網(wǎng)絡(luò)化超高清視頻編輯制作探析

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摘要：本文以省級(jí)電視臺(tái)超高清視頻編輯制作目標(biāo)為需求介紹了網(wǎng)絡(luò)化超高清視頻編輯制作系統(tǒng)建設(shè)的需求、設(shè)計(jì)思路及方案，滿足了超高清內(nèi)容的上載、收錄、編輯、合成、轉(zhuǎn)碼、審查、播出等全流程生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化；超高清視頻；編輯制作

1引言

近年來(lái)，超高清電視在世界范圍內(nèi)發(fā)展迅速，“信息視頻化、視頻超高清化”已經(jīng)成為全球信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，為消費(fèi)升級(jí)、行業(yè)創(chuàng)新、社會(huì)治理提供了新場(chǎng)景、新要素、新工具。各級(jí)廣播電視播出機(jī)構(gòu)加快建設(shè)超高清制播體系，實(shí)現(xiàn)制播體系向超高清升級(jí)換代，提升超高清節(jié)目制作能力和制作水平，豐富超高清節(jié)目?jī)?nèi)容供給，推動(dòng)文化、信息和電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展責(zé)無(wú)旁貸。超高清視頻編輯制作系統(tǒng)在此項(xiàng)工作中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，本文按照省級(jí)電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)?；咔逡曨l編輯制作要求對(duì)所需系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)初步的探討。

2目標(biāo)分析

2.1業(yè)務(wù)目標(biāo)

超高清視頻編輯制作系統(tǒng)是在當(dāng)前融合媒體業(yè)務(wù)、超高清業(yè)務(wù)發(fā)展的大背景下，采用一系列最前沿的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以視頻技術(shù)為核心，以滿足核心制播業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，以數(shù)據(jù)價(jià)值呈現(xiàn)，以高可用、橫向擴(kuò)展、集中管理、開(kāi)放兼容為設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)超高清節(jié)目網(wǎng)絡(luò)化編輯業(yè)務(wù)，以在線存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化共享編輯為主，同時(shí)輔以少量單機(jī)編輯。超高清視頻編輯制作系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)超高清節(jié)目的上載、收錄、編輯、合成、轉(zhuǎn)碼、審查、播出等全流程生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

2.2技術(shù)目標(biāo)

制定制作域超高清壓縮編碼方式，優(yōu)化超高清視頻壓縮格式與制作流程，系統(tǒng)規(guī)模架構(gòu)支撐一個(gè)超高清頻道運(yùn)轉(zhuǎn)；整合存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源等IT基礎(chǔ)資源并進(jìn)行池化，統(tǒng)一管理，使其具備便捷的擴(kuò)展能力；能夠?yàn)樯蠈訕I(yè)務(wù)彈性調(diào)度資源，按照業(yè)務(wù)的實(shí)際需要彈性地分配IT資源，增加或減少計(jì)算和存儲(chǔ)資源，使各類資源得到高效利用，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化和成本節(jié)約。2.2.1超高清匯聚應(yīng)用功能。（1）超高清收錄支持超高清和高清的SDI信號(hào)或IP信號(hào)采集；支持“邊采邊遷”進(jìn)而為后端提供“邊采邊編”支撐。（2）素材遠(yuǎn)程回傳提供基于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)文件回傳功能，保證外地記者可以采用不同的編輯制作設(shè)備，將采編的素材、稿件、節(jié)目完整、高效地回傳到系統(tǒng)內(nèi)。2.2.2超高清生產(chǎn)模塊功能。（1）超高清編輯工具應(yīng)可用于節(jié)目生產(chǎn)業(yè)務(wù)的超高清制作需求。（2）超高清審片工具應(yīng)可以對(duì)合成后的成片進(jìn)行審查。審查通過(guò)的節(jié)目自動(dòng)進(jìn)入備播環(huán)節(jié)，未通過(guò)的節(jié)目打回，在編輯工作站中再次打開(kāi)，根據(jù)審查意見(jiàn)進(jìn)行再次編輯制作。（3）配音工具主要用于節(jié)目的配音。（4）文稿工具以任務(wù)流的方式，建立文稿或串聯(lián)單與制播模塊的業(yè)務(wù)協(xié)作關(guān)系。文稿工具可被制作域內(nèi)網(wǎng)、辦公網(wǎng)甚至互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)。（5）AI智能分析引擎增強(qiáng)AI能力，提升資源檢索智能化、計(jì)算高效化，形成標(biāo)簽體系和知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別、場(chǎng)景分類、人臉識(shí)別、OCR字幕識(shí)別以及涉黃涉暴智能分析，將AI能力嵌入到各個(gè)應(yīng)用中，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值最大化。2.2.3超高清發(fā)布模塊功能。（1）電視節(jié)目發(fā)播模塊該模塊需要為演播室或播出中心提供網(wǎng)絡(luò)化超高清節(jié)目備播方案。具有高可靠性、穩(wěn)定性和安全性，能夠支持長(zhǎng)時(shí)間安全播出，滿足網(wǎng)絡(luò)化節(jié)目播出的各項(xiàng)需求。該模塊應(yīng)與節(jié)目生產(chǎn)管理模塊、節(jié)目編輯制作模塊對(duì)接，實(shí)現(xiàn)媒體內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)化與流程化發(fā)播。（2）互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布模塊復(fù)用臺(tái)內(nèi)現(xiàn)有融合媒體生產(chǎn)云平臺(tái)一期上的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布能力。

