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播出视频服务器架构分析与发展现状

2009-09-09 施志伟 《传播与制作》


     随着视频压缩技术的不断完善和计算机技术的发展,播出视频服务器已广泛应用于电视播出系统,已是播出系统中的重要组成部分。随之视频服务器的品牌型号也不断增多,作为电视台用户要选择适合使用的视频服务器尤为重要,这就必须对市面上主流视频服务器有所深入的了解,下面我们从视频服务器的组成构架和现在比较流行的播出视频服务器作一次浅谈。
     首先介绍播出视频服务器的架构。视频服务器是一种集压缩、存储、处理视音频数据的专用服务器,它在硬盘播出、延时播出、VOB点播(视频节目点播)、广告插播、频道垫片等方面都有广泛的应用。目前比较流行的视频服务器采用M-JPEG、MPEG-2或其他压缩格式。它们共同的特点都是在符合自身技术标准下对视频文件进行编解码,以满足存储和传输的要求。另外它使用SCSI/SAS/SATA接口硬盘或FC接口硬盘作为视音频数据的在线存储。具有多通道输入输出、多种视音频接口。可配备SCSI、FC等网络接口进行组网,实现视音频数据的传输和共享的特性。
视频服务器基本上有以下几方面来构成:
     视音频编解码器          存储设备
     输入/输出通道            网络接口
     内嵌操作系统             RS422串行控制接口
     锁相和视频处理接口    标准协议接口

