飛速發(fā)展的非線性編輯網(wǎng)絡技術(shù)

李建軍　許　穎　呂　濤

摘要：近年來非線性編輯網(wǎng)絡系統(tǒng)在國內(nèi)縣級電視臺開始應用，隨之而來的是網(wǎng)絡的選型問題。本文從網(wǎng)絡的組建過程中遇到的問題出發(fā)，總結(jié)了組建非編網(wǎng)需要注意的各個環(huán)節(jié)，并做簡要介紹。

關(guān)鍵詞： 非線性編輯網(wǎng)絡;光纖通道；共享硬盤；Fibre Channel管理軟件

非線性編輯系統(tǒng)是在電視技術(shù)的數(shù)字化以及計算機技術(shù)在存儲容量、數(shù)據(jù)處理速度等方面發(fā)展到一定階段出現(xiàn)的。目前，國內(nèi)有較多的省、市電視臺及節(jié)目制作單位已購置了非線性編輯系統(tǒng)，但是編輯記者和技術(shù)人員并不滿足與目前單機操作的低效率模式，也就是所謂的"非線性島"模式。他們更關(guān)心的是電視節(jié)目所需要的素材、節(jié)目和資源的共享，把目光更多地投向了適用于廣播電視后期制作和播出的多媒體網(wǎng)絡技術(shù)，也就是可以真正實現(xiàn)非線性工作組共享模式的非線性編輯網(wǎng)絡技術(shù)。為了讓技術(shù)人員能夠進一步認識非線性編輯網(wǎng)絡，有必要對該網(wǎng)絡中所涉及的一些相關(guān)技術(shù)與大家一起進行探討。

1 海量硬盤和數(shù)據(jù)傳輸率技術(shù)的巨大進步

增加硬盤容量的主要途徑是提高面密度，其中影響面密度的因素比較多，主要有存儲介質(zhì)材料、磁頭、浮動機構(gòu)、小信號處理技術(shù)及伺服定位技術(shù)等。近年來，隨著新技術(shù)和新材料的應用，硬盤容量得到了突飛猛進的發(fā)展，這種發(fā)展速度是其他存儲設備目前還做不到的。對于PAL制的視頻數(shù)據(jù)，如果不壓縮，其數(shù)據(jù)率為20MB/S(720×576×2×25)，雙通道音頻數(shù)據(jù)率為192KB/S（48×2×2），由此可以計算出在某個壓縮比情況下，一定素材量所需要的硬盤空間總和，如某個系統(tǒng)的總的素材量為8小時，在壓縮比為4:1時，則總的硬盤空間需要20×3600×8/4=144000MB，即約144GB（由于音頻數(shù)據(jù)相對視頻數(shù)據(jù)很小，通常可以忽略不計）。視頻網(wǎng)絡系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是非常大的，同時，系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)有很好的同步，即每秒嚴格25幀，因此在編輯回放和采集時，對硬盤的讀寫速度和網(wǎng)絡通道的帶寬要求比較苛刻，即要求速度高，而且高速度能夠持續(xù)穩(wěn)定。通常，一個非線性編輯系統(tǒng)有兩個實時通道，假如系統(tǒng)壓縮比為4:1，則該編輯工作站最大占用的帶寬為10Mbps，如果網(wǎng)絡系統(tǒng)中有6套非線性編輯系統(tǒng)共享硬盤和網(wǎng)絡通道，則硬盤速度和網(wǎng)絡傳輸速度需大于60Mbps。

2 網(wǎng)絡及管理軟件

通常把Fibre Channel網(wǎng)絡簡稱FC。需要注意的是，這里Fibre Channel指光纖通道，并不是僅指光纖光纜。FC不僅試圖解決計算機和各種外設（RAID系統(tǒng)等）間的數(shù)據(jù)傳送速度問題，也解決網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)傳送速度問題。FC的目標是在一定的時間和距離范圍內(nèi)保持高的帶寬傳輸。Fibre Channel管理軟件的主要功能是保證共享硬盤陣列的文件和目錄信息對網(wǎng)絡中所有工作站保持一致，即某個工作站對共享硬盤陣列的文字寫入和刪除，必須在其他工作站得到及時反映，否則，便失去共享的意義。另外，管理軟件也被用來管理共享信息的讀寫權(quán)限控制和支持多種操作系統(tǒng)平臺。目前，國內(nèi)一些非線性編輯網(wǎng)絡系統(tǒng)的開發(fā)商，比如索貝公司,主要采用了兩種Fibre Channel管理軟件：Transoft公司的FibreNET和Mercury 公司的SANergy。FibreNET是一種基于共享硬盤卷一級權(quán)限控制的管理軟件，即在同一時刻，某個共享邏輯卷只能被網(wǎng)絡中一個工作站擁有寫權(quán)限，其他工作站對該卷只讀，通過軟件切換可實現(xiàn)邏輯卷寫權(quán)限轉(zhuǎn)移到其他工作站，當一個工作站在其擁有寫權(quán)限的卷中寫入或刪除文件時，其他工作站需經(jīng)過手動或自動定時刷新操作，才可保證文件和目錄信息的同步。SANergy是一種基于共享硬盤中文件一級權(quán)限控制的管理軟件，即在同一時刻，多個工作站可以往同一個邏輯卷中進行寫操作，但使用SANergy管理軟件要求系統(tǒng)必須是雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即FC網(wǎng)和以太網(wǎng)并存的網(wǎng)絡。

