视频服务器作为硬盘播出系统的核心,其性能及应用的好坏直接影响到整个播出系统的运行。因此,视频服务器要成为实用产品首先要满足相应的硬件性能,如视音频信号的编码和解码,编码后数据的存储和保护,数据的传输,以及机箱的冗余设计等。而且,在此基础上还应该实现对控制指令实时、精确的反应。在这方面国际上流行一个通用的控制标准——Louth VDCP协议。该协议不仅定义了服务器接收控制的方式,而且为各方面应用提供了详细的指令集,完全满足硬盘播出系统对视频服务器实时、精确、有效控制的要求。
一 视频服务器设计的技术关键
视频服务器作为视音频信号处理和计算机软硬件技术的综合体,其设计包含了多方面的技术,是综合技术应用的重要体现。硬件技术是视频服务器性能的基础,主要包括视音频信号的编解码、数据的I/O和保护、数据传输以及机箱冗余设计。
1.视音频编解码
a.视频编码
视频服务器的工作主要是编码和解码。根据国内现有的电视标准,压缩方式应该选取MP@ML和4:2:2P@ML,像素取样为PAL制的720×576。对国标规定的高清编码标准的支持也是视频服务器设计需要考虑的重要因素。
国内广播电视全面数字化时限日益临近,对视频服务器的设计也要充分考虑这个趋势。服务器的视频信号应该具备数字SDI信号的输入和输出,并提供模拟信号输出供监视用。
压缩方式 | YUV取样 | 量化 | 应用码流 | 画面质量 | 适用节目 |
MP@ML | 4:2:0 | ≥8bit | 6Mbps-12Mbps | 画面要求不高 | 电视剧等 |
4:2:2P@ML | 4:2:2 | ≥8bit | 10Mbps-15Mbps | 画面要求较高 | 广告、新闻等 |
b.音频编码
视频服务器还提供音频编码。在通用的音频编码里,主要采用无损的PCM 脉冲编码调制,相当于Audio CD音质,这是被广播电视领域广泛接受的音频编码方式。主要有44.1kHz、48kHz两种采样率(后者已成为标准),量化率都在16比特以上(最好达到20比特),音频通道最好具有2对立体声(共4通道)。
音频信号物理接口同样需要达到数字化要求,应该提供数字AES/EBU接口,或嵌入式数字音频的输入输出方式,最好也提供监听用模拟音频输出。
c.解码的连续性和任意性
视频服务器很重要的一个功能就是节目播出,这需要在解码通道设计中提供两种基本功能,才能达到视频服务器的播出要求:(1)多个文件的连续无缝解码输出;(2)可以任意并准确地定位解码文件的入点和出点。
还有一个功能是通道双解码。通道双解码是指在一个物理解码通道内,提供两路解码运算通道,可以同时对两个MPEG-2文件进行解码并可通过内部电路实现输出的切换。双解码不是视频服务器的解码通道的必要条件,但国外多数的高性能视频服务器,如Pinnacle MSS、GVG PVS1000均具有此功能。
d.实时反应
视频服务器不管是编码还是解码,都应该对收到的指令进行实时反应,否则就会造成运行的滞后,影响系统的正常运行。
e.多通道特性
作为视频服务器,单一通道的编码或解码是没有意义的,多通道的并发使用才能发挥视频服务器的作用。单机通道数的多少在一定程度上是评价视频服务器性能的指标之一。因此视频服务器的设计必须考虑多个编解码通道的兼容性,以及并发使用时系统的稳定性等因素。
2.数据的I/O和存储保护
数据处理性能是视频服务器的另一关键。保证数据读写的流畅及其正确性是视频服务器相关设计的首要方面,其次是数据保护,以及存储容量配置。
a.数据I/O性能
数据的I/O性能是视频服务器主机最重要的参数,是判断视频服务器是否可用的关键。如果写数据不连续或不正确,信号编码输出的数据就无法写入或正确写入硬盘,造成数据的丢失或错误;而读数据不保证,就无法连续或正确地解码输出,造成画面静帧、跳帧或出现马赛克。除了编码和解码,视频服务器的数据读写应用还有数据传输,这是视频服务器组网的基本条件。满足服务器数据I/O性能有多种方式。
(1)延展技术的利用
视频服务器对延展(Striping)技术的利用是把数据分布到存储阵列的所有硬盘上,其主要原理是并行处理。因此,提高数据I/O性能的措施之一就是为数据存储配置适当多的硬盘,以满足大量数据的高速并发读写。
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