分布式上載和傳統(tǒng)播出上載的比較和分析

李 勇，張文軍

（河南電視臺(tái)新農(nóng)村頻道，河南 鄭州 450008）

目前，在以視頻服務(wù)器為核心的硬盤自動(dòng)播出系統(tǒng)中，節(jié)目的上載播出是實(shí)現(xiàn)安全播出的重要前提。在播出系統(tǒng)和制作系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通而僅僅作為孤島存在的情況下，磁帶上載就承擔(dān)了硬盤播出素材的全部來源。

傳統(tǒng)的上載方式是以分散的上載工作站來承擔(dān)頻道節(jié)目素材的上載工作，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活，但是在單一頻道的播出系統(tǒng)中，由于服務(wù)器所提供的板卡編解碼通道的數(shù)量限制，上載工作站點(diǎn)很難增加。隨著頻道節(jié)目量的增多和首播節(jié)目量的增大，上載設(shè)備資源緊張的情況日益凸現(xiàn)，經(jīng)常出現(xiàn)大量磁帶排隊(duì)等機(jī)器上載的情況，而當(dāng)編解碼板卡發(fā)生故障的時(shí)候，上載通道減少，剩余的上載設(shè)備就更加不能適應(yīng)節(jié)目播出的需要。為此，一種不占用板卡通道的新型上載模式——分布式上載方式就成為改善目前狀況的新途徑。以下就以河南電視臺(tái)新農(nóng)村頻道播出節(jié)目上載為例，具體分析新老兩種上載方式在LEITCH服務(wù)器環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)和兼容。

1 采用分布式上載方式的背景

河南電視臺(tái)新農(nóng)村頻道采用的是單一頻道的播出系統(tǒng)，除去主備播出和雙墊片占用的解碼通道，2臺(tái)LEITCH服務(wù)器提供2路VTR上載和1路矩陣上載的編碼通道。系統(tǒng)運(yùn)行6年來，設(shè)備老化的問題逐漸增多，特別是視頻服務(wù)器的編解碼板卡老化后故障頻繁，由于過了質(zhì)保期，維修或者從國(guó)外訂購(gòu)新卡的周期都比較長(zhǎng)，價(jià)格也非常昂貴，并且由于板卡內(nèi)置于LEITCH服務(wù)器內(nèi)部，每次操作都需要停機(jī)拆卸，相當(dāng)麻煩，在操作時(shí)僅留單點(diǎn)播出，也會(huì)嚴(yán)重影響到播出安全。這種情況下，增加一個(gè)不依賴播出服務(wù)器的編解碼板卡的上載站點(diǎn)就成為了選型的重點(diǎn)。

考慮到原有播出系統(tǒng)馬上就要改造，為了避免資源的浪費(fèi)和重復(fù)性建設(shè)，所采用的新上載系統(tǒng)將來要能適用于改造后的播出系統(tǒng)，按照經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠的設(shè)計(jì)思路，選用了基于文件傳輸?shù)姆植际缴陷d方式——方正“精易”上載系統(tǒng)。

2 “精易”上載的工作原理以及與傳統(tǒng)上載的區(qū)別

2.1 “精易”上載的工作原理

傳統(tǒng)的上載方式主要是通過視頻服務(wù)器的上載通道，把模擬或者數(shù)字視音頻信號(hào)采集到視頻服務(wù)器中成為素材（主要是通過錄像機(jī)把磁帶上的節(jié)目采集為素材）的方式。雖然在同一個(gè)系統(tǒng)中的不同視頻服務(wù)器之間可以互相遷移素材，甚至可以把素材遷移到外部歸檔系統(tǒng)中，但這些素材無一例外都由視頻服務(wù)器自己采集得來。隨著電視臺(tái)電視技術(shù)的發(fā)展和節(jié)目量的提高，非編制作系統(tǒng)和媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)可以直接提供視音頻素材文件，以文件交換方式替代磁帶交換方式的需求也越來越多。而外部系統(tǒng)提供的素材要在視頻服務(wù)器中正確播出，要利用視頻服務(wù)器轉(zhuǎn)碼技術(shù)，將外部系統(tǒng)上的視音頻文件壓縮格式和文件打包格式都轉(zhuǎn)換為視頻服務(wù)器相同的文件格式，然后再利用視頻服務(wù)器所提供的素材遷移方法來完成素材的遷入和遷出，常見的方法是提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，以FTP方式或者其他專有的方式，通過千兆以太網(wǎng)或者光纖把素材傳輸?shù)椒?wù)器的存儲(chǔ)系統(tǒng)中。有的視頻服務(wù)器自帶FTP接口，可以直接將素材傳輸?shù)椒?wù)器中播出。

轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的主要功能就是將外部系統(tǒng)（如非編制作網(wǎng)或媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)）產(chǎn)生的素材通過轉(zhuǎn)碼遷移到播出系統(tǒng)中，成為播出系統(tǒng)能夠識(shí)別和播出的素材。同時(shí)，也可以將播出系統(tǒng)上載的素材回遷到外部系統(tǒng)中供編輯制作或者長(zhǎng)期保存。典型的轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景如圖1所示。

其中，在外部系統(tǒng)的存儲(chǔ)中將開辟一塊節(jié)目緩沖區(qū)，用于存放待遷移的視音頻素材和對(duì)應(yīng)的元數(shù)據(jù)文件。轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)服務(wù)器需要安裝2塊千兆網(wǎng)卡或光纖網(wǎng)卡，分別連接節(jié)目緩沖區(qū)和視頻服務(wù)器存儲(chǔ)或者播出二級(jí)存儲(chǔ)，以便實(shí)現(xiàn)視音頻素材的交換。轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)服務(wù)器訪問節(jié)目緩沖區(qū)，一般采用共享目錄的方式實(shí)現(xiàn)。通常情況下，轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)服務(wù)器還需要安裝至少1塊百兆網(wǎng)卡，用于將讀到的元數(shù)據(jù)信息寫入播控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，供播控系統(tǒng)各個(gè)模塊查詢和使用。

轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)服務(wù)器上安裝了方正“精易”轉(zhuǎn)碼和遷移軟件，其主要工作流程是：

1）外部系統(tǒng)將準(zhǔn)備好的視音頻素材和對(duì)應(yīng)的元數(shù)據(jù)文件放到節(jié)目緩沖區(qū)，并給轉(zhuǎn)碼和遷移軟件發(fā)送通知消息；

2）轉(zhuǎn)碼和遷移軟件訪問節(jié)目緩沖區(qū)的共享目錄，讀取視音頻素材文件，通過轉(zhuǎn)碼，生成視頻服務(wù)器能夠識(shí)別的文件格式，保存到轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)服務(wù)器上；

3）轉(zhuǎn)碼和遷移軟件將生成的文件通過視頻服務(wù)器的接口方法（通常是FTP方式）遷移到視頻服務(wù)器或者二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)中；

4）轉(zhuǎn)碼和遷移軟件讀取素材的元數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過處理后寫入到播控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；

5）轉(zhuǎn)碼和遷移軟件記錄相應(yīng)的日志信息，并把遷移結(jié)果以消息的形式通知外部系統(tǒng)。

“精易”上載方式就是在轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的思路上，采用采集工作站的方法，通過第三方的視音頻采集卡來擴(kuò)展視頻服務(wù)器的上載能力，不需要占用視頻服務(wù)器的板卡通道。在工作站上安裝專業(yè)視音頻采集卡，把錄像機(jī)信號(hào)先采集以后，以MPEG-2格式（LEITCH服務(wù)器的專用格式）進(jìn)行壓縮，并封裝成視頻服務(wù)器能夠識(shí)別的格式，然后遷移到視頻服務(wù)器中。其原理如圖2所示。

2.2 “精易”上載方式與傳統(tǒng)上載的區(qū)別

視頻服務(wù)器的通道數(shù)量是有限的。在沒有轉(zhuǎn)碼技術(shù)之前，如果視頻服務(wù)器上載通道不夠，只能通過增加新的視頻服務(wù)器來得到足夠的上載能力，這樣往往導(dǎo)致系統(tǒng)成本的大幅提高。通過“精易”上載方式，能夠以較低的成本提供一定的素材上載能力，不占用視頻服務(wù)器的編碼通道，節(jié)約資源。

需要為廣告部等部門提供上載功能的情況下，廣告素材通常都是由廣告部人員來上載。在廣告部門離播出機(jī)房較遠(yuǎn)的時(shí)候，直接使用視音頻信號(hào)不方便，尤其是RS-422控制線路有一定的距離限制。如果使用“精易”上載方式，只需要部署千兆以太網(wǎng)和百兆以太網(wǎng)線就可以實(shí)現(xiàn)素材的上載。同時(shí)，這也實(shí)現(xiàn)了廣告上載機(jī)房與播出機(jī)房的隔離，有益于管理。