3設(shè)計(jì)方案

3.1系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)架構(gòu)完全按照云化思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，分為基礎(chǔ)資源層、公共服務(wù)層、制作工具層。3.1.1基礎(chǔ)資源層?；A(chǔ)資源層具有整合私有云基礎(chǔ)資源的能力，主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、安全等方面進(jìn)行建設(shè)。其采用主流的硬件資源，結(jié)合云平臺(tái)建設(shè)模式，為上層服務(wù)和應(yīng)用提供穩(wěn)定安全的支撐。通過(guò)x86服務(wù)器或刀片服務(wù)器等通用計(jì)算資源、GPU服務(wù)器等專業(yè)計(jì)算資源、存儲(chǔ)、分布式網(wǎng)絡(luò)等硬件設(shè)備，構(gòu)建出可彈性擴(kuò)展、安全可靠的私有云基礎(chǔ)池，實(shí)現(xiàn)資源的集中使用和集中維護(hù)，提高資源使用效率。系統(tǒng)規(guī)劃采用IP分布式集群存儲(chǔ)系統(tǒng)。為達(dá)到超高清編輯所需的高帶寬要求，分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)將選用專門針對(duì)超高清制作環(huán)境設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)采用萬(wàn)兆核心+千兆桌面的以太網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)超高清編輯所需網(wǎng)絡(luò)傳輸需求。3.1.2公共服務(wù)層。公共服務(wù)層承擔(dān)了“承上啟下”的重要使命，其向下銜接基礎(chǔ)資源，向上對(duì)接應(yīng)用工具。一方面，它將上層制作工具從復(fù)雜的軟件基本能力建設(shè)中獨(dú)立出來(lái)，具備工具的解耦能力，包括規(guī)范工具接入標(biāo)準(zhǔn)、媒體內(nèi)容庫(kù)解耦、用戶權(quán)限繼承、存儲(chǔ)訪問(wèn)解耦、業(yè)務(wù)流程解耦、工具參數(shù)信息繼承；另一方面，它能夠按照上層制作工具業(yè)務(wù)所需，自動(dòng)彈性伸縮調(diào)度下層基礎(chǔ)資源的分配。公共服務(wù)層具備一系列的服務(wù)能力，包括接入應(yīng)用工具的管理能力、轉(zhuǎn)碼/遷移/技審等媒體處理服務(wù)能力、日志等數(shù)據(jù)抓取處理能力、用戶注冊(cè)/刪除等管理服務(wù)能力，其利用中間件、HA、分布式調(diào)度服務(wù)等保障系統(tǒng)的服務(wù)持續(xù)性。除此之外，公共服務(wù)層還應(yīng)具備智能化的能力，如語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別、知識(shí)圖譜等，這可以用于提高生產(chǎn)效率，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。3.1.3制作工具層。制作工具層秉承開(kāi)放性設(shè)計(jì)，為全系統(tǒng)提供各類應(yīng)用工具。其采用后臺(tái)服務(wù)與終端應(yīng)用工具分離的建設(shè)方式，以擴(kuò)大終端應(yīng)用工具的選擇范圍，將每個(gè)系統(tǒng)中的工具進(jìn)行分類聚合，提供優(yōu)良的用戶體驗(yàn)和平臺(tái)服務(wù)能力，為超高清的編輯制作業(yè)務(wù)提供有力支撐。具體模塊如下。（1）超高清制作工作站用于對(duì)超高清素材進(jìn)行上載、編輯，采用目前非線性編輯系統(tǒng)，提供對(duì)素材的精編、審片能力。（2）配音工作站配置了專業(yè)聲卡，用于超高清節(jié)目制作的后期配音。（3）超高清審片工作站用于對(duì)超高清節(jié)目審核，同時(shí)具備上載、精編能力，能夠滿足上載、精編、審片能力。（4）超高清監(jiān)視器超高清監(jiān)視器用于網(wǎng)內(nèi)審查站點(diǎn)、技術(shù)處理站點(diǎn)及部分編輯工作站，滿足制作業(yè)務(wù)的監(jiān)視需求。（5）移動(dòng)外場(chǎng)非編移動(dòng)非編用于記者在外場(chǎng)采訪時(shí)實(shí)時(shí)采集素材，對(duì)素材粗編，從而可以做到及時(shí)發(fā)布，滿足新聞的時(shí)效性。

