网络媒体技术的实质

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1、网络媒体技术的实质网络媒体技术的实质 作者：品尼高公司 来源：中国广播电视技术网 已有 1515 位读者读过此文 摘要：摘要：网络媒体概念的出现，可以被视为是音视频制作与发行方式的革命。与传统的完全基于时间的视频操作模式不同，网络媒体带给系统开发商更广泛的自由，让他们能够以一种新的方式去完成媒体的交换、存储、管理和操作。本文将着重介绍为什么视频技术的发展已经迫使人们必须转向基于 IT（信息产业技术）的解决方案。本文还包含了以下内容：什么是网络媒体以及它的优势；如何应用 IT 技术实时工作；初步了解 SAN 和 NAS 网络方案在新闻后期机房的实际应用。介绍：介绍：著名的牛顿定律中的一条是：“物

2、体有保持其运动状态的属性，如果它最初是运动的，它将保持运动状态，如果它原先是静止的，它将继续保持静止。 ”可以将这个定理扩展到我们当今的音视频技术所处的阶段。传统的视频传输方式（SDI 串型数字、模拟复合信号等）和视频存储方式（录象带和录象机等）曾经很适合视频行业的工作模式，也适合现行的工作流程，它们被证明可以很好地工作，所以有些工程师认为“如果这些现有的技术范畴没有被打破，那么就不要去改变它们。 ”哈！人们忘记了牛顿定律中还有这样的一条：“物体将沿作用力的方向运动。 ”那么，今天对于音视频技术来说，什么是推动它的外力呢？是什么原因将技术引向基于 IT 的技术框架呢？此外，新技术的优势是什么？

3、它与传统技术的最佳结合点是什么？让我们在下文中讨论这些问题。什么是网络媒体技术？什么是网络媒体技术？与传统的音视频设备采用的工作方式不同，网络媒体依赖 IT 设备开发商们提供的技术和设备来传输、存储和处理音视频信号。非常不幸，最流行的传统的 SDI（串型数字）传输方式缺乏真正意义上的网络交换特性。需要做大量的工作才可能利用 SDI 创建类似以太网和 IP（因特网协议）所提供的部分网络功能。所以，视频行业中的网络媒体技术就应运而生，归纳起来，下方面这些工作方式或概念将使用到网络媒体： 直接到磁盘的上载（采集） 、编辑或播出。 100%兼容的文件传输模式。 音视频信号做为数据文件被存储不是传统的录

4、象带存储方式。 WAN 和 LAN的网络连接，使用以太网、光纤通道、SONE/SDH 及相应的交换机等 IT 技术的媒体传输的路由分配。 网络音视频系统的组成要素IT 与传统音视频设备的衔接。 上载端口、编辑工作站、数据服务器、高速缓存设备、播出端口、代理素材工作站、音视频工作站等。上面的配置在宏观上展示了 IT 技术是如何做为核心技术被集成进音视频处理领域的。它的工作原理是上载和输出都使用标准的传统音视频模式，但其他的环节的处理则使用 IT 技术。网络的优势：网络的优势：下面的图例表明了传统视频与网络技术结合的六大主要原因：网络技术的优势网络技术的优势配置配置 1与传统的工作模式相比，这里的

5、每一项优势都可以节约时间和金钱。让我们从 1 点钟的位置开始顺时针地分析每一项内容： 快速数据存取网络媒体技术可以让本地和远程的用户迅速地采集、编辑、浏览、播出音视频素材，通过直接到磁盘的模式或文件传输模式，媒体资产能够迅速地被编辑节点应用。 很少或不使用磁带工作方式音视频媒体资产都存放在磁盘上（可以是近线或离线的存储设备）或通过光盘库和磁带库的机械手来实现资产的存取。基于当前的需要，便携式录象机的录象带在今后数年内可能还要扮演主要的存储角色，直到基于磁盘或光盘的硬盘摄象机成熟。 发布、发行工作流程在这方面媒体文件有巨大的优势。过去传统设备受物理和地理条件限制的状况被彻底改变。通过 LAN 和

