电视新闻制作网

引言
数字化、网络化技术的迅猛发展，为电视新闻制作带来了全新的工作模式和理念。电视新闻制作传统的工作流程是以视音频流信号为核心，在各个职能部门间传送的记录媒体是录像带，采用人工或半自动的业务和管理方式，采取接力式工作模式。而现代化的工作流程应该是基于网络化结构，在各个职能部门间传送数据流和文件，采用自动化的业务和管理方式，众多工作可以并行处理。
江苏电视台的城市频道是一个主要以南京市社会新闻为特色的大型专业频道。设置的栏目主要有《南京零距离》、《亮点21》、《体育新闻》、《名医坐堂》等。从栏目的设置可以看出该频道信息类型广泛、信息量大，而且要求报道的内容及时、准确。频道的一百多名编辑、记者和管理人员都对高新技术的接受和掌握有良好的基础和很好的潜质。我们后期制作部门的技术人员针对这群特殊的设备使用者，在广泛征集各方意见的基础上精心设计和打造了一套新闻制作非线性网络编辑系统。这套系统采用了当今先进的网络技术和节目制作手段，集非线性编辑、文稿处理、字幕特技、配音合成、审片修改于一体，从而最大程度地实现了节目制作和管理的网络化。系统的前期建设工作已告结束，目前正处于初步运行阶段。从本阶段的使用情况来看，系统基本实现了我们既定的设计要求。
一 系统的工作流程
系统的设计模拟电视台新闻节目制作、审核的实际工作流程（图1），结合后期非线性编辑的特点，充分保证了新闻节目制作的高速、高效和安全可靠。

二 系统的结构和组成

系统配置了6套有卡站点和12套无卡站点，其中包括两套上载工作站、两套下载工作站、两套配音工作站和一套基于TARGA 3000视频卡复杂编辑工作站。
无卡编辑工作站其实就是一台非线性编辑系统，只是没有非线性编辑卡，可以实现编辑报题、文稿处理、节目粗编、字幕制作、动画特技，并且所有二维／三维特技以及字幕效果都可以在工作站上实时预演。
配音工作站属于无卡编辑工作站，是一种基于法国DIGIGRAM专业数字音频处理卡的声音录制剪辑系统。配音软件采用先进的多窗口编辑方式，可以提供多轨同步剪辑功能、实现单轨录音、多轨混音等多种特效。配音工作站的音频输入输出可接入调音台，有VU表以供输入／输出音量调节。
有卡工作站通过光纤（FC）交换机与FC磁盘阵列进行点对点的连接通讯，完成对广播级高分辨率素材（俗称“高质素材”）的存储和访问。光纤通道内每个端口的数据带宽分别高达1Gbps，各个端口并行工作，数据流量稳定。12台无卡工作站（包括两台配音工作站）通过千兆高速以太网交换机访问FC磁盘阵列中的低质素材，不同的数据码流在以太网上的传输存在着争抢数据带宽的竞争，传输低码率素材占用带宽相对有限，而传输较高码率素材时以太网的系统带宽会有明显的不稳定，本系统采用的低质视频是宽高各为320和288个像素点、码率为800kbps的MPEG4低码流视频格式。
非线性编辑网络系统的拓扑结构示意图见图2。
网络存储采用了两套联想200R双控制器（FIRMWARE是7.55版）盘塔机，盘塔机采用虚拟存储技术，虚拟盘阵控制器实现虚拟硬盘数据均摊。磁盘阵列设置为RAID 5级的冗余容错形式。两套盘塔机各有10块73GB的光通道接口硬盘，考虑到数据冗余引起的80%硬盘空间的损失，可存放DVCPRO25格式的高质素材（数据码率25Mbps）约100小时【可根据算式(73Gbyte×8bit/byte×1024M/G×20block)÷(25Mbit/s×3600s/h)×80%=106h得出】。两套盘塔机通过四个铜缆GBIC模块接入FC交换机。
FC交换机采用的是支持FC SW-2标准的Vixel 7200（ FIRMWARE是4.0版）。该型号FC交换机支持Stealth-3交换模式的设备连接；16个GBIC端口以线速交换，共32Gbps的背板速度（每端口1Gbps、全双工2Gbps）；端口缓存大，每端口32个帧，在拥挤、大负荷时保持高性能；如果FIRMWARE使用4.0以前的版本则可以用SAN InSite 2000软件通过Web浏览器进行交换机的管理。
