高清媒體服務器的應用探析

文/[美]彼得·文森特·肯 編譯/施 端

媒體服務器（以下簡稱服務器）在視覺創作中發揮著重要的作用，但由于技術的不同，每臺服務器都有各自的特點與性能。對工程項目而言，最好的產品是那些用戶既能認識到其功能，又能了解其局限性的服務器。

服務器應用的日趨普及，對像素提出了更高的要求。標清（SD）已經開始發出“臨終的哀鳴”，高清（HD）正在成為標準。2007年，在百老匯上演的迪士尼公司的《小美人魚》一劇，使用了Green Hippo公司的Hippotizer HD媒體服務器，自此以后，高清就成為筆者日常工作的一部分。從那時起，使用的1 920×1 080服務器已經擴展到了Coolux公司的Pandoras Box與PRG公司的Mbox Extreme，筆者希望在不久的將來會使用到更多的媒體服務器。

首先做一個旁注。本文中討論的基準分辨率為1 920 ×1 080、播放速率為30幀/秒、固定比特率為24 kbps、長寬比為16:9，有時把這種規格的服務器稱為2 K（而不是1 024×768的分辨率、4:3的長寬比）。本文提到的一些服務器可達到4 K的輸出，其中至少有一臺服務器根本沒有分辨率的限制。（然而，在那種分辨率的條件下，使用某個編輯過的視頻片段，只能得到一個播放圖層。）最有趣的是可以把多臺服務器組合使用，以形成數百萬的像素點區域，甚至以三維形式呈現。

服務器的選擇

在決定使用哪些服務器之前，應牢記每臺服務器的局限性。例如，在系統性能明顯減弱之前，一臺服務器可以播放的最多的圖層數或最多的定格畫面數分別為多少？普遍的錯誤觀念認為：高清定格畫面不具備任何處理能力，因為它是一幅定格畫面。而事實是：大部分的服務器僅僅基于分辨率。無論是高清定格畫面還是高清視頻片段，對服務器來說都是一樣的，因為它們具有相同的分辨率。因此，服務器把它們兩者都視為高清來對待，并消耗更多的系統資源。

對于高清的另一個普遍的錯誤觀念認為：高清媒體服務器的功能是無限的。高清播放的好壞可以通過顯卡或處理器的性能來衡量。基于Windows操作系統的服務器（比如：Hippotizer、Pandoras Box）對于其推薦的視頻卡提供了編寫自定義譯碼庫的功能可供選擇，這意味著大部分的PC服務器更多地依賴于顯卡。基于Mac操作系統的服務器（比如：Mbox Extreme）依賴于處理器。

每臺服務器對視頻片段的載入方式或譯碼方式將會對編程起支配作用。以各種比特率制作一些不同的測試用視頻片段，直到獲得令人滿意的輸出品質與播放性能為止。如果操作者使服務器超載運行，那就不應該歸咎于服務器。例如，可以循環播放2~3個時長為30 s的高清視頻片段，而其他時間只能播放1個關于古加多（giganto）的時長為30分鐘的視頻片段。一些服務器具有錯誤日志功能，通過它可以獲知服務器在哪方面超載運行。Pandoras Box具有強大的錯誤日志功能。通過查看日志可以查詢到服務器超載或崩潰的精確時刻，以及是哪個視頻片段使服務器超出了其承受能力。如果操作者得到了業界喜歡稱之為“jackpot”的信息，那么日志大致顯示：“恭喜，你已使服務器崩潰了”。

Green Hippo公司的服務器有一個實時狀態選項卡，通過它可以實際監測顯卡的幀速率與可使用的內存空間，該選項卡還具有日志功能，它記錄了一切影響服務器狀態的信息，使用者在編程與運行cue時也可以對其進行監測。對高清媒體服務器進行編程需要有責任心，必須為利用系統資源中的shell game做好準備，以此來避免可怕的“jackpot”錯誤信息。

在開始一個應用了高清媒體服務器的項目之前，需要問自己如下問題：

● 為什么要應用高清？

● 采用高清之后確實能獲得良好的視覺效果嗎？

● 打算如何使用服務器？

● 哪臺服務器或哪些服務器的組合可以完成整個項目？

● 如果有一塊800像素寬、100像素高的LED顯示屏，確定真的需要使用高清媒體服務器嗎？

服務器具有的功能已遠遠超越了受控于DMX的視頻片段或DVD播放機具有的功能。媒體服務器使整個設計充滿活力。目前，對服務器的編程大致有兩種方式。第一種方式僅僅把服務器當作播放設備，沒有任何效果。第二種是類似“搭積木”的方式，把服務器當作一套現場合成且基于圖層的系統。編程師編輯素材，如同非線性編輯師、效果師與著色師在電影制作中所做的那樣。與現場合成的主要差異在于可以對素材進行實時編輯與播放，使用多個視頻片段，采用色彩變化、速度變化，甚至采用隨時間變化的現場效果或邊界融合變化。設計師、導演與藝術家可以要求變化，幾乎在他們完成請求之前就可以看到所要求達到的變化效果。使用第一種方式，如果需要變化，那么必須重新編輯整個視頻片段，然后生成一個新的、完整的視頻片段。編程方式的選擇取決于每一位設計師的風格，當然兩種方式都能完成任務。