采用傳統(tǒng)上載方式，效率是1∶1，即1 h的素材需要1 h的上載時(shí)間，上載完成即可以播出使用。而采用“精易”上載方式，系統(tǒng)效率受到工作站硬件配置和待轉(zhuǎn)碼的文件格式與視頻服務(wù)器文件格式之間的差異的限制，效率相對(duì)比較慢，必須轉(zhuǎn)碼傳輸?shù)揭曨l服務(wù)器以后才能用于播出，通常情況下，從開始采集到素材遷移到服務(wù)器中，可以達(dá)到1∶1.1到1∶1.5的時(shí)間；換言之，60 h的節(jié)目，總共需要66～90 h就可以完成采集和遷移任務(wù)，傳到視頻服務(wù)器上進(jìn)行播出。

3 “精易”上載的安裝步驟及數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境

3.1 上載站點(diǎn)安裝及收錄軟件升級(jí)

原來配有2路上載，錄像機(jī)VTR1和VTR2分別用于2個(gè)上載工作站并通過422倒換開關(guān)承擔(dān)錄像機(jī)帶播任務(wù)，另外1路矩陣應(yīng)急上載和上載2共用1臺(tái)上載工作站。上載1和上載2分別占用LEITCH主視頻服務(wù)器里面的CH1和CH2通道，這2個(gè)通道是由同一塊編解碼板卡提供；矩陣上載占用LEITCH備視頻服務(wù)器里的CH1通道，由另一塊編解碼板卡提供。當(dāng)主視頻服務(wù)器的CH1通道出現(xiàn)故障后，上載1不能正常使用，上載2和矩陣上載因共用1臺(tái)工作站，只能當(dāng)作1個(gè)上載使用。

拆掉上載1工作站以便在原位置安裝“精易”上載工作站，是由1臺(tái)惠普的Z400主機(jī)配1塊數(shù)字視音頻處理卡（Blackmaglc Design）組裝而成。信號(hào)調(diào)試好以后安裝“方正精易視音頻處理系統(tǒng)自動(dòng)收錄軟件5.0版”，操作界面如圖3所示。

為了能使用新的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件（方正精翰內(nèi)容管理系統(tǒng)）需要將上載2和矩陣上載軟件分別從“方正無憂自動(dòng)收錄系統(tǒng)5.0”升級(jí)為6.0版本，操作界面如圖4所示，至此工作站的安裝基本完成。

3.2 內(nèi)容管理系統(tǒng)升級(jí)更換

由于原有的內(nèi)容管理系統(tǒng)不能適用于新的“精易”上載，需要安裝相匹配的方正“精瀚”內(nèi)容管理系統(tǒng)。

方正“精瀚”內(nèi)容管理系統(tǒng)安裝分服務(wù)端和客戶端，服務(wù)端及客戶端需安裝mdac_typ.exe（Microsoft Data Access Components 2.8）及 msxmlCHS.msi（XML 分 析 程序）。服務(wù)端需安裝“啟用網(wǎng)絡(luò)com+訪問”組件，建議安裝“Internet信息服務(wù)（IIS）”和“ASP.NET”組件。運(yùn)行“日志查詢LogViewApp”的設(shè)備還需安裝Microsoft.Net Framework 2.0或以上版本。

內(nèi)容管理軟件安裝分了兩大部分，一部分是FTP服務(wù)器上的COM+組件（包括FDMFTP52，Mediaop和Taskmgr），正確安裝完成后會(huì)自動(dòng)在后臺(tái)運(yùn)行，另一部分是客戶端可執(zhí)行程序（包括素材管理、任務(wù)察看、自動(dòng)任務(wù)生成和任務(wù)執(zhí)行）。組件和可執(zhí)行程序都安裝在備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器BDC上。

