視頻服務(wù)器及其在電視領(lǐng)域中的應(yīng)用

鄧永紅 2002/01/28

　　隨著視頻壓縮技術(shù)的不斷完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，視頻服務(wù)器已廣泛應(yīng)用于電視播出系統(tǒng)，視頻服務(wù)器在多頻道播出系統(tǒng)中的全面應(yīng)用，使之成為電視臺(tái)播出系統(tǒng)中最重要的組成部分，這一產(chǎn)品可大大提高電視播出的工作效率。其實(shí)，視頻服務(wù)器還具備許多傳統(tǒng)視頻設(shè)備所不具備的優(yōu)點(diǎn)，還可以開(kāi)發(fā)出許多新穎的應(yīng)用方式。

一、視頻服務(wù)器的概念

　　視頻服務(wù)器是一種對(duì)視音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、存儲(chǔ)及處理的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)設(shè)備，它在廣告插播、多通道循環(huán)墊播、延時(shí)播出、硬盤(pán)播出及視頻節(jié)目點(diǎn)播等方面都有廣泛的應(yīng)用。視頻服務(wù)器采用M—JPEG或MPEG—2等壓縮格式，在符合技術(shù)指標(biāo)的情況下對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，以滿(mǎn)足存儲(chǔ)和傳輸?shù)囊�。它使用SCSI接口硬盤(pán)或FC接口硬盤(pán)作為視音頻數(shù)據(jù)的在線存儲(chǔ)器。具有多通道輸入輸出、多種視音頻格式接口。可配備SCSI、FC等網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)視音頻數(shù)據(jù)的傳輸和共享。

二、視頻服務(wù)器的構(gòu)成

　　視頻服務(wù)器是一種壓縮、存儲(chǔ)、處理視音頻數(shù)據(jù)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它由視音頻壓縮編碼器、大容量存儲(chǔ)設(shè)備、輸入/輸出通道、網(wǎng)絡(luò)接口、視音頻接口、RS422串行接口、協(xié)議接口、軟件接口、視音頻交叉點(diǎn)矩陣等構(gòu)成，同時(shí)，提供外鎖相和視頻處理功能。

　　視音頻壓縮編碼器：由于視頻數(shù)字化后，數(shù)據(jù)量很大，故要利用成熟的壓縮技術(shù)，將視頻數(shù)據(jù)在滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求的條件下進(jìn)行高壓縮比的壓縮，滿(mǎn)足存儲(chǔ)和傳輸要求。視頻服務(wù)器一般采用M—JPEG或MPEG—2等壓縮編碼器，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際情況選擇壓縮碼率和壓縮結(jié)構(gòu)，以適合于各種不同的播出場(chǎng)合，達(dá)到既節(jié)省硬盤(pán)空間，增加節(jié)目存儲(chǔ)量，又能保證播出質(zhì)量的目的。

　　大容量存儲(chǔ)設(shè)備：視頻服務(wù)器使用高速、寬帶的SCSI接口硬盤(pán)或最先進(jìn)的FC接口硬盤(pán)作為視音頻素材存儲(chǔ)介質(zhì)。同時(shí)視音頻數(shù)據(jù)的硬盤(pán)擴(kuò)充也比較靈活。

　　輸入/輸出通道：視頻服務(wù)器具備多通道輸入/輸出系統(tǒng)，使多路錄入、播放能同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)。

　　網(wǎng)絡(luò)接口：視頻服務(wù)器都帶有網(wǎng)絡(luò)接口，方便組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。一般視頻服務(wù)器都帶有FC和以太網(wǎng)接口。FC光纖網(wǎng)采用IP協(xié)議作為視頻服務(wù)器之間快速、實(shí)時(shí)復(fù)制和移動(dòng)素材的交換網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)用于傳送控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢測(cè)的信息。

　　視音頻接口：視頻服務(wù)器都帶有標(biāo)準(zhǔn)視音頻接口和模擬監(jiān)視視頻接口，方便監(jiān)視各通道的視頻信號(hào)。輸入/輸出信號(hào)可以在模擬、分量和SDI中選擇。

　　RS422串行接口：視頻服務(wù)器都帶有多個(gè)RS422串行通訊接口，每個(gè)接口均可通過(guò)RS422通訊線由外部計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)記錄與播放。

　　協(xié)議接口：視頻服務(wù)器除提供各種控制硬件接口外，還提供協(xié)議接口。如RS422接口除支持RS422的Profile協(xié)議外，還支持 Louth、Odetics 、BVW等通過(guò)RS422控制的協(xié)議。

