电视台节目生产网络的结构与发展

文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 电视台节目生产网络的结构与发展周炎卿 随着计算机技术，数字视频技术，网络技术的发展，专业的用于节目制作的视频网络开始走进许多电视台，特别是数字压缩技术的成熟，及高速硬盘价格的逐渐下落，使视频网络逐渐应用在原来只有传统视频设备的领域，承担关键、大量的节目制作。但对于视频网络这样一个新生事物，如何看待与评估，它的结构怎样，将来会怎样，未来的全台节目生产网是什么样？本文试图在这样方面努力进行探讨。一、节目生产网络评估、特性我们认为一个理想或合理的节目网络结构乃至产品应在以下几个评估方面达到相当的程度。1、 高易用性：这里有两层意义，一是系统和产品的设计能很好地符合业务需求，这样很容易地完成特定的工作。二是系统和产品的设计能缩短生手学习和掌握系统的时间，很快就能完全自如地使用。一般来说，这主要体现在软件产品的设计和实现上。2、 高智能化：是指系统能按用户指定或自动设定的策略，根据系统自身的情况，自动地完成某项工作。比如：在网络中，素材的传递自动选择最佳的方法和路径；视频网设备工作状态自动预警和报错；视频服务器中，存储容量的自动管理、自动选择和预警；单个编辑主机中，监测特定用户的使用习惯，自动对系统做适应性调整等等，都可以称之为智能化特征。3、 高扩展性：指系统能根据用户业务发展的需求，对系统的功能进行灵活地扩充。在不同层次上，有不同的意义。对单个编辑主机来说，扩展性主要指软件上能灵活添加各种新的画面或声音的处理效果及能力，硬件上能加快处理速度和处理节目的容量；对节目子网（指部门网）而言，主要指能灵活添加新的更多的单机，更多的视频服务器，以及相关的设备管理系统和业务管理系统的扩充；对更大的由多个节目子网构成的全台网而言，就是新的节目子网的建设，以及相关的全台监控网中设备监控系统和业务监控系统的扩充。4、 高可靠性：指系统非常稳定，无论是硬件，软件出故障的概率都很低。一个高可靠性的系统才可能承担关键性的、大量节目的生产任务。5、 高容错性：系统的某个环节在出了某种程度的故障时，系统仍能正常运行。高容错性对于部门子网，全台网中都是很关键的，尤其对于播出子网、播出子网与中心存储网之间的连接都是首要考虑的因素之一。比如说，播出子网中某个播出结点发生错误，另外一个播出结点就可以接替其工作，这样对于播出就不会受到影响。6、 高管理性：在部门子网及更大更复杂的全台网上，可管理性成为一个很重要的标准。它主要涉及两个方面，设备及业务本身，对设备而言，一个理想的完全管理的视频网，应对其中核心设备及大部分附属设备（甚至包括一些传统设备），都有监测状态、控制用户的使用、报告错误等管理能力；对节目生产业务本身，能控制、跟踪和管理整个节目生产业务的流程，以及节目生产中的用户权限，相关素材及状态的管理。7、 高可用性：由于系统可靠性的提高以及维护服务质量的提高，设备能快速地从故障中恢复，并能最大限度降低故障所带来的损失，使设备能随时处于可用状态。可用性的高低依赖于两个因素，一是设备本身的稳定性及故障恢复机制，另外更重要的是有一支有力的高素质的维护队伍。8、 高度设备互换性：这在大型子网或更大的全台网中尤其重要，这意味着你可以根据实际情况的需要，自由地调整子网内，甚至网间的设备配置，而不需对网络的其它方面做调整或调整很小。高度的设备互换性大约有两种途径，一是整个子网甚至全台网采用一家公司的产品，一种是定义一系列相关标准，使各个厂商的设备都能互换使用，后者对用户来说是更好的选择，但实现起来路更长一点。不管怎么样，我认为高度的设备互换性是复杂节目网走入成熟的重要标志。9、 高选择性：指在选择节目网中的不同设备时，用户能根据不同产品的质量，价格来选择不同厂商的硬、软件产品，而不必完全依附于唯一的厂商，这样，无论是价格、质量以及系统的未来发展都更加有益。