网络化超高清视频编辑制作探析

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摘要：本文以省级电视台超高清视频编辑制作目标为需求介绍了网络化超高清视频编辑制作系统建设的需求、设计思路及方案，满足了超高清内容的上载、收录、编辑、合成、转码、审查、播出等全流程生产环节。

关键词：网络化；超高清视频；编辑制作

1引言

近年来，超高清电视在世界范围内发展迅速，“信息视频化、视频超高清化”已经成为全球信息产业发展的大趋势，为消费升级、行业创新、社会治理提供了新场景、新要素、新工具。各级广播电视播出机构加快建设超高清制播体系，实现制播体系向超高清升级换代，提升超高清节目制作能力和制作水平，丰富超高清节目内容供给，推动文化、信息和电子产业发展责无旁贷。超高清视频编辑制作系统在此项工作中发挥了越来越重要的作用，本文按照省级电视台网络化、规模化超高清视频编辑制作要求对所需系统进行方案设计初步的探讨。

2目标分析

2.1业务目标

超高清视频编辑制作系统是在当前融合媒体业务、超高清业务发展的大背景下，采用一系列最前沿的互联网技术，以视频技术为核心，以满足核心制播业务为主要目标，以数据价值呈现，以高可用、横向扩展、集中管理、开放兼容为设计理念实现超高清节目网络化编辑业务，以在线存储网络化共享编辑为主，同时辅以少量单机编辑。超高清视频编辑制作系统需实现超高清节目的上载、收录、编辑、合成、转码、审查、播出等全流程生产环节。

2.2技术目标

制定制作域超高清压缩编码方式，优化超高清视频压缩格式与制作流程，系统规模架构支撑一个超高清频道运转；整合存储资源、计算资源、网络资源等IT基础资源并进行池化，统一管理，使其具备便捷的扩展能力；能够为上层业务弹性调度资源，按照业务的实际需要弹性地分配IT资源，增加或减少计算和存储资源，使各类资源得到高效利用，实现资源优化和成本节约。2.2.1超高清汇聚应用功能。（1）超高清收录支持超高清和高清的SDI信号或IP信号采集；支持“边采边迁”进而为后端提供“边采边编”支撑。（2）素材远程回传提供基于互联网数据文件回传功能，保证外地记者可以采用不同的编辑制作设备，将采编的素材、稿件、节目完整、高效地回传到系统内。2.2.2超高清生产模块功能。（1）超高清编辑工具应可用于节目生产业务的超高清制作需求。（2）超高清审片工具应可以对合成后的成片进行审查。审查通过的节目自动进入备播环节，未通过的节目打回，在编辑工作站中再次打开，根据审查意见进行再次编辑制作。（3）配音工具主要用于节目的配音。（4）文稿工具以任务流的方式，建立文稿或串联单与制播模块的业务协作关系。文稿工具可被制作域内网、办公网甚至互联网访问。（5）AI智能分析引擎增强AI能力，提升资源检索智能化、计算高效化，形成标签体系和知识图谱，实现语音识别、场景分类、人脸识别、OCR字幕识别以及涉黄涉暴智能分析，将AI能力嵌入到各个应用中，真正实现数据价值最大化。2.2.3超高清发布模块功能。（1）电视节目发播模块该模块需要为演播室或播出中心提供网络化超高清节目备播方案。具有高可靠性、稳定性和安全性，能够支持长时间安全播出，满足网络化节目播出的各项需求。该模块应与节目生产管理模块、节目编辑制作模块对接，实现媒体内容的网络化与流程化发播。（2）互联网发布模块复用台内现有融合媒体生产云平台一期上的互联网发布能力。

