基于全臺(tái)網(wǎng)環(huán)境下的后期制作網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙惠敏

（青海電視臺(tái)，青海 西寧 810001）

0 引言

非編制作網(wǎng)是電視臺(tái)后期制作的關(guān)鍵組成部分，2010年青海電視臺(tái)的基于全臺(tái)網(wǎng)的大洋非編后期制作網(wǎng)系統(tǒng)搭建成功并且正式啟用，主要用于3個(gè)日播節(jié)目、1個(gè)周播節(jié)目以及一些專題節(jié)目的制作。本系統(tǒng)建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上，是一個(gè)集視音頻節(jié)目上下載、編輯制作、網(wǎng)絡(luò)管理等功能于一體的完整系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)上采用廣電業(yè)內(nèi)成熟的FC-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有很好的擴(kuò)展性。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 高安全性、高質(zhì)量原則

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)把高安全性放在首位，從物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、內(nèi)容安全、管理體系等方面進(jìn)行了綜合考慮。本著提高效率、降低質(zhì)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(shí)用、高效性原則

節(jié)目制作對(duì)素材的共享和節(jié)目效率的要求比較高，那么要求應(yīng)用軟件的實(shí)用、高效，具有良好的人機(jī)交互模式。簡(jiǎn)化系統(tǒng)的交互流程，適配本臺(tái)的業(yè)務(wù)需求。

1.3 先進(jìn)性、可擴(kuò)展的原則

盡量采用新技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，選用的產(chǎn)品全部為主流產(chǎn)品，保證系統(tǒng)的先進(jìn)性和實(shí)用性。在存儲(chǔ)設(shè)備的擴(kuò)容、網(wǎng)路接口的擴(kuò)展等方面應(yīng)有冗余的考慮。

1.4 開放性原則

為適應(yīng)多廠商、多硬件的平臺(tái)，保障全臺(tái)各系統(tǒng)的互聯(lián)互通，立足已經(jīng)建設(shè)成功的系統(tǒng)，以“CPU＋GPU＋I(xiàn)/O”編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)目前的業(yè)務(wù)支持和今后編碼技術(shù)的發(fā)展，支持多種的播出和發(fā)布模式。

1.5 高性價(jià)比原則

根據(jù)本臺(tái)實(shí)際情況，既要考慮技術(shù)的先進(jìn)性，保證新系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，又要考慮實(shí)用性和穩(wěn)定性，應(yīng)借鑒成熟的系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保證系統(tǒng)有最高的性價(jià)比。

2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

青海電視臺(tái)后期制作子系統(tǒng)中，內(nèi)部業(yè)務(wù)流程為：在上載站點(diǎn)上載節(jié)目→素材到有卡編輯站點(diǎn)進(jìn)行編輯→審片→審核通過(guò)進(jìn)行打包→成片最后提交到演播室播出或者提交到媒資系統(tǒng)以供資源共享。后期制作系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

同時(shí)，通過(guò)收錄系統(tǒng)采集收錄節(jié)目，然后通過(guò)主干網(wǎng)傳遞給后期制作系統(tǒng)。后期制作系統(tǒng)同時(shí)還與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，達(dá)到資源共享的目的。

內(nèi)部數(shù)據(jù)流程為：媒體數(shù)據(jù)打包以后經(jīng)過(guò)在線盤陣傳遞給各個(gè)系統(tǒng)或者樓層的接口服務(wù)器，傳到主干網(wǎng)EMB服務(wù)器；各種元數(shù)據(jù)信息經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、接口服務(wù)器，傳到主干網(wǎng)ESB服務(wù)器。

后期制作子系統(tǒng)根據(jù)電視臺(tái)非編制作的實(shí)際需要，提供了靈活的非編制作流程。在本系統(tǒng)中主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：素材上載→視音頻編輯→音頻制作→配音→審片→修改→復(fù)審→通過(guò)→提交演播室播出或者提交到媒資系統(tǒng)合成。后期制作系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

