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方正精易电视转码技术
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转码技术简介
早期的视频服务器系统是个相对封闭的系统，素材进入到视频服务器系统的唯一方式，就是通过视频服务器的上载通道，把模拟或者数字视音频信号采集到视频服务器中成为素材，我们将这种方式称为上载方式。虽然在同一个系统中的不同视频服务器之间可以互相迁移素材，甚至可以把素材迁移到外部归档系统中，但这些素材无一例外都由视频服务器自己采集得来。在电视台数字化的早期，播出系统与外部系统之间主要交换的还是磁带，这种通过录象机把磁带上的节目采集为素材的方式能够适应用户的需求。
随着电视台数字化的不断深入，非编制作系统和媒体资产管理系统可以直接提供视音频素材文件，以文件方式交换方式替代磁带交换方式的需求也越来越多。从技术上讲，外部系统提供的素材要在视频服务器中正确播出，需要解决如下几个问题：
l 视音频压缩格式：当前主流的播出视频服务器的视频素材都是基于MPEG-2压缩格式。但是，在压缩格式的具体参数和一些细节上，每个厂家的视频服务器，甚至同一个厂家的不同型号的视频服务器，都有一些细微差异，需要经过调试和测试才能顺畅地用于播出；
l 文件打包格式：即使视音频压缩格式相同，每种服务器的文件打包格式通常各不相同，往往是服务器专有的格式，如：clearcase/" target="_blank" >cc">Profile服务器采用的是GXF格式，Nexio服务器采用LXF格式，MediaStream服务器有自己的专有格式，Omneon的格式是QUICKTIME格式，等等。因此，外部素材文件还需要经过文件格式转换，变成视频服务器能够识别的格式，才能够用于播出；
l 素材迁移接口：视频服务器必须提供合适的素材迁移方法，完成素材的迁入和迁出。常见的方法是提供一个网关服务器，以FTP方式或者其它专有的方式，通过千兆网或者光纤把素材传输到服务器的存储系统中。有的视频服务器自带FTP接口，可以直接将素材传输到服务器中播出。
以上几个问题，就是视频服务器转码技术的核心。 通过与服务器厂商的深入合作以及大量的实际测试，我们攻克了视频服务器的转码问题，掌握了主流的视频服务器，如MediaStream，Nexio等服务器格式的转换技术，成功地将外部系统（如非编系统和媒体资产管理系统）提供的素材通过转码迁移到视频服务器中进行播出。这样，视频服务器中的素材的来源，在原有的上载方式之外，还提供了一种新的方式，即迁移方式。它使得视频服务器从相对封闭的系统，逐步走向开放。
转码技术的应用
视频服务器的转码技术与其它技术结合到一起，可以应用到多种场合。例如：结合基于XML的素材的元数据，我们可以开发转码网关服务器，实现播出系统与外部系
统的素材交换；结合基于板卡的视音频素材采集技术，可以开发采集工作站，为播控系统增加新的素材上载能力。下面分别做详细说明。
转码网关服务器
转码网关服务器的主要功能就是将外部系统（如非编制作网或媒体资产管理系统）产生的素材通过转码迁移到播出系统中，成为播出系统能够识别和播出的素材。同时，也可以将播出系统上载的素材回迁到外部系统中供编辑制作或者长期保存。系统之间交换的信息包括两部分：视音频素材和元数据。典型的转码网关的应用场景如图1所示：
图1
其中，在外部系统的存储中将开辟一块节目缓冲区，用于存放待迁移的视音频素材和对应的元数据文件。转码网关服务器需要安装两块千兆网卡（或光纤网卡），分别连接节目缓冲区和视频服务器存储或者播出二级存储，以便实现视音频素材的交换。转码网关服务器访问节目缓冲区，一般采用共享目录的方式实现。通常情况下，转码网关服务器还需要安装至少一块百兆网卡，用于将读到的元数据信息写入播控系统的数据库中，供播控系统各个模块查询和使用。
转码网关服务器上安装了方正“精易”转码和迁移软件，其主要工作流程是：
1) 外部系统将准备好的视音频素材和对应的元数据文件放到节目缓冲区，并给转码和迁移软件发送通知消息；