　　軟件接口：視頻服務(wù)器提供開(kāi)放的軟件接口，供用戶(hù)或第三方廠商開(kāi)發(fā)和構(gòu)建新的應(yīng)用方式。

　　視音頻交叉點(diǎn)矩陣：視頻服務(wù)器內(nèi)帶視、音頻交叉點(diǎn)矩陣，視、音頻通道調(diào)度靈活，同時(shí)可保證技術(shù)指標(biāo)不受損。

　　另外，視頻服務(wù)器提供外鎖相和視頻處理功能，方便構(gòu)建專(zhuān)業(yè)化應(yīng)用的視音頻系統(tǒng)。

三、視頻服務(wù)器的特點(diǎn)

　　視頻服務(wù)器具有傳統(tǒng)設(shè)備所不具備的許多特點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：

　　（1）將多通道、錄制與播放等功能集于一體，傳統(tǒng)設(shè)備中有多輸入和多輸出特性的設(shè)備是視音頻切換矩陣，而具有錄制和播放功能的設(shè)備是錄像機(jī)，不言而喻，視頻服務(wù)器在系統(tǒng)中可代替若干個(gè)錄像機(jī)和一臺(tái)小型切換矩陣。

　�。�2）視頻服務(wù)器用硬盤(pán)作為記錄媒體，具有非線性特點(diǎn)，因而具有非線性設(shè)備所有的優(yōu)點(diǎn)，如素材查找方便；素材可由多個(gè)輸出通道共享；可同時(shí)或相繼調(diào)出播放。

　�。�3）素材記錄在硬盤(pán)還未形成完整文件時(shí)，便可由輸出通道調(diào)出播放，這點(diǎn)非常適用于延時(shí)播出和視頻點(diǎn)播等領(lǐng)域。

　�。�4）視頻服務(wù)器容易實(shí)現(xiàn)向前或向后的變速播放，傳統(tǒng)的錄像機(jī)要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，要經(jīng)過(guò)價(jià)格昂貴的特技設(shè)備。

四、視頻服務(wù)器在電視領(lǐng)域的應(yīng)用

　　由于視頻服務(wù)器具備上述優(yōu)勢(shì)，因此它將創(chuàng)造許多新穎的應(yīng)用方式，以滿(mǎn)足電視傳媒的需要，并可大大提高生產(chǎn)率和降低設(shè)備維修和人力成本。視頻服務(wù)器在電視領(lǐng)域中的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面：一是利用視頻服務(wù)器構(gòu)建自動(dòng)播出系統(tǒng)；二是利用視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播。

　　1．利用視頻服務(wù)器構(gòu)建自動(dòng)播出系統(tǒng)

　　以往的播出系統(tǒng)是以磁帶為主要介質(zhì)，但隨著視頻壓縮技術(shù)的不斷完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在播出系統(tǒng)中采用視頻服務(wù)器已經(jīng)成為可能而且目前已在國(guó)內(nèi)許多電視臺(tái)使用，在今天建立播出系統(tǒng)時(shí)選擇視頻服務(wù)器作為一個(gè)信號(hào)源已經(jīng)成為必然。以視頻服務(wù)器為主體的硬盤(pán)播出系統(tǒng)，充分發(fā)揮硬盤(pán)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，避免了因錄像機(jī)等設(shè)備出故障給播出帶來(lái)的影響，充分發(fā)揮多通道資源共享的優(yōu)越性，輕松實(shí)現(xiàn)各節(jié)目之間的串編播出和各種插播、定時(shí)播出之間的控制管理，以壓縮文件的形式把節(jié)目存放在硬盤(pán)中，可以達(dá)到無(wú)失真保存，所有節(jié)目從制作、編輯端口上載，從而簡(jiǎn)化了從制作到播出的工作流程,有利于提高工作效率。

　　在硬盤(pán)播出系統(tǒng)中，節(jié)目素材是以數(shù)字壓縮方式存儲(chǔ)和播出的。系統(tǒng)可采用MPEG―2或M—JPEG壓縮格式。

　　硬盤(pán)播出系統(tǒng)可采用本地存儲(chǔ)、鏡像備份方式的RAID硬盤(pán)存列。RAID－１也稱(chēng)作“鏡像”，即采用雙盤(pán)完全復(fù)制方法來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)，避免了硬盤(pán)故障造成數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)中斷，其100％的冗余可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)。每個(gè)視頻服務(wù)器使用獨(dú)立的存儲(chǔ)硬盤(pán)即本地存儲(chǔ)，各視頻服務(wù)器之間完全互不干擾，再采用完全鏡像備份，系統(tǒng)可靠性高。

