宽泰有限公司北京代表处 广播电视播出对制作与播放服务器的性能提出了非常严格的要求。传统的IT解决方案需要定期地对存储介质进行碎片整理和调整，而且无法保证在发生磁盘损坏时仍可连续工作。虽然高清制作是大势所趋，但绝大部分广播商仍然同时拥有各种标准清晰度(SD)、高清晰度(HD)或混合分辨率产品。同时，广播商希望能够为电视专业人员保持传统而直观的操作体验，越来越多地采用局域网技术，并支持IMX、MXF和AAF等标准。 sQ服务器正是满足这些需求的结果。sQ不采用传统的SAN或NAS存储架构，它考虑到最大程度地利用可用的磁盘存储介质进行素材存储，消除了其他纯IT解决方案中所存在的限制和瓶颈问题，提供高度灵活、安全且可升级的在线存储。sQ采用先进的开放标准和标准化格式，通过人性化的界面，以一种视频“接口”的形式呈现在其他视频组件的面前，为SD、HD或混合分辨率产品与广播频道提供一种无缝的解决方案。 sQ简介 宽泰(Quantel)公司的广播生产系统的基本组成，就是单个的sQ服务器外加一个或者更多的磁盘存储阵列。这为保证播放和记录提供了同步带宽，并且，通过使用更多的sQ主机，能够非常简单地进行升级，可以提供更多的出口和在线存储。 sQ服务器的主机由一个专用Quantel系统和一个高带宽的磁盘与I/O系统组成，它基于Quantel上溯到20世纪90年代中期的广播服务器经验。核心的内部管理基于VxWorks实时操作系统。 性能可靠的元件、在磁盘损坏时继续正常服务并可在直播时重建数据的磁盘系统、高速背板、可自定义输入/输出的半双工端口结构和多网络界面，所有这些保证了sQ服务器所有接口的可靠性和全负荷工作性能。 系统带宽 sQ具有足够的内部带宽来提供记录或从所有端口进行回放，并且同时完全加载指定数目的网络接口卡。一般地，对于系统中的每台主机，内部设计的基础，例如帧魔法(Frame Magic)和巨帧的使用，在使用内部磁盘带宽和周围的网络拓扑结构方面极大地提高了效率。 每个sQ主机可以支持多达4个外部磁盘组。使用当前装配的150GB硬盘驱动器，这相当于每个sQ主机总计有7200GB或360h存储(使用30Mb/s IMX压缩)。每个磁盘组分别采用RAID 3，并配备了双电源备份。 现在，sQ和存储阵列之间通过一个SCSI接口或者改进和增强的SCSI接口，实现了所有SDI和以太网对话的零冲突访问。不久，将宣布在主机和存储之间实现光纤频道连接。这两种情况都不会影响保留以太网的外部接口。 sQ的创新技术和工艺 全系统范围的数据库 在generationQ开发过程中，一项关键设计决策是：将特殊的Quantel广播硬件同数据库管理结构分隔开来。这允许可升级的系统按照平衡的方式构造：管理器和服务器以单独、合理的策略增加。三项关键资源——同步带宽、异步带宽和地址带宽，可以不同的方式增加。 同步带宽 同步带宽被要求联接于实时视频来源或目的地址，例如录像机或切换台。sQ服务器上所有的SDI端口是完全可逆的、半双工的，并且保证可提供无竞争的同步实时记录和回放性能。这意味着，标准六端口sQ主机必须无论何时都保留6个视频信号带宽以便向端口提供服务。通过添加sQ主机以实现所需数量的同步记录/重放对话，可以实现整个系统设计内的可升级性。例如：18端口系统只需要3台sQ主机。 异步带宽 sQ不是传统意义上的文件服务器——它是一种视频制作设备。sQ的设计建立在服务器和工作站客户之间带宽要求最小化的基础上。使用巨帧等技术，特别是帧魔法策略，是实现sQ设计的关键。 工作站的接口、sQ单元之间的接口或FTP客户的接口不需要连续的实时带宽，但至少平均数据传输等同于实时视频。为了实现高性能，当带宽足够的时候，用于一些客户连接的带宽应是实时视频的数倍。由于内部总的带宽超过800Mb/s，sQ服务器可以在没有冲突的情况下处理24个数据流。当同步工作站对话的数量超过这个数目时，通过添加sQ主机可以扩大系统的规模。 每台sQ主机具有两个千兆位以太网卡，每个以太网卡支持巨帧，总的工作有效负荷可高达1600Mb/s。将总带宽要求除以该数值，可以计算出系统中sQ单元的数量。 地址带宽 通过使用单个外部数据库和称之为ISA管理器的管理单元，使得制作系统的扩展能够适合任何实际应用，同时使操作员具备使用单个统一化系统的经验。Quantel ISA管理器包括支持主/从操作的功能，能够在自动失效后在主数据库和从数据库之间完成自动恢复。实践证明，由于在管理器之间传输的只是元数据和剪辑地址信息，单台强大的PC(具有合适的独立附属设备)能够完成在数台sQ服务器系统中的透明操作。将来，也可能使用非PC方式，例如Sun系统。MySQL可在Solaris环境下运行，而ISA管理器可以用Java语言编写。 