网络制播系统建设

网络制播系统建设

－－迈向高清实践

[作者：索贝数码科技股份有限公司宋小民]

随着2008 CCTV奥运高清制播系统的成功运行，以及国内一些高清频道的陆续开播，高清制播系统的建设成为一个热点，本文就网络制播系统在高清方面的一些应用和实践做简要探讨。

高清网络制播系统的发展并非一蹴而就，经历从ENG到后端制作、从单机到网络的发展历程，同时，高清技术和应用管理方面的适配也非常重要。从建设发展历程看，2005年高清ENG开始在国内推广应用，2006高清非编单机的开发和逐步应用，2007年CCTV奥运高清制播网络系统规划及网络核心单元测试，2008年CCTV奥运高清系统在奥运期间的规模化实际运行，后续CCTV新址以及一些省级电视台也启动了高清网络制播系统的建设步伐。这些重要时刻见证了高清制播系统的逐步成长和发展过程。

高清节目生产不仅仅带来技术方面的应对要求，同时，已有大量标清网络实践经验的用户也明确提出对高清网络制播系统建设的各项实际应用需求。业务需求方面涉及素材利用、节目复用、演播制作、生产业务管理等，技术需求方面涉及多种高清ENG采集、多格式混编、高效节目生成、演播节目录制/播放/入库、包装等，如图1。由此可以看到，这里重点讨论四个方面的问题：存储、格式、安全及流程。

一存储

网络存储架构的设计是整个高清制播系统能否可靠运行的关键。我们在2008年奥运高清制播网络系统中采用了混合存储架构，包含本地存储、FC存储、SATA存储，并针对各级存储和应用的适配做了精细的设计和部署，如图2，实际运行时发现这些准备是非常必要的。

需要强调的的是，即使采用了具有高性能的高端存储，如果没有经过科学的带宽规划和深入的存储优化（如MetaData、I/O分流），存储带宽将很快被迅速增长的带宽需求所全部消耗，难以支撑规模化的生产。

当然，随着对存储技术和实践的不断拓展，例如：基于虚拟文件访问层（Fisec）的双存储数据访问分流（含数据安全保护）对规模化应用的关键支持，多节点构成的IP集群存储（Cluster Storage）对非编应用的支持，独立高IOPS存储对MetaData优化访问的支持，这些都很大程度上对高清规模化生产提供了有效的技术支撑手段。

二格式

高清制作格式是高清系统项目设计中非常重要的因素之一。在奥运高清制播系统的总体规划设

计中，通过对各种高清制播相关的格式进行详细的论证和分析，最终确认采用MPEG-2 I帧格式作为主工作格式，并兼容多种ENG原格式和DNxHD。

这种规划兼顾考虑了图像质量与系统资源消耗，以及规模化生产和网络流程适配的灵活性等综合因素，在奥运高清制播系统的高强度实际运行中，我们看到这个选择是正确的也是至关重要的。

奥运制播系统的实际运行中，针对各种格式在生产流程环节的处理方式，采用一个核心思路：“原生进入，代理编辑，一次生成”。一个明显的好处在于：可以避免由于多次编解码处理而产生图像质量下降的情况，如图3。

此外，引入部分解码、虚拟素材、集群生成等核心技术，大大提升了对复杂高清格式的编解码速度和生成效率，这些技术的应用对高清制播系统的规模化生产有着重要的支撑作用。

三安全

安全是网络制播系统建设永恒的主题，高清对安全而言，压力更大，挑战更多。安全涉及数据安全、数据库安全、业务流程安全、管理安全、防病毒等，在奥运制播系统的高强度压力下各种极限得到挑战，安全实施和管理的经验得以丰富。下面就一些安全的实际应对方法做简要探讨。

数据访问和数据安全：采用自主开发的虚拟文件层（FiSec）产品实现双存储的负荷分担支撑，以及数据的安全自动保护和故障数据的自动恢复，如图4。该方式对应用的访问完全透明，与各种上层应用（例如：非编、播出、上载）无关。

业务流程中关键节点的安全关系到整个业务流程的连贯性。通过加固关键节点，可确保核心系统（播出、平台）的安全，使局部故障不扩散到较大范围导致全网故障，并对关键业务进行隔离，确保关键业务设备的高可靠性，如图5。

全面的管理和监控工具是系统安全的重要组成环节。通过业务与设备的一体化监控软件可实现完整的网络监控机制，包括关键业务状态、软硬件工作状态、用户操作状态和行为、网络健康状况分析等，并可通过直观的人机交互界面辅助系统管理，如题6。

四流程

对于已有标清生产线的用户，在高清制播系统建设中，不可避免对面临对已有标清制播系统的交互关系、素材共用和节目复用等方面的问题，同时，也面临如何优化高清制播流程中的各个处理环节，降低支撑压力和风险，提高系统整体性价比的问题。

在奥运规模化生产中，实际采用了几个重要的流程：常规制播流程、快速缩编制播流程、演播现场制作流程和三址互动的协同生产流程。演播相关的流程优化是比较突出的，主要设计思路在于：

* 基于集群服务器（MSV-C）技术的共享录播方式，以快速的收录—>缩编—>播出的高效流程应对赛事快速播出的要求，以共享的演播播出内容和设备资源应对快速节目复用和播出的要求；

* 基于采编播一体化设备（555EX）的生产方式，应对演播现场的快速录制、编辑和播放需求。

集群演播系统的核心构成如图7。

现场录编播一体化的设备555EX如图8。

555EX精彩回放服务器对演播现场生产应用的支持，大大改善了网络制播流程，提高了生产效率。在珠峰火炬传递直播、奥运会多个演播室的现场录制编辑播放、延时播等实际应用中得到非常好的验证。

五结束语

随着制播网络系统的逐步建设、应用和发展，高清无疑将成为发展史中的一个重要里程碑。在这个发展过程中，高清制播系统的业务实践是技术发展和进步的必须，业务实践和技术进步周而复始的相互推进。

从制播网络系统建设和发展的过程看，数字化、网络化、文件化的节目生产方式无疑是方向，同时，制播系统建设的安全、质量、效率尤为重要，需要重点关注，不断加强和完善，为改善业务应用而服务。

摘自《现代电视技术》