高选择性同样依赖于一系列软、硬件标准的实现。10、 高兼容性：指在系统中计算设备与传统设备有多种数据压缩格式相共存，多种工作模式和处理手段共存。11、 业务处理的可定制性：指业务管理系统能根据各子网或各台自身实际的运作情况灵活定制和改变，这样才能随时跟上用户业务的变化，使用户在复杂多变的业务环境中，仍能保持好的竞争力。以上的衡量特性不仅可用于现有网络系统的评估，而且也同样适用于以后网络的发展参照。当然，就现在的网络系统而言，由于技术、价格等因素的作用，在很多方面较为薄弱，但随着技术进步，这些不足都会逐步得到改善。二、 全台网及相关子网的典型结构下图提出的是一个台节目生产网的完整逻辑、模型，并非物理实现图，主要是为了描述一个理想的节目生产网的主要功能及具有的相关机制。图1是一个全台网的略图，由图中可以看出，子网的构建可以是独立的，并且针对不同类型部门的特点进行定制，下面先讨论几个典型的应用子网类型，然后再围绕图讨论它们之间的关系。1、 部门子网的类型、相应结构和特点。部门子网指的是一定规模的，视频处理设备构成的系统，它能够独立承担一个部门完整的节目生产或播出任务。由于这种相对的处理独立性，因此每个部门子网都有类似的素材采集、素材管理、节目编辑和制作的能力。就实现而言，至少都有素材采集手段，大容量中心硬盘用于共享素材，高速网络用于素材即时存取以及用于素材库，用户权限管理的控制信息系统。如图。但由于各部门节目生产的流程节目本身的特点，甚至素材使用的方式都各有不同要求，导致不同部门的应用子网各有其特点。典型的，有新闻子网，播出子网，节目制作子网以及台中心节目存储网。1） 新闻子网 图描述了一个典型新闻子网的结构。首先，素材通过节目采集机接收实时数据（即通常的模拟，或数字视、音频信号）或非实时数据（文件传递），通过高速视频网络将素材采集到新闻视频服务器，同时，相应的素材信息被写入网络素材管理库。素材存入到视频服务器上后，各编辑节点就可以利用高速网络实时编辑新闻条目，并将采集好的配音数据加入，就生成完整的新闻条目，串编工作站可以将各新闻条目串接起来，就可以用于整个新闻的播出。这里，视频服务器是一种逻辑表示，目前，由于用户是并发实时访问网络上的素材，因此实际的实现是由一组高速的FC硬盘，配合一台运行在以太网上的数据管理服务器共同协作完成的，当然，这可能带来了一些问题，但就目前从技术和经济的角度看，这是比较合理的选择。视频服务器还有一项重要功能，就是历史新闻节目的自动归档、检索与中心存档系统的节目交换，这一点在国内厂家做得还不够，当然这也是下一步新闻子网要发展的方面。在处理新闻直播时，一个直播控制主机可以以主控或被控的方式，将做好的节目或从演播室传来的实时数据转换成统一的实时数据流送入播出子网，由于直播系统关系到播出，因此它的设计应充分考虑到可靠性及容错能力。设备管理服务器和业务管理服务器主要运行在控制以太网上，它们侧重于从不同的角度监测和管理整个子网，设备管理服务器主要从设备的角度检测网络中各个物理环节的状态是否良好，业务管理服务器是要从使用的角度观察新闻节目的生产流程中各环节是否运行正常，逻辑上，它们是独立的，实现上，它们可能安装在一台服务器上，甚至运行在一个程序中。一个设计良好的新闻生产管理系统将使网络的使用更加高效，更加安全，并降低错误发生率。由于新闻本身具有即时、快速的特点，因此网络的设计和前端采集编辑设备应符合简易应用性和高可用性的要求。高智能化使视频服务器能自动地与本部门存档设备和台中心存储网打交道，聪明地完成节目归档，检索，清理硬盘等任务。高设备互换性和高设备选择性，使用户在扩充和实现网络时有更大的选择余地，也意味着当网络中软硬件的某一部分发生问题或不太适应新的要求时，能找到更好的替代产品，比如，节目采集/编辑主机采用不同厂家的设备，或者直播控制机选别的厂家甚至新闻节目生产控制软件采用另一厂商等等。