北京冬奧視覺盛宴背后的IT技術
——DELL科技集團 超高清解決方案

連晉波

（DELL科技集團，北京 100020 ）

1.概述

2022年2月4 日北京冬奧會開幕式讓人們重新認識了廣播電視技術，在技術的加持下，中國廣電人給我們呈現了一場精彩絕倫的視覺盛宴。北京冬奧會的各種賽事，不論在電視、電腦，還是移動端，那些細膩清晰、纖毫畢現、宏大動態的精美畫面，都讓人們驚嘆。通過賽事直播，可以發現傳統電視仍然是最佳的觀賞途徑。新媒體雖然新在技術、新在傳播 ，但內容依然來源于傳統的電視機構。

毫無疑問，北京冬奧會成為了史上最具“科技驅動力”的奧運會。回顧IT 相關的技術創新，包括：北京冬奧會全部采用4K超高清信號制作，在所有項目上完全實現UHD（超高清）＋HDR（高動態范圍成像） 制播；主干系統實現IP化；對持權轉播商提供8K公共信號，對開閉幕式、花樣滑冰、短道速滑、跳臺滑雪等進行8K制作或直播；AI技術動態識別和自動化編輯；基于5G和云服務的制作、分發；在8K超高清傳輸及終端呈現方面，北京冬奧組委實施了“百城千屏”行動，全時段播出冬奧會比賽節目。

早在2019年2月28日，工業和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯合發布了《超高清視頻產業發展行動計劃（2019-2022年）》。到2022年，我國超高清視頻產業總體規模將超過4萬億元。超高清將極大滿足人民日益增長的美好生活需要、驅動以視頻為核心的行業智能化轉型。對廣電行業來說，需要持續推進超高清電視內容建設、創新內容生產、豐富超高清電視節目有效供給。

2.完整的冬奧超高清IT解決方案

北京冬奧會的高清制播要求主要包括：能夠進行快速的創作，包括圖形、視頻處理，視覺特效等；能夠安全存儲超高清產生的巨大數據量，并且實現快速存取；低的總擁有成本；能夠支持云和5G時代的遠程制作、協同、傳輸等新的應用場景。

超高清的難點在于拍攝的原始素材碼率高、容量大，給后期的工作站、存儲系統提出了極端的技術要求和成本增加。此外，體育賽事轉播涉及到大量的外場、轉播車設備等，即使是IBC，也可能是臨時搭建，機房環境等無法達到電視臺機房的要求，對現場的IT設備有完全不一樣的要求。

2.1 超高清制作系統

進入超高清時代，分辨率、幀率、量化深度等的提高帶來巨大挑戰。 數據和圖形處理量、數據吞吐量等有極大提高，原有的高清和超高清的系統將無法支持超高清業務。主要體現在幾個方面：工作站：計算和圖形處理能力需要大幅提高，以及支持4K/8K的顯示器等；網絡帶寬：傳統到桌面的千兆網絡無法承載4K，至少需要更新到萬兆，如果支持8K，建議升級到25G。

存儲容量： 4K按500Mbps計算，1小時 225GB，24小時節目存儲需要 5.4TB，考慮片比等因素 ，容量呈幾何級數的增長 ；存儲吞吐能力：考慮一個40站點的制作島，4層4K編輯，至少需要帶寬10GB/s ，需要新一代的高性能存儲來支持整個流程的實現。

針對4K/8K超高清制作系統，DELL科技公司提供了：高性能NAS存儲PowerScale/Isilon，比如F800單一機箱4U最大帶寬可達15GB/s，容量達924TB ；支持10G/25G/40G/100G 的網絡設備；超高清制作的利器Precision工作站，代表是 T7920塔式工作站等，已經得到業界認證，以及移動工作站 ；支持4K/8K、HDR 的顯示器等。

2.2 VDI和云制作

為了實現遠程編輯，也為了滿足融合媒體等業務的需求，IT必須向虛擬化和云的方向發展。大量的電視臺已經使用虛擬化、VDI等技術，建設云制作系統。經過在國內大型電視機構的技術驗證，DELL科技的VDI 和云桌面方案具有高效、安全、成熟領先、部署簡單等特性。