　　硬盤(pán)播出系統(tǒng)可采用FC與以太網(wǎng)結(jié)合的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，利用FC傳輸視音頻信號(hào)，用以太網(wǎng)傳送控制信號(hào)。

　　硬盤(pán)播出系統(tǒng)由視音頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、采集工作站、預(yù)監(jiān)工作站、播出工作站等子系統(tǒng)組成。兩臺(tái)視音頻服務(wù)器進(jìn)行備份。服務(wù)器通過(guò)光纖網(wǎng)互連。主服務(wù)器上的視音頻素材通過(guò)光纖網(wǎng)拷貝到輔服務(wù)器上。由一套自動(dòng)播控系統(tǒng)控制兩套視音頻服務(wù)器的播出工作站進(jìn)行同步播出。這樣系統(tǒng)非�？煽俊Ｍ瑫r(shí)，系統(tǒng)根據(jù)不同的用戶(hù)設(shè)置不同的安全等級(jí)，使無(wú)關(guān)人員無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)；有效地保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，同時(shí)在系統(tǒng)播出時(shí)，自動(dòng)鎖定各種其他違規(guī)操作，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

　　以視頻服務(wù)器為主體的硬盤(pán)自動(dòng)播出系統(tǒng)的具體應(yīng)用方式有以下幾種：

　　（1）廣告自動(dòng)播出

　　視頻服務(wù)器首先用于重播次數(shù)多、時(shí)間短的廣告節(jié)目。在這一應(yīng)用方式中，視頻服務(wù)器作為廣告播出的專(zhuān)用設(shè)備，它受控于播出系統(tǒng)的自動(dòng)控制軟件，由視頻服務(wù)器承擔(dān)的播出只能按順序一條一條地進(jìn)行，廣告播出的素材由廣告編輯計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)控制，廣告播出的順序的編排和控制由廣告播出計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)，而廣告播出的起點(diǎn)和結(jié)束則由自動(dòng)播控計(jì)算機(jī)實(shí)施對(duì)廣告播出計(jì)算機(jī)的控制。這種應(yīng)用方式不需要對(duì)已有的播出系統(tǒng)進(jìn)行大的改動(dòng)，原有的自動(dòng)播控系統(tǒng)和軟件還能繼續(xù)使用，視頻服務(wù)器在這里相當(dāng)于多臺(tái)錄像機(jī)（取決于視頻服務(wù)器的輸入通道數(shù)目）和多臺(tái)放像機(jī)（取決于視頻服務(wù)器的輸出通道數(shù)目）。因此原有的自動(dòng)播控系統(tǒng)軟件就能象控制錄像機(jī)一樣控制視頻服務(wù)器進(jìn)行廣告播出。

　　（2）多頻道自動(dòng)播出系統(tǒng)

　　利用視頻服務(wù)器的多通道特性能建立循環(huán)墊播系統(tǒng)，供多個(gè)頻道的播出機(jī)房共用。在這一應(yīng)用方式中，首先將各個(gè)頻道的墊播素材通過(guò)VTR錄入到視頻服務(wù)器中，每個(gè)頻道播出機(jī)房占用視頻服務(wù)器的一個(gè)輸出通道，視頻服務(wù)器上的各個(gè)素材可分別播出。在這一應(yīng)用方式中，可利用一對(duì)配置完全相同的視頻服務(wù)器建立播出系統(tǒng)。主、備視頻服務(wù)器各用對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸出通道，作為互為備份的播出通道，主、備視頻服務(wù)器之間采用光纖網(wǎng)（FC）互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)視音頻素材共享、移動(dòng)和復(fù)制，保證主、備視頻服務(wù)器的素材完全一致。由一套自動(dòng)播控系統(tǒng)控制兩套視頻服務(wù)器的播出工作站進(jìn)行同步播出。

　　（3）電視節(jié)目延時(shí)播出系統(tǒng)

