網絡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為需求介紹了網絡化超高清視頻編輯制作系統建設的需求、設計思路及方案，滿足了超高清內容的上載、收錄、編輯、合成、轉碼、審查、播出等全流程生產環節。

關鍵詞：網絡化；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發展迅速，“信息視頻化、視頻超高清化”已經成為全球信息產業發展的大趨勢，為消費升級、行業創新、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加快建設超高清制播體系，實現制播體系向超高清升級換代，提升超高清節目制作能力和制作水平，豐富超高清節目內容供給，推動文化、信息和電子產業發展責無旁貸。超高清視頻編輯制作系統在此項工作中發揮了越來越重要的作用，本文按照省級電視臺網絡化、規模化超高清視頻編輯制作要求對所需系統進行方案設計初步的探討。

2目標分析

2.1業務目標

超高清視頻編輯制作系統是在當前融合媒體業務、超高清業務發展的大背景下，采用一系列最前沿的互聯網技術，以視頻技術為核心，以滿足核心制播業務為主要目標，以數據價值呈現，以高可用、橫向擴展、集中管理、開放兼容為設計理念實現超高清節目網絡化編輯業務，以在線存儲網絡化共享編輯為主，同時輔以少量單機編輯。超高清視頻編輯制作系統需實現超高清節目的上載、收錄、編輯、合成、轉碼、審查、播出等全流程生產環節。

2.2技術目標

制定制作域超高清壓縮編碼方式，優化超高清視頻壓縮格式與制作流程，系統規模架構支撐一個超高清頻道運轉；整合存儲資源、計算資源、網絡資源等IT基礎資源并進行池化，統一管理，使其具備便捷的擴展能力；能夠為上層業務彈性調度資源，按照業務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，實現資源優化和成本節約。2.2.1超高清匯聚應用功能。（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網數據文件回傳功能，保證外地記者可以采用不同的編輯制作設備，將采編的素材、稿件、節目完整、高效地回傳到系統內。2.2.2超高清生產模塊功能。（1）超高清編輯工具應可用于節目生產業務的超高清制作需求。（2）超高清審片工具應可以對合成后的成片進行審查。審查通過的節目自動進入備播環節，未通過的節目打回，在編輯工作站中再次打開，根據審查意見進行再次編輯制作。（3）配音工具主要用于節目的配音。（4）文稿工具以任務流的方式，建立文稿或串聯單與制播模塊的業務協作關系。文稿工具可被制作域內網、辦公網甚至互聯網訪問。（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，形成標簽體系和知識圖譜，實現語音識別、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能力嵌入到各個應用中，真正實現數據價值最大化。2.2.3超高清發布模塊功能。（1）電視節目發播模塊該模塊需要為演播室或播出中心提供網絡化超高清節目備播方案。具有高可靠性、穩定性和安全性，能夠支持長時間安全播出，滿足網絡化節目播出的各項需求。該模塊應與節目生產管理模塊、節目編輯制作模塊對接，實現媒體內容的網絡化與流程化發播。（2）互聯網發布模塊復用臺內現有融合媒體生產云平臺一期上的互聯網發布能力。