高級(jí)編輯工作站和編輯工作站同時(shí)采用I/O板卡作為數(shù)字模擬一體的板卡，具備豐富的數(shù)字模擬接口。系統(tǒng)中還配置了原先大洋制作網(wǎng)中的8臺(tái)工作站作為上下載工作站。同時(shí)系統(tǒng)配置5臺(tái)高清編輯工作站，可編輯高清 8 bit無(wú)壓縮、MPEG-2 I幀（100～300 Mbit/s）、DVCPROHD、HDV，標(biāo)清8 bit/10 bit無(wú)壓縮、DV25、DV50、MPEG-2 I幀、MPEG-2 IBP等格式，同時(shí)系統(tǒng)中所有配置的無(wú)卡工作站、配音工作站采用統(tǒng)一的資源管理器模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)上述軟件的資源完全共享。在后期制作子系統(tǒng)建設(shè)完成后，可以實(shí)現(xiàn)專題或綜藝節(jié)目通過(guò)多種方式上載、編輯制作等功能。

3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及核心系統(tǒng)的選擇

3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用“FC＋以太網(wǎng)”的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用光纖存儲(chǔ)設(shè)備，傳輸協(xié)議為SCSI。視音頻文件通過(guò)FC網(wǎng)傳輸，元數(shù)據(jù)用以太網(wǎng)傳遞。后期制作系統(tǒng)的視音頻素材數(shù)據(jù)量巨大，系統(tǒng)需要高帶寬，雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。出于安全性考慮，所有的關(guān)鍵核心服務(wù)器全部采用主備冗余的設(shè)計(jì)模式，這些服務(wù)器的系統(tǒng)盤和數(shù)據(jù)盤也全部采用冗余配置，以便保證整個(gè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。中心存儲(chǔ)體也是采用雙控制器的設(shè)計(jì)模式，使用專門的存儲(chǔ)管理軟件管理所有工作站對(duì)中心存儲(chǔ)體的訪問(wèn)，需要在系統(tǒng)中指定MDC服務(wù)器用于管理。

3.2 核心系統(tǒng)的選擇

服務(wù)器都集成RAID控制器，本系統(tǒng)中采用了主備MDC服務(wù)器模式進(jìn)行管理，充分保證系統(tǒng)的安全。也就是對(duì)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)指定一臺(tái)服務(wù)器作為主MDC，另一臺(tái)作為備MDC。主備MDC服務(wù)器上都運(yùn)行管理軟件，客戶機(jī)看到并訪問(wèn)的只是虛擬MDC服務(wù)器和虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，也就是說(shuō)編輯站點(diǎn)無(wú)須重啟機(jī)器就可實(shí)現(xiàn)MDC移交。在中心存儲(chǔ)體中開辟一塊共用空間作為主備MDC服務(wù)器的共享數(shù)據(jù)盤。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，采用了Dell2950服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用先進(jìn)的雙機(jī)容錯(cuò)技術(shù)，2臺(tái)服務(wù)器通過(guò)軟件建立1個(gè)虛擬服務(wù)器，一旦主機(jī)癱瘓，備份機(jī)可以在1 min之內(nèi)接管數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，客戶端工作站無(wú)須重啟，網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行。

Web服務(wù)器采用Dell2950服務(wù)器，主要為臺(tái)內(nèi)的檢索用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)，負(fù)責(zé)接入，而不負(fù)責(zé)處理事務(wù)邏輯。應(yīng)用服務(wù)器的核心功能是提供BS資源管理器，部署B(yǎng)S編單軟件，提供給辦公網(wǎng)或其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，實(shí)現(xiàn)全臺(tái)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)檢索與調(diào)度。在本系統(tǒng)中，Web應(yīng)用的實(shí)際負(fù)載較小，最終采用與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器共享硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)Web應(yīng)用。

以太網(wǎng)交換機(jī)采用Cisco WS-C3750G-48TS-S1（每臺(tái)有48個(gè)千兆端口）和Cisco WS-C3750G-24TS-S1（每臺(tái)有24個(gè)千兆端口），共計(jì)72個(gè)千兆端口。2臺(tái)交換機(jī)通過(guò)堆疊能夠組成1個(gè)多端口的千兆交換機(jī)，可以避免由于交換機(jī)級(jí)連帶來(lái)的帶寬瓶頸問(wèn)題。系統(tǒng)建設(shè)完成后還預(yù)留13個(gè)以太口。FC交換機(jī)采用2臺(tái)32端口交換機(jī)，共64個(gè)端口。4 Gbit FC交換機(jī)，配滿SFP模塊，系統(tǒng)還預(yù)留10個(gè)FC接口。

