化州电视台采用奥维讯公司基于Windows 2000的非线性编辑系统，配备专业的Matrox公司的视音频处理卡DIGISUITE系列视频卡，使用奥维讯新创意2000非线性编辑软件，融编辑、特技、字幕、音频处理、合成、串编、审片等为一体，实现了资源共享，提高制作效率，很好地实现了化州电视台节目后期制作的功能要求。整个非线性编辑系统包含有卡工作站，虚拟编辑机、磁盘阵列等几大核心模块（如图1）。为了让技术人员能够进一步认识非线性编辑网络，下面以化州电视台非线性编辑网络系统为例，谈谈如何组建电视台新闻制作网络系统。
一 非线性编辑网络的技术结构
化州电视台非编网络采用了有卡加无卡的方式组成系统平台，有卡机采用加拿大的Matrox公司的 Digisuite系列视频卡，网络结构采用FC（Fibre Channel）光纤通道和以太网组成双网结构。千兆以太网因为优异的性能价格比往往作为局域网LAN的主要选择，FC则因为其拥有的带宽和智能存贮设备被选择为存域网SAN的主干。利用FC网提供实时的广播级视音频数据访问，由以太网提供低质量视频信号传输、控制及网络管理。因此，网络的混合使用可以满足电视台视音频信号传输的要求。
* 以太网是一种典型的传统局域网（LAN），其在网络管理、规划及用户权限、用户策略的设置上保证了网络的安全性和稳定性，以太网最大特点是共享数据资源，各工作站之间易于传递信息，成本较低。
* FC接口是SCSI（Small Computer System Interface）小型计算机系统专用接口的基础上发展起来的，在许多方面FC都与传统的SCSI非常类似，它们都是与存储设备的快速接口。FC的实际速度为1.06Gband/S二进制下，由于所有数据采用“8b/10b”的编码方式，所以FC有效传输速率为106M/S，而这个速度是Fast Wide SCSI（20M/S）的五倍，是UltraSCSI接口（40M/S）的二点五倍。FC可连接距离达到500米，最多可以连接126个设备。
二 Digisuite系列卡的主要指标
1. Digisuite卡
可5层实时处理，5个通道都可以独立设置多重特技，因此能支持千变万化的特技制作。
* 信号压缩格式：M-JPEG，双路，每路压缩比13:1～200:1（可调），支持16:9；
* 输入输出：模拟分量、复合、Y/C、DV1394接口（选件）、SDI接口（选件），平衡/非平衡音频、AES/EBU数字音频接口；
* 实时层：1层动态背景＋2层数据视频＋1层外部视频＋1层字幕＝5层实时；
* 通道特技处理：5个独立的2D DVE，1个实时3D DVE，两个WIPE发生器，预设250多种划像，两 个色键、两个亮键、图形键发生器，5个滤镜发生器，两个马赛克发生器，3个色彩调整器，3 个色调分离器，5个透明控制器，5个变速控制器（无级速快、慢动作和倒放），1/16子像素缩放功能；
* 实时字幕：32bit、Open GL图文加速、Alpha通道；
* 捆绑软件：Adobe Premiere RT、Inscriber CG、Boris FX 3D Plug-in、Digisuite Utilit ies；
* 实时音频处理声道：4个；
* 音频音量、均衡控制：8轨；
* 其他：两个硬盘通道的数据率均大于15MB/s，双通道的数据率大于30 MB/s；
* 3D DVE选件：Movie-2标准总线的Genie DVE三维特技实时处理卡。
2. Digisuite LE卡
信号压缩格式、输入输出接口与Digisuite卡相同，其差别在于实时层、通道特技处理、字幕制作软件功能以及音频控制等方面有所简化，是Digisuite卡的简化版。
三 电视新闻素材采集和编辑
非编网络要满足新闻节目采集、制作、播出一体化，对新闻节目的编辑、同期声字幕、背景音乐、背景声并行处理，网络设计要包括新闻采编播、新闻资料管理、新闻办公等配套系统。
1.新闻素材采集系统
新闻素材采集系统分为外来信号和自采集素材，经过双路径采集将视频流分为高压缩低质量和低压缩高质量的视频素材。上载都是MPEG-2格式的素材编码，任意一条素材上载到上载工作站本地硬盘后，都生成MPEG-2格式的文件，用于节目编辑。双路采集是指将一路视频信号按3.3:1和30:1压缩比采集编码生成两个视频AVI文件，由于在系统内部嵌套了一个独立的分布式目录管理结构，构成集中式素材管理，素材由内部的一个惟一的标识符（GUID）来标识，因此两个不同压缩比的素材文件是帧精度一一对应的。其中低压缩高质量的文件提供给有卡工作站使用，高压缩低质量的文件提供给无卡工作站使用，这样在编辑时减少对共享磁盘阵列和网络带宽的开销，能够同时使用更多的素材和站点，提高了效率和利用率，使得高效经济的网络非编能够实现。
2.新闻节目制作系统