     视音频编解码器:视音频经过编码压缩技术处理后满足存储和传输要求,存储到视频服务器在线存处。一般采用M-JPEG或MPEG-2等压缩编码器,这种编码器可根据实际情况选择压缩码率和压缩格式,以适合于实际的播出应用,最终达到安全稳定、高播出画面质量。
     存储设备:分为在线存储和二级存储。在线存储要求高速、宽带的接口硬盘作为视音频素材存储介质。可以是SCSI接口硬盘或FC接口硬盘,还可以是SAS接口硬盘。同时视音频数据的硬盘扩充也比较灵活。二级存储要求硬盘接口比较多可以是SCSI接口硬盘、FC接口硬盘、SAS接口硬盘、SSD接口硬盘、SATA接口硬盘。
     输入/输出通道:视频服务器具备多通道输入/输出系统,使多路录入、播放能同时进行,实现多任务。
     网络接口:视频服务器都带有网络接口,方便组网,实现数据共享。一般视频服务器都带有FC和以太网接口。FC光纤网采用IP协议作为视频服务器之间快速、实时复制和移动素材的交换网络,以太网用于传送控制数据和状态检测的信息。
     视音频接口:视频服务器都带有标准视音频接口和模拟监视视频接口,方便监视各通道的视频信号。输入/输出信号可以在模拟、分量和SDI中选择。
     RS422串行接口:视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口,每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。
     协议接口:视频服务器除提供各种控制硬件接口外,还提供协议接口。目前比较通用的协议Louth VDCP、Odetics、BVW、AMP等控制协议。
     视频服务器提供外锁相和视频处理功能,方便构建专业化应用的视音频系统。
     另外,视频服务器提供开放的软件接口,供用户或第三方厂商开发和构建新的应用方式。
     还有比较重要的一点就是视频服务器本身采用的操作系统,一般来说视频服务器都是采用嵌入式的操作系统如:linux、Unix等。还有一些视频播出服务器采用Windows操作系统,但一般来说采用Windows系统的服务器都已经去除了 Windows的很多功能只保留最基本的功能,也就是说内核比较小。
     选择一款合适的视频服务器,首先要多所选视频服务器型号有个详细的了解。视频服务器的发展也经历了一个优胜劣汰的过程,曾今一些很知名的服务器如:GVG的PROFILE系列视频播出服务器、SONY MAV70播出视频服务器、Pinnacle MediaStream视频服务器系列等都已经慢慢淡出国内播出市场。当然淡出的原因各不相同,有些是因为兼并,有些是因为性价比等。目前在国内市场流行的视频播出服务器我们总结归纳都有以下特点:
     1.性价比非常好
     2.兼容格式较多,为播出融入全台网提供了可能
     3.配置灵活,可单机使用也可大规模网络使用
     4.维护管理较以前的服务器方便了很多
     在这里我们对近几年在市场上占有率最高的三款进口视频服务器做一个简要介绍
     最后再简单介绍国产视频服务器的发展:
     1.Leitch Nexio 3600
     提起Leitch大家很自然的想到它众多的播出周边设备,对它的视频播出服务器了解不多。实际上在近几年Leitch在播出服务器的开发一刻也没有停过,从Nexio 的NX4000到NX3600 Leitch在视频服务器领域走的非常踏实。Nexio 3600分为HD版和SD版,在这里我们主要针对SD版做一个说明NX3600机箱采用双内核AMD Opternon 64比特处理器。服务器通视、音频编、解码功能对主机的配置依赖较高,其系统基于WINDOWS操作系统,通过FTP及RS-422控制。拥有双处理器负载均衡的技术,传输基于FTP传送。
     NX3600拥有4路AES/EBU及8路嵌入音频
     标清SD模式=2录+4出或2路双向+2路播出通道
     高清HD模式=1录+2出或1路双向+1路播放通道
     Nexio NX3600提供了RAID3及ECC纠错技术,ECC即同时具备3块奇偶校验盘
     而在系统存储配置上采用固定的配置用于RAID3,RAID3=7+1或15+1。如采用16块盘组成LUN组,其中11块数据盘,4块校验盘+1块热备盘。如系统需配置48、49块硬盘为例,NEXIO需要33块数据盘,12块校验盘,3块热备盘;
     2.Thomson K2系列
     Thomson K2服务器机箱采用Thomson自己设计的4U标准工控机箱,设计结构紧凑。CPU采用双至强配置,内嵌操作系统基于西文XP操作系统。也采用FTP传输模式,可以采用单机模式和SUN架构的网络模式[Page]
     K2拥有8路AES及16路嵌入音频通道
     标清SD模式=4路双向通道可解码可编码
     高清HD模式=1路编码+2路解码或3路解码
     单机存储模式采用Raid 1模式,标准配置10块硬盘。外置存储采用RAID 6模式
     3.Omneon MediaDeck
     Omneon视频服务器系列是广电行业内最具扩展性和可靠性的视频服务器系统,也是最具性价比的视频服务器系统。适用于各种电视制作、播出和存储,现在全世界有2000多个频道正在使用Omneon视频服务器。
     Omneon视频服务器解决方案使得广电行业能够轻松实现从模拟到数字、从磁带到硬盘、从标清到高清、从单一频道运行到多频道运行的转换。
     MediaDeck拥有4路AES/EBU及16路嵌入音频通道
     高清HD模式=2路双向编解码
     标清SD模式=2路双向编解码通道+4路解码通道
     MediaDeck使用500GB的磁盘驱动器,Omneon MediaDeck提供3TB的存储容量。
     如采用1T的磁盘驱动器,那可提供6TB的存储可用。双奇偶RAID保障,即使两个磁盘同时损坏播出不受影响,磁盘可热插拔。
     综合来看,Thomson K2系列播出服务器和Omneon系列播出服务器配置上可以从单机模式的几个通道的播出扩大到上百个频道基于SUN架构的模式扩展,应该是播出以后的发展方向,简单来说就是Server-Client加上分布式存储模式。(附图如下)

播出视频服务器架构分析与发展现状


     最后来谈谈国产视频服务器的发展现状。国产视频播出服务器经历了从播出工作站到播出视频服务器发展的过程。目前视频服务器分为两大类,一类是基于硬件解码的多通道视频服务器,以新奥特神舟6000视频服务器为代表;一类是基于软件解码GPU+CPU+I/O模式以大洋磐石视频服务器为代表。前者一台视频服务器可以实现6个频道播出,而后者需要多台播出服务器。一般国产视频服务器还要加配分布式上载工作站。国产视频服务器典型特点是兼容性好、配置灵活性价比高。基于安全稳定、频道共享等因素考虑,国产视频服务器应向多通道硬解码方向发展。

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