高速以太网交换机用的是24口的Cisco公司的智能化以太网交换机Catalyst3524-XL-EN，具有24个10/100端口和两个基于千兆位接口转换器（GBIC）的千兆以太网接口。两个内置的千兆以太网端口可以支持多种GBIC收发器，包括Cisco GigaStack(tm) GBIC、1000BaseT、1000BaseSX、1000BaseLX/LH和1000BaseZX GBIC。以太网交换机内嵌了Cisco集群管理套件（CMS软件），该软件使用户可以利用标准的Web浏览器配置和诊断以太网交换机并为其排除故障。
系统配置了两台HP LH3000服务器，分别作为光纤网MDC服务器（FC文件系统管理）和以太网数据库服务器（运作网管环境），数据库服务器配置了一套LEC 3808V盘塔（由盘阵控制器和四块18G的SCSI硬盘组成）做成RAID 5级的容错盘阵，用于存放数据库资料和非线性编辑的故事板信息。
六台有卡工作站除了一台是TARGA 3000的以外，其余五台有卡工作站采用的是DigiSuite DTV非线性编辑卡。精编工作站和下载工作站附加了MAX三维特技卡，能够借助于Matrox Flex 3D实时制作各种三维特效。用于上、下载素材的有卡工作站配置了SDI数字接口。所有六台有卡工作站均是通过内置的LP850光纤卡与Vixel 7200光纤网交换机的光缆GBIC模块相连，分别独享1Gbps的数据带宽通道。
两台在线服务器管理系统运作，分别用作数据库服务和MDC服务，且通过以太网卡相互连接（即“心跳数据线”）制作成群集（cluster）互为数据库服务热备份，共享作为数据库存储的SCSI盘阵。连接数据库服务器的大容量磁带机用于备份数据库资料和网络中的各种重要数据信息。
Metadata是指元数据。利用元数据，我们可以轻松地实现素材查找。只要在素材库面板上指出索引文件，素材自动管理系统就可以通过元数据，找到所有相关资料。在这些资料中，就可以找到需要的素材和信息。在整个节目制作过程中，所有的元数据始终可以被包括在视频素材中。在对素材资料的访问中，除了可以观看视频画面之外，还可以通过元数据查看其他相关数据。
MDC（Metadata Controller）是指元数据控制器，它是光纤网中设备访问光纤（FC）磁盘阵列文件的最为重要的核心服务器，如果发生故障会导致网络中的各功能工作站无法访问FC盘阵内的共享资源。各种工作站向FC盘阵存取素材、发送控制信息时，需要首先由MDC设置盘阵的分区信息，通过MDC访问FC盘阵。FC盘阵内的磁盘驱动器是物理硬盘。在盘阵中，将物理硬盘组合一个逻辑盘，逻辑盘对计算机来说就像一个本地的大硬盘，RAID级就是在逻辑盘的基础上设定的。逻辑盘可以像普通磁盘一样进行分区，每一个分区可以定义一个逻辑单元号（LUN），LUN一般从0开始。
MDC的备份服务器因为在设置上与在线工作的MDC主服务器是镜像的，在系统正常工作期间与FC交换机脱开，以免冲突，只有当MDC主服务器发生故障后才通过系统内置的LP8000主机总线适配器接入FC交换网替换主服务器工作（即所谓“冷备份”）。这种备份方法避免了MDC备份服务器进入工作时各功能工作站的SANergy（FC盘阵存储资源管理软件）的重构问题。
三 网络体系
系统采用的是高速以太网(Ethernet)和光纤通道网（Fibre Channel，缩写FC）的双网结构。高速以太网采用星型结构；光纤网为了保证数据传输带宽，采用的是交换式FC结构。
视音频数据流的存储和传输是系统的核心任务。为了实现大容量存储设备数据共享及为系统提供高速存储设备通道，采用的是SAN（Storage Area Network）存储区域网技术。SAN存储区域网在扩展能力、设备连接、传输效率等方面均较直接连接存储（Direct Attached Storage）和 网络连接存储（Network Attached Storage）在视频网络技术中有更强大的竞争优势。
SAN存储区域网是为连接服务器、磁盘阵列、带库等存储设备而建立的高性能网络。服务器可以访问存储区域网上的任何存储设备，如FC磁盘阵列；同时存储设备之间、存储设备与FC交换机之间也可以进行通信。SAN的核心是Fibre Channel。SAN就是Fibre Channel加串行SCSI-3（图3）。

SAN = Fibre Channel + 串行 SCSI-3