编辑工作站对素材库里的素材，可以通过以太网用低质高压缩的画面进行粗编，虚拟编辑机对30:1预视质量的视频进行实时编辑，编辑结果形成一个节目文件，节目文件只是描述素材位置、状态、特性等，并不包括素材本身，所以节目文件不大。 虚拟编辑机编辑时所用的素材均来自矩阵服务器，能实现素材剪辑、简单的特技、字幕制作等基本的条目编辑功能，本身不需要视频素材硬盘，也不需要视频硬件板卡支持，所以相对有卡机大大降低成本。所[FS:Page]以大量低成本的无卡工作站成为了编辑的主力工作站。
四 磁盘阵列服务器
磁盘阵列作为网络中心存储体，拥有大容量和高速度，用来存储节目和素材文件。有卡工作站通过FC链路直接访问，无卡工作站则通过以太网访问。
1. 磁盘冗余阵列（RAID）技术
RAID是利用若干台小型硬磁盘驱动器加上控制器按一定的组合条件，而组成的一个大容量、快速响应、高可靠的存储子系统。由于可有多台驱动器并行工作，大大提高了存储容量和数据传输率，而且由于采用了纠错技术，提高了可靠性。硬盘阵列是视频网络系统中非常重要的一个环节，硬盘阵列的容量、速度、稳定性往往决定整个网络的性能。RAID技术主要有RAID0~RAID5几种，其中RAID3与RAID5被广泛应用于非线性编辑系统。
RAID3：是把数据分成多个“块”，按照一定的容错算法，存放在N+1个硬盘上，实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和，而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息，当这N个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，从其它N+1个硬盘中的数据也可以恢复原始数据，这样，仅使用这N个硬盘也可以带伤继续工作（如采集和回放素材），当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。但是，由于在一个硬盘阵列中，多于一个硬盘同时出现故障的几率很小，所以一般情况下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。
RAID5：RAID5 和RAID3的原理非常类似，硬盘的有效使用空间也是一样的，但是它将校验容错信息分散存储在N+1个硬盘上，所以它的安全性要比RAID3要好一些。
考虑到整个系统的安全性，我们选用了RAID5方式。
2. 硬盘容量和数据传输率
对于PAL制的视频数据，如果不压缩，其数据率为20MB/S（720×576×2×25），双通道音频数据率为192KB/S（48×2×2），由此可以计算出在某个压缩比情况下，一定素材量所需要的硬盘空间总和，如某个系统的总的素材量为8小时，在压缩比为4:1时，则总的硬盘空间需20×3600×8/4=144000MB，即约144GB（由于音频数据相对视频数据很小，通常可以忽略不计）。我们要求的系统存储空间是30小时，在实际运用中，我们采用了73G硬盘12块，其中1块用来热备份，RAID5校验占用73G，所以实际存储空间为0.71T。系统实际存储空间为73GB×10/1024=0.71T，可存储MPEG-2全I帧50Mbps素材73GB×10×1024/（60×60×50/8）=33小时。
视频网络系统所传输的数据量是非常大的，同时，系统要求数据有很好的同步，即每秒严格25帧，因此在编辑回放和采集时，对硬盘的读写速度和网络通道的带宽要求比较苛刻，即要求速度高，而且高速度能够持续稳定。通常，一个非线性编辑系统有两个实时通道，假如系统压缩比为4:1，则该编辑工作站最大占用的带宽为10Mbps。我们要求的是3个有卡工作站，在极限情况下，所有站点同时双通道访问FC，所需FC带宽为30Mbps，而我们采用的FC硬盘陈列提供200 Mbps的带宽，完全可以满足高质量素材的实时上载与存储。
五 MDC（MetaData Controller）服务器
MDC服务器是光纤通道的文件管理服务器，安装SANergy光纤网络管理软件。网络中的有卡工作站通过MDC 服务器同步素材的文件名称、文件大小、访问控制表等数据，从而访问光纤硬盘阵列，而数据则通过光纤直接传输；无卡工作站通过MDC服务器访问磁盘阵列，数据经由FC和以太网链路进行传输。 SANergy是一种基于共享硬盘中文件一级权限控制的管理软件，即在同一时刻，多个工作站可以往同一个逻辑卷中进行写操作，但同一个文件在同一时刻只能被一个工作站修改，其他工作站对该文件只读。当一个工作站向某个卷中写入或删除文件时，其他工作站会自动同步整个卷的文件和目录信息。使用SANergy的优点是，工作站不用切换卷的写权限，不用进行刷新操作便可同步所有共享硬盘的文件和目录信息，但使用SANergy管理软件要求系统必须是双网结构。