服務(wù)端安裝前，考慮到萬一安裝不成功可以及時(shí)恢復(fù)原來系統(tǒng)，不影響安全播出。創(chuàng)建內(nèi)容管理數(shù)據(jù)庫(kù)表和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，由于BDC是在線使用的老系統(tǒng)，需要先給當(dāng)前PDC使用的dbas52數(shù)據(jù)庫(kù)做個(gè)完整備份（以免升級(jí)失敗無法還原老系統(tǒng)），然后在沒有上載、素材調(diào)度的空閑時(shí)段（至少留出3 h，選擇夜間零點(diǎn)進(jìn)行），在原有dbas52數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，把“bcms20-建表語句.sql”、“bcms20-基礎(chǔ)數(shù)據(jù).sql”文件先后通過SQL查詢分析器把新的數(shù)據(jù)庫(kù)表和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到dbas52數(shù)據(jù)庫(kù)后，對(duì)內(nèi)容管理系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)表進(jìn)行編輯。

客戶端的安裝包括組件安裝和可執(zhí)行文件的安裝。首先根據(jù)客戶端工作站的需要，把內(nèi)容管理程序相應(yīng)的客戶端組件運(yùn)行目錄和執(zhí)行文件運(yùn)行目錄，分別復(fù)制到工作站的“D:Founder”目錄中，其中，客戶端組件包含“FDMFTP52”，“FDMMediaop”，“TaskMgrLib”3 個(gè)子文件夾，需要逐個(gè)安裝；客戶端執(zhí)行文件包含“自動(dòng)任務(wù)生成AutoTaskCreator”、“任務(wù)執(zhí)行 ExecuteSvr”、“素材管理 BCMSManager”和“任務(wù)察看TaskViewEx”幾個(gè)程序，也需要分別安裝。“自動(dòng)任務(wù)生成AutoTaskCreator”程序和“自動(dòng)任務(wù)執(zhí)行ExecuteSvr”程序構(gòu)成了內(nèi)容管理系統(tǒng)自動(dòng)任務(wù)生成和執(zhí)行的核心模塊，它們通過執(zhí)行一些必要的策略，承擔(dān)了素材管理的全部功能，在素材拷貝期間不能關(guān)閉，而“素材管理BCMSManager”和“任務(wù)察看TaskViewEx”程序打開或關(guān)閉并不直接影響自動(dòng)任務(wù)的生成和執(zhí)行。較為通用的“自動(dòng)任務(wù)策略AutoTask.POL”文件主要包含了“播出準(zhǔn)備，根據(jù)節(jié)目單從二級(jí)存儲(chǔ)向播出服務(wù)器遷移”、“播出準(zhǔn)備，根據(jù)播出日期從二級(jí)存儲(chǔ)向播出服務(wù)器遷移”、“播出準(zhǔn)備，根據(jù)段落包從二級(jí)存儲(chǔ)向播出服務(wù)器遷移”、“回遷：主備播出服務(wù)器到二級(jí)存儲(chǔ)”、“主備同步，主播出服務(wù)器和備播出服務(wù)器之間”、“播出服務(wù)器刪除”、“清除播出主備回收站”、“二級(jí)存儲(chǔ)回收站”、“二級(jí)存儲(chǔ)回收站清空”等任務(wù)策略，在緊急情況下也可以手動(dòng)執(zhí)行這些策略。

4 “精易”上載和傳統(tǒng)上載的兼容性分析和調(diào)試過程

“精易”上載系統(tǒng)是通過交換機(jī)的網(wǎng)線來傳輸文件的，而傳輸?shù)膶?shí)施最終還是要通過“精翰”內(nèi)容管理系統(tǒng)的策略執(zhí)行來控制。這樣的上載方式和內(nèi)容管理系統(tǒng)主要是面向模塊化設(shè)計(jì)的新型服務(wù)器設(shè)計(jì)的，運(yùn)行的環(huán)境也比較適合于新的操作系統(tǒng)。而原有的LEITCH服務(wù)器是已經(jīng)停產(chǎn)2年的老款服務(wù)器，備數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)也僅僅是Windows 98，所以按照既定的步驟正確安裝后，還是出現(xiàn)了一些問題，以下就通過這些問題的解決過程來看一下軟件的兼容性。

