徐州電視臺高清電視劇編輯系統的設計及應用

王 路，尹麗娜，仲 超

(徐州廣播電視臺，江蘇 徐州 221006)

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徐州電視臺高清電視劇編輯系統的設計及應用

王 路，尹麗娜，仲 超

(徐州廣播電視臺，江蘇 徐州 221006)

為了實現徐州電視臺電視劇制作播出的高清化，設計和建設了高清電視劇編輯系統。該系統創新性地將第三方集群NAS存儲設備應用于Avid編輯系統，實現了低成本、結構簡單的單網架構；創新性地設計了電視劇網與媒資網共用NAS存儲、IBM數據流磁帶庫和核心交換機的建網方案。在電視劇的上載、審看、剪輯和送播流程上得到了優化，實現了高清電視劇的文件化送播。

高清電視劇編輯網；NAS存儲；數據流磁帶庫

在電視媒體競爭日益激烈的今天，電視劇的播出成為了電視臺搶占收視市場份額的重要手段。徐州臺原有的電視劇備播模式以傳統磁帶為記錄載體完成電視劇的采購、編輯、播出和存儲，這種方式不僅步驟繁瑣、效率不高，而且磁帶的頻繁上下載還影響畫面質量。隨著廣電行業高清化進程的推進，徐州臺已完成全臺非編網的高清化和播出系統的高清化，因此高清電視劇編輯系統的建設迫在眉睫。

1 系統結構設計

電視劇編輯系統網絡結構如圖1所示。

圖1 電視劇編輯系統網絡結構圖

高清電視劇編輯系統采用萬兆交換機和NAS存儲構成的單網架構，萬兆為核心，千兆到桌面。電視劇編輯系統的對外應用模塊主要包括5臺上載工作站、5臺審查工作站、5臺剪輯工作站；后臺服務模塊主要有存儲設備(包括在線存儲-N8300集群NAS存儲和近線存儲-IBM TS3584數據流磁帶庫)、轉碼服務器、歸檔還原服務器和數據庫服務器；核心交換機通過防火墻與播出系統相連，降低了網絡安全對播出系統造成的風險。

1)核心存儲

電視劇編輯網為全高清系統，對存儲提出了更高的要求，需要存儲系統提供穩定、低延時、高吞吐帶寬，并具有良好的可靠性，以保障業務的持續性。本方案存儲系統采用的集群NAS華為OceanStor N8300，采用了多節點全Active集群技術，所有的引擎節點均處在同一個集群，可以協同工作，并發進行事務處理[1]。

2)數據流磁帶庫

系統的近線存儲采用IBM TS3584數據流磁帶庫，提供高級磁帶庫管理系統 (ALMS) 組件，支持動態存儲管理，允許用戶動態創建和改變邏輯磁帶庫和將任何磁帶機配置到任何邏輯磁帶庫[1]。在建立電視劇編輯系統時充分利用了這一特點，后文將有詳細論述。

3)歸檔還原服務器

歸檔服務器采用了Linux操作系統，安裝了IBM LTFS歸檔管理軟件，該軟件是為IBM LTO 5定制的一個歸檔管理軟件，采用了LTO 5技術獨有的LTFS文件存儲系統。

4)工作站

系統共配置15臺工作站，均采用Dell T7600圖形工作站，配置2顆英特爾E5-2620處理器和16 Gbyte DDR3的內存，系統硬盤為256 Gbyte SATA3固態硬盤，3塊1 Tbyte SATA硬盤做RAID5可以輕松處理大量數據。工作站全面使用64位Windows 7操作系統，安裝Avid Media Composer編輯系統。

5)交換系統

核心交換機采用華為Quidway S9306，配置48端口千兆以太網電接口板和24端口萬兆以太網光接口板，萬兆光口用于各應用系統互聯，千兆電口用于工作站級聯。

2 業務流程設計

電視劇編輯系統工作流程如圖2所示。

圖2 電視劇編輯系統工作流程圖

上載：外購的高清電視劇以藍光盤為載體，格式為XDCAM HD 50 Mbit/s (1080i/50)，通過上載工作站的Avid Media Composer軟件上載至電視劇網的在線存儲。

轉碼：為了流暢地審看高清電視劇，在系統中配置了轉碼服務器在后臺對原碼視頻文件進行后臺轉碼，轉碼后的高清文件審看流暢無卡頓且保持原素材的清晰度。

歸檔：當電視劇編輯網的在線存儲利用率達到設定的歸檔水位線后，歸檔服務器對視頻文件進行歸檔，將存放于在線存儲的文件遷移至近線存儲即IBM數據流磁帶庫中。歸檔完成后可以將在線存儲中已歸檔的原文件刪除，以便繼續上載新劇，提升在線存儲的循環利用率。

