微博

QQ

软件在AV/IT融合中的作用

2003-12-10 郭斌 北京广播学院电视工程系教授 依马狮网


    软件对于传统广播影视系统是一个陌生的面孔,因为该系统是模拟技术的“王国”,没有计算机的容身之地。软件对于基于计算机/网络环境的广播影视系统是一个熟悉的面孔,因为该系统是数字技术的“天堂”,有计算机的用武之地。因此,软件将随着数字电视图像、伴音质量的提高和多媒体综合信息多功能业务的拓展而推进,在数字电视技术(AV)与信息技术(IT)融合的过程中将发挥独特的作用。本文以硬件与软件的关系、软件与AV/ IT融合的关系、软件的发展前景为题,讨论软件在AV/IT融合中的作用。

一 硬件与软件关系
    硬件系统和软件系统是计算机系统的两个组成部分。其中,硬件系统是由CPU、输入/输出设备和存储器构成的计算机物理实体的总称,其职能是接受软件系统的管理和调用指令,完成既定功能;软件系统是由系统软件、应用软件组成的程序(一系列有序的指令的集合)和文档(对程序进行描述的文本)的集合,其职能是管理和调用硬件系统完美无缺地完成既定功能,并具有扩大计算机功能和提高计算机效率的作用。硬件是科学,软件也是科学,软件科学是用科学的方法研究计算机程序的性质和结构的科学,对程序级别、语言级别、算法纯度、程序清晰性、模块化效果及程序设计时间可定量量度;衡量硬件质量好坏有要求,衡量软件质量好坏也有要求,软件质量要求软件无错、符合规定、操作效率高、健壮性好、移植性好、适应性好、设计清晰、文件清晰;硬件有使用寿命,软件也有生存期,从开发要求到软件报废要经过要求定义分析、设计、编码、试验/调试、维护六个阶段等。由上述可见,硬件是计算机的基础,软件是计算机的灵魂,二者相辅相成。 
    广播影视的数字化、网络化,使视频设备供应商提供的数字化的摄、录、编、播、传、收等AV设备在原模拟的线性工作流程上串行地逐步取代了相应的模拟设备,基于软件和硬件构成的计算机的数字设备,在置换到广播影视的环节的过程中,将软件也迁移到广播影视系统内,形成基于计算机/网络环境的广播影视系统。如,以计算机为基础、视音频编辑处理卡为核心、专业化软件为灵魂的网络非线性编辑(网络非编)系统,在置换线性编辑系统时,将网络非编软件也引入到后期制作系统内。该网络非编软件是编辑软件、特技软件、动画软件和字幕软件的集成,是管理、指挥计算机平台和视音频编辑处理卡高效、协调、完美地实现网络非编的一套指令。显然,发出管理、调用硬件协调一致工作的指令的是网络非编软件的职能,按照网络非编软件指令完成编辑、特技、动画和字幕的功能的是硬件的职能,二者缺一不可。从而使广播影视系统对软件和硬件一视同仁。