六 结束语
随着数字视频技术和多媒体技术的发展，非线性编辑网络已经进入一个蓬勃发展的新阶段，新型大容量硬盘、标准数字接口、新型的视频总线、光纤网络的发展将进一步改进非编网络，提高编辑工作效率。
一 非线性编辑网络的技术结构
化州电视台非编网络采用了有卡加无卡的方式组成系统平台，有卡机采用加拿大的Matrox公司的 Digisuite系列视频卡，网络结构采用FC（Fibre Channel）光纤通道和以太网组成双网结构。千兆以太网因为优异的性能价格比往往作为局域网LAN的主要选择，FC则因为其拥有的带宽和智能存贮设备被选择为存域网SAN的主干。利用FC网提供实时的广播级视音频数据访问，由以太网提供低质量视频信号传输、控制及网络管理。因此，网络的混合使用可以满足电视台视音频信号传输的要求。
* 以太网是一种典型的传统局域网（LAN），其在网络管理、规划及用户权限、用户策略的设置上保证了网络的安全性和稳定性，以太网最大特点是共享数据资源，各工作站之间易于传递信息，成本较低。
* FC接口是SCSI（Small Computer System Interface）小型计算机系统专用接口的基础上发展起来的，在许多方面FC都与传统的SCSI非常类似，它们都是与存储设备的快速接口。FC的实际速度为1.06Gband/S二进制下，由于所有数据采用“8b/10b”的编码方式，所以FC有效传输速率为106M/S，而这个速度是Fast Wide SCSI（20M/S）的五倍，是UltraSCSI接口（40M/S）的二点五倍。FC可连接距离达到500米，最多可以连接126个设备。
二 Digisuite系列卡的主要指标
1. Digisuite卡
可5层实时处理，5个通道都可以独立设置多重特技，因此能支持千变万化的特技制作。
* 信号压缩格式：M-JPEG，双路，每路压缩比13:1～200:1（可调），支持16:9；
* 输入输出：模拟分量、复合、Y/C、DV1394接口（选件）、SDI接口（选件），平衡/非平衡音频、AES/EBU数字音频接口；
* 实时层：1层动态背景＋2层数据视频＋1层外部视频＋1层字幕＝5层实时；
* 通道特技处理：5个独立的2D DVE，1个实时3D DVE，两个WIPE发生器，预设250多种划像，两 个色键、两个亮键、图形键发生器，5个滤镜发生器，两个马赛克发生器，3个色彩调整器，3 个色调分离器，5个透明控制器，5个变速控制器（无级速快、慢动作和倒放），1/16子像素缩放功能；
* 实时字幕：32bit、Open GL图文加速、Alpha通道；
* 捆绑软件：Adobe Premiere RT、Inscriber CG、Boris FX 3D Plug-in、Digisuite Utilit ies；
* 实时音频处理声道：4个；
* 音频音量、均衡控制：8轨；
* 其他：两个硬盘通道的数据率均大于15MB/s，双通道的数据率大于30 MB/s；
* 3D DVE选件：Movie-2标准总线的Genie DVE三维特技实时处理卡。
2. Digisuite LE卡
信号压缩格式、输入输出接口与Digisuite卡相同，其差别在于实时层、通道特技处理、字幕制作软件功能以及音频控制等方面有所简化，是Digisuite卡的简化版。
三 电视新闻素材采集和编辑
非编网络要满足新闻节目采集、制作、播出一体化，对新闻节目的编辑、同期声字幕、背景音乐、背景声并行处理，网络设计要包括新闻采编播、新闻资料管理、新闻办公等配套系统。
1.新闻素材采集系统
新闻素材采集系统分为外来信号和自采集素材，经过双路径采集将视频流分为高压缩低质量和低压缩高质量的视频素材。上载都是MPEG-2格式的素材编码，任意一条素材上载到上载工作站本地硬盘后，都生成MPEG-2格式的文件，用于节目编辑。双路采集是指将一路视频信号按3.3:1和30:1压缩比采集编码生成两个视频AVI文件，由于在系统内部嵌套了一个独立的分布式目录管理结构，构成集中式素材管理，素材由内部的一个惟一的标识符（GUID）来标识，因此两个不同压缩比的素材文件是帧精度一一对应的。其中低压缩高质量的文件提供给有卡工作站使用，高压缩低质量的文件提供给无卡工作站使用，这样在编辑时减少对共享磁盘阵列和网络带宽的开销，能够同时使用更多的素材和站点，提高了效率和利用率，使得高效经济的网络非编能够实现。
2.新闻节目制作系统
编辑工作站对素材库里的素材，可以通过以太网用低质高压缩的画面进行粗编，虚拟编辑机对30:1预视质量的视频进行实时编辑，编辑结果形成一个节目文件，节目文件只是描述素材位置、状态、特性等，并不包括素材本身，所以节目文件不大。 虚拟编辑机编辑时所用的素材均来自矩阵服务器，能实现素材剪辑、简单的特技、字幕制作等基本的条目编辑功能，本身不需要视频素材硬盘，也不需要视频硬件板卡支持，所以相对有卡机大大降低成本。所[FS:Page]以大量低成本的无卡工作站成为了编辑的主力工作站。