6、 WAN 的网络连接，我们可以创建虚拟的设备环境。你可以想象这样的工作方式：在东京上载素材，在纽约完成编辑，在伦敦进行播出。这种工作流程不是梦想。许多这样的网络系统已经投入实际应用，并提供着相同或更强大的功能。 在线和离线的海量硬盘存储技术将始终推动着视频行业的发展。此外，即便不将某种特定的音视频格式的媒体类型（例如 D1 和 D5 格式）用于存档处理，媒体操作的选择也被新的存储技术扩展了。用户可以将视频做为数据存储，也可以选择任何文件格式的存储方式（如 DVD 盘片、数据流磁带、长期的离线硬盘存储等等） 。 媒体资产管理资产的分类、浏览、查询和投入使用。有大量的程序可以实现这些功能，IT的管

7、理模式使得 MAM（媒体资产管理）解决方案在多种模式下得到实现。 IT 技术框架的基本要素涉及许多设备的性能和成本等内容（见下面） 。到底将 IT 技术应用到广播电视播出及后期制作领域有什么好处呢？这里有三条重要的曲线可以阐明我们从中所获得的利益。1 以太网络、光纤通道、交换机和存储设备的成本下降曲线（趋势）：a 到 2003 年，普通 LAN 网的每个节点成本为 30 美元。b IP 路由器的成本和性能在随时得到改善。c 硬盘驱动器的单位 GB 成本大约达到 1 美元/GB。到 2003 年，已经有了 300GB 的海量硬盘。一个带有 8 个硬盘的小阵列将能够以 8MB/秒的压缩比装载 30

8、0 部电影。存储容量的提高是视频技术向 IT 领域过度的一个巨大的推动力。2. 网络性能的上升曲线（趋势） 。a. 到 2003 年，千兆交换机已经可以处理每秒 10Gb 数据，千兆以太网已经随处可见。光纤通道的带宽已经达到 2Gb/秒。b. 摩尔定律指出，许多电子产品每隔大约 18 个月性能就会翻番。这也为视频行业媒体处理能力的发展带来了光明的前景。3. 网络互通的扩展曲线（趋势） 。a. 以太网和 WAN 网的连接比比皆是。乡镇、大都市和国际间建立了灵活的网络连接。DSL 和调制解调器分别在低速终端和高速终端（SONET/SDH OC-768，提供 40Gb/秒的传输率）上得到应用。b.

9、Metcalf 定律曾经预言节点的网络性能与节点的数量的平方根成比例关系，所以连接的节点越多越好的说法显然是个骗局。让我们稍微离题一会儿，讨论一下网络高速连通的性能。使用不同波长的光纤多路分割技术，朗讯公司的和贝尔实验室的研究人员发现 WDM 光收发机能够在一组标准光纤中以大约 40000Gb/秒的速率传输数据。如果使用 1000 种不同波长的光信号，每个光信号可以承载一组 OC-768 的数据，他们估计每组标准光纤都可以达到 40Tb/秒的天文数字的传输率。让我们假设我们已经将大量的电影和节目以 4Mb/秒的码流编码为 MPEG 格式的媒体文件。在这个码流下，一个单独的光纤可以同时传输一千万

10、个不同的节目。因为一组光缆中通常可以装载 200 多条标准的光纤，所以，一条蛇型电缆能够为 2 亿家庭服务，每个家庭都可以接受单独的节目。哇！多么多的频道，多么少的用户啊。惊讶吗？是的，而且明天的技术保证比现在拥有更大的带宽。这条双曲线（用户和频道）说明了什么？视频的发行和制作流程将被这些网络技术的优势极大地改变。系紧你的安全带，面对一马平川，上路吧！让让 IP 在实时方式下工作在实时方式下工作对于 IT 网络技术的最多的批评是它缺乏真正的同步传输功能（就象普通的串型数字连接那样，SDI 259M） 。许多人吵闹：“ IT 不是为视频准备的大餐。 ”公平地说，IT 的确不是专门为视频设计的，但

11、能够通过一种合理的方式将其转换为视频的工具，满足那些视频开发商们的诸多要求。确实在许多场合 SDI是人们的首选连接方式，但是现在越来越多的普及的视频软件已经能够移植到 IT 的技术框架内。什么样的应用软件可以使用 IT 的技术呢？配置 2 展示了这些应用程序的分类。能够与能够与 IT 友好结合的视频应用领域友好结合的视频应用领域 音视频采集/播出 媒体素材的实时处理特技、划像、合成等 编辑工作站，代理素材的浏览 存储系统，数据库存档 容错系统NSPOF 体育新闻节目的现场直播 摄象机的连接 同步、实时交换配置配置 2SDI 在需要精确到帧的素材同步交换场合占据着统治地位。使用以太网来承载摄象机