4 存儲(chǔ)管理軟件

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)采用的操作系統(tǒng)為Windows 2003操作系統(tǒng)，使用的數(shù)據(jù)庫(kù)為SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)采用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器雙機(jī)熱備方式，提供數(shù)據(jù)庫(kù)的在線熱備份切換等功能。SQL Server 2005通過(guò)提供一個(gè)集成的管理控制臺(tái)來(lái)監(jiān)視和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，從而簡(jiǎn)化了管理工作。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員能夠同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，例如編寫和執(zhí)行查詢、查看服務(wù)器對(duì)象、管理對(duì)象、監(jiān)視系統(tǒng)活動(dòng)和查看聯(lián)機(jī)幫助?？紤]到數(shù)據(jù)安全性和應(yīng)急策略的特殊要求，以及在系統(tǒng)故障時(shí)的可瞬間替換要求，采用服務(wù)器群集技術(shù)，即雙機(jī)容錯(cuò)技術(shù)。該工具具有管理所有類型的服務(wù)器的能力，為數(shù)據(jù)庫(kù)管理員們提供了更強(qiáng)的生產(chǎn)效率。

4.2 存儲(chǔ)管理軟件

存儲(chǔ)管理軟件在SAN架構(gòu)模式下，需要選擇存儲(chǔ)管理服務(wù)器用于存儲(chǔ)管理，也就是需要選擇合適的文件管理系統(tǒng)用于對(duì)中心存儲(chǔ)體的管理和訪問(wèn)。目前比較成熟高效的SAN共享文件系統(tǒng)軟件有IBM的Tivoli SANergy和ADIC的StorNext File System等?；诔杀疽约胺€(wěn)定和成熟程度的考慮，采用SANergy軟件。SANergy支持的文件系統(tǒng)主要有NTFS，UFS，QFS，EXT2，JFS2等。在SAN?ergy軟件體系中，對(duì)于每個(gè)文件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有且只有1臺(tái)服務(wù)器作為元數(shù)據(jù)控制器（Meta Data Controller，MDC），其余主機(jī)均為客戶端，由MDC對(duì)客戶端的讀寫進(jìn)行授權(quán)和控制。SANergy軟件本身不建立文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)的類型由MDC服務(wù)器的操作系統(tǒng)決定。

5 存儲(chǔ)體與網(wǎng)絡(luò)帶寬

本系統(tǒng)的帶寬參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 帶寬參數(shù)計(jì)算結(jié)果

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

采用表2的參數(shù)作為系統(tǒng)主要的編解碼格式和文件格式。

表2 系統(tǒng)主要的編解碼格式和文件格式

在中心存儲(chǔ)系統(tǒng)提供校驗(yàn)和冷備硬盤。系統(tǒng)硬盤采用RAID1方式。要求系統(tǒng)的存儲(chǔ)體達(dá)到10 Tbyte，系統(tǒng)占用總帶寬達(dá)到650 Mbit/s。使用的存儲(chǔ)體都可以提供800 Mbit/s以上的帶寬，這樣就還有150 Mbit/s的擴(kuò)展空間，按照普通編輯站點(diǎn)的需求計(jì)算，至少還可以擴(kuò)容15臺(tái)普通編輯站點(diǎn)。如果進(jìn)行升級(jí)的話，因?yàn)楦鱾€(gè)盤箱中都不是滿配置硬盤，所以在以后的擴(kuò)容中可以通過(guò)增加硬盤數(shù)量或者增大每個(gè)硬盤的容量來(lái)增大整個(gè)盤塔的存儲(chǔ)容量。本系統(tǒng)中提供2臺(tái)交換機(jī)，共72千兆以太網(wǎng)口、64個(gè)FC接口，所以還預(yù)留13個(gè)以太網(wǎng)口和10個(gè)FC接口可供擴(kuò)展。