四 磁盘阵列服务器
磁盘阵列作为网络中心存储体，拥有大容量和高速度，用来存储节目和素材文件。有卡工作站通过FC链路直接访问，无卡工作站则通过以太网访问。
1. 磁盘冗余阵列（RAID）技术
RAID是利用若干台小型硬磁盘驱动器加上控制器按一定的组合条件，而组成的一个大容量、快速响应、高可靠的存储子系统。由于可有多台驱动器并行工作，大大提高了存储容量和数据传输率，而且由于采用了纠错技术，提高了可靠性。硬盘阵列是视频网络系统中非常重要的一个环节，硬盘阵列的容量、速度、稳定性往往决定整个网络的性能。RAID技术主要有RAID0~RAID5几种，其中RAID3与RAID5被广泛应用于非线性编辑系统。
RAID3：是把数据分成多个“块”，按照一定的容错算法，存放在N+1个硬盘上，实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和，而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息，当这N个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，从其它N+1个硬盘中的数据也可以恢复原始数据，这样，仅使用这N个硬盘也可以带伤继续工作（如采集和回放素材），当更换一个新硬盘后，系统可以重新恢复完整的校验容错信息。但是，由于在一个硬盘阵列中，多于一个硬盘同时出现故障的几率很小，所以一般情况下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。
RAID5：RAID5 和RAID3的原理非常类似，硬盘的有效使用空间也是一样的，但是它将校验容错信息分散存储在N+1个硬盘上，所以它的安全性要比RAID3要好一些。
考虑到整个系统的安全性，我们选用了RAID5方式。
2. 硬盘容量和数据传输率
对于PAL制的视频数据，如果不压缩，其数据率为20MB/S（720×576×2×25），双通道音频数据率为192KB/S（48×2×2），由此可以计算出在某个压缩比情况下，一定素材量所需要的硬盘空间总和，如某个系统的总的素材量为8小时，在压缩比为4:1时，则总的硬盘空间需20×3600×8/4=144000MB，即约144GB（由于音频数据相对视频数据很小，通常可以忽略不计）。我们要求的系统存储空间是30小时，在实际运用中，我们采用了73G硬盘12块，其中1块用来热备份，RAID5校验占用73G，所以实际存储空间为0.71T。系统实际存储空间为73GB×10/1024=0.71T，可存储MPEG-2全I帧50Mbps素材73GB×10×1024/（60×60×50/8）=33小时。
视频网络系统所传输的数据量是非常大的，同时，系统要求数据有很好的同步，即每秒严格25帧，因此在编辑回放和采集时，对硬盘的读写速度和网络通道的带宽要求比较苛刻，即要求速度高，而且高速度能够持续稳定。通常，一个非线性编辑系统有两个实时通道，假如系统压缩比为4:1，则该编辑工作站最大占用的带宽为10Mbps。我们要求的是3个有卡工作站，在极限情况下，所有站点同时双通道访问FC，所需FC带宽为30Mbps，而我们采用的FC硬盘陈列提供200 Mbps的带宽，完全可以满足高质量素材的实时上载与存储。
五 MDC（MetaData Controller）服务器
MDC服务器是光纤通道的文件管理服务器，安装SANergy光纤网络管理软件。网络中的有卡工作站通过MDC 服务器同步素材的文件名称、文件大小、访问控制表等数据，从而访问光纤硬盘阵列，而数据则通过光纤直接传输；无卡工作站通过MDC服务器访问磁盘阵列，数据经由FC和以太网链路进行传输。 SANergy是一种基于共享硬盘中文件一级权限控制的管理软件，即在同一时刻，多个工作站可以往同一个逻辑卷中进行写操作，但同一个文件在同一时刻只能被一个工作站修改，其他工作站对该文件只读。当一个工作站向某个卷中写入或删除文件时，其他工作站会自动同步整个卷的文件和目录信息。使用SANergy的优点是，工作站不用切换卷的写权限，不用进行刷新操作便可同步所有共享硬盘的文件和目录信息，但使用SANergy管理软件要求系统必须是双网结构。
六 结束语
随着数字视频技术和多媒体技术的发展，非线性编辑网络已经进入一个蓬勃发展的新阶段，新型大容量硬盘、标准数字接口、新型的视频总线、光纤网络的发展将进一步改进非编网络，提高编辑工作效率。
责任编辑：DVBCN编辑部
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