数字化、高清化发展是广播电视业界发展的主流方向,国内各大电视台均已开始涉足高清节目的制作,而国内电视剧行业也已经将高清作为制作的标准。随着电视台业务范围的不断扩大,各部门对高清制作的需求也日益增加,所以迅速开展高清制作系统的技术予研是十分必要的。
一. 系统概述
电视台高清制作系统应该是针对电视台在业务发展中产生的对高清后期制作的需求,集前期设备、节目资料上下载、节目编辑制作、节目包装在内的综合业务系统。该系统在各环节应采用成熟技术,建立数字化高/标清兼容的前期采拍、视音频节目制作、包装、合成系统,实现高/标清视音频节目资料的网络化存储和共享。网络系统方案遵循实用性、安全性和先进性的原则,既要满足电视台现有业务的需求,同时要有足够的前瞻性,以满足随着电视节目飞速发展而不断增长的对高/标清视音频处理能力、存储能力、网络带宽和服务方式的需求。
二. 系统总体结构
1.前期拍摄设备:
目前高清的前期拍摄设备以Sony、松下公司的产品为主流,这两家的产品在世界范围内都是势均力敌,在国内不管是电视剧还是专题片的制作数量应该都差不多,所以对它们的选择应该着重于技术指标、主观评价、系统的性价比和实用性。
技术指标的测试这两家的产品在国内各电视台已经测试过多次,我们手里有一份某省台刚刚完成的测试结果,从测试结果来分析,两家产品的技术性能应该差不多,有些极限参数Sony产品略占优。
主观评价方面应该组织两家的产品进行一次同场比测,以确定我们所需要的设备所能达到的效果和档次。
由于Sony产品比同档次松下产品的价格高出30-50%,而且后期制作系统为了适应Sony设备的特点,将会提高建设成本(详见后文的分析)。所以,从系统的整体性价比来看,无疑是松下的产品占优势。
2.后期高/标清兼容制作网:
现在市场上提供高清网络制作系统的厂家主要为:AVID、苹果和国内厂家(如大洋和索贝),在这些产品当中,AVID公司的高清非编系统由于价格高昂,同时在汉化方面和汉字字幕方面配合不好,在国内销售情况不畅;国内公司如大洋、索贝产品刚刚研发成功,性能尚未稳定,没有经过大规模组网的实际考验,而苹果公司提供的产品是高清非编的鼻祖,性价比高,应用软件的知名度、广泛性和成熟度都在世界上首屈一指,在国际及国内有着广泛的成熟应用案例,建网实践上远比其它公司的产品有较明显的优势,故本方案以该公司的产品作为参考对象进行设计。
(1)网络设计
·存储空间
网络的基本形态是素材集中共享,APPLE的盘阵以7T为单元存储体,有效存储6T,存储素材的时间长度见下表:
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如果拍摄素材按照1:3上载,上述数据在正常制作节目时应该修正为4小时、26小时、33-38小时。如果再考虑制作中间素材和管理分区,每个节目的占有空间还会小于上述数据,这对制作节目来说是非常不利的。
所以,相应的存储策略应该是2台7T存储盘阵,共提供14T的在线存储量,同时结合媒资系统的建立,给该网配置二级媒资系统,作为过程文件和素材的存储。而且,2台盘阵提供的系统总带宽翻倍扩展,有利于网络规模的控制,详见带宽分析部分。
·网络带宽
APPLE的盘阵和服务器双2Gb光纤通道,总共提供理论带宽400MB,厂家理论上提供实际带宽380MB,网络实测可使用带宽280MB。2台7T盘阵提供的可使用总带宽为560MB。由于高清制作系统实行的是高码流直接编辑的策略,所以素材的码率是非常重要的参数,它决定了系统的组成规模。各种素材的实际有效码率见下表:
每个非编工作站在编辑时所需要的带宽实际上是与站点的编辑方式有关,即编辑时采用多少轨实时编辑的问题。一般来说,简单编辑(包含简单特技)至少需要2轨,复杂编辑(包含复杂特技)至少需要4轨,包装制作至少需要6轨以上。由于每轨视频使用的码率都是相同的,所以每个工作站点的带宽需求与单轨素材的码率和实时编辑的轨数有关。