高清媒體服務器運用于《浮士德的沉淪》

一些系統使用單臺服務器、單輸出模式。有些系統由多臺服務器構成，經由VJ的現場控制把服務器結合起來。奧蘭多舉辦的WES 2009大會就采用了這種系統。哈特曼工作室（Hartmann Studios）的美術設計師格雷格·沙利文（Greg Sullivan）和筆者參與設計。他負責控制一臺Hippo服務器的4個圖層（工作于雙輸出模式）并使用了一個ArKaos 設置——VJ-style，筆者使用一臺MA Lighting公司的grandMA控制臺來控制該臺Hippo服務器的其他部分。由于沙利文把VJ-style與他的設計理念相互融合，與會者們完全被折服了。進一步的復雜效果可以通過MIDI同步、DMX控制和位于不同位置的操作員之間的密切配合、各種運動跟蹤等方式來實現。列表可以一直繼續下去。這被戲稱為“瘋狂的學科”。

過程向導

在集體環境中同時對多臺服務器進行編程可被稱為開放式編程。這類似于DJ、VJ與攝像指導相互合作，以使觀眾體驗到更好的視聽效果。每一位編程師與操作員有權訪問屬于他的那部分系統，同時，系統之間也有權互相訪問。這可以通過燈光控制臺（該控制臺以手動方式進行編程或運行）、MIDI控制器、SMPTE或MIDI時間碼、服務器時間軸、beat bridge、screen-thieving、或者同時綜合使用上述方法來實現。當然，為了項目成功，每個人都必須尊重系統資源，并能監測資源的使用情況。

首先，設計師、編程師與合成師必須相互合作。編程師必須通過多重觸控構架來生成播放曲面，這可以通過各種方式來實現。第一種方式是要有一個連接到服務器的遠程臺式機，或者對Green Hippo公司的服務器而言，有一個可以在任意一臺電腦（該電腦使用Windows XP Pro操作系統，甚至使用運行于Mac操作系統之上的Windows XP Pro操作系統）上運行的受加密狗保護的Zookeeper軟件。對Pandoras Box服務器而言，有一臺coolux公司的手提式電腦，來運行受加密狗保護的媒體管理器應用。這兩種方式除了可以實時查看播放外，還可以看到系統上的所有服務器并可以對資源進行編碼、上傳或分配，只需選擇想要監測的內容即可。還有一個很好的功能是Pandoras媒體管理器與Green Hippo公司的Zookeeper軟件具有組建網絡工作組以此來訪問系統的能力，因此，編程師可以看到編程師素材，設計師可以查看設計師素材。操作員可以處理操作員素材，合成師可以使用合成師素材，相互之間互不干擾。

接著，就是要在一臺遠程電腦上運行可用于大部分控制臺的離線軟件，以使設計師與舞臺監督可以看到當前狀況（一些操作員可能會對此產生畏懼）。通常，cue列表對于舞臺監督來說是足夠用的。真正勇敢的是，把命令行發送給設計師，甚至提供燈具清單，以便在編程時不會被問到：“遮光板關閉了嗎？”筆者發現數字式cue列表遠遠勝過紙張式cue列表，因為每個人都可以看到正在進行的任務，更重要的是，知道何時該等待系統來完成任務。

其后，音響、燈光、舞臺監督與管弦樂隊等部門都必須融入工作組，成為其中的一份子。服務器革命已使各部門通力合作。一個非常好的例子就是羅伯特·勒帕吉（Robert Lepage）的作品《浮士德的沉淪》（La Damnation de Faust），現已成為紐約市大都會歌劇院（New York City Metropolitan Opera）的保留劇目之一，該作品橫跨2008年春秋演出季。筆者與設計師霍爾格·福特（Holger F?rterer）把Ex Machina HD交互式服務器與Hippotizer HD媒體服務器相結合，創造出了一套完全交互式的播放系統，它具有革命性的意義，以此團隊為grandMA自定義了DMX512通道，以便快速地添加交互素材。

每天晚上在大都會的編輯室中，福特編制交互代碼，筆者制作新的交互方式，使其融入編程之中，以用于第二天的排練。要是沒有創意團隊的幫助，這一切都不可能實現。創作團隊與動畫、音響、管弦樂隊、燈光與舞臺監督等部門通力合作。這是筆者參與的最龐大的工作組。