還原：當有重播任務需要調用在線存儲中已經被刪除的電視劇時，后臺服務發送還原命令，從近線存儲即數據流磁帶庫還原并遷移文件至在線存儲。

剪輯：各頻道需要播出的電視劇，如果不需要剪輯，直接從在線存儲調用原版電視劇；如果需要剪輯或制作宣傳片，可以在工作站使用Avid Media Composer軟件對原版電視劇進行剪輯，剪輯后將視頻文件打包至在線存儲的送播存儲區進行送播。

文件化送播：電視劇編輯網通過防火墻與播出網連接，通過文件化送播系統實現視頻文件向播出系統的遷移，并將元數據信息注冊到播出數據庫。實現了電視劇的文件化遷移和異構系統間的元數據傳遞。

3 系統創新點

3.1 集群NAS+Avid MEIDA COMPOSER組網方案

電視劇編輯網采用單網架構，將第三方的集群NAS存儲設備替代Avid公司價格昂貴的專用ISIS存儲,應用于Avid編輯系統。

系統通過存儲管理軟件SMET-Dbox Client(上海文廣公司基于Avid ISIS存儲技術開發的客戶端軟件)實現對NAS存儲設備的支持。

3.1.1 集群NAS替代Avid專用ISIS存儲

目前實際應用的高清編輯網主要采用“FC+以太網”的雙網架構或“純以太網”的單網架構。

雙網架構網絡拓撲結構復雜，且FC交換機、FC網卡和共享管理軟件等都價格不菲。

“純以太網”的單網架構，可以大大簡化系統實施、后續維護的難度，但同時也對高清存儲系統、管理軟件和高清非編軟件提出了更高的要求。Avid公司的單網架構通常以其獨有的Unity ISIS系列存儲作為高清存儲核心，不支持其他第三方廠商的存儲產品，而ISIS存儲系統的價格較高，約占整個系統成本的一半，這樣算下來系統整體價格反而比采用雙網架構還高。

為了降低預算成本，徐州臺在Avid公司的支持下，采用集群NAS方案替代Avid ISIS作為存儲方案，這是一種新的存儲及網絡解決方案。將第三方的集群NAS存儲設備應用于Avid編輯系統，以Avid Media Composer為視頻編輯軟件，配合上海文廣公司新開發的管理軟件，在集群NAS存儲產品上，組建單網架構的高清電視劇編輯系統，既保留了單網架構的固有優勢，又降低了成本[1]。

三種網絡架構方案對比見表1。

表1 網絡架構對比表

3.1.2 通過存儲管理軟件SMET-Dbox Client實現對NAS存儲設備的支持

Avid制作系統只支持它專有的Unity ISIS存儲系統，雖然集群NAS存儲系統有很多優點，但是卻不能直接被Avid制作系統所采用。徐州臺與上海文廣共同開發了一個存儲管理軟件作為Avid制作系統與NAS存儲系統之間連接的橋梁，即SMET-Dbox Client存儲管理軟件，利用它來實現Avid制作系統對通用存儲設備的支持。

SMET-Dbox Client是基于Avid ISIS存儲技術開發的客戶端軟件，支持Avid編輯系統讀寫網絡素材，通過該客戶端可以支持絕大多數第三方通用存儲設備(不需要專門采購Avid的專用ISIS存儲設備)[1]。

3.2 電視劇編輯系統和媒資系統共用在線存儲、近線存儲和交換機

由于新建的電視劇編輯網與徐州臺原有的媒資網的網絡結構相似，物理距離近，為了節省資金，設計了電視劇編輯網和媒資網共用NAS存儲、IBM帶庫和華為交換機的網絡架構方案，具體方案如圖3所示。

圖3 電視劇編輯網與媒資網共用存儲及交換機示意圖

3.2.1 共用在線存儲-NAS存儲

在線存儲采用的是華為公司的OceanStor N8300集群NAS存儲系統，配置2個NAS引擎節點、4個S2600T(滿配24塊硬盤)擴展硬盤框，共配96塊2 Tbyte的SATA硬盤，實際可用總容量為131 Tbyte。N8300對外提供4個4 Gbit/s的光纖業務網口，根據實測整個存儲可提供1 600 Mbyte/s帶寬。