12、的视频素材是可能的，但往往得不到应有的效果。因此在可以预测的将来，SDI 技术（包括它的连接）仍将在现场直播等领域占主导地位。但另一方面，目前也有许多场合已经可以应用 IT 的产品和技术。在那些 IT 产品被应用的场合，视频系统的设计者需要什么特殊的 IT 技术规格吗？是否有一个捷径可以方便地用 IT 技术满足我们视频工作者的需求。答案就是正确地使用数据缓存。通过正确设置 LAN或 WAN 网络环节中音视频数据节点的缓存数量和容量，可以消除硬盘、IP 的路由器，数据服务器和其它网络资源的缓存引起的问题。缓存一方面是我们的朋友，另一方面是我们的敌人。缓存增加了信号的延迟，在许多音视频设备中这种延

13、迟需要被计量，并需要尽可能消除。所以只有通过明智地设置缓存的的大小和选择消除缓存影响的方法，IT 产品才可以实时、没有错误地传输和处理音视频数据。当然，管理缓存是设备和它们的制造商的工作，最终用户并不需要知道缓存的存在。配置 3 展示了三种最重要的缓存。让我们称这些缓存为向后预览缓存，环绕预览缓存和向前预览缓存。让让 IT/IP 实时的工作实时的工作配置配置 3让我们来分析每一种缓存的使用特性，前提是假设在所有的情况下缓存都不会溢出或饱和。配置 3中的系统是一个简单地上载（采集）到存储设备、离线编辑和从存储设备直接播出的网络结构。它是一个基于 NAS 的网络结构，但对它的分析的原理同样适用基于

14、 SAN 的网络结构。NAS 和 SAN 结构的最佳结合点将在本文的后面章节讨论。向前预览缓存存放着最新被采集的音视频数据，这些数据将被写到硬盘介质上。这个缓存，象其他两个缓存一样，在使用上是有弹性的。当缓存的一部分正在以恒定的速率（通过 SDI 采集视频）被填充时，另一部则正在排空，以一种略微不规律的速率向磁盘阵列上写数据。只要缓存没有枯竭或溢出，我们就一定能够稳定地将所有输入的数据存放到存储设备上。这种缓存存放的数据是比输入信号稍微晚些或在其后面的数据，所以叫向后预览缓存（置后缓存） ，它帮我们消除了磁盘读写时的不规律数据传输与 SDI 输入时的恒定数据传输的矛盾。环绕预览缓存能够消除编辑

15、中因为硬盘不规律的读写产生的数据延迟。许多非线性编辑设备都支持对时间线的扫划功能。这种在时间指针附近来回跳跃逐帧浏览的功能就是依靠本地缓存来完成的。想象一下，如果每次扫划都直接从硬盘中调用这些帧画面，用户一定会感觉到时间的延迟。这样的延迟在实际工作中是不应被感觉到的，所以需要本地的缓存来存放硬盘读写的一些数据。当一台或多台编辑终端通过 WAN 网连接存储设备时，连接环节的等待将变得让人无法忍受，因此正确地使用缓存来缓解这种等待成为非常重要的一项工作。视频信号的播出设备需要向前预览缓存。这种缓存会预先按一定的顺序读取几秒钟的音视频素材，然后在根据播出指令从缓存中以平稳的速率播出节目。这种缓存的工作方式类似于向后预览缓存。缓存中的数据队列就象是传统录象机上进行的预卷操作。缓存中存放着即将输出的数据，所以称之为向前预览缓存名符其实。此外，在通过以太网使用 TCP/IP 协议的工作环境中，向前预览缓存也可以很好地保证数据传输的质量。在普通的上载编辑播出工作流程中，配置 3 所代表的是一种性能非常突出的实用结构。但如果对上载和播出有非常高的时效要求，那么整个系统数据吞吐的延迟性将限制一些设备的使用。所以在以 IT 技术为骨干音视频系统