　　利用視頻服務(wù)器建立電視節(jié)目延時(shí)播出系統(tǒng)是利用視頻服務(wù)器的特性，即在素材寫(xiě)入硬盤(pán)時(shí)，不需完全形成一個(gè)素材文件的情況下，便可共享調(diào)用，使硬盤(pán)播出系統(tǒng)具備所謂即錄即播（要稍許延時(shí)后才可播）的功能。這種方案比較適合于直播重要的實(shí)況節(jié)目。將實(shí)況播出先錄入硬盤(pán)，按需要將實(shí)況播出時(shí)間延遲適當(dāng)時(shí)間播出，節(jié)目導(dǎo)演和值班員利用這段時(shí)間在播放速率調(diào)整控制計(jì)算機(jī)上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不宜轉(zhuǎn)播的畫(huà)面進(jìn)行剪切并替換為其它適宜素材，或以人眼不易分辨的速率，如0.8至1.2倍快速或慢速播放，以保持相應(yīng)的遲時(shí)量。這種以先進(jìn)技術(shù)手段為基礎(chǔ)的障眼法，可控制不當(dāng)素材的播出，同時(shí)實(shí)況轉(zhuǎn)播效果又不受任何影響。

　　使用視頻服務(wù)器的硬盤(pán)自動(dòng)播出系統(tǒng)還有很多種具體應(yīng)用方式，這里就不再一一列舉了對(duì)比于傳統(tǒng)錄像帶播出，硬盤(pán)自動(dòng)播出系統(tǒng)的信號(hào)與素材都并非存于盒帶之中，因此有零幀預(yù)卷、非線性檢索、素材反復(fù)使用、資源共享等優(yōu)點(diǎn)。具體的優(yōu)點(diǎn)是：提高工作效率、具有更好的安全性、信息資源的共享和系統(tǒng)的先進(jìn)性。

　　2．利用視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播

　　視頻點(diǎn)播有兩種方式即：準(zhǔn)視頻點(diǎn)播（NVOD）和視頻點(diǎn)播（VOD）

　　（1）準(zhǔn)視頻點(diǎn)播（NVOD）

　　視頻服務(wù)器是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)視頻點(diǎn)播（NVOD）播放的核心設(shè)備，利用其多通道特性和素材可共享的特性，實(shí)現(xiàn)一個(gè)節(jié)目相隔一段時(shí)間重播，收視者能在等待最短時(shí)間收看自己點(diǎn)播的節(jié)目。如：在視頻服務(wù)器內(nèi)一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度為N的節(jié)目，經(jīng)8個(gè)輸出通道分別輸出，第二個(gè)通道相對(duì)第一個(gè)通道延時(shí)N/8時(shí)間播放，第三個(gè)通道相對(duì)第二個(gè)通道延時(shí)N/8時(shí)間播放，依此類(lèi)推。每個(gè)通道節(jié)目循環(huán)播放，那么第一個(gè)通道下一次開(kāi)始播放的時(shí)間相對(duì)第八個(gè)通道也是延時(shí)N/8時(shí)間播放。這樣相鄰?fù)ǖ啦シ诺氖窍嗤?jié)目，但時(shí)間間隔均是N/8。用戶(hù)點(diǎn)播時(shí)，其點(diǎn)播信息經(jīng)節(jié)目請(qǐng)求計(jì)算機(jī)處理后，由節(jié)目播放控制計(jì)算機(jī)將馬上要播放的通道號(hào)、授權(quán)等信息返送給用戶(hù)接收設(shè)備，用戶(hù)在N/8時(shí)間內(nèi)就可看到自己點(diǎn)播的節(jié)目。

　　（2）視頻點(diǎn)播（VOD）

　　視頻服務(wù)器不僅可用于準(zhǔn)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，也可用于視頻點(diǎn)播（VOD）系統(tǒng)。VOD的全稱(chēng)為Video On Demand,即視頻點(diǎn)播技術(shù)，也稱(chēng)交互式電視點(diǎn)播系統(tǒng)，意即按需要的視頻流播放。“在想看的時(shí)候看想看的節(jié)目”，用戶(hù)可以根據(jù)自己的意愿選擇收看電視節(jié)目，從根本上改變了過(guò)去被動(dòng)式收看電視的不足，完全實(shí)現(xiàn)了由用戶(hù)掌握獲得信息的主動(dòng)權(quán)。VOD還可以實(shí)現(xiàn)Internet、收發(fā)電子郵件、家庭購(gòu)物、旅游指南、訂票預(yù)約、股票交易等其他功能。因此可以說(shuō)，這一技術(shù)的出現(xiàn)使用戶(hù)可以按自己的需要來(lái)安排工作和娛樂(lè)時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)了由用戶(hù)掌握收視主動(dòng)權(quán)，極大地提高和改善了人們的生活質(zhì)量和工作效率。