6 系統(tǒng)模塊功能描述

6.1 上下載編輯模塊

系統(tǒng)中每臺(tái)站點(diǎn)均配置了1394卡，支持1394采集，支持PII和藍(lán)光盤的上下載，視頻接口支持SDI、模擬分量、模擬復(fù)合、Y/C、1394、S-Video等，支持4層50 Mbit/s實(shí)時(shí)編輯。音頻接口支持ANALOG（XLR），SDI，AES/EBU。高級(jí)上下載編輯工作站實(shí)現(xiàn)7層50 Mbit/s實(shí)時(shí)編輯，支持同時(shí)多個(gè)故事板文件的編輯，故事板間隨意切換，可方便地進(jìn)行故事板間的塊操作，可以方便地制作唱詞、滾屏字幕、標(biāo)題字，唱詞可在故事板編輯軌上展開，進(jìn)行逐句調(diào)整，可以制作逐字播出的“打散”效果，支持多層實(shí)時(shí)字幕播出。支持標(biāo)清視頻格式有YUV無(wú)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?qū)崿F(xiàn)高效率電視節(jié)目配音，配音工作站完成對(duì)節(jié)目的網(wǎng)上配音功能。配音方式可后期配音（根據(jù)畫面配聲音），也可前期配音（直接采集聲音），配音音量實(shí)時(shí)可調(diào)。可直接對(duì)聲音進(jìn)行打點(diǎn)、預(yù)聽、逐幀編輯，具備調(diào)音臺(tái)功能，支持5.1環(huán)繞聲AC-3和DTS合成及編碼，輕松制作合唱、變調(diào)、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(shí)時(shí)二維特技、實(shí)時(shí)三維特技、基本顏色校正/二級(jí)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?qū)崿F(xiàn)4層高清視頻的實(shí)時(shí)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(tǒng)安全

制作網(wǎng)安全不是單點(diǎn)機(jī)器的安全，而是整個(gè)系統(tǒng)的安全，需要從物理、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、應(yīng)用與管理等方面進(jìn)行詳細(xì)考慮和分析。

7.1 物理安全

它是整個(gè)系統(tǒng)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(shù)據(jù)信息丟失，重則損壞整個(gè)設(shè)備。

7.2 網(wǎng)絡(luò)的安全

誤用和濫用關(guān)鍵、敏感數(shù)據(jù)和計(jì)算資源，網(wǎng)絡(luò)管理員無(wú)意透露其用戶名及口令，這樣都會(huì)給節(jié)目部門帶來(lái)很大的影響，影響節(jié)目的正常制作。

7.3 系統(tǒng)的安全

系統(tǒng)安全是直接面向用戶，對(duì)于軟件本身的應(yīng)用熟知程度都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)能否繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，這就需要技術(shù)人員盡可能熟知軟件的應(yīng)用以及軟件本身功能的限制，減少因應(yīng)用系統(tǒng)而導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且系統(tǒng)FTP數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)端口固定，對(duì)非編所有業(yè)務(wù)站點(diǎn)的光驅(qū)、軟驅(qū)、USB進(jìn)行屏蔽，只有在重裝系統(tǒng)時(shí)打開。

7.4 媒體數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)安全

要防止媒體數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的損壞、丟失，可采用數(shù)據(jù)庫(kù)定期備份，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用雙冗余配置，保證節(jié)目編輯應(yīng)用不間斷。網(wǎng)管或者編導(dǎo)有意或無(wú)意地把硬盤中重要信息目錄共享，長(zhǎng)期暴露在網(wǎng)絡(luò)鄰居上，可能被無(wú)意修改或者刪除，所以需要必要的訪問(wèn)控制策略。

7.5 管理的安全

管理是網(wǎng)絡(luò)中安全得到保證的重要組成部分，責(zé)權(quán)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(fēng)險(xiǎn)。因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全除了從技術(shù)上下功夫外，還得依靠安全管理來(lái)實(shí)現(xiàn)和保障。

8 與外網(wǎng)的互聯(lián)

本系統(tǒng)通過(guò)接口FTP服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)外實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)和媒體數(shù)據(jù)的交互與傳遞。接口服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的ESB服務(wù)器和EMB服務(wù)器與其他系統(tǒng)的接口服務(wù)器進(jìn)行信息的交互，同時(shí)傳送元數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)信息的傳遞。ESB服務(wù)器將獲得的消息提供給傳輸服務(wù)器，傳輸服務(wù)器通過(guò)FTP模式實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。采用異構(gòu)性能夠更好地通過(guò)WebService來(lái)實(shí)現(xiàn)跟全臺(tái)的互聯(lián)，在數(shù)據(jù)交換中心的ESB和EMB服務(wù)器進(jìn)行原數(shù)據(jù)和媒體數(shù)據(jù)的交換工作，各個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)中的接口以及FTP服務(wù)器配合數(shù)據(jù)交換中心進(jìn)行交換工作。

自本臺(tái)的后期制作網(wǎng)子系統(tǒng)投入使用以后，系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，目前《百姓一時(shí)間》、《經(jīng)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(jié)目的制作量大約200 min，提高了節(jié)目制作的效率，也大大提高了節(jié)目制作的實(shí)效性，滿足了后期制作的需求，還實(shí)現(xiàn)了與全臺(tái)其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通和資源共享。