二 软件与AV /IT融合的关系
    数字电视是模拟技术与数字技术竞争的结果:单从传输图像和伴音的质量而言,模拟电视方案已经达到较高的水平,但存在不能充分利用频谱资源和不能进行多媒体综合信息服务的缺点。于是,模拟方案被否定,数字方案被肯定,数字电视发展的两个目标也因此而定为:提高图像和伴音质量;开展多媒体综合信息多功能业务。
    达到提高图像和伴音质量目标采取的措施是数字化,即模拟信号转换为数字化媒体流进行处理、存储和传输,具体做法是在线性工作流程上通过数字AV设备置换相应的模拟AV设备来实现。传输的特点为实时连续、带宽恒定、速率恒定、链路带宽等于或大于传输信号速率、等时单向(播放与记录的速度一致、时间相等、无上行通道),需要的是数字电视AV技术和专业软件。其中专业软件多为AV设备供应商提供,多用于基于计算机/网络环境的设备中,如虚拟演播室系统、网络非编系统、视频服务器和硬盘播出系统等。软件的功能和质量主要取决于提供商,多为通用软件。
    多媒体综合信息多功能业务的特点主要是个性化服务,将影视的形象性、计算机的交互性、通信的广延性集于一体,是个性化服务的基本特征。其成功的关键是要满足人类获取信息的自然智能行为的需要:无论何时、何地及何种条件(静止或移动状态)下,人体的眼、耳、皮、鼻、舌五个感官几乎同时反复交互地感知多种、多维信息,并通过神经网络系统将其实时地传送至大脑进行分析、处理、判断,做出解释,再返传回全身相应部位,通过视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉的组合,使人类对当前环境实时而正确地做出反应。这种无论何时、何地及何种条件下,采用反复交互方式,实时地同时获取自己所需要的多种、多维信息,并加以分析、判断的人类固有的本领,称为人类获取信息的自然智能行为。可见,人类本身就是一个天然的多媒体信息处理系统,数字电视要取得成功,它就应该是人类的多种、多维感官的延伸。通过向人类提供多层次、多样性的个性化业务服务,如HDTV、iTV、VOD、PPV、电视商务、电视邮件、游戏等,获取数字电视台生存和可持续发展的经济基础。
    达到开展多媒体综合信息多功能业务目标的措施是网络化。由于计算机技术已经发展到可以满足广播电视标准严格要求的水平;采用IT技术的设备(以太网、光纤通道、交换机、存储器)成本下降、性能上升(千兆以太网已广泛采用,光纤通道带宽已达2Gb/s,千兆交换机可处理10Gb/s的数据,已有存储300GB的海量硬盘);网络互相连通灵活扩展。可通过AV/IT融合将传统广播影视系统向基于IT的存储和联网的体系结构过渡,即形成以IT设备为主体、基于计算机的AV编辑、播出、传输、存储和处理系统。计算机的信息处理能力是交互操作的基础,将双向通信技术和信息交换能力融入计算机网络系统,便于信息交互和共享。具体做法是将AV、节目数据和元数据捆绑在一起,打包到MXF文件内,即将数字化媒体流内容转变为数据块文件,采用TCP/IP和FTP文件传输协议在IT网络(网络是两个端系统间通信和支持端到端的多媒体应用所需要的以传输、交换为核心的一系列部件的完整集合)中传输、存储和处理。其中TCP在计算机CPU的辅助下,用软件技术保证数据的可靠传送,利用滑动窗口机制进行流量和阻塞控制;IP提供信息的路由(用于连接分组交换网的交换器),检测IP数据报文丢失。传输的特点为设备类型与存储介质无关、无需编解码变换、可高速复制、异步传输。需要的是数字电视AV/IT融合技术和专业软件。  
    在AV/IT融合中,专业软件具有应用普遍化、功能个性化、处理灵活化的特点:
    1.应用普遍化:AV/IT融合后,形成了基于计算机/网络环境的非线性广播影视系统,系统中大部分都是以计算机为基本工作单元,每个基本单元都普遍应用了不同的专业软件。如网络非编系统中的非编软件、大型硬盘播出系统中的播出软件、媒体资产管理系统中的存储管理软件、存储系统数据迁移管理技术中的视频归档存储管理软件、服务器存储系统中的纯软件RAID硬盘阵列,数字电视节目平台通过软件将各种专业设备的功能关联在一起等。
    2.功能个性化:以计算机为基本工作单元的功能由相应的软件来决定,软件不同,功能就不同。AV/IT融合后,在IT网络中传输、存储和处理的是数据化的文件流(数据流),软件不同,处理就不同,从而有不同的数据流。因此,电视台可根据本台业务需求和对本台采用的技术的理解去定制个性化软件,将技术思路和对系统的理解融入内容数据化之中。如,网络非线性编播系统、新闻共享系统等的软件就是根据电视台需求和理解定制的。
    3.处理灵活化:尽管软件可以管理和调配硬件完成既定功能,但也受到硬件的局限。如非编,由于由运算器、处理器、寄存器组成的计算机的CPU的运算速度和处理能力达不到要求,因此采用了功能强大的硬件视音频板卡来处理。结果,软件性能要受到硬件板卡底层协议各种限制,即必须根据硬件板卡底层协议来构架上层软件,使软件失去应有的灵活性。奥维迅和大洋分别在BIRTV2003展览会上推出的第三代非编的软件,在没有专业硬件板卡的支持下,可以自成一体,完全摆脱了硬件的约束。其中,奥维迅公司的基于图形对象的非编系统Open Edit系列,集字幕、非编、包装三位一体,能够保证三层实时编辑、八层实时字幕,实现了三维可视化技术在视频中的应用,从根本上解决了视频流控制问题。Open Edit是基于图形对象的非编,每个图形就是一个层,特技通过图形层数学形变完成,视频、字幕都可以看作是贴在图形面上的贴图,每层视频贴在一个图形上,字幕也作为一层贴在一个图形上,经过三维特技对图形面进行处理。基于图形对象的层是以软件为核心的层,所以Open Edit是基于软件开发的非编。基于软件的非编的软件本身就是对原非编软件性能的突破,可以充分发挥软件的创新,实现所要求的特效和多层效果,提高了软件的灵活性。大洋的方案是用软件引擎驱动CPU,可以提供I/O、编解码、特效、编辑、控制、管理在内的所有功能模块,满足后期制作全部流程的需要。对于现已有硬件板卡的用户,可通过选配不同的硬件驱动包及相应硬件板卡软件驱动包,可最大化地发挥现有硬件板卡的功能,构成不同级别的非编系统。软件将提供可灵活选配的插件式组合方式以适应不同级别的硬件平台及不同业务需要。

视听科技视频号 广告
发表评论