SAN有多种连接形式，我们采用的是网状连接的交换网（Switch Fabric）形式，可通过交换进行网络的扩充。核心部件是FC交换机（Fabric Switch）。我们可以在有卡精编站点用SANergy软件对FC交换机的各个端口进行数据读写性能的流量监测。这种网络的结构见示意图（图4）。

1. SAN中的设备互连有以下三种形式
● 光纤通道网（Fabric）内网络设备的连接
网络设备通过主机总线适配器（HBA）与FC交换机的千兆位接口转换器（GBIC）相互连接。
● 光纤通道网（Fabric）和仲裁环（AL）的连接
根据标识公共环（loop）地址和设备的仲裁环（AL）口地址（AL-PA）确定是专用环（loop）节点还是连接到网络（fabric）上的公共环（loop）节点，以及是否可以同光纤通道网的其他设备进行通信。
● Stealth-3模式
Stealth-3模式交换支持直接连接和loop设备连接，在一个fabric拓扑结构中支持专用仲裁环主机和目标设备，可有多个1Gbps段的带宽分配，能够连接大量的仲裁环设备，可将引起初始化的设备和目标设备进行隔离，能够简化设备的分布与连接。
2. SAN系统中用到的硬件设备和工具
● 主机总线适配器（HBA）：光纤通道的主机总线适配器（即光纤网卡）安装在主机上，主机通过它来同光纤仲裁环连接起来。HBA具有主机的总线接口 ，1Gbps数据传输率 ，有光纤（Fiber）或铜缆（Copper）插口，支持SAN测试和验证。我们的MDC服务器使用的主机总线适配器是LP8000，六台有卡工作站使用的是LP850。
● 光纤网交换机（Fabric Switch）：可以连接网络设备和仲裁环，接口之间具有独立的1Gbps的传输能力，可级联多个交换机，在switch口之间可进行分区，实现虚拟专用网络，自动旁路功能，支持SNMP协议， 具有可管理性。本系统使用的交换机是16端口的VIXEL 7200（FIRMWARE4.0）。
● 连接器（SC Connector和ST Connector）：光纤和铜缆端的插拔接口。
● 千兆位接口转换器（GBIC）：分光纤GBIC和铜缆GBIC，铜缆GBIC又分为DB-9 GBIC和HSSDC GBIC。
● 光纤（Fiber）和铜缆（Copper）：光纤分为单模光纤和多模光纤；铜缆为双芯屏蔽，采用无源收发器，传输距离13米。
● 磁盘阵列（RAID）：将FC磁盘通过盘阵控制器组织起来，采用适当的RAID冗余容错级别，组成高速、可靠及大容量的数据虚拟存储系统。我们将盘塔按五块FC磁盘编为一组制作成RAID 5级盘阵，用于存放视音频素材。
3. SAN中的管理软件
● 存储资源管理软件：在不同平台之间，需要在文件级共享盘阵，可以使用SANergy来实现，SANergy提供共享SAN上盘阵的方法。
● RAID管理软件：RAID管理软件固化在盘阵控制器中，通过盘阵提供的串口或以太网口连接到串行终端或LAN网络管理节点进行管理。
SANergy数据共享解决方案的特点就是以SAN的速度跨越异构平台，使数据能够被多位用户访问和更新。Tivoli SANergy是一种运行在采用SAN与公用存储设备相连的工作站上的软件，它可以提供数据共享功能——多个计算机共享同一磁盘卷。因为SAN内的视音频文件数据是基于数据包的格式传送和存储的，所以网络内的任何服务器或精编工作站为了直接与FC盘阵交换数据均必须安装SANergy软件。SANergy工作原理见图5。

四 网络管理系统
利用网络化及SNMP技术，技术人员可以实时监控系统中每一台设备的运行状况，定期获得设备运行数据，如果发生了故障，通过监控终端，立即可以得到故障警报、故障原因及对应解决方法等信息。这样可以及时了解设备及故障状况，提高对应效率，大大减少故障的发生。我们选用的大洋网管软件操作简单、可靠、便于管理。网管系统主要用于解决用户、路径、权限、栏目、设备管理和统计等方面的问题。