3.2系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

文件存儲(chǔ)作為生產(chǎn)支撐平臺(tái)的存儲(chǔ)，在架構(gòu)上采用IP分布式集群存儲(chǔ)，通過(guò)增加節(jié)點(diǎn)可以線性擴(kuò)展整個(gè)存儲(chǔ)的帶寬以及容量，保證高安全性。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上采用維護(hù)更加簡(jiǎn)單的以太單網(wǎng)架構(gòu)。超高清制作網(wǎng)存儲(chǔ)設(shè)備不但需要保障生產(chǎn)素材和成品節(jié)目對(duì)存儲(chǔ)容量的需求，還需要滿足非編工作站點(diǎn)編輯制作的讀寫訪問(wèn)、媒體處理轉(zhuǎn)換對(duì)帶寬的要求，能滿足網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他業(yè)務(wù)如總編室備播系統(tǒng)等其他子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)目文件傳輸?shù)男枰⒏鶕?jù)安全性需求提供必要的備份和切換手段。在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)設(shè)備的容量和帶寬指標(biāo)時(shí)，需要考慮合理的冗余量，以保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，為降低維護(hù)成本，提高維護(hù)便捷性，考慮所有生產(chǎn)終端以太網(wǎng)接入訪問(wèn)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)主要用于節(jié)目編輯、大量素材文件、音視頻文件讀寫等，特點(diǎn)是讀寫大文件、數(shù)據(jù)量大，讀寫較頻繁，要求大帶寬。針對(duì)超高清環(huán)境下的業(yè)務(wù)制作需求，要求支持靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，針對(duì)以上要求，本方案選用IP分布式節(jié)點(diǎn)式存儲(chǔ)作為在線核心存儲(chǔ)，資源池內(nèi)劃分不同邏輯存儲(chǔ)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)媒體文件統(tǒng)一存儲(chǔ)。同時(shí)，還為其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供存儲(chǔ)空間，如果需要新增容量時(shí)，直接在資源池中劃分，滿足隨需擴(kuò)展需求。

3.3網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、各類生產(chǎn)業(yè)務(wù)互聯(lián)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)資源的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮實(shí)際部署位置、各類子業(yè)務(wù)對(duì)交換能力和安全訪問(wèn)的要求。網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)要求實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾?、IP地址段規(guī)劃和設(shè)備遠(yuǎn)程配置等，從而保證網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行并具有可擴(kuò)展性?？紤]到超高清系統(tǒng)的規(guī)模及應(yīng)用強(qiáng)度，本方案選用高性能全萬(wàn)兆交換機(jī)作為核心交換機(jī)和千兆以太網(wǎng)交換機(jī)作為接入交換機(jī)，用于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)連接通道。系統(tǒng)采用40G核心、萬(wàn)兆桌面的方式，核心交換機(jī)與接入交換機(jī)之間通過(guò)40G鏈路連接，系統(tǒng)中的工作站、存儲(chǔ)、服務(wù)器通過(guò)萬(wàn)兆接入。交換設(shè)備采用業(yè)內(nèi)主流型號(hào)配置，并且使用雙機(jī)堆疊方式，確保網(wǎng)絡(luò)安全。

3.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化查詢采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)以及基于分布式文件存儲(chǔ)的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)兩類數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)體積小、速度快、開(kāi)放源碼，且使用的核心線程是完全多線程，支持多處理器，用于提高并發(fā)訪問(wèn)量；而基于分布式文件存儲(chǔ)的MongoDB則具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、易于查詢等優(yōu)勢(shì)，用于存儲(chǔ)文檔。

4結(jié)語(yǔ)

視頻方式是內(nèi)容呈現(xiàn)和傳播最方便、最重要的載體，超高清視頻是繼視頻數(shù)字化、高清化之后的又一輪技術(shù)變革。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)以豐富的協(xié)議、充沛的數(shù)據(jù)帶寬、靈活的調(diào)度方式為超高清視頻制作提供了高效的解決方案，因此采用通用的信息系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)化將是超高清節(jié)目制作生產(chǎn)的未來(lái)。在本方案設(shè)計(jì)中，其滿足了超高清內(nèi)容的上載、收錄、編輯、合成、轉(zhuǎn)碼、審查、播出等全流程生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并充分考慮融合媒體制播能力，擴(kuò)展了業(yè)務(wù)領(lǐng)域。這一方案所能起到的作用必將隨著今后超高清視頻應(yīng)用的進(jìn)一步推廣得到認(rèn)同，并逐漸成為最佳實(shí)踐方法。

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作者:張翀 施玉 海張偉 徐杰 單位:國(guó)家廣播電視總局廣播電視科學(xué)研究院