3設計方案

3.1系統架構

如圖1所示，系統架構完全按照云化思路進行設計，分為基礎資源層、公共服務層、制作工具層。3.1.1基礎資源層。基礎資源層具有整合私有云基礎資源的能力，主要針對網絡、計算、存儲、安全等方面進行建設。其采用主流的硬件資源，結合云平臺建設模式，為上層服務和應用提供穩定安全的支撐。通過x86服務器或刀片服務器等通用計算資源、GPU服務器等專業計算資源、存儲、分布式網絡等硬件設備，構建出可彈性擴展、安全可靠的私有云基礎池，實現資源的集中使用和集中維護，提高資源使用效率。系統規劃采用IP分布式集群存儲系統。為達到超高清編輯所需的高帶寬要求，分布式存儲系統將選用專門針對超高清制作環境設備，網絡采用萬兆核心+千兆桌面的以太網方式，實現超高清編輯所需網絡傳輸需求。3.1.2公共服務層。公共服務層承擔了“承上啟下”的重要使命，其向下銜接基礎資源，向上對接應用工具。一方面，它將上層制作工具從復雜的軟件基本能力建設中獨立出來，具備工具的解耦能力，包括規范工具接入標準、媒體內容庫解耦、用戶權限繼承、存儲訪問解耦、業務流程解耦、工具參數信息繼承；另一方面，它能夠按照上層制作工具業務所需，自動彈性伸縮調度下層基礎資源的分配。公共服務層具備一系列的服務能力，包括接入應用工具的管理能力、轉碼/遷移/技審等媒體處理服務能力、日志等數據抓取處理能力、用戶注冊/刪除等管理服務能力，其利用中間件、HA、分布式調度服務等保障系統的服務持續性。除此之外，公共服務層還應具備智能化的能力，如語音識別、人臉識別、知識圖譜等，這可以用于提高生產效率，擴大生產規模。3.1.3制作工具層。制作工具層秉承開放性設計，為全系統提供各類應用工具。其采用后臺服務與終端應用工具分離的建設方式，以擴大終端應用工具的選擇范圍，將每個系統中的工具進行分類聚合，提供優良的用戶體驗和平臺服務能力，為超高清的編輯制作業務提供有力支撐。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，提供對素材的精編、審片能力。（2）配音工作站配置了專業聲卡，用于超高清節目制作的后期配音。（3）超高清審片工作站用于對超高清節目審核，同時具備上載、精編能力，能夠滿足上載、精編、審片能力。（4）超高清監視器超高清監視器用于網內審查站點、技術處理站點及部分編輯工作站，滿足制作業務的監視需求。（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布，滿足新聞的時效性。

3.2系統存儲設計

文件存儲作為生產支撐平臺的存儲，在架構上采用IP分布式集群存儲，通過增加節點可以線性擴展整個存儲的帶寬以及容量，保證高安全性。網絡架構上采用維護更加簡單的以太單網架構。超高清制作網存儲設備不但需要保障生產素材和成品節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、媒體處理轉換對帶寬的要求，能滿足網絡內其他業務如總編室備播系統等其他子網絡進行節目文件傳輸的需要，并根據安全性需求提供必要的備份和切換手段。在設計存儲設備的容量和帶寬指標時，需要考慮合理的冗余量，以保障系統運行的穩定性。同時，為降低維護成本，提高維護便捷性，考慮所有生產終端以太網接入訪問。數據存儲系統主要用于節目編輯、大量素材文件、音視頻文件讀寫等，特點是讀寫大文件、數據量大，讀寫較頻繁，要求大帶寬。針對超高清環境下的業務制作需求，要求支持靈活的網絡架構，針對以上要求，本方案選用IP分布式節點式存儲作為在線核心存儲，資源池內劃分不同邏輯存儲區域，實現媒體文件統一存儲。同時，還為其他業務系統提供存儲空間，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網絡資源設計

計算機網絡是進行數據通信、各類生產業務互聯的基礎，網絡資源的設計應考慮實際部署位置、各類子業務對交換能力和安全訪問的要求。網絡資源的建設要求實現整個網絡系統的管理，包括網絡拓撲管理、IP地址段規劃和設備遠程配置等，從而保證網絡業務的正常運行并具有可擴展性。考慮到超高清系統的規模及應用強度，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交換機作為接入交換機，用于整個網絡的以太網連接通道。系統采用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，系統中的工作站、存儲、服務器通過萬兆接入。交換設備采用業內主流型號配置，并且使用雙機堆疊方式，確保網絡安全。

3.4系統數據庫設計

系統結構化查詢采用MySQL數據庫以及基于分布式文件存儲的NoSQL數據庫兩類數據庫。其中，MySQL數據庫體積小、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、易于查詢等優勢，用于存儲文檔。

4結語

視頻方式是內容呈現和傳播最方便、最重要的載體，超高清視頻是繼視頻數字化、高清化之后的又一輪技術變革。網絡化技術以豐富的協議、充沛的數據帶寬、靈活的調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架構、網絡化將是超高清節目制作生產的未來。在本方案設計中，其滿足了超高清內容的上載、收錄、編輯、合成、轉碼、審查、播出等全流程生產環節，并充分考慮融合媒體制播能力，擴展了業務領域。這一方案所能起到的作用必將隨著今后超高清視頻應用的進一步推廣得到認同，并逐漸成為最佳實踐方法。

參考文獻

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[3]龐博.網絡化超高清制作島的設計與實施[J].廣播與電視技術,2020,47(2):12-19.

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研究院