首先简要介绍用户、栏目、权限组和路径策略组的作用和基本概念：用户基于数据库，与系统完全分开；栏目是网管的核心，系统参数、采集参数都需要绑定到栏目上；权限组定义了一个权限的集合赋予用户，并且规定和限制了用户可以使用的软件、功能和使用方式，不同权限组可以定义不同的权限，对于整个频道而言，职务和岗位的不同决定了用户所属的权限组（比如，编辑和审片虽然可以是同一个栏目的成员，但职责不同，所属权限组不一定相同）；路径策略组包括三部分，某个物理目录可以作为一个路径，几个路径可以形成一个路径组，几个路径组可以形成一个路径策略。
下面介绍构成网管系统的各大模块及其主要功能：
● 系统管理模块
包括五个部分：新系统设置、组织结构、权限设置、采集参数设置和系统参数设置。
权限设置包括三部分：子系统权限、素材及文件权限、设置系统参数权限。子系统权限包括使用本系统的权限、采集权限、编辑权限、输出权限以及使用的有效期。不同系统的权限设置是不同的，例如对于非线性编辑需要使用采集功能，而对于配音来说就不需要，所以要针对不同的系统设置不同的权限。素材及文件权限可以设定用户对本用户、本栏目、本部门及所有用户的素材或EDL的浏览、编辑、播放及删除的权限，这样就可对用户有细致的权限限制。设置系统参数权限包括是否有权限设置采集参数、设置网络系统以及设置新闻系统。
采集参数设置包括对视频制式、视频压缩标准、音频压缩标准的设置。双码流采集的两个通道的压缩格式都要进行分别设置。
系统参数设置包括设置采集类型和网络素材发送。
● 栏目管理模块
包括四部分：基本属性、采集参数属性、系统参数属性和状态显示。
基本属性：创建栏目所属的部门、栏目名称及其他属性，包括可使用的硬盘空间、片长、素材最多保留的时间等。
状态显示包括已经使用的空间、各工作站使用的时间和有卡、无卡站点占用的台数。
● 路径管理模块
包括三部分：路径设置、路径策略、路径状态。
路径策略组需由一个或几个路径策略组成，每个路径策略包括素材的高质视频路径、低质视频路径、音频路径、图文路经、文件输出路径、备份路径和特技路径。系统可根据所设的策略进行负载均衡，而且当一个路径策略采满或所在硬盘离线时，可以自动转到另一个路径组上去，使用户可安全放心地使用。
● 用户管理模块
包括四部分：超级用户管理、普通用户管理、用户状态显示、用户栏目对应表。
用户状态显示包括用户的姓名、在线状态、使用的设备、系统上线时间和下线时间。
用户栏目对应表提示用户所在的栏目，以及栏目所对应的用户。
● 设备管理模块
用于访问设备属性和设备状态。
● 统计管理模块
用户使用情况统计可以按年、月、日为单位查看用户的网络使用情况，包括用户登录域名、工作站名、上线时间、下线时间、使用时间段。用户统计结果可以以文本文件的格式保存在硬盘中，供打印、存档。
设备统计可以根据年、月、日为单位查看设备使用情况。包括登录用户名、域名、上线时间、下线时间、使用时间段。设备统计结果可按照用户统计的方法进行统计字段设置、统计结果保存。
● 新闻文稿的网管接口模块
用于网络文稿系统的初始化和文稿系统使用权限的设置。
五 系统的安全策略及可靠性测试
系统的安全性在新闻节目的制作工作中是最为重要的。本系统在安全性方面主要有以下措施：
● 充分利用Windows 2000的安全管理机制，融合C/S数据库管理手段，提供完善的网络管理模式、安全的网络环境；
● 分工明确的权限管理体系，有效避免人为的故障；
● 数据库服务采用双机群集（cluster）配置，互为数据库服务热备份；
● 数据库资料的存储采用SCSI磁盘阵列、RAID 5容错技术；
● 系统配置大容量磁带机，用于日常备份数据库资料和网络中的各种重要数据信息；
● 网络存储使用双控制器盘塔机，盘塔机双电源供电，盘塔内的FC盘阵采取RAID 5冗余容错手段（每五块盘任意损坏其中的一块不会引起本逻辑单元的数据丢失）；
● 元数据控制器（MDC服务器）采取“冷备份”形式，保证当发生故障时系统可以在最短的时间内恢复正常运行；
● 上、下载工作站各有两套完备的配置，可以在并行工作的同时防范视频设备的单点故障；
● 外来媒体数据（图片、音乐、活动素材、文档资料等）进入系统之前须严格查杀病毒；
● 各工作站点的系统分区（即安装有系统软件和非编制作软件的c∶盘）分别进行系统备份，以便在系统盘被破坏后可以及时获得恢复；
● 系统的供电经由大功率智能UPS电源，确保安全工作运行。