這套系統由Green Hippo HD媒體服務器與Ex Machina HD交互式服務器組成，它們把1 920×1 080交互式影像投射到前后屏幕上，這些影像構成了五幕場景。Hippo服務器為Ex Machina服務器提供了前景與背景，在屏幕上呈現出最終的交互式合成效果與影像畫面。Ex Machina服務器中的素材來自現場運動跟蹤、現場抓拍的影像、管弦樂隊與合唱隊的音頻反饋、紅外攝像機與高清攝像機的反饋、運動控制系統（該系統用于打開與關閉布景前部的屏幕）的反饋以及投影儀的光閘控制。運行編制的定制程序，在Ex Machina高清服務器中會產生影像、動畫以及用于控制交互式效果的規則，根據代碼達到了完全的實時性。

因此，體驗影像的同時還能感受到了素材之間的交互式效果，就好像它正在被創造出來一樣。接著，筆者使用了自定義交互式控制，使用grandMA控制臺來運行，以支配團隊可以插入的任何來源于現實世界的素材，其中包括：風、水、飄動的樹葉、凋萎的樹葉、飛翔的小鳥、小鳥對聲音做出的反應、燭光的閃爍與吹滅、以及每個人的最愛——火。該系統提供了一整套的媒體融入功能，被稱為“隨機控制”。

《浮士德的沉淪》，運用Ex Machina HD交互式媒體服務器與Hippotizer HD媒體服務器，創造出了一套完全交互式的播放系統

大都會的希德是團隊中不可或缺的成員之一。為了讓系統運行起來，必須制作自定義控制，因此，要對grandMA控制臺的通道單獨定義，每臺燈具可以擁有25個自定義控制。每個控制都支配著對現場輸入、素材輸入或由代碼生成的輸入所做出的交互反應的方式。grandMA預置、載入交互效果，然后希德再根據需要有選擇性的對交互效果進行增減。再次按啟動鍵之后，根據程序，該系統會被關閉，然后預置下一個交互式控制。

該自定義控制使我們知道了一臺燈具在grandMA控制臺中可以包含的自定義屬性的上限個數，答案是128個。而grandMA2在這方面已經有了很大改進。投影部主任泰德·希德（Ted Sydor）在每場演出結束后必須卸載這套系統，并在每場演出開演前的4個小時內重新安裝這套系統，與舞臺監督、演員與管弦樂隊保持完全同步。演出中的許多時刻，希德必須跟蹤多名演員、聽從舞臺監督、監測投影系統，并時刻準備以手動方式同步超控（即讓自動控制暫時失效）任何潛在的系統差錯。

大都會的管理部門提供了另一種組建系統的方法，以使創意團隊與工作人員形成一個整體，他們不是以一種常見的袖手旁觀的態度來對待演出。排練期間，希德與他的同事們堅守工作崗位。這使筆者能在排練時騰出時間來快速地對程序做一些修改，甚至可以遠程運行控制室內的grandMA中的一個cue列表，到舞臺監督所在位置，希德與舞臺監督之間都能保持隨時聯系。

另一個值得稱贊的是切換器、投影機輸出與VGA信號分布于大都會中的多個位置，因此，每個人都可處于同步狀態。《浮士德的沉淪》的演出特別復雜，其關鍵就在于營造幻覺。如果舞臺監督發現一個投影cue還沒有完成，他會對此做出反應，等待或請求希德根據需要進行超控。如果設備出現了故障，Scharff Weisberg公司或Ex Machina公司的系統專家會提出解決方案。

該劇目采用的這套交互式系統在媒體設計界的影響將會持續一段時間。紐約市大都會歌劇院、Ex Machina公司與Scharff Weisberg公司組成的專家云集的制作團隊，把多路高清系統的數字網絡體系結構融入到了美國航空航天局的全開放交互式空間站中。

自從《浮士德的沉淪》上演以來，對高清與標清的處理方面已經獲得了許多突破。迪士尼公司的《舞出我人生3D》（Step Up - 3D）中利用了開放式編程。筆者使用Adobe After Effects軟件制作了自定義素材，它會對聲音播放做出反應。然后，把這些視頻片段載入Green Hippo HD服務器中。由聲音播放系統提供的SMPTE信號來觸發用于控制視頻與燈光的grandMA，這使得整套系統對街舞比賽做出了反應。在任何一個比賽場景中，導演與攝影指導都可以切換到任何場景，處于完美的同步狀態，可以使場景獲得精確的再現。

切換器、投影機輸出與VGA信號分布于大都會的多個位置，每個人都可處于同步狀態，這對于營造劇目的幻覺效果至關重要

《浮士德的沉淪》的高清處理效果之一