论文部分内容阅读
【摘要】高清系统离我们越来越近，很多省级电视台已经实现全高清化，就是一些地市级电视台也都大量使用高清设备，对于中小级地市电视台在新建和扩建的非线性编辑系统中，如何合理科学的规划和使用高清非编设备就显得日益重要。本文针对非编网络的应用，以及在兼容高清平台的平滑升级上，阐述CPU+GPU+IO非编系统的主要特征及其应用。
【关键词】CPU+GPU+IO；i-Link；IPSAN；ImageSAN
早期的非编系统都是有非编卡担负视频剪辑功能，兼容性差，升级性不强，每次电脑硬件升级基本上就意味着非编系统被淘汰。（我台就有很多非编过了保质期后，配件停产，导致无法维修的情况）随着电脑硬件性能与软件技术水平的提高，基于CPU+GPU+IO为核心的新一代纯软件的非编系统，已经日益成熟。它与基于硬件板卡的非编系统相比，纯软非编无须硬件板卡的支持，以主机系统和剪辑软件实现剪辑功能，具有稳定可靠、价格低廉、格式灵活、升级容易等显著优点。像我们现在用的新奥特的喜马拉雅1100，开始用的ATI1600的显卡，坏了以后更换了ATI3650的显卡，兼容性没有任何问题，性能还得到了提升，非常方便。当前的国际主流板卡制造商将开发的重点由支持特性转为支持兼容性，并以10bit无压缩的视频采集质量代替了原先的8bit压缩质量。当高清制作普及时，视频信号的数字容量成倍增加，传统非编视频卡及其应用将意味着整体报废。因此，用户都希望在标清和高清之间实现平稳过渡以及对未来的可升级性。为此，纯软非编环境的作用被迅速升级，纯软非编系统及其网络应用成为大势所趋。
一、CPU+GPU+IO的基本原理
纯软非编由主机、编辑软件、I/O视音频卡、存储4个部分组成。与传统非编相比，硬件板卡不再承担数据流的实时支持功能，改为由主机的CPU+GPU核心来实现，通过新一代编辑软件来调用此功能，硬件板卡只承担高质量信号的采集和输出。纯软件非编的工作流程为：编辑软件通过I/O卡将素材采集到存储设备，然后通过编辑软件使用CPU+GPU性能调用存储的素材进行常规的实时剪辑、特技、字幕制作成片，最后将成片通过I/O输出到磁带。素材在处理过程中保持了10bit无压缩的制作流程。由于板卡不再承担实时支持，并且10bit无压缩的视频数据量（特别是HD）惊人，所以，对纯软非编主机系统的配置要求增高了。
像新奥特的“Venus Edit”基于新奥特最新一代“Venus I/O”板卡，运用CPU+GPU高性能实时处理，实现在保持原视频质量，色彩以及分辨率的情况下，支持多格式，多分辨率，多轨道实时无缝混合帧精确编辑，实时高标清混合编辑，实时上下变换，提供了高质量的视频制作平台，又能和我台的标清非编“喜马拉雅”有很好的衔接。产品具备模拟复合，高标清分量，数字SDI，HDMI全接口输入输出与混合编辑，具有良好的兼容性、可扩展性和升级性.支持如Panasonic P2、Sony XDCAM、Sony XDCAM EX、蓝光DVD等新型存储介质，完全满足各种不同应用需求。
开放性编辑平台，真正实现高标清任意格式同一时间线的实时混编.您的创意将突破文件格式的限制而自由延伸。支持更多视频格式：1080 50i/60i，720 50p/60p，高/标清MPEG2-I，MPEG2-IBP，DVCPRO HD、XDCAM HD、AVCHD，DNxHD、HDV、DVCAM、DVCPRO、DVCPRO 50。
●M-JPEG、OPENDML AVI，MOV，VOB，DAT，TS/PS/ES、asf等高清、标清、
●低码流格式的同一时间线混合编辑；
●音频格式：PCM-WAV，MP3，WMA，AC3；
●文件格式：JPEG，TGA，PNG，TIFF，GIF，SWF，FLC；
●新存储介质：Panasonic P2、Sony XDCAM、Sony XDCAM EX、DVD；
●N制，P制节目同一时间线混合编辑。
二、网络应用
CPU+GPU+IO的网络应用是构成系统的基础，它的构成主要有四个部分：视频压缩编码、接口、网络存储平台、网络管理协议。