为了对所构建的系统进行可靠性试验，我们将各种极限的工作情况考虑进去，实际测试得到所有六台有卡工作站对网络存储的一个LUN（逻辑单元号）进行访问时用SANergy软件的performance tester进行带宽分配测试（以下测试试验中均是将每个LUN格式化成一个分区）；
● 写测试：用SANergy的写动作，通过交换机的6个工作站的通道端口，分别设置不同的文件名向所连接的某一逻辑单元的端口写入2GByte数据，测得总带宽为28MByte/s，各工作站带宽为平均分配（4－5MByte/s）；
● 读测试：用SANergy的读动作，通过交换机的6个工作站的通道端口，分别设置不同的文件名向所连接的某一逻辑单元的端口读取2GByte数据，测得总带宽为34MByte/s，各工作站带宽为平均分配（5－6 MByte/s）。
测试结论：以文件大小2GByte、数据块1MByte、DVCPRO25（25Mbit/s的码率即为3.125 MByte/s）格式为测试基础，对于1个LUN的写带宽为28 MByte/s，读带宽为34 MByte/s；交换机上各站点基本平均分配带宽；极限情况下可以支持六台站点同时采集或者五台站点同时播放双轨素材。
让FC磁盘阵列的四个控制器同时工作，且同时选择存储系统的4个LUN，对各端口性能进行测试。结果为写带宽90MByte/s，读带宽可达160MByte/s，大大高于本系统对带宽的需求。
容灾能力是可靠性的一个重要方面，我们对RAID 5的盘阵进行了在线抽样插拔试验，系统一切工作正常。对一个LUN进行插拔后的读写试验：拔掉其中一块盘时，瞬间总带宽下降10MByte/s，几秒钟后写带宽升回原值，插上重建时写带宽30 MByte/s，读带宽48 MByte/s，此期间各有卡工作站端口带宽一直保持平均分配。从大洋非线性编辑软件播放情况看，拔掉盘的瞬间，会使正在访问该LUN的有卡工作站的播放出现短暂抖动，不会影响无卡工作站，盘插回重建时可正常工作。此间使用别的LUN读写数据的各工作站站点，工作及带宽未受任何影响。最后，服务器设备和重要数据的备份也通过了相关的灾难恢复试验。
在整个网络满负荷运转的情况下，存储体达到80%后，系统将处于不稳定状态，会出现随机的错误现象，因此，使用过程中应尽量避免超过安全存储量。
六 非线性制作、文稿处理和字幕特技系统
大洋X-Edit 1.5网络版的非线性编辑软件功能强大、操作简便。软件系统集成了多种方式的素材采集、完备的项目资源管理、复杂划像特技的故事板编辑等。
对于视频，X-Edit软件可做轨间特技、轨内特技、附加轨（Fx）特技和键（Key）轨特技。对于音频，系统可调节音量大小、做音频特技、混音合成。
大洋X-Edit内嵌了字幕制作系统X-CG，可以完成包括标题字幕、唱词字幕、滚屏字幕在内的多种字幕制作。可以把各种类型的字幕文件任意置入视频轨加以编辑、修改。在X-CG中制作的标板、题花等可存为TGA图片作为视频素材导入到X-Edit的故事板中。
大洋的newsmanage新闻文稿处理系统与X-Edit编辑软件、X-CG字幕软件完美结合，相互之间留有调用接口，充分发挥了系统的网络功能，有效避免了重复劳动，提高了工作效率。
但是这套系统仅有非线性编辑固有的功能是满足不了用户需求的，在设计系统的过程中我们还考虑到与combustion、After Effects、3DS MAX、cool 3D等第三方软件结合的问题，以便能够扩充系统功能、提高制作手段。试验表明，这些第三方软件完全可被网络所兼容，纳入进网络权限管理体系。例如用高级合成软件After Effects所生成的 DVCPRO25格式的AVI文件可被直接导入大洋X-Edit作为素材资源使用。
七 结束语
通过对我们这套新闻制作网各组成部分的结构分析,可以看到如今的电视后期编辑技术是非线性编辑技术、存储技术、网络技术、流媒体技术充分结合的成果。随着计算机技术的不断发展，传统的思想理念和工作模式必然发生深刻的改变。只有解放思想、开拓创新，我们的电视技术才会不断焕发新的生命和活力，真正提高工作效率、降低制作成本，使我们的编辑、记者能够将更多的时间和精力集中于制作精品新闻、提高新闻节目的可观赏性。