硬盤系統在播出領域的應用

硬盤系統在播出領域的應用

硬盤系統在播出領域的應用

`2000中南地區省級電視臺技術協會技術論文二等獎

一 前言

隨著圖形、圖象數字化技術向深層發展，電子采集、后期編輯、節目播出設備將以網絡方式互聯，實行節目數據的交互式作業方式。作為體現新技術特征的基于硬盤的播出系統，由于它良好的非線性編輯性能、多通道的編解碼器、長時間的節目存儲量、周詳的安全考慮和靈活的網絡功能，在電視播出領域的應用已成為電視技術人員關注的焦點，可以肯定預測基于硬盤的播出方式會逐步替換傳統的磁帶播出概念。

視頻技術領域所使用的硬盤不同于普通的計算機硬盤。由于視頻信號數據量大、傳輸速率高，因此對硬盤的速度要求較高，一般應在5~10GB/S之間甚至更高，這種硬盤一般被稱為高速視頻硬盤，或圖像數據盤、SCSI（Small Computer System Interface）硬盤。常用的硬盤類型有：Micropolis AV系列、Sesgata Barracuda 系列、FWBHammer、Quanrum等。根據硬盤壓縮比的不同所獲得的視頻圖像指標和存儲時間也不同。如采用2:1壓縮比的D5格式和數字Betacam，每1GB存儲時間為97秒；而采用20:1壓縮比的專業S-VHS，每1GB存儲時間可達960秒，并且這種硬盤可以多盤掛接從而形成硬盤陣列。目前單盤基本容量達9~18GB甚至更大，最新的Uitra 2 Wide SCSI已達到80MB/S，下一個目標是160MB/S或更高，這樣將有利于提高視頻信號的存儲時間以及存儲質量。

這種大容量的通過寬帶的視頻服務器實現對視音頻信號進行存儲和非線性編輯的硬盤設備相對于傳統的磁帶錄像機設備通常被稱為硬盤錄像機。目前采用數字壓縮技術的專業級的硬盤錄像機已經具備：

1. 大容量視音頻素材存儲，廣播級視音頻質量；

2. 多通道實時記錄/重放、資源共享，通道的數量與功能可靈活配置；

3. 具有模擬復合、模擬分量和串行數字分量等多種視頻信號接口及 控制接口；

4. 采用M-JPEG（n）視頻數據壓縮方式，其壓縮比可調；

5. 采用了備份電源、冗余硬盤陣列（RAID）等技術。

已趨于成熟的硬件和軟件環境使硬盤錄像機在可靠性和記錄時間上都達到了實用化程度。

二 利用硬盤實現自動播出的優越性

利用硬盤實現視頻播出是建立在上述數字硬盤錄像機的高可靠性以及它的廣播級技術指標和質量要求之上的。隨著一些關鍵技術如壓縮編碼、RAID技術、寬帶光纖網等的日益成熟，硬盤播出進入視頻領域的自動播出系統已成為可能，并有取代傳統設備的發展前景。硬盤自動播出從根本上改變了電視臺傳統的播出方式，與后者相比具有毫無疑問的明顯優勢，其特點如下：

1. 它采用了數字的處理和存儲方式，信道傳輸特性甚優，多次重播的圖像質量一致性好；

2. 由于采用了硬盤作為存儲媒體，磨損極低，數據可以長期保存和播放而基本不影響質量；

3. 圖像和聲音作為數碼信號存儲于硬盤，由于硬盤的存取手段適應于多進程實時訪問，多個輸入、輸出通道可以同時存取同一或不同數據，實現了資源共享，利用率大大提高；

4. 克服了磁帶錄像機機械結構維護困難、費用高、可靠性差等長期困擾電視技術工作人員的常見問題，其可靠性主要決定于硬盤系統和周邊設備的硬件水平以及相應的應用軟件水平，而這類技術正呈現強勁發展趨勢；

5. 節目錄入、播出節目單設置完成后，一般無需人為干預，自動化程度高，節省人力，減輕了勞動強度，并且播出的精度大大提高；

6. 硬盤播出的實現平臺為服務器，其通用性較好，可以在開放底層接口的條件下靈活地實現各種應用；

7. 系統的內部擴展能力以及外部擴展能力較好，能夠很好地與未來的全數字、網絡化、資源共享的節目編播體系相銜接。

三 硬盤錄像機在電視播出中的獨特應用

在視頻播出領域如何保證電視節目高質量播出并使停播率趨為零，一直是擺在電視播出技術人員面前的一個重要課題。硬盤系統在播出領域的應用除了上述的優點以外，其獨特的應用方式產生了傳統方式所不具備的特殊作用。為了更直觀的說明問題,我們在此僅以Profile PDR100為例介紹一下硬盤錄像機在電視播出中的獨特應用。（本文作者聲明：此例不說明該設備為作者認為的最佳工作選擇。）

1. 硬盤錄像機作為備播信號源

電視播出是一個系統工程，牽扯部門多，且中心系統設備復雜環節多，難免會出現某些意外事件和各種設備不可預測的突發故障，采用錄像機播出就有可能出現絞帶、卡帶、糊磁頭的現象；自動播控中心也可能出現工作死機、播控程序失控等現象，這些都會造成播出中出現黑場、彩條、雜波、劣播等現象。若采用雙錄像機工作或備份中心機房，由于需投入大量人力物力，還要多次轉錄節目磁帶，因此很難保證節目播出質量和真正實現播出節目的連續性。針對這一情況，可以利用硬盤錄像機profile PDR100獨立的雙向通道同時錄入和輸出的特點，將待播出節目提前寫入硬盤中，然后按節目播出單將寫入硬盤里的節目編輯好播出順序，備妥作為備播節目，一旦接收到播出中心的播出信號，硬盤錄像機與主播出節目通道同時啟動，輸出的備播信號與主播出信號同步、畫面分毫不差，送給播出切換臺作備播用,一旦播出中心信號有問題，可以立即切出硬盤錄像機輸出的節目，外界看來這一切換幾乎是天衣無縫，從而大大降低了停播和劣播事故。同時還可用硬盤錄像機的另一通道選看或編輯硬盤中的內容，可以在硬盤錄像機播放的同時繼續節目的錄入及查看硬盤中的已有節目，二者之間在工作界面上彼此相互獨立，可大大提高使用效率，此工作系統硬件結構如圖一所示。此外利用硬盤的非線性編輯特性，可以不受時間順序和節目段長度的約束，迅速準確地定位以及搜索精確

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