当然，这一步的实现，需要业界制定一系列的软、硬件标准。2） 播出子网由于承担了非常关键的播出任务，因此播出子网的设计首要原则就是很高的可靠性和用设备冗余换得的高容错性。节目的采集可有多个途径，通过普通的节目采集主机将磁带上的节目采入核心播出服务器，或者播出服务器自动根据需要取得台中心存档网中的存档节目。频道控制机上输入相应的节目播出表。频道控制机要确定哪些节目可以从核心服务器中直接播出，而不是磁带或直播节目，确定后将需预备节目清单提交核心服务器，核心服务器首先检查本地硬盘是否有相应节目，若有就可以等待播出，若无，就需向台中心存档系统申请使用某节目，待节目传送至本地硬盘待播后，就可以告诉频道控制机节目已经准备好可以播出了。播出时，每个频道播出机都随时监测频道的播出状态。由于高可靠性的要求，核心播出服务器一般使用较紧凑的设计，这里画的是一个略图，是一组可扩展的I/O模块通过高速媒介与高速冗余硬盘相连接，这样，多I/O既能支持多频道的播出，又能用作播出备份。当然核心服务器内部结构还有其它一些形式，但多频道播出系统应充分考虑I/O数量以及存储容量的扩展性。从这个角度说，图中的结构比较符合要求。播出子网对节目处理的要求不高，因此除了核心服务器与台中心存档系统有高速网络相连外，节目采集，播出单编辑都不须高速视频网的支持，而直接控制实时视频流录入到核心播出服务器中。播出子网的成功与否，与子网中相关的控制软件的设计紧密相关。图中左下的部分在播出子网中起的作用与新闻子网中的作用类似。核心服务器与台中心存档网之间智能地更换数据，控制自动归档和播出缓冲，也是播出子网成功的一个重要因素。播出子网一般拥有海量的本地硬盘，可以缓冲存储近几天的播出节目。3） 节目制作子网节目制作子网用于节目日常生产的公共使用。素材从外部以实时数据（磁带信号）或非实时数据（文件，图像，文字）通过相应的媒介传入，借助其中的高速网络进入中心服务器集，再进行节目的制作与处理。由于节目制作网是多个部门，多个栏目共用于节目后期制作，因此其设计也有一些特殊的考虑，节目后期制作要求有高速的I/O做保证，网络应该考虑有较好的可扩展性，体现在制作节点的逐步扩展，中心服务器节目容量及输入输出（I/O）的扩展。图4中中心服务器集是一种逻辑示意，其内部的结构由多个小型的视频服务器构成，它们之间以FC等高速连接的介质相连；对普通用户而言，他只能看到整体的中心服务器集，内部结构是透明的，他只须与虚拟的中心服务器打交道。这种由小的构成块互连构成制作网核心服务器的作法有很好的扩展性，可以由支持数个高速用户，扩展到支持数十个甚至数百个高速网连接的节目制作主机。这样，用户能根据自己的实际情况，通过简单增加小视频服务器来自由地扩缩网络，而获得好的投资效益比，这也是合理可行的。具体实现上，这种小的视频服务器可以由FC网上的FC硬盘加上以太网的素材管理服务器联合仿真而成，或由某种整合的视频服务器承担，甚至可以是两者的混合，但不管怎样，对用户来说，中心服务器集是一个完整的整体，因此需要某种统一的标准，使中心服务器集与内部各个子块打交道，并按照一致的方式对用户提供服务。考虑到各部门之间的节目很少交换，可以考虑在节目制作网中引入多个FC、ATM或其它高速子网，来进一步扩充有效使用带宽。制作手段的多样性，不同信号格式，高扩展性带来了不同设备的使用，要求制作网能满足好的兼容性要求。直播机制与新闻网中类似，也要求好的可靠性设计。与台中心存档网相关联，意味着中心服务器集能根据用户的要求，从中心存档系统网获取所需的素材。由于节目制作网的特点，其设备管理系统和业务管理系统也应有好的扩缩性，在添加了更多的处理主机，更多的小视频服务器块，或其它设备后，应不会中断或影响其原有的工作，更不必重新设计实施，而是平滑稳定的过渡。另外，多个部门多个栏目共用设备，业务处理系统的设计应考虑完善的用户权限管理，用户素材管理，并且智能监测和协调各栏目对网络资源，存储资源的使用。