3 網(wǎng)絡中傳輸?shù)慕橘|(zhì)

常用的通信介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜和光纜。在視頻網(wǎng)絡中，通常使用的是雙絞線和光纜，雙絞線用于10/100Mbps以太網(wǎng)的連接，光纜用于1000Mbps以太網(wǎng)和FC網(wǎng)絡中站點與系統(tǒng)的連接。雙絞線分為屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線，屏蔽雙絞線相對非屏蔽雙絞線有更好的防電磁干擾特性和數(shù)據(jù)安全保障性能。雙絞線的傳輸速度可以達到100Mbps，傳輸距離一般不超過100m。使用光纜傳輸數(shù)據(jù)可以具有更高的帶寬和更遠的傳輸距離。使用光纜的數(shù)據(jù)傳輸速度可以超過1000Mbps。光纖由光纖結(jié)構(gòu)和光反射傳輸方式分為單模光纖和多模光纖，不同的光纖其最大傳輸距離是不一樣的，如使用Fibre Channel網(wǎng)絡在1000Mbps的帶寬要求下，使用多模光纖，最大傳輸距離一般為500米，而使用單模光纖時，最大傳輸距離為10公里。當然，單模光纖以及相應的收發(fā)設備的價格會貴很多。在100Mbps以太網(wǎng)中，如果傳輸距離超過100m，傳輸媒體應使用光纜，而不能使用雙絞線，在光纜的兩端使用光收發(fā)器，再通過較短的雙絞線，連接到網(wǎng)卡和Hub或Switch上。使用Fibre Channel網(wǎng)絡時，當傳輸距離超過500m時，需使用單模光纖或由另一個Switch作為中繼設備，從而達到延長站點距離的目的。

4 網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和安全性

系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性是非常重要的，它直接影響到節(jié)目的生產(chǎn)制作和播出。通常在如下幾個方面的因素對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性有比較大的影響。（單機的安全性指網(wǎng)絡中工作站點的安全性。一方面，主機本身的穩(wěn)定性以及與各種板卡使用的兼容性是個很重要的因素，對此在主機或主板的選型方面會進行很嚴格和長時間的測試；另一方面，工作站點軟件的穩(wěn)定性，包括各個非線性公司自主開發(fā)的編輯軟件和網(wǎng)絡管理軟件，在使用網(wǎng)絡功能，如網(wǎng)絡文件傳輸和調(diào)用網(wǎng)絡素材時，會形成站點安全性的隱患，因此，在軟件設計時，需充分考慮網(wǎng)絡突發(fā)異常的應急處理;共享硬盤的安全性共享素材硬盤是FC網(wǎng)絡的核心，共享硬盤的損壞意味著音視頻素材的丟失。與共享硬盤陣列安全性相關(guān)的因素有陣列的容錯功能、陣列控制器的質(zhì)量、硬盤的質(zhì)量以及陣列的設計工藝包括電源、風扇、機箱工藝、防震特性等。目前許多硬盤陣列提供備份部件，如備份電源、備份風扇等。在選擇硬盤陣列時，需根據(jù)其應用場合和資金預算進行綜合考慮，如在節(jié)目制作網(wǎng)絡中，其系統(tǒng)對硬盤的速度、容量要求比較高，可考慮使用非容錯硬盤陣列，而在節(jié)目播出網(wǎng)絡中，考慮更多的是安全性，所以通常會考慮使用容錯硬盤陣列;服務器的數(shù)據(jù)安全服務器負責的是網(wǎng)絡系統(tǒng)的管理，包括素材、節(jié)目、欄目、操作人員權(quán)限、生產(chǎn)、文稿等管理以及高壓縮比素材存儲，所有的數(shù)據(jù)庫都存放在服務器上，所以一旦服務器崩潰，整個系統(tǒng)的管理信息將會丟失。所以，服務器必須選用高性能名牌產(chǎn)品。在安全性要求極高的系統(tǒng)中，將采用服務器雙機備份方案。（4）網(wǎng)絡硬件的安全在網(wǎng)絡系統(tǒng)一系列的設備中，包括Hub、Switch、網(wǎng)卡、網(wǎng)絡電纜都可能成為系統(tǒng)的安全隱患。如果系統(tǒng)設計和布線合理、生產(chǎn)安裝符合規(guī)范，加上目前這些產(chǎn)品比較成熟，這方面的安全一般是可以得到保障的。

結(jié)束語

隨著數(shù)字視頻技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，非線性編輯網(wǎng)絡即將進入一個蓬勃發(fā)展的新階段。這些新技術(shù)主要表現(xiàn)在采用新型大容量硬盤，以不壓縮的方式在非線性編輯系統(tǒng)中記錄和處理素材；統(tǒng)一標準數(shù)字接口，可以真正實現(xiàn)從前期拍攝到后期制作到播出，視音頻信號一直以數(shù)字的形式存在，從而保證了高質(zhì)量的圖像；新的視頻總線，提高了視頻數(shù)據(jù)傳輸速度和工作效率．相信在不遠的將來，非線性編輯網(wǎng)絡將成為電視節(jié)目制作與播出由模擬向數(shù)字化發(fā)展的一個主流方向

參考內(nèi)容

[1]索貝時代

[2]慧聰廣電商情 http://www.broadcast.sinobnet.com

[3]雷特視頻網(wǎng)http://www.videostar.com

[4]多媒體技術(shù) HTTP://MULTIMEDIA.ASNC.EDU.CN