分区 连同ISA，sQ体系结构可以分成若干自主“分区”。分区策略是为实现超过10台sQ服务器的管理器的可升级性而采取的优选方式。一个分区由单个或许具有几部sQ服务器的ISA管理器组成，并且能够实现自主操作。 如果某个分区注意到其它分区，该分区上所有位置能够通过单独的服务器接收器看到那些分区中的媒体，并且可以使用由任何可见分区管理的素材进行编辑。只有当被编辑的剪辑公布时，素材才在必要时从某个分区的某台sQ服务器移动到另一分区的另一台sQ服务器。这具有在几台ISA服务器之间共享ISA装载的效果，使系统具有可升级性和对付网络故障的系统冗余性。例如，某个分区在远程位置，本地分区将绕过失效链路继续操作。 集成的浏览(代理)素材 sQ服务器对同步的广播和代理文件进行编码，然后将二者作为相同媒体的映射存储，并通过相同的(ISA)数据库进行管理。因此，二者之间的帧精确度得以保证。这种策略还允许系统通过增加代理和/或广播分辨率客户的数量来扩大规模。通过使用透明的先进先出超高速缓冲存储器，对于从sQ服务器存储器模块检索代理媒体文件的需求减少了。由于文件要通过客户工作站进行查询，因此首先要从sQ服务器检索文件；连续访问是由超高速缓冲存储器实现的。 帧魔法 帧魔法是强大的内部媒体管理技术，也是sQ和更多传统IT文件服务器之间的主要区别所在。 采集得到的媒体是以图像帧为单位进行管理和存储的。所记录的PAL信号是以25帧/秒的文件进行管理的。ISA数据库将包括一条记录，记录带名称和将完整的记录描述成一条剪辑的其它元数据；ISA数据库还将包括内部记录，用以记录详述剪辑内每个单帧的存储和使用信息。这对于管理磁盘存储器和经济使用以太网拓扑结构非常重要；以太网拓扑结构将sQ主机连接到某个“分区”内其它sQ的主机，并且在服务器和客户工作站的集合之间进行连接。 在使用帧魔法的情况下，当剪辑被重放时，表示原来存储的帧的数据通过一个SDI端口或一条以太网连接而得以恢复并输出。取得专利的磁盘—处理和存储器连接性，允许所有连接系统的用户在没有冲突的情况下要求同步重放相同或不同的帧。当原始的媒体被编辑时——即帧的顺序被重新排列时，这些优点会体现出来。sQ服务器具有足够的灵活性，能够恢复所有连接上以任何顺序存储的帧，因此经过编辑的剪辑可以“即时地”构成，并且不需要匹配、复制或预先经过超高速缓冲存储器存储。 一种特例是，制作工作站要求不包括在原始记录场景中的帧或帧序列——例如图像淡出。在这种情况下，相当于该效果的新帧通过工作站绘制并保存在sQ服务器。一般地，与原始的源帧相比，修改的新帧的数目非常少，因此sQ服务器可以存储大量的经过编辑的序列，而消耗极少的附加存储。 该策略还消除了大部分对于高带宽网络信息流通量的需求。工作站只需要将一个类似于EDL的指针列表，外加数量相对较少的典型编辑中的新帧，发送到服务器。 ISA为在子剪辑或从属剪辑中保存的每个帧的每个单元，记录了一个标记。这种方式具有非常大的操作上的优势，主要包括对不使用的媒体的记录剪辑可以删除。原始剪辑的文件记录被立即删除，但是ISA将自动地保留参与任何其它剪辑的帧。这样就实现了无误差的媒体管理和磁盘存储器高效使用。 用于用户接口公共代码基础 Quantel已经开发了操作接口的可升级模块，这些模块均基于相同的源码。该代码设计成能在标准PC平台上运行，例如Windows 2000或Windows XP操作系统。 对于最终用户来说，最大的优势在于使用经验，从最简单的视图应用程序到最复杂的效果编辑器。最简单的应用被作为软件提供——只限安装在最终用户PC上的产品。较复杂的工作站使用分级的Quantel硬件进行图像处理和磁盘操作。它们都使用标准的Windows网络技术，在设备内部提供标准化接口连接或者外部连接。 sQ的配置特点和功能特性 系统架构 如附图所示，其工作流程为： sQ服务器通过SDI端口连接拍摄的视频。 sQ的经济评估和分析 sQ服务器解决方案的经济效益受客户业务要求的推动之影响。 从商业角度来说，sQ至少实现了下列效益：(1) 通过减少工作人员或通过重新配置，减少了固定成本；(2) 通过无线电广播、电视、互联网和印刷媒体充分利用媒体资产；(3) 提高了对重要新闻的反应速度，从而增强竞争优势；(4) 降低培训费用；(5) 易于实现从标清制作到高清制作的转变；(6) 与基于磁带的系统相比，降低了版权费用；(7) 大大提高了音/视频信号的技术质量。 同时，sQ的统一用户接口消除了阻碍协同制作的技术障碍，可以提供视/音频编辑能力，提高了所有广播机构和行业的成本效益。（来源：《世界广播电视》） |
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