（1）视频压缩编码
视频压缩编码是构建网络的基础，它决定了系统的兼容性，编辑效率，信号指标等方面的技术指标。既要能编辑高清信号，还要能兼容标清信号。像常用的DVCPRO 50和DVCPRO HD高清信号，还要能兼容DVCPRO25、HDV源码流等等格式。音频编码需要支持16位及24位44.1KHz/48KHz/88.2KHz/96KHz采样可选的取样频率，为适应高清制作，音频需支持4轨以上的采集能力。
（2）接口
当前的非编接口纷繁复杂，为了保持和标清信号的衔接，应该保留基本的标清接口像复合、分量、S端子、1394等。另外还要有SDI和HDMI接口。这样既能兼容以前的标情设备，要能对以后的高清设备具有支持能力。无论是PC平台，还是MAC平台，CPU和GPU的性能越来越强大，以往通过视频板卡所实现的功能，完全可以通过软件来达到目的。像新奥特的喜马拉雅1200采用i5 2400的cpu 8G 1600MHz DDR3内存1T SCSI磁盘阵列ATI Radeon Hd 5750显卡这样的配置可以完美的代替非编卡进行流畅的编辑。
（3）网络存储平台
非编系统是对连续的视频流的编辑，所以对于存储系统带宽的连续性、稳定性要求很高，一般要求在1/25s内的平均带宽达到系统要求，所以网络架构必须具备高吞吐、大容量、高可靠性并容易扩展这几个基本要素。一般都采取前台工作站使用纯以太网，后台存储为SAN的混合架构。但以IPSAN最具竞争力，它以虚拟的体系构架，实现无限地域空间的采集、制作、存储或业务拓展。简单的说IPSAN不但具备FC扩充简单、高性能、高可用性的特点，又能克服FC高成本高投入，操作管理复杂，连接距离有限等缺点。 三、网络管理协议
网络系统既需要提供一个存储平台，还需要提供一个统一的网络管理平台，它不仅包括对网络拓扑、网络运行情况监控、网络配置等管理功能，还包括在应用端对存储及文件级的内容共享。像一般的电视台用的非编网，必须对每个用户的素材空间有限制功能，否则每个记者都把自己的素材存到网络中，再大的硬盘空间也会很快被填满的。还必须有防止误删除操作的功能，有些编辑人员不小心把要重播的新闻删除了，当时可能看不出来，但是第二天就会发现不对，这时必须要有恢复误删功能。满足这些要求通常是以FC+Ethernet的网络结构，但以iSCSI+IPSAN+MASN最为适用，扩展性和性价比均为最佳。现在普遍使用的是ImageSAN。ImageSAN软件是Rorke Data公司专门针对广电行业音视频（AV）SAN网络存储应用而研发的，是Windows NT/2000/XP及Macintosh OSX环境及混合环境的SAN解决方案，并提供广泛的应用支持和高适应性的容错能力。基于ImageSAN的存储共享解决方案通过速度、协作和多任务提高了视频、音频及图形编辑系统的网络化处理能力。ImageSAN可以保证卷Master的动态切换，确保高可用性。在对等网中，每一台主机都有可能成为卷Master。从成本考虑，用户根本不必花费额外的MDC费用。而从安全性等方面考虑，当网络中主机数量大于10时，用户往往使用域模式（并不是必须如此，取决于用户以太网的设置），单独设置了一台域服务器，ImageSAN就可以指定该服务器为Master。同类其它产品则完全依赖MDC，MDC一旦出故障，将导致整个网络瘫痪。在每一台ImageSAN工作站上，SAN共享卷都直接显示为本地硬盘。由于具有所有本地硬盘的特性，SAN存储卷可以再映射到以太网以便共享。
这样，SAN以外的以太网工作站也可以访问SAN中的资料。更重要的是，SAN中的每一台主机都可以面向以太网共享同一SAN分区（用户权限支持）。整个网络的处理能力分担了原来单台服务器的负载，大大减小了网络瘫痪的可能性。这一点特别适合无卡网络编辑的要求。
四、结论
