網(wǎng)絡(luò)化超高清視頻編輯制作探析

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摘要：本文以省級電視臺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，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，為消費升級、行業(yè)創(chuàng)新、社會治理提供了新場景、新要素、新工具。各級廣播電視播出機構(gòu)加快建設(shè)超高清制播體系，實現(xiàn)制播體系向超高清升級換代，提升超高清節(jié)目制作能力和制作水平，豐富超高清節(jié)目內(nèi)容供給，推動文化、信息和電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展責(zé)無旁貸。超高清視頻編輯制作系統(tǒng)在此項工作中發(fā)揮了越來越重要的作用，本文按照省級電視臺網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)?；咔逡曨l編輯制作要求對所需系統(tǒng)進行方案設(shè)計初步的探討。

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)價值呈現(xiàn)，以高可用、橫向擴展、集中管理、開放兼容為設(shè)計理念實現(xiàn)超高清節(jié)目網(wǎng)絡(luò)化編輯業(yè)務(wù)，以在線存儲網(wǎng)絡(luò)化共享編輯為主，同時輔以少量單機編輯。超高清視頻編輯制作系統(tǒng)需實現(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)支撐一個超高清頻道運轉(zhuǎn)；整合存儲資源、計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源等IT基礎(chǔ)資源并進行池化，統(tǒng)一管理，使其具備便捷的擴展能力；能夠為上層業(yè)務(wù)彈性調(diào)度資源，按照業(yè)務(wù)的實際需要彈性地分配IT資源，增加或減少計算和存儲資源，使各類資源得到高效利用，實現(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信號或IP信號采集；支持“邊采邊遷”進而為后端提供“邊采邊編”支撐。（2）素材遠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)可以對合成后的成片進行審查。審查通過的節(jié)目自動進入備播環(huán)節(jié)，未通過的節(jié)目打回，在編輯工作站中再次打開，根據(jù)審查意見進行再次編輯制作。（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。（5）AI智能分析引擎增強AI能力，提升資源檢索智能化、計算高效化，形成標(biāo)簽體系和知識圖譜，實現(xiàn)語音識別、場景分類、人臉識別、OCR字幕識別以及涉黃涉暴智能分析，將AI能力嵌入到各個應(yīng)用中，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值最大化。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，能夠支持長時間安全播出，滿足網(wǎng)絡(luò)化節(jié)目播出的各項需求。該模塊應(yīng)與節(jié)目生產(chǎn)管理模塊、節(jié)目編輯制作模塊對接，實現(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)用臺內(nèi)現(xiàn)有融合媒體生產(chǎn)云平臺一期上的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布能力。

3設(shè)計方案

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行設(shè)計，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，主要針對網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、安全等方面進行建設(shè)。其采用主流的硬件資源，結(jié)合云平臺建設(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x86服務(wù)器或刀片服務(wù)器等通用計算資源、GPU服務(wù)器等專業(yè)計算資源、存儲、分布式網(wǎng)絡(luò)等硬件設(shè)備，構(gòu)建出可彈性擴展、安全可靠的私有云基礎(chǔ)池，實現(xiàn)資源的集中使用和集中維護，提高資源使用效率。系統(tǒng)規(guī)劃采用IP分布式集群存儲系統(tǒng)。為達到超高清編輯所需的高帶寬要求，分布式存儲系統(tǒng)將選用專門針對超高清制作環(huán)境設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)采用萬兆核心+千兆桌面的以太網(wǎng)方式，實現(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)中獨立出來，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)容庫解耦、用戶權(quán)限繼承、存儲訪問解耦、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/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，如語音識別、人臉識別、知識圖譜等，這可以用于提高生產(chǎn)效率，擴大生產(chǎn)規(guī)模。3.1.3制作工具層。制作工具層秉承開放性設(shè)計，為全系統(tǒng)提供各類應(yīng)用工具。其采用后臺服務(wù)與終端應(yīng)用工具分離的建設(shè)方式，以擴大終端應(yīng)用工具的選擇范圍，將每個系統(tǒng)中的工具進行分類聚合，提供優(yōu)良的用戶體驗和平臺服務(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超高清素材進行上載、編輯，采用目前非線性編輯系統(tǒng)，提供對素材的精編、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超高清節(jié)目審核，同時具備上載、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、技術(shù)處理站點及部分編輯工作站，滿足制作業(yè)務(wù)的監(jiān)視需求。（5）移動外場非編移動非編用于記者在外場采訪時實時采集素材，對素材粗編，從而可以做到及時發(fā)布，滿足新聞的時效性。

3.2系統(tǒng)存儲設(shè)計

文件存儲作為生產(chǎn)支撐平臺的存儲，在架構(gòu)上采用IP分布式集群存儲，通過增加節(jié)點可以線性擴展整個存儲的帶寬以及容量，保證高安全性。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上采用維護更加簡單的以太單網(wǎng)架構(gòu)。超高清制作網(wǎng)存儲設(shè)備不但需要保障生產(chǎn)素材和成品節(jié)目對存儲容量的需求，還需要滿足非編工作站點編輯制作的讀寫訪問、媒體處理轉(zhuǎn)換對帶寬的要求，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)進行節(jié)目文件傳輸?shù)男枰?，并根?jù)安全性需求提供必要的備份和切換手段。在設(shè)計存儲設(shè)備的容量和帶寬指標(biāo)時，需要考慮合理的冗余量，以保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。同時，為降低維護成本，提高維護便捷性，考慮所有生產(chǎn)終端以太網(wǎng)接入訪問。數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)主要用于節(jié)目編輯、大量素材文件、音視頻文件讀寫等，特點是讀寫大文件、數(shù)據(jù)量大，讀寫較頻繁，要求大帶寬。針對超高清環(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)，針對以上要求，本方案選用IP分布式節(jié)點式存儲作為在線核心存儲，資源池內(nèi)劃分不同邏輯存儲區(qū)域，實現(xiàn)媒體文件統(tǒng)一存儲。同時，還為其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供存儲空間，如果需要新增容量時，直接在資源池中劃分，滿足隨需擴展需求。

3.3網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)是進行數(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)計應(yīng)考慮實際部署位置、各類子業(yè)務(wù)對交換能力和安全訪問的要求。網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)要求實現(xiàn)整個網(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)備遠程配置等，從而保證網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的正常運行并具有可擴展性。考慮到超高清系統(tǒng)的規(guī)模及應(yīng)用強度，本方案選用高性能全萬兆交換機作為核心交換機和千兆以太網(wǎng)交換機作為接入交換機，用于整個網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)連接通道。系統(tǒng)采用40G核心、萬兆桌面的方式，核心交換機與接入交換機之間通過40G鏈路連接，系統(tǒng)中的工作站、存儲、服務(wù)器通過萬兆接入。交換設(shè)備采用業(yè)內(nèi)主流型號配置，并且使用雙機堆疊方式，確保網(wǎng)絡(luò)安全。

3.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化查詢采用MySQL數(shù)據(jù)庫以及基于分布式文件存儲的NoSQL數(shù)據(jù)庫兩類數(shù)據(jù)庫。其中，MySQL數(shù)據(jù)庫體積小、速度快、開放源碼，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)訪問量；而基于分布式文件存儲的MongoDB則具有可擴展性強、易于查詢等優(yōu)勢，用于存儲文檔。

4結(jié)語

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。在本方案設(shè)計中，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)用的進一步推廣得到認(rèn)同，并逐漸成為最佳實踐方法。

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