那么在实际工作中究竟需要多少轨实时编辑才能符合要求呢?事实上我们在制作时,长片(包括电视剧、专题片等)的内容制作在绝大多数情况下只是需要简单编辑,也就是只需要2轨实时。而短片(广告、节目包装宣传片等)在软件的配合下使用适当的轨数(如4轨)也可以满足相当多的需求,至于非常复杂的包装制作根本就不需要实时编辑,完全可以用渲染后的成片替代。所以我们可以统计出每个站点在2轨和4轨的条件下需要占有的带宽,见下表:
所以,在系统总带宽560MB的条件下,允许容纳制作站点数的系统规模如下表:
由上表可以看出,不同的码率的素材对系统所能容纳的站点数关系非常密切,无压缩8bit HD的制作对系统的压力最大,压缩8bit HD(DVCPRO HD/100Mb)的制作对系统的压力最小,综合系统的性价比考虑,高标清兼容后期制作系统应以无压缩8bitSD和压缩8bit HD(DVCPRO HD/100Mb)的制作为主,无压缩8bit HD 制作为辅。以无压缩8bitSD 4轨制作为基准参考值,并考虑适当的余量,基于2台盘阵的中小型高标清兼容后期制作系统设置6个制作站点为宜。
在这6个站点中,无压缩8bitSD和压缩8bit HD(DVCPRO HD/100Mb)制作是不受限制的,但在要求最高的无压缩8bit HD制作时最多只允许2个站点工作,这与实际需求应该是相符的。如果以后无压缩8bit HD制作需求增加,可以通过扩展系统解决。
系统的上/下载方式分为两种方式:无压缩8bit HD和无压缩8bitSD通过高标清兼容的SDI视频/数字音频/422控制矩阵进行上/下载;压缩8bit HD(DVCPRO HD/100Mb)通过1394信号线上/下载。
·系统制作质量评估
整个压缩数字制作系统的图像质量基本上取决于压缩和解压的算法和次数,也就是说压缩算法是由硬件设备和软件产品的生产厂家决定,它的优劣决定了系统的档次,而且系统的架构一旦确定,压缩算法也就确定,制作系统的图像质量档次也就同时确定,所以对压缩算法的评估实际上是对生产厂家产品的评估认同,这需要组织有关厂家的产品进行评估测评才能最后确认。
而制作过程中压缩和解压的次数对图像质量影响的评估实际上是对制作流程和制作方法的评估,详见下列分析:
拍摄和记录:在摄录一体机中,摄像机部分输出的是无压缩高清码流,进入录像机时要进行压缩记录,压缩格式有两类,浅压缩类格式的压缩码率约400Mb,这类录像机的价格昂贵,是专门用于制作数字电影,一般电视台很少配置;深压缩类格式的压缩码率约100-140Mb,绝大多数电视台都是配置这一类的摄录设备。也就是说在拍摄和记录的过程中信号已经进行了一次压缩。
上载和下载:信号上载的方式有两种,一种是HD SDI上载,在录象机内部需要将压缩记录的信号解压成无压缩HD SDI信号输出上载,信号在此进行了一次解压,但是如果非编要求使用压缩8bit HD进行上载编辑,那么信号在进入非编后又必须要再进行一次压缩;另一种是高清记录原码流上载,即利用1394信号线连接录像机和非编,直接将记录原码流信号上载至非编进行编辑,这种方式在上载这个环节没有压缩解压的过程,信号没有损失。下载时,如果是无压缩HD SDI信号输出下载到录像机记录,使用无压缩HD格式编辑的信号直接输出没有解压,而使用压缩8bit HD格式编辑的信号需要解压成无压缩HD SDI输出,但进入录像机记录时都必须再次压缩记录。另外一种就是使用压缩8bit HD格式编辑的信号利用1394信号传输线直接输出给录像机记录,无须进行再次压缩。
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