3.高性能工作站讓超高清制作如虎添翼

媒體創作人員的靈感需要得心應手的工具展現，從高清到超高清，Dell Precision 工作站的更高要求來自以下幾個方面。更高性能的CPU，包括更高主頻和更多的核數；支持高配置和多塊高性能圖形卡/GPU；需要更高速的本地化硬盤，通常是多塊配置SSD；需要更高速的數據傳輸通道；更有效的長時間運行安全保障；更有效的平臺管理和快速的性能優化等等。

新一代全功能影視制作工作站，基于Dell Precision系列硬件平臺，用相對平易近人的價格提供給廣播級影視后期制作，產品采用新一代“CPU+GPU+IO”加速技術，滿足影視創作中剪輯、三維、合成、特效、調色、立體應用的需要，全功能的后期制作系統能夠從容處理從DV到HDV，從2K、4K/8K、3D 立體的視頻制作。

3.1 超高清視頻剪輯的利器——桌面工作站T7920

3.1.1 強大的性能及擴展性

為了解決桌面端超高清視頻數據處理能力問題，DELL Precision T7920塔式工作站采用全新一代雙路至強處理器，最高支持56核心CPU，采用六通道內存技術最高支持3TB容量內存，針對高畫質處理需求，T7920工作站最高可支持3張頂級GPU顯卡，采用M.2超高速硬盤部署可以解決因硬盤速度問題而帶來的數據處理瓶頸問題，第三代雷電3擴展卡幫助媒體行業工作者解決外置雷電存儲設備擴展問題，前置雙熱插拔M.2超高速固態硬盤最大容量可達4TB，可快速實現視頻素材的存儲和移動共享問題。

3.1.2 廣泛的接口和軟件支持

T7920工作站具備最全的視頻接口支持，擁有滿足最高電影級質量工作要求的高性能設計。支持SDI和HDMI 4K接口，支持全Ultra HD 4K采集和輸出，還可完成全分辨率色彩RGB 4：4：4采集和輸出工作。其他接口還包括模擬分量、復合、S-video接口，支持AES和模擬平衡音頻、16通道SDI音頻等，滿足眾多廣電專業需求。

T7920專業視頻工作站支持WDM、DirectShow和QuickTime，是在Windows系統上可使用范圍極廣的軟件。剪輯工作方面可使用Avid Media Composer、Avid News Cutter、Adobe Premiere Pro、Sony Vegas Pro、Corel VideoStudio、CyberLink Power Director和 MAGIX Video Pro。視覺特效方面可使用After Effects、The Foundry Nuke、Adobe After Effects和 Adobe Photoshop。 音 頻 軟件方面它支持Steinberg Nuendo和Cubase。流媒體播放方面它可兼容Flash Media Encoder、Xsplit Broadcaster、Wirecast和 Livestream Procaster。

3.1.3 長時間安全運行保障及性能優化

超高清視頻素材的剪輯、合成、渲染都需要耗費很長的時間，如何保障硬件平臺能夠在長時間安全穩定的情況下運行至關重要，這對工作站核心部件—內存的穩定性有著更高的要求。DELL Precision系列工作站全系具備智能內存糾錯Reliable Memory Technology （RMT） Pro技術，與 Error Correction Code （ECC） 內存配合使用，可減少內存相關的錯誤和藍屏。可以隨時隨地監控內存運行健康狀態，當發生內存芯片顆粒物理損壞狀態下，可實現物理隔絕損壞的扇區或內存顆粒芯片，確保在剪輯、合成渲染狀態下整機使用運行良好的內存，達到保障整機的安全穩定運行。

在專業設計軟件應用期間，DELL Precision系列工作站提供專業的性能優化、管理工具軟件Dell Optimizer for Precision，該軟件可以在設備使用期間無感狀態下全自動監控工作站上所安裝的Adobe、Autodesk等公司的專業視頻編輯軟件、三維軟件、特效處理軟件的運行狀態，針對特殊應用功能模塊提供有效的性能優化，并給后期運維和硬件升級提供快速簡明的設備使用狀況報告。

3.2 打造精彩視覺盛宴 ——超高清顯示器

在4K視頻剪輯應用方面可以根據不同編輯場景的需求選擇相對應的產品型號。戴爾2020年首款發布的內置調色儀的4K專業顯示器和2019年發布的業界首款8K高分辨率顯示器，為媒體行業用戶提供了豐富的產品選擇。