如圖3所示，將N8300存儲劃分為兩個CIFS共享文件系統，一個名為meizi文件系統，供媒資網使用；一個名為dianshiju文件系統，供電視劇編輯網使用。為了使兩個網絡同時訪問存儲時負載量均衡，設計了一個方案：將N8300存儲的4個對外FC業務網口平均劃分給媒資網和電視劇網，媒資網的所有主機通過業務網口1、2訪問NAS存儲的meizi文件系統，電視劇網的所有主機通過業務網口3、4訪問dianshiju文件系統。

為了判斷兩個系統共用一個存儲是否能夠滿足系統業務需求帶寬，對電視劇網的業務帶寬做了極限情況下的計算，見表2(電視劇碼率為50 Mbit/s)。

表2 網絡極限帶寬計算表

按照所有業務同時的極限情況來計算：

1)5臺上載工作站同時上載高清電視劇，工作站千兆網口接入，按照80%的利用率計算；

2)5臺審看工作站同時審看50 Mbit/s碼率的電視劇；

3)5臺剪輯工作站同時剪輯4軌50 Mbit/s碼率的視頻素材；

4)歸檔和還原的速度受到磁帶驅動器的讀寫速度限制，實測磁帶驅動器讀寫速度為32 Mbyte/s左右，電視劇網只配置了一個磁帶驅動器，歸檔和還原進程不能并行。

經計算電視劇編輯網業務極限帶寬需求總量為688 Mbyte/s，N8300存儲的實測帶寬為1 600 Mbyte/s，完全能夠滿足電視劇網的業務需求，還剩有900 Mbyte/s帶寬可供媒資網使用。

媒資網主要業務為歷史磁帶的上載、非編網向媒資的節目導入，媒資向非編網的節目下載，節目的編目和發布、歸檔和還原。媒資網共有5臺上載工作站用于歷史磁帶的上載，文件碼率為25 Mbit/s，需25(Mbit/s)/8×5(臺)=15.5 Mbyte/s帶寬；媒資網配置3個磁帶驅動器用于歸檔和還原，按照驅動器實測讀寫速度計算僅需32 (Mbyte/s)×3(臺)=96 Mbyte/s帶寬；編目、發布業務都是對低碼率素材的讀寫，帶寬需求量可以忽略不計；非編與媒資之間的節目導入和下載業務都是單線程，且時效性不高；因此900 Mbyte/s的存儲帶寬完全可以滿足媒資網的業務需求。

根據以上分析結果，電視劇編輯網和媒資網共用一個NAS存儲切實可行，此方案可以大大節約系統建設成本。電視劇編輯網建成投入使用后，系統業務運行流暢。

3.2.2 共用近線存儲-IBM數據流磁帶庫

近線存儲采用IBM 3584數據流磁帶庫，該磁帶庫配置了1個主柜和2個擴展柜，其中主柜中配有1個機械臂及4臺數據流磁帶驅動器，該磁帶庫共設有1 167個磁帶槽位，采用LTO 5數據流磁帶，單盤容量為1.5 Tbyte，近線存儲總容量為1 750 Tbyte。

TS3584 磁帶庫提供高級磁帶庫管理系統 (ALMS) 組件，支持動態存儲管理，允許用戶動態創建和改變邏輯磁帶庫和將任何磁帶驅動器配置到任何邏輯磁帶庫，正是這一技術支持實現電視劇編輯網和媒資網共用一個磁帶庫，可以把同一帶庫的不同磁帶驅動器分配到不同的邏輯磁帶庫中。

如圖3所示，IBM 3584磁帶庫共有4臺磁帶驅動器，根據兩個系統的歸檔還原實際業務需求量，將其中的1臺驅動器分配給電視劇網使用，剩余的3臺分配給媒資網，兩個系統共用一個機械臂和擴展柜中的磁帶槽位。由于兩個系統共用磁帶擴展柜，為了區分不同系統所使用的數據流磁帶，對磁帶號進行了邏輯上的劃分，電視劇網的磁帶驅動器只對某一個號段的磁帶進行使用，而媒資網則調用另外一個號段的數據流磁帶。

3.2.3 共用核心交換機-華為S9306

核心交換機采用華為Quidway S9306，配置48端口千兆以太網電接口板和24端口萬兆以太網光接口板。

如圖3所示，將電視劇編輯網和媒資網分別接入交換機劃分的不同VLAN中。電視劇編輯網和媒資網工作站通過千兆以太網口接入交換機，服務器和存儲設備通過萬兆光纖網口接入交換機。

