤采用RAID1方式。要求系統的存儲體達到10 Tbyte，系統占用總帶寬達到650 Mbit/s。使用的存儲體都可以提供800 Mbit/s以上的帶寬，這樣就還有150 Mbit/s的擴展空間，按照普通編輯站點的需求計算，至少還可以擴容15臺普通編輯站點。如果進行升級的話，因為各個盤箱中都不是滿配置硬盤，所以在以后的擴容中可以通過增加硬盤數量或者增大每個硬盤的容量來增大整個盤塔的存儲容量。本系統中提供2臺交換機，共72千兆以太網口、64個FC接口，所以還預留13個以太網口和10個FC接口可供擴展。

6 系統模塊功能描述

6.1 上下載編輯模塊

系統中每臺站點均配置了1394卡，支持1394采集，支持PII和藍光盤的上下載，視頻接口支持SDI、模擬分量、模擬復合、Y/C、1394、S-Video等，支持4層50 Mbit/s實時編輯。音頻接口支持ANALOG（XLR），SDI，AES/EBU。高級上下載編輯工作站實現7層50 Mbit/s實時編輯，支持同時多個故事板文件的編輯，故事板間隨意切換，可方便地進行故事板間的塊操作，可以方便地制作唱詞、滾屏字幕、標題字，唱詞可在故事板編輯軌上展開，進行逐句調整，可以制作逐字播出的“打散”效果，支持多層實時字幕播出。支持標清視頻格式有YUV無壓縮、DVSD、DVCPro、DVCPro50、MPEG-2 I幀（10～50 Mbit/s）、MPEG-2 IBP、MPEG-4。

6.2 配音模塊

能夠實現高效率電視節目配音，配音工作站完成對節目的網上配音功能。配音方式可后期配音（根據畫面配聲音），也可前期配音（直接采集聲音），配音音量實時可調。可直接對聲音進行打點、預聽、逐幀編輯，具備調音臺功能，支持5.1環繞聲AC-3和DTS合成及編碼，輕松制作合唱、變調、降噪等音效，支持多種音頻特效插件。

6.3 高清上下載編輯工作站

支持實時二維特技、實時三維特技、基本顏色校正/二級顏色校正/局部顏色校正、色鍵、亮鍵、圖文鍵摳像、大洋CPU及GPU特技等。能夠實現4層高清視頻的實時輸出。支持高清視頻格式有YUV 4∶2∶2@8 bit，MPEG-2 I幀（100～300 Mbit/s），DVCPRO HD，XDCAM HD，HD。

7 系統安全

制作網安全不是單點機器的安全，而是整個系統的安全，需要從物理、網絡、系統、應用與管理等方面進行詳細考慮和分析。

7.1 物理安全

它是整個系統安全的前提。如果存在管理不善或一些不可抗力的因素，輕則造成數據信息丟失，重則損壞整個設備。

7.2 網絡的安全

誤用和濫用關鍵、敏感數據和計算資源，網絡管理員無意透露其用戶名及口令，這樣都會給節目部門帶來很大的影響，影響節目的正常制作。

7.3 系統的安全

系統安全是直接面向用戶，對于軟件本身的應用熟知程度都會導致系統能否繼續穩定運行，這就需要技術人員盡可能熟知軟件的應用以及軟件本身功能的限制，減少因應用系統而導致的安全風險，而且系統FTP數據傳輸的網絡端口固定，對非編所有業務站點的光驅、軟驅、USB進行屏蔽，只有在重裝系統時打開。

7.4 媒體數據及數據庫數據安全

要防止媒體數據及數據庫數據的損壞、丟失，可采用數據庫定期備份，數據庫服務器采用雙冗余配置，保證節目編輯應用不間斷。網管或者編導有意或無意地把硬盤中重要信息目錄共享，長期暴露在網絡鄰居上，可能被無意修改或者刪除，所以需要必要的訪問控制策略。

7.5 管理的安全

管理是網絡中安全得到保證的重要組成部分，責權不明、管理混亂、安全管理制度不健全及缺乏可操作性等都可能引起管理安全的風險。因此整個網絡系統的安全除了從技術上下功夫外，還得依靠安全管理來實現和保障。

8 與外網的互聯

本系統通過接口FTP服務器實現對外實現元數據和媒體數據的交互與傳遞。接口服務器通過數據交換平臺的ESB服務器和EMB服務器與其他系統的接口服務器進行信息的交互，同時傳送元數據信息，從而實現元數據信息的傳遞。ESB服務器將獲得的消息提供給傳輸服務器，傳輸服務器通過FTP模式實現與其他系統的數據交互。采用異構性能夠更好地通過WebService來實現跟全臺的互聯，在數據交換中心的ESB和EMB服務器進行原數據和媒體數據的交換工作，各個應用子系統中的接口以及FTP服務器配合數據交換中心進行交換工作。

自本臺的后期制作網子系統投入使用以后，系統運行安全穩定，目前《百姓一時間》、《經視法案》、《第四放映室》、《周末閑了喧》等欄目在此制作完成，每天節目的制作量大約200 min，提高了節目制作的效率，也大大提高了節目制作的實效性，滿足了后期制作的需求，還實現了與全臺其他系統的互聯互通和資源共享。