4） 台中心节目存档网台中心节目存档网是台级的节目交换，存档的中心，它具有海量的中心存档设备集，是全台节目调度的中心和数据源，它应有存档缓冲，完善的检索机制，节目分类和高速节目传输能力。图中，数据输入主要从三种途径，一是使用采集主机，可以是先采集至本地再以文件形式通过高速网传入中心视频服务器，也可以直接控制节目源（录像机等）的输出和中心视频服务器的录入通道，以实时数据流的方式传入服务器；二是通过高速网与各节目子网相连接，这样就可以获取各子网完成的节目，以备日后播出；三是通过与播出子网相连，可以获取首播磁带上的节目，存档以备日后检索或播出。中心存档设备可以直接与高速网通讯，可以避免节目的输入输出一定要经过中心视频服务器的缓冲，这样，可以降低对中心视频服务器的负担，增大了整个网的吞吐能力，另外中心归档设备集中可以是多个设备同时工作，又进一步增强了网的存储容量和能力，当然中心视频服务器仍然可以管理中心归档设备集中的节目。由于是数据中心，数据的可靠性保护是第一位的，另外一个强大，快速的节目检索机制也是不可少的。三、 全台网监控系统以及网间数据流的交换。全台网监控系统实质上是台级的信息管理系统，它通过与各子网监控系统交换信息（如图）来监视控制各子网的资源，设备状态，它主要工作在以太网上，具有全台级的安全管理，能协调管理各子网间的节目、素材的流动。它的实现，要么是一家公司实现所有的包括所有子网监控系统，总体监控系统，要么至少在子网监控系统与全台网监控系统之间定义一个标准的接口，这样不同的厂商提供的不同的全台网和子网监控系统，都能自由的组合以满足不同用户，以及用户不同发展时期的需要。在软件技术飞速发展，业务日益增长的今天，后者提供了更大的灵活性，更大的选择性，也降低了用户的投资风险。网间数据流的流动以台中心节目存档网为核心，向各个子网散射，实际上，由于它与播出子网相对频繁的数据交换和流动，实现上，可能将台中心节目存档网与播出子网的核心设备做更紧密的耦合，甚至完全融合进去，这样可以进一步提高播出子网中节目获取的快速性，可靠性。但逻辑上台中心节目存档网仍然存在，这样其它节目子网才能较好地检索和存档节目。直播信号流的处理可能是这样，实时节目流从新闻或其它节目子网流出，直接输入播出子网，播出子网根据信息系统传递过来的关于节目流的描述和要求，一方面播出该节目，一方面可以同时录入播出服务器的硬盘阵列中，节目播完后，播出服务器后台进程可以检查该节目是否需要归档或发送到其它子网，后台进程将之发送至指定位置，然后告诉信息控制系统已完成了该项工作。磁带播出时的处理也是类似的过程。总之，节目流的移动需要高带宽的骨干网以及完善的控制信息系统相互配合，才能简明高效地完成任务。四、总结。这里提供的是一组较为抽象，理想的关于全台网和不同类型子网的模型，并简要讨论了各个模型的结构，具体实现依赖于用户的情况以及具体设备的选择。从讨论中可以知道，理想的全台网离我们还有一段距离，比如说，设备互换性，扩展性，设备可选择性就要求业界能制定一系列严格的软、硬件标准，可管理性也要求各个设备厂商能用统一的方式，存取或发布设备信息，而这些在一个真正复杂，需长期发展的节目生产网络中是不可缺的要素。另外，管理软件及相应接口的标准化，才能使用户完全掌握自己的生产网络，高效灵活地使这种新的节目生产方式发挥最大的效率。从近期看来，由于各子网都有单一或数个视频服务器，这种核心设备必将在全台网中大量使用，因此业界下一步必然关注这种设备的发展。本文侧重在结构描述，因此没有更细地讨论大量有关软硬件的技术细节。另外还有一些重要的因素未加讨论，比如视频流制作格式与播出格式引起的问题，因此必然有许多不足和考虑不周的地方，在此抛砖引玉，请各位专家指正。（本文发表于世界广播电视2000年第4期） 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