3设计方案

3.1系统架构

如图1所示，系统架构完全按照云化思路进行设计，分为基础资源层、公共服务层、制作工具层。3.1.1基础资源层。基础资源层具有整合私有云基础资源的能力，主要针对网络、计算、存储、安全等方面进行建设。其采用主流的硬件资源，结合云平台建设模式，为上层服务和应用提供稳定安全的支撑。通过x86服务器或刀片服务器等通用计算资源、GPU服务器等专业计算资源、存储、分布式网络等硬件设备，构建出可弹性扩展、安全可靠的私有云基础池，实现资源的集中使用和集中维护，提高资源使用效率。系统规划采用IP分布式集群存储系统。为达到超高清编辑所需的高带宽要求，分布式存储系统将选用专门针对超高清制作环境设备，网络采用万兆核心+千兆桌面的以太网方式，实现超高清编辑所需网络传输需求。3.1.2公共服务层。公共服务层承担了“承上启下”的重要使命，其向下衔接基础资源，向上对接应用工具。一方面，它将上层制作工具从复杂的软件基本能力建设中独立出来，具备工具的解耦能力，包括规范工具接入标准、媒体内容库解耦、用户权限继承、存储访问解耦、业务流程解耦、工具参数信息继承；另一方面，它能够按照上层制作工具业务所需，自动弹性伸缩调度下层基础资源的分配。公共服务层具备一系列的服务能力，包括接入应用工具的管理能力、转码/迁移/技审等媒体处理服务能力、日志等数据抓取处理能力、用户注册/删除等管理服务能力，其利用中间件、HA、分布式调度服务等保障系统的服务持续性。除此之外，公共服务层还应具备智能化的能力，如语音识别、人脸识别、知识图谱等，这可以用于提高生产效率，扩大生产规模。3.1.3制作工具层。制作工具层秉承开放性设计，为全系统提供各类应用工具。其采用后台服务与终端应用工具分离的建设方式，以扩大终端应用工具的选择范围，将每个系统中的工具进行分类聚合，提供优良的用户体验和平台服务能力，为超高清的编辑制作业务提供有力支撑。具体模块如下。（1）超高清制作工作站用于对超高清素材进行上载、编辑，采用目前非线性编辑系统，提供对素材的精编、审片能力。（2）配音工作站配置了专业声卡，用于超高清节目制作的后期配音。（3）超高清审片工作站用于对超高清节目审核，同时具备上载、精编能力，能够满足上载、精编、审片能力。（4）超高清监视器超高清监视器用于网内审查站点、技术处理站点及部分编辑工作站，满足制作业务的监视需求。（5）移动外场非编移动非编用于记者在外场采访时实时采集素材，对素材粗编，从而可以做到及时发布，满足新闻的时效性。

3.2系统存储设计

文件存储作为生产支撑平台的存储，在架构上采用IP分布式集群存储，通过增加节点可以线性扩展整个存储的带宽以及容量，保证高安全性。网络架构上采用维护更加简单的以太单网架构。超高清制作网存储设备不但需要保障生产素材和成品节目对存储容量的需求，还需要满足非编工作站点编辑制作的读写访问、媒体处理转换对带宽的要求，能满足网络内其他业务如总编室备播系统等其他子网络进行节目文件传输的需要，并根据安全性需求提供必要的备份和切换手段。在设计存储设备的容量和带宽指标时，需要考虑合理的冗余量，以保障系统运行的稳定性。同时，为降低维护成本，提高维护便捷性，考虑所有生产终端以太网接入访问。数据存储系统主要用于节目编辑、大量素材文件、音视频文件读写等，特点是读写大文件、数据量大，读写较频繁，要求大带宽。针对超高清环境下的业务制作需求，要求支持灵活的网络架构，针对以上要求，本方案选用IP分布式节点式存储作为在线核心存储，资源池内划分不同逻辑存储区域，实现媒体文件统一存储。同时，还为其他业务系统提供存储空间，如果需要新增容量时，直接在资源池中划分，满足随需扩展需求。

3.3网络资源设计

计算机网络是进行数据通信、各类生产业务互联的基础，网络资源的设计应考虑实际部署位置、各类子业务对交换能力和安全访问的要求。网络资源的建设要求实现整个网络系统的管理，包括网络拓扑管理、IP地址段规划和设备远程配置等，从而保证网络业务的正常运行并具有可扩展性。考虑到超高清系统的规模及应用强度，本方案选用高性能全万兆交换机作为核心交换机和千兆以太网交换机作为接入交换机，用于整个网络的以太网连接通道。系统采用40G核心、万兆桌面的方式，核心交换机与接入交换机之间通过40G链路连接，系统中的工作站、存储、服务器通过万兆接入。交换设备采用业内主流型号配置，并且使用双机堆叠方式，确保网络安全。

3.4系统数据库设计

系统结构化查询采用MySQL数据库以及基于分布式文件存储的NoSQL数据库两类数据库。其中，MySQL数据库体积小、速度快、开放源码，且使用的核心线程是完全多线程，支持多处理器，用于提高并发访问量；而基于分布式文件存储的MongoDB则具有可扩展性强、易于查询等优势，用于存储文档。

4结语

视频方式是内容呈现和传播最方便、最重要的载体，超高清视频是继视频数字化、高清化之后的又一轮技术变革。网络化技术以丰富的协议、充沛的数据带宽、灵活的调度方式为超高清视频制作提供了高效的解决方案，因此采用通用的信息系统架构、网络化将是超高清节目制作生产的未来。在本方案设计中，其满足了超高清内容的上载、收录、编辑、合成、转码、审查、播出等全流程生产环节，并充分考虑融合媒体制播能力，扩展了业务领域。这一方案所能起到的作用必将随着今后超高清视频应用的进一步推广得到认同，并逐渐成为最佳实践方法。

参考文献

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[2]王宇,芮浩.电视台融合媒体私有云laaS建设分析[J].广播与电视技术,2021,48(6):35-41.

[3]庞博.网络化超高清制作岛的设计与实施[J].广播与电视技术,2020,47(2):12-19.

作者:张翀 施玉 海张伟 徐杰 单位:国家广播电视总局广播电视科学研究院