3.3 業務流程上的優化

3.3.1 剪輯和送播流程的優化

徐州臺共4個頻道，在沒有建立電視劇編輯網前，每個頻道需要使用電視劇資料時必須從總編室借原版磁帶，在各自的非編網進行電視劇的上載和剪輯，然后下載至錄像帶或藍光盤送播。重復的上載不僅浪費人力，還嚴重影響視頻信號質量。

在建立電視劇編輯網的同時，徐州臺也在進行文件化送播系統的建設，兩個系統建成后，電視劇的剪輯和送播流程得到了很大的改善，具體對比見表3。4個頻道的電視劇剪輯送播人員可以在電視劇網內共享電視劇素材，避免了以前的重復上載工作；共享工作站集中完成電視劇的上載、審看、剪輯和送播工作；送播環節脫離了傳統物理介質，通過正奇送播軟件可以實現由電視劇網存儲向播出網存儲的文件化送播。

表3 電視劇審看剪輯送播模式對比表

3.3.2 電視劇的文件化送播

徐州臺使用正奇公司研發的文件送播系統，備播電視劇節目文件存放在電視劇網存儲區中，送播人員在送播軟件中填寫備播電視劇的元數據信息等，發起送播流程；送播系統接收任務并生成此任務的元數據信息(即XML文件)，通過FTP方式將備播電視劇遷移至播出網二級存儲并進行MD5校驗，成功后請求元數據導入，由此完成從電視劇網存儲向播出網存儲的節目遷移送播。

4 總結

新建的高清電視劇編輯系統實現了高清電視劇的上載、審看、存檔和送播，整個流程實現高清化；各頻道工作人員在電視劇網內共享原版電視劇素材，節省了重復上載的工作，資源共享大大提高了工作效率；高清播放軟件審看高清電視劇替代了原有的錄像機審看方式，大大提升了視覺感官與審查效率。

在高清電視劇編輯系統的設計和建設中采取了以下關鍵技術：

1)創新性地將第三方集群NAS存儲替代Avid專用ISIS存儲應用于Avid編輯系統，以Avid Media Composer為視頻編輯軟件，配合上海文廣公司新開發的SMET-Dbox Client管理軟件，在NAS存儲系統的基礎上，組建了單網架構的高清電視劇編輯系統，既保留了單網架構的優勢，又降低了成本。

2)在不影響系統業務需求、存儲容量和網絡帶寬的情況下，設計了電視劇編輯網與媒資網共用NAS存儲、IBM帶庫和華為交換機的建網方案，大大節省了系統建設的成本。

由于采用了這些創造性的關鍵技術，徐州臺建設的高清電視劇編輯網具有集先進性、安全性和經濟性于一身的特點，為城市電視臺高清電視劇編輯網的建設提供了高性價比的解決方案。

[1] 王東升,劉偉.徐州廣播電視臺高清節目制作播出存儲系統[J].視聽界(廣播電視技術),2013(3):48-51.

[2] 車希榮,柏青華,鄒娟娟.全臺高標清非編制作網絡系統設計[J].電視技術,2015，39(4):60-63.

[3] 龐悅.新型播控系統中電視劇播前編輯網的應用[J].廣播與電視技術,2012(5):72-75.

[4] 姜鵬.遼寧廣播電視臺電視劇剪輯網的構成與應用[J].現代電視技術,2014(2):82-84.

王 路(1984— )，碩士，工程師，主研計算機及網絡技術、視音頻技術；

尹麗娜(1984— )，女，碩士，工程師，主研計算機及網絡技術、視音頻技術；

仲 超(1983— )，碩士生，工程師，主研計算機及網絡技術、視音頻技術。

責任編輯：薛 京

Design and application of HDTV drama editing system in Xuzhou TV station

WANG Lu,YIN Lina,ZHONG Chao

(XuzhouRadioandTVStation,JiangsuXuzhou221006,China)

In order to achieve the production and broadcasting of HD TV drama in Xuzhou TV station, HD TV drama editing system is designed and built. The system accomplishes a low-cost and simple single network structure with the application of a third-party cluster NAS storage device to Avid editing system innovatively, the scheme is designed by which NAS storage, IBM Data stream tape library and core switch could be shared by two systems. The workflow has been greatly optimized and the filing transmission of HD TV drama has been achieved.

HD TV drama editing system; NAS storage; data stream tape library

王路，尹麗娜，仲超. 徐州電視臺高清電視劇編輯系統的設計及應用[J]. 電視技術，2016,40(12)：89-93. WANG L,YIN L N,ZHONG C. Design and application of HDTV drama editing system in Xuzhou TV station[J]. Video engineering，2016,40(12)：89-93.

TN948

B

10.16280/j.videoe.2016.12.017

2016-04-06