3.3 移動編輯工作站

北京冬奧會直播的外場和移動工作環境增加。擁有一款強大的移動工作站，是所有媒體人的愿望。媒體行業工作者需要在有限的負載能力下攜帶全套裝備完成外場工作任務，每樣設備的體積越小、重量越輕、功能越完善越好。基于此，DELL科技集團全面打造了面向多任務、多功能、移動拍攝及移動編輯的生態體系，這一生態系統依托性能強勁的移動工作站全面解決外場新聞工作者的多任務工作需求。 在4K超高清視頻編輯領域，根據不同的素材碼率及應用需求，建議15英寸及17英寸兩款移動工作站產品給媒體行業工作人員選擇。

3.4 完整生態系統和專業認證

媒體用戶需要的是一整套完整的創作工具。 DELL工作站同業界主要的軟件和系統提供商進行密切合作，包括國際和國內廠商。 完成了大量測試和認證工作，并且針對4K非編進行優化，提供了推薦配置建議。

4.超高清全流程需要高性能存儲加持

4.1 橫向擴展NAS存儲

對于電視臺的超高清系統，需要滿足高性能、大容量、高安全性、擴展性、成熟與先進兼顧等要求的存儲來支持整個制播流程。 使用可橫向擴展的、高性能NAS存儲（集群NAS）成為最好的選擇。它可以最大限度地同時解決性能與容量的問題，也可以通過單一文件系統的持續擴展性，為系統的進一步擴充提供便捷支持。DELL科技集團采用PowerScale OneFS 的橫向擴展存儲解決方案專為需要高性能和高擴展性的場合而設計。功能強大，而其安裝、管理卻很簡單，并可擴展至幾乎任意規模。包括PowerScale 全閃存節點以及 Isilon 全閃存節點、混合節點或歸檔節點，可以滿足媒體行業各種苛刻的業務需求。

4.2 PowerScale/Isilon 存儲在超高清應用中的優勢

在超高清制播系統存儲選型中，存儲對平臺的支持能力至關重要。一方面，需要共享以支持國內電視機構的完整制播流程； 另一方面，對存儲的吞吐能力提出了特別高的要求； 此外，巨大的擴展能力、安全可靠、易于管理等企業特性，也是重要的技術要求。

PowerScale/Isilon具有極致的高性能和高容量支持，對稱均衡的集群結構，可以實現性能隨容量線性提升；單個集群吞吐率達945GB/s；單一集群文件系統大小超過93PB，統一命名空間；可在線升級，方便升級和擴展，提供投資保護；高可用特性，高達N+4 ，以及最高8副本保護；單一便捷的管理能力；支持透明遷移到云；企業級存儲軟件功能等特性，很好地滿足了超高清系統的要求。

5.實際應用

總臺于2020年率先開始為8K超高清電視頻道構建制播試驗環境，根據8K視頻播出碼率大、讀寫帶寬需求高的特點，以及電視播出系統穩定性要求極高的要求，DELL科技集團提供了戴爾PowerScale F600和F200兩款分布式全閃存NAS存儲測試樣機，用于構建試驗環境中的存儲核心。

全國第一個8K電視頻道——“CCTV- 8K超高清電視頻道”于2021年2月1日如期正式上線并穩定運行，系統采用了全新的PowerScale F600，支持了奧運賽事的轉播。特別值得一提的是，通過SmartPools功能，成功完成了從試驗設備到最終工程設備的完美遷移和切換，整個數據遷移過程數據零丟失、業務零中斷。

以北京冬奧會為契機，北京廣播電視臺于2021年正式開始籌建全球首個城市級8K播放體系，并于2021年12月31日正式開通了國內首個省級8K頻道——BRTV冬奧紀實8K，成為科技冬奧的重要組成部分。憑借PowerScale行業領先的性能和穩定性、可靠性，最終贏得了認可，PowerScale F600以高可靠方式構建了BRTV冬奧紀實8K超高清電視頻道播出存儲平臺。

結語

超高清的節目制作和播出等生產過程，較傳統的高標清系統對IT設備提出了更高的要求。北京冬奧會直播觀感提升明顯，特別是超高清在分辨率、量化精度、幀率等方面的大幅提高，讓更多的運動細節真正做到一覽無余。這離不開廣電媒體人的不懈努力，以及技術的進步。