目前的非编网络已经全面进入CPU+GPU+IO时代，它的高标清兼容性，灵活的升级性，系统的稳定性，都已经相比上一代产品有了极大的提高。网络的扩展性，素材的管理性都已经非常成熟，CPU+GPU+IO产品的价格也比上一代更便宜这正是满足中小电视台需求的最具性价比的产品。
【关键词】CPU+GPU+IO；i-Link；IPSAN；ImageSAN
早期的非编系统都是有非编卡担负视频剪辑功能，兼容性差，升级性不强，每次电脑硬件升级基本上就意味着非编系统被淘汰。（我台就有很多非编过了保质期后，配件停产，导致无法维修的情况）随着电脑硬件性能与软件技术水平的提高，基于CPU+GPU+IO为核心的新一代纯软件的非编系统，已经日益成熟。它与基于硬件板卡的非编系统相比，纯软非编无须硬件板卡的支持，以主机系统和剪辑软件实现剪辑功能，具有稳定可靠、价格低廉、格式灵活、升级容易等显著优点。像我们现在用的新奥特的喜马拉雅1100，开始用的ATI1600的显卡，坏了以后更换了ATI3650的显卡，兼容性没有任何问题，性能还得到了提升，非常方便。当前的国际主流板卡制造商将开发的重点由支持特性转为支持兼容性，并以10bit无压缩的视频采集质量代替了原先的8bit压缩质量。当高清制作普及时，视频信号的数字容量成倍增加，传统非编视频卡及其应用将意味着整体报废。因此，用户都希望在标清和高清之间实现平稳过渡以及对未来的可升级性。为此，纯软非编环境的作用被迅速升级，纯软非编系统及其网络应用成为大势所趋。
一、CPU+GPU+IO的基本原理
纯软非编由主机、编辑软件、I/O视音频卡、存储4个部分组成。与传统非编相比，硬件板卡不再承担数据流的实时支持功能，改为由主机的CPU+GPU核心来实现，通过新一代编辑软件来调用此功能，硬件板卡只承担高质量信号的采集和输出。纯软件非编的工作流程为：编辑软件通过I/O卡将素材采集到存储设备，然后通过编辑软件使用CPU+GPU性能调用存储的素材进行常规的实时剪辑、特技、字幕制作成片，最后将成片通过I/O输出到磁带。素材在处理过程中保持了10bit无压缩的制作流程。由于板卡不再承担实时支持，并且10bit无压缩的视频数据量（特别是HD）惊人，所以，对纯软非编主机系统的配置要求增高了。
像新奥特的“Venus Edit”基于新奥特最新一代“Venus I/O”板卡，运用CPU+GPU高性能实时处理，实现在保持原视频质量，色彩以及分辨率的情况下，支持多格式，多分辨率，多轨道实时无缝混合帧精确编辑，实时高标清混合编辑，实时上下变换，提供了高质量的视频制作平台，又能和我台的标清非编“喜马拉雅”有很好的衔接。产品具备模拟复合，高标清分量，数字SDI，HDMI全接口输入输出与混合编辑，具有良好的兼容性、可扩展性和升级性.支持如Panasonic P2、Sony XDCAM、Sony XDCAM EX、蓝光DVD等新型存储介质，完全满足各种不同应用需求。
开放性编辑平台，真正实现高标清任意格式同一时间线的实时混编.您的创意将突破文件格式的限制而自由延伸。支持更多视频格式：1080 50i/60i，720 50p/60p，高/标清MPEG2-I，MPEG2-IBP，DVCPRO HD、XDCAM HD、AVCHD，DNxHD、HDV、DVCAM、DVCPRO、DVCPRO 50。
●M-JPEG、OPENDML AVI，MOV，VOB，DAT，TS/PS/ES、asf等高清、标清、
●低码流格式的同一时间线混合编辑；
●音频格式：PCM-WAV，MP3，WMA，AC3；
●文件格式：JPEG，TGA，PNG，TIFF，GIF，SWF，FLC；
●新存储介质：Panasonic P2、Sony XDCAM、Sony XDCAM EX、DVD；
●N制，P制节目同一时间线混合编辑。
二、网络应用
CPU+GPU+IO的网络应用是构成系统的基础，它的构成主要有四个部分：视频压缩编码、接口、网络存储平台、网络管理协议。
（1）视频压缩编码