1）“精易”上載過的部分節(jié)目，打包上傳成功并主備鏡像后，發(fā)現(xiàn)文件只有首幀畫面，其余全部為黑場(chǎng)。出現(xiàn)這樣的情況時(shí)，原本需要幾十秒甚至幾分鐘才能打包上傳成功的素材瞬間就能完成，上傳的文件大小也比正常的小很多，這種情況如果不能及時(shí)解決，對(duì)于安全播出將是致命的威脅。把原來“本地打包、直接上傳到視頻服務(wù)器”的方式改為“本地打包、上傳到本地、再通過策略拷貝到視頻服務(wù)器”的方式，將“精易”工作站本地的1 000 Gbyte硬盤當(dāng)作二級(jí)存儲(chǔ)，雖然在文件傳輸環(huán)節(jié)增加了拷貝的時(shí)間，但是由于素材打包和上傳都在本地進(jìn)行，減少了傳輸網(wǎng)絡(luò)對(duì)打包的影響。事實(shí)證明這樣的思路是對(duì)的。

2）“精翰”內(nèi)容管理不能執(zhí)行主備拷貝任務(wù)，通過FTP底層程序手動(dòng)拷貝也沒成功。通過察看LEITCH服務(wù)器的詳細(xì)資料，得知LEITCH服務(wù)器所能提供的FTP站點(diǎn)是有限制的，“精易”上載、主備播出工作站和主備數(shù)據(jù)庫(kù)在工作時(shí)都要占用FTP站點(diǎn)，原有設(shè)備配置時(shí)剛好夠用，目前多加了1個(gè)“精易”上載后，就出現(xiàn)了2個(gè)設(shè)備爭(zhēng)1個(gè)FTP站點(diǎn)的現(xiàn)象。考慮到LEITCH服務(wù)器的FTP站點(diǎn)不可能增加，最終修改了播出工作站的查詢方式，由原來的主備工作站通過FTP站點(diǎn)都查詢主備視頻服務(wù)器改為主工作站只查詢主視頻服務(wù)器、備工作站只查詢備視頻服務(wù)器，從而可以釋放出1個(gè)FTP站點(diǎn)給“精易”上載使用，修改后運(yùn)行1個(gè)月來，素材拷貝全部正常。

3）用“精易”上載過的節(jié)目和傳統(tǒng)方式上載的節(jié)目順序播出時(shí)，偶爾會(huì)在中間加1幀黑場(chǎng)。通過對(duì)比視頻服務(wù)器里面的素材，發(fā)現(xiàn)用傳統(tǒng)方式上載的素材GoP長(zhǎng)度為15位，而用“精易”上載的素材GoP只有12位，通過與軟件開發(fā)人員的溝通，對(duì)“精易”上載程序5.0版本進(jìn)行了修改，通過后面的觀察，情況得到了改善。

4）傳統(tǒng)上載方式是1∶1上載，上載結(jié)束審看通過就可以用于播出，而“精易”上載完成后，要打包上傳到本地再拷貝到視頻服務(wù)器才能用于播出，時(shí)間大于1∶1，所以對(duì)于當(dāng)天緊急播出的節(jié)目，最好選用傳統(tǒng)上載方式，而如果必須要用“精易”上載的，則需要提前算好時(shí)間，必要時(shí)手動(dòng)拷貝到主視頻服務(wù)器再播出。

5）原來的2臺(tái)上載用錄像機(jī)既可用于上載，又能通過422開關(guān)進(jìn)行帶播，VTR1改為“精易”上載使用后，不再受422開關(guān)控制，如果有帶播任務(wù)只能選擇VTR2，出現(xiàn)2盤帶播的情況，則需要對(duì)VTR1進(jìn)行手動(dòng)播出，安全系數(shù)大大降低。

5 結(jié)束語

板卡上載歸屬于傳統(tǒng)視頻的線性思考，而分布式的上載采用了網(wǎng)絡(luò)的非線性思考。傳統(tǒng)方式上載相對(duì)穩(wěn)定，直接進(jìn)入播出視頻服務(wù)器，播出文件所見即所得，缺點(diǎn)是性價(jià)比較低，與視頻服務(wù)器板卡連接方式較死板。而分布式的上載優(yōu)勢(shì)是相對(duì)于昂貴的播出視頻服務(wù)器上載板卡成本的降低，及其在部署地點(diǎn)靈活性和數(shù)量上的可擴(kuò)展性。在電視臺(tái)播出系統(tǒng)上載的實(shí)際應(yīng)用可以根據(jù)兩者的差異和自身生產(chǎn)節(jié)目的特點(diǎn)，同構(gòu)或者異構(gòu)使用，以求達(dá)到更高的播出上載的安全要求和系統(tǒng)配置的經(jīng)濟(jì)性。