-记飞越2000XM实时帧精度剪辑的多通道MPEG-2硬盘播出系统
一 硬盘播出系统发展及现状
在短短几年间，硬盘播出系统就发展出了多种模式，从系统结构和功能架构来分，主要有单机单通道、网络化多机多通道、视频服务器和网络化单机多通道等。以下就这些模式做一些简单的分析说明。
单机单通道方式是最早的硬盘播出方式，它多数采用早期的非编硬件，素材采集和播出都在一台机器上。将所有内容上载到硬盘，然后通过软件将素材按顺序编好单，就可以用来播出了。这种做法的最大缺点是，素材的上载和播出无法同时进行。而且如果有多个频道使用硬盘播出机播放相同的素材时，则必须在每台机器上都重复进行上载和编单，操作起来极繁琐，工作效率低且容易出错。
为克服单机单通道模式的缺点，在其基础上发展了网络化的多机多通道硬盘播出系统。其上载服务器和播出端是分开的。所有的素材上载和播出表的编排都是在上载服务器进行。当所有素材上载完毕，且播出表也编排好了之后就通过网络将视音频文件和播出表信息传送到播出端。目前国内大多数的硬盘播出系统都是基于这种架构。
早期的硬盘播出采用的压缩算法基本上都是M-JPEG，压缩比低，通过网络传输素材花费时间长。为了尽量节约传输时间，提高工作效率，各厂家采取了以下几种办法：
（1）增量传输就是每次传输时都先通过软件分析播出端的数据库，只传输播出端尚未具备的视音频文件，而已有的素材则只传输和该素材有关的编排信息。（2）千兆网方式则无须多作说明。（3）共享硬盘阵列则是通过SCSI线（短距离，约2、3m内）或光纤网络（长距离）将服务器和播出端同时连接到硬盘阵列上。这样播出端就可以直接从硬盘阵列中调用视音频文件进行播出而无须传输。这样就可以完全节约传输所需的时间。但是这样做的话系统成本比较高（光纤网设备和带光纤接口的硬盘阵列都价值不菲），而且对网络和硬盘阵列的性能和稳定性的要求都非常高。（4）高压缩比的压缩算法。近几年，DV格式由于上/下载时能做到高速传输、而且无需数/模之间的转换视频质量基本上没有下降，开始大行其道。但是它对模拟信号的压缩比只是比M-JPEG稍微高一点，通过网络传输的时间和存储空间仍然较多。而采用了高压缩比的MPEG-2 IBP算法后，因为压缩比是M-JPEG的5倍，因此所需存储空间和传输时间也降到了原来的1/5。除此之外，相对于M-JPEG和DV格式的标准混乱（每个厂家都有自己的格式，且互不兼容），MPEG-2格式虽然编码方式可以千变万化，但其解码算法却是全世界都统一的。这些显著的优点使得越来越多的厂家投入开发基于MPEG-2 IBP格式的硬盘播出系统。但是，和M-JPEG 、DV及MPEG-2 I帧格式的系统相比，MPEG-2 IBP结构无法被实时剪辑，每做一次修改哪怕只是将入/出点改变一帧都需要重新生成整条素材。所以M-JPEG 、DV及MPEG-2 I帧格式仍然在硬盘播出领域占有一席之地。
在功能上，除了上载、传输和播出这些基本功能外，各厂商还为系统增加了不少扩展功能，比如实际播出数据的反馈、统计和管理；与MIS系统连接，通过数据库接口直接从MIS系统获得播出表数据，从而避免了繁琐的人工输入操作；还有为了保证播出的安全性而增加的频道备份功能。如广州现代的飞越2000系列就具备频道备份功能且专门为其开发了飞越3000广告管理系统。
以上两种系统上是国内厂商基于我国电视台的实际使用习惯和应用特点自行研制开发的，较为适合我国电视台的使用要求。而视频服务器则是由国外的厂家研发出来并在国外的电视台广泛应用的。由于技术及硬件制造工艺方面的原因，目前业界的主流产品都是外来品牌的。主要有SeaChange的BMC和BMS系列，GVG公司的Profile和MAN系列，Pinnacle公司的MediaStream系列，Sony公司的VSR2000和MAV70以及Vela的RapidAccess等型号。国内目前只有北京格非视频的MagiStream、创智的银鲨BS4000和北大方正的无忧视频服务器FVS。