2) 转码和迁移软件访问节目缓冲区的共享目录
，读取视音频素材文件，通过转码，生成视频服务器能够识别的文件格式，保存到转码网关服务器上；
3) 转码和迁移软件将生成的文件通过视频服务器的接口方法（通常是FTP方式）迁移到视频服务器或者二级存储系统中；
4) 转码和迁移软件读取素材的元数据信息，经过处理后写入到播控系统的数据库中；
5) 转码和迁移软件记录相应的日志信息，并把迁移结果以消息的形式通知外部系统；
采集工作站
采集工作站是通过第三方的视音频采集卡来扩展视频服务器的上载能力。通常情况下，视频服务器中的素材都是通过服务器专有的上载通道采集得到的。如果有了转码技术，我们可以在一台工作站上安装专业视音频采集卡，把AV信号先采集以后，以MPEG-2格式进行压缩，并封装成视频服务器能够识别的格式，然后迁移到视频服务器中。其原理见图2：
图2
采集工作站在以下两种情况下尤其有优势：
l 视频服务器通道不够的情况下。我们知道，视频服务器的通道数量是有限的。在没有转码技术之前，如果视频服务器上载通道不够，只能通过增加新的视频服务器来得到足够的上载能力，这样往往导致系统成本的大幅提高。通过采用采集工作站，我们可以以较低的成本提供一定的素材上载能力，不占用视频服务器的编码通道，节约资源；
l 需要为广告部等他部门提供上载功能的情况下。广告素材通常都是由广告部人员来上载。在广告部门离播出机房较远的时候，直接使用视音频信号不方便，尤其是RS-422控制线路有一定的距离限制。如果使用采集工作站，只需要部署千兆网和百兆网线就可以实现素材的上载。同时，这也实现了广告上载机房与播出机房的隔离，有益于管理；
关键性能指标探讨
转码和迁移效率
转码和迁移效率是决定这些应用方案是否可行的关键因素。我们知道，采用直接上载素材的方式，效率是1：1，即1小时的素材需要1小时的上载时间。那么，采用转码和迁移方式，系统的效率
如何？以下将做一些初步分析。
转码的效率主要取决于两个因素：
l 转码网关服务器或采集工作站的硬件配置：主要是CPU速度。CPU性能越好，转码越快；
l 待转码的文件格式与视频服务器文件格式之间的差异。如果采用的压缩格式完全兼容（如都采用MPEG-2格式且参数完全相同），不需要对文件进行重新编解码，只是完成文件格式的重新封装，转码将会很快（转码效率可达20倍速以上）；如果需要经过一些转换和处理，则需要的时间长一些；如果需要重新编解码，则需要的时间大为增加。
而迁移的效率主要取决于视频服务器的带宽。视频服务器的迁移带宽越高，速度越快。常见的视频服务器素材的直接迁移速度可达8～20倍速。
因此，系统的主要瓶颈在于是否需要对视音频素材进行重新编解码。在转码网关服务器中，通常要求外部系统提供的视音频素材满足视频服务器的压缩格式的要求（例如MPEG-2,IBP,GOP=12）；采集工作站也会在采集过程中将视音频素材压缩成满足视频服务器的压缩格式。通过这些措施，我们避免了对视音频素材进行重新编解码，使得转码的效率非常高。
经过我们的实际测试，在典型的转码网关服务器中，素材的转码和迁移速度可以达到6~15倍速。对于采集工作站，在采用双CPU或者双核的计算机，从开始采集到素材迁移到服务器中，可以达到1：1.1到1：1.5的时间；换言之，60分钟的节目，总共需要66~90分钟就可以完成采集和迁移任务，传到视频服务器上进行播出。
但如果需要做的处理较多，如直接把DVD文件转成视频服务器文件，往往需要2到3倍的时间。
视频服务器的带宽
还需要注意一点的是：转码网关服务器和采集工作站并不是越多越好，而是受限于视频服务器或者二级存储的迁移带宽。因此，同一个视频服务器能够支持的采集工作站和转码网关服务器的数目，需要根据服务器的总带宽，以及电视台每日的的素材迁移量进行合理的设计。
总结
随着一些新的技术（如软件编解码技术，MXF格式）的引入，视频服务器的开放性正在不断改善，但在目前，要让不同的外部系统提供的素材能够真正在多种视频服务器中正确无误地播放，还有很多的工作要做。在今后相当长的时间内，转码技术还会继续作为视频服务器的素材交换“适配器”，起着至为重要的作用。