　　VOD系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及客戶(hù)系統(tǒng)三部分組成，而前端系統(tǒng)一般由視頻服務(wù)器、各種檔案管理服務(wù)器以及控制網(wǎng)絡(luò)部分的設(shè)備組成。各種檔案服務(wù)器主要完成一些用戶(hù)信息管理和計(jì)費(fèi)工作，以及影視材料的管理工作和安全保密等�？刂凭W(wǎng)絡(luò)部分主要完成各種服務(wù)器中的各種信息傳遞工作及后臺(tái)的影視材料和數(shù)據(jù)的交換。視頻服務(wù)器主要由存儲(chǔ)系統(tǒng)和建立其上的各種控制器管理系統(tǒng)組成，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)壓縮媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及按請(qǐng)求進(jìn)行媒體信息的檢索和傳輸。視頻服務(wù)器與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器在很多方面有顯著不同，需要解決許多問(wèn)題，來(lái)支持各種新功能。同時(shí)，它的高速數(shù)據(jù)傳輸能力保證了用戶(hù)對(duì)大量影片、視頻節(jié)目、游戲、商務(wù)信息以及其它服務(wù)的近乎即時(shí)訪問(wèn)。它的最大特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)多人從不同起點(diǎn)觀看同一節(jié)目，從而避免了精彩節(jié)目被一個(gè)用戶(hù)獨(dú)占。

　　這種應(yīng)用規(guī)模比較大，必須將多臺(tái)多通道的視頻服務(wù)器組成能共享大容量硬盤(pán)存儲(chǔ)體和能處理傳輸流的寬帶網(wǎng)絡(luò)，才能滿(mǎn)足眾多用戶(hù)對(duì)節(jié)目的各種點(diǎn)播需求。用戶(hù)點(diǎn)播信息可以有兩種路徑傳給點(diǎn)播受理服務(wù)器：一種是通過(guò)城市的有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)的上行通道傳給點(diǎn)播受理服務(wù)器；另一種是通過(guò)通用瀏覽器在互聯(lián)網(wǎng)上對(duì)節(jié)目進(jìn)行選擇后，將點(diǎn)播信息傳給點(diǎn)播受理服務(wù)器。點(diǎn)播受理服務(wù)器將有關(guān)信息處理后，傳給播放控制計(jì)算機(jī)，由它控制播放用戶(hù)所點(diǎn)播的節(jié)目，并通過(guò)HFC下行通道傳到用戶(hù)終端。用戶(hù)接收有兩種形式：一種是普通電視機(jī)+機(jī)頂盒，另一種是計(jì)算機(jī)+接收卡，借助計(jì)算機(jī)顯示器收看。

　　基于視頻服務(wù)器的多頻道數(shù)字播出系統(tǒng)具有傳統(tǒng)的基于磁帶錄像機(jī)的模擬播出系統(tǒng)無(wú)可比擬的諸多優(yōu)勢(shì)，視頻服務(wù)器采用開(kāi)放式軟硬件平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)或通用接口協(xié)議，系統(tǒng)擴(kuò)展能力較強(qiáng)，能夠與未來(lái)全數(shù)字、盤(pán)基化、網(wǎng)絡(luò)化、多頻道資源共享模式的節(jié)目制作、編輯和播出體系相銜接。盤(pán)基化或盤(pán)帶結(jié)合的基于視頻服務(wù)器多頻道數(shù)字播出系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)播出差錯(cuò)隔離和故障隔離，也可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)播出，是電視節(jié)目播出由模擬向數(shù)字過(guò)渡的最佳方案。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，視頻點(diǎn)播具有巨大的潛在市場(chǎng)和深遠(yuǎn)的發(fā)展前景，因?yàn)閺纳顚哟蝸?lái)看，VOD不僅僅是視頻節(jié)目點(diǎn)播的問(wèn)題，它代表未來(lái)全功能網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字交互式信息的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，是一種從內(nèi)容、形式上更深層次上的互動(dòng)，也是數(shù)字影院、交互視頻新聞、廣告等新應(yīng)用的基礎(chǔ)，具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Γ琕OD是未來(lái)信息高速公路構(gòu)架的重要組成部分，是未來(lái)信息服務(wù)中寬帶業(yè)務(wù)的靈魂。因此可以肯定，隨著數(shù)字技術(shù)、多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻服務(wù)器在電視領(lǐng)域中的應(yīng)用將有更多的延伸。

計(jì)算機(jī)世界網(wǎng) 2002/01/28