由于视频服务器需要存储海量的视音频数据，因此为了节省硬盘空间，所有的视频服务器所采用的都是MPEG-2 IBP算法的4:2:2或4:2:0采样。且由于视频服务器的造价非常高，因此所有的视频服务器都能够进行多通道播放。同时为了保证播出的安全性和稳定性，它们都采用了RAID（硬盘冗余阵列）来实现存储的容错及自动恢复。
从上面我们可以看到，和其它的硬盘播出系统相比视频服务器最大的优势在于单机实现多通道播出。而且视频服务器所采用的操作系统一般都是封闭式或嵌入式的，并且专门为视音频应用进行了优化。因此其性能和稳定性都有极大的保障。再加上RAID的应用，其安全性也极高。而它的缺点则是价格太高（一般都是百万级的），即使平均摊到每个通道其价格仍然要比其它硬盘播出系统高出2到4倍。并且由于大多数都是进口产品，软件的功能结构和操作习惯都不是很适合中国的用户。而且其软件和硬件的开放性都很不足，因此要在其基础上进行二次开发比较困难。
有鉴于此，结合了网络化多机多通道和视频服务器两种模式的优点，网络化单机多通道模式应运而生。它基本上延续了网络化多机多通道模式的工作流程，通过采用多通道的MPEG-2 IBP解码卡使得播出机具备了单机多通道播出的功能。这样就在低成本的前提下实现了以往只有视频服务器才有的多通道功能，同时也解决了存储和传输的瓶颈问题。
但是，凡事有利也有弊。MPEG-2 IBP标准采用的是基于帧间压缩和动态分析技术的算法，除了I帧能够被独立的解码之外，B帧和P帧都必须参考相邻帧的数据才能正确地被解码。因而使得MPEG-2 IBP格式的文件无法被实时剪辑和无法进行非线性制作。目前已有的基于MPEG-2 IBP结构的硬盘播出都只能在剪辑之后根据重新设定得入/出点重新生成一次，然后再用生成的新文件来播出。这样做的问题在于生成会消耗比较多的时间，而且每次修改后哪怕只修改一帧也要生成。而且每次生成都会产生一个新的文件，会占用额外的空间。在硬盘播出系统来说一般都和源素材大小基本相同，加上有时会剪辑多次，因此占用的空间至少是原来的两倍以上。也有个别厂家将生成的处理放到传输时再做，这样就导致传输的时间大大增加，总体操作时间根本就没有减少，且剪辑完后也无法实时预览。可以说，这只是一种作弊的技术。
这种现象一直持续到广州现代视讯公司的飞越2000XM硬盘播出系统的出现。
二 “飞越2000XM”系统概况
1．系统技术特点
和其它的多通道硬盘播出系统一样，该系统也采用了MPEG-2 IBP格式。而和其它系统不同的是，有别于其它系统在剪辑后需要重新生成，广州现代视讯结合了多年开发硬盘播出系统的经验，自主研究出独特的数字视频处理的软、硬件技术，彻底解决了对MPEG-2 IBP格式进行实时且达到帧精度的剪辑的技术难题。
在飞越2000XM系统中，用户可以实时采集MPEG-2 IBP格式的文件，采集完后可即时预览该素材。如该素材的入点或/和出点需要调整，可直接在采集界面对其进行剪辑：首先，可通过播放或是拖动进度条上的标尺来实施预览并粗略定位，然后再通过前一帧/后一帧的单步浏览来精确定位，而且每一帧都可以被实时预览。定好位后就可以重新设定素材的入/出点了。和现有的系统不同的是，重新设定得入/出点都是逻辑编辑点，而且无需重新生成就可以马上根据这些逻辑编辑点进行实时预览，在预览的过程中也同样可以进行前一帧/后一帧的实时单帧预览。由于不需要生成，因此无论是工作效率还是存储空间的占用都比现有的系统有了根本上的改善。
和之前提到的在传输时生成的做法完全不同的是，飞越2000XM系统对视音频文件的传输时间和直接通过网络拷贝MPEG-2 IBP格式的文件的时间相同，完全没有增加。而且如果传输时再生成的话，就无法在剪辑后立即实时地进行回放，更加无法进行单帧预览。
另外，系统还可以将MPEG-2 I帧格式的视频文件快速转换成IBP格式。这样就可以和非编系统联网，将制作好的文件直接调入飞越2000XM系统中用于播出。同样的系统也可以将MPEG-2 IBP结构的PS流和ES流的文件登录到系统中使用。
2．系统结构及应用模式
飞越2000XM的上载服务器可同时连接多台播出服务器，每台播出服务器可做到4通道同时播出。用户可以在服务器同