视频压缩编码是构建网络的基础，它决定了系统的兼容性，编辑效率，信号指标等方面的技术指标。既要能编辑高清信号，还要能兼容标清信号。像常用的DVCPRO 50和DVCPRO HD高清信号，还要能兼容DVCPRO25、HDV源码流等等格式。音频编码需要支持16位及24位44.1KHz/48KHz/88.2KHz/96KHz采样可选的取样频率，为适应高清制作，音频需支持4轨以上的采集能力。
（2）接口
当前的非编接口纷繁复杂，为了保持和标清信号的衔接，应该保留基本的标清接口像复合、分量、S端子、1394等。另外还要有SDI和HDMI接口。这样既能兼容以前的标情设备，要能对以后的高清设备具有支持能力。无论是PC平台，还是MAC平台，CPU和GPU的性能越来越强大，以往通过视频板卡所实现的功能，完全可以通过软件来达到目的。像新奥特的喜马拉雅1200采用i5 2400的cpu 8G 1600MHz DDR3内存1T SCSI磁盘阵列ATI Radeon Hd 5750显卡这样的配置可以完美的代替非编卡进行流畅的编辑。
（3）网络存储平台
非编系统是对连续的视频流的编辑，所以对于存储系统带宽的连续性、稳定性要求很高，一般要求在1/25s内的平均带宽达到系统要求，所以网络架构必须具备高吞吐、大容量、高可靠性并容易扩展这几个基本要素。一般都采取前台工作站使用纯以太网，后台存储为SAN的混合架构。但以IPSAN最具竞争力，它以虚拟的体系构架，实现无限地域空间的采集、制作、存储或业务拓展。简单的说IPSAN不但具备FC扩充简单、高性能、高可用性的特点，又能克服FC高成本高投入，操作管理复杂，连接距离有限等缺点。 三、网络管理协议
网络系统既需要提供一个存储平台，还需要提供一个统一的网络管理平台，它不仅包括对网络拓扑、网络运行情况监控、网络配置等管理功能，还包括在应用端对存储及文件级的内容共享。像一般的电视台用的非编网，必须对每个用户的素材空间有限制功能，否则每个记者都把自己的素材存到网络中，再大的硬盘空间也会很快被填满的。还必须有防止误删除操作的功能，有些编辑人员不小心把要重播的新闻删除了，当时可能看不出来，但是第二天就会发现不对，这时必须要有恢复误删功能。满足这些要求通常是以FC+Ethernet的网络结构，但以iSCSI+IPSAN+MASN最为适用，扩展性和性价比均为最佳。现在普遍使用的是ImageSAN。ImageSAN软件是Rorke Data公司专门针对广电行业音视频（AV）SAN网络存储应用而研发的，是Windows NT/2000/XP及Macintosh OSX环境及混合环境的SAN解决方案，并提供广泛的应用支持和高适应性的容错能力。基于ImageSAN的存储共享解决方案通过速度、协作和多任务提高了视频、音频及图形编辑系统的网络化处理能力。ImageSAN可以保证卷Master的动态切换，确保高可用性。在对等网中，每一台主机都有可能成为卷Master。从成本考虑，用户根本不必花费额外的MDC费用。而从安全性等方面考虑，当网络中主机数量大于10时，用户往往使用域模式（并不是必须如此，取决于用户以太网的设置），单独设置了一台域服务器，ImageSAN就可以指定该服务器为Master。同类其它产品则完全依赖MDC，MDC一旦出故障，将导致整个网络瘫痪。在每一台ImageSAN工作站上，SAN共享卷都直接显示为本地硬盘。由于具有所有本地硬盘的特性，SAN存储卷可以再映射到以太网以便共享。
这样，SAN以外的以太网工作站也可以访问SAN中的资料。更重要的是，SAN中的每一台主机都可以面向以太网共享同一SAN分区（用户权限支持）。整个网络的处理能力分担了原来单台服务器的负载，大大减小了网络瘫痪的可能性。这一点特别适合无卡网络编辑的要求。
四、结论
目前的非编网络已经全面进入CPU+GPU+IO时代，它的高标清兼容性，灵活的升级性，系统的稳定性，都已经相比上一代产品有了极大的提高。网络的扩展性，素材的管理性都已经非常成熟，CPU+GPU+IO产品的价格也比上一代更便宜这正是满足中小电视台需求的最具性价比的产品。