硬盘系统在播出领域的应用

Profile硬盘系统自1996年打入市场从第一代产品PDR100开始，至今已从PDR200发展到PDR300（PDR400也已上市）。PDR系统的工作原理如图五所示，该系统可实时或预先录入要编辑播出的节目，可以同时多通道输出不同的内容，也可以重复和延时播出。PDR100为四通道硬盘录像机，相当于四台仿真录像机，视频处理采用JPEG标准，存储广播级电视节目的容量为3小时，操作系统采用WINDOWS NT3.51，应用软件主要包括硬盘录像机操作软件和硬盘录像机配置软件。PDR200是在PDR100基础上进行了升级改造，成为了一个强大的广播级质量的制作服务器，编辑能力较强。首先PDR200使用WINDOWS NT 4.0操作系统，改进了原有的硬盘录像机操作软件和硬盘录像机配置软件，使整个系统具有更高的安全性和可靠性；其次通过高速网络可以在硬盘录像机间方便快速地交换电视节目和传递计算机控制信息，使硬盘录像机播出系统有机地成为一个整体；再次增加了硬盘录像机播出系统的可用资源，具有4路模拟复合视频输入、4路串行数字分量视频输入和输出、10路模拟复合视频输出，具有可以存储17个小时的广播级电视节目的能力，为快速录入电视节目、延长持续播出时间提供保障。PDR300为应用于播出而优化处理，有更多的播出通道和较好的编辑能力，它能提供第一代Betecam SP视频（最高D1质量）和CD质量音频。

PDR300硬盘播出服务器的特点是：

MPEG-2 4:2:2 P@ML

4:2:0 或4:2:2取样

4Mbps至50Mbps可变码率

可变GOP结构（从1到16）

1. IB、IBBP编码

1. 色度取样

   采用MPEG-2 4:2:2档次的主级标准（MAIN LEVEL），从而使视频信号质量达到广播电视的标准。

2. GOP结构

   码率和图像组（GOP）是决定MPEG-2视频质量的基础，当使用长的GOP时，利用相当于M-JPEG一半的码率就能保证同样的图像质量，令存储效率翻了一番。MPEG的GOP结构中一个视频帧序列由I帧、P帧和B帧组成，在Profile内GOP的可变范围为1~16，为了保持任意帧剪切编辑的能力，在PDR300中每一个输出通道都含有两个解码器，各有其独立的缓冲存储器，当片断一从第一个解码器播出时，第二个解码器就对第二个片断进行解码，做好从任意帧开始播出的准备。因为切换是在串行数字视频域里完成的，所以不管GOP的结构如何，都可在片断内的任意帧之间完成无缝剪切，也可以以同样的方式进行编辑。当编辑一段素材的首或尾时，系统总是将数据有效的消除到最后的一个I帧，而维持在GOP结构中的任何帧开始或结束的能力。

   另外，MPEG的压缩码率为4~50Mbps，当采用12Mbps的压缩码率录入时，一台PDR300可存储约12小时的素材。

3. 多通道特性

   PDR300采用插卡式结构，可以根据需要配置不同数目的编码器、解码器（录入、播出通道），以及输入、输出接口卡。按照输入、输出通道的配置数目，又可分为PDR312（1入/2出）、PDR324（2入/4出）、PDR316（1入/6出）、PDR308（0入/8出）。其串行数字视频信号采用8比特或10比特输入分辨率、8比特输出分辨率。

4. 数字音频特性

   当前在设备的升级和改造中数字音频变得越来越重要，在Profile内部有16或32个数字音频通道可供使用。数字音频能够通过XLR或BNC连接进入系统，或者嵌入串行数字视频码流。对于模拟音频，为了在Profile内部进行处理，8通道的PAC208把音频数字化成为AES/EBU数字音频。此外，PAC208也提供数字音频接口，即Profile同时支持模拟音频、数字音频和嵌入式音频三种音频格式。因此，Profile适应任何类型的音频升级策略，音频处理能力包括音频编辑、语音添加、电平调节、随行变速、分离编辑以及取样频率转换等。

5. 存储技术

Profile内部的8个9GB Ultra-SCSI硬盘是非RAID的，可以通过增加一到两个PDX208外部硬盘机箱予以扩展。一台Profile能够连接两台PDX208硬盘扩展箱，即一台Profile能够外挂144GB的非RAID硬盘。Profile提供两种存储器方式，即RAID（带电插拔硬盘方式）和非RAID（普通硬盘方式）。当要求完全冗余镜像操作时，非RAID存储提供性能价格比最高的解决办法；而对于其他配置，RAID应该是较好的选择。普通硬盘发生故障时，其数字视频信息就丢失了或至少出现暂时不能存取、降低视频质量或使系统完全陷入瘫痪状态，造成播出事故。RAID使用RAID-3技术，将增加的奇偶性数据与视频信号存储在一起，万一硬盘发生故障，这种奇偶性数据就被用来重建运行中损失的数据，Profile的所有通道仍保持不间断播出，避免运行中断或信号质量的损失。如果个别硬盘失效或发生故障，可以带电热插硬盘、电源和风扇，迅速重建视频和音频信息，使所有的频道继续带电运行，以保证不间断播出，而不需要Profile离线停机。

五 硬盘系统应用于播出领域的一些相关技术

（一）硬盘服务器的控制方式

硬盘系统中Profile硬盘服务器的控制软件的开发可利用原厂提供的SDK底层函数或422接口协议，但无论采用何种开发形式，在控制结构上均可根据应用的需要分为单机控制模式和多工作站控制模式。采用何种方式取决于电视台对硬盘机任务的定位及硬盘机与周边设备的配套性。

1. 单机模式

   系统软件直接装载在硬盘机内部，可分时完成录制、编辑和播出功能。一般被用来完成较简单类型的节目播出，如广告的串编和播出。在这种方式下，如果用户要求硬盘机完成多类型的节目播出，希望录制、编辑和播出功能可同时进行，充分提高工作效率，由于系统只有一套人机对话的工具，这显然是不能满足需要的。另外，由于管理的需要也要求新闻、广告以及其它类型节目的录制、编辑能够在不同的计算机上实现，以便于管理和责任的定位。这样就有了多工作站模式的概念。

2. 多工作站模式

硬盘服务器的控制由多台计算机工作站完成，工作站分别承担录入、编辑和播出任务。工作站的数量视任务量和管理的需要而定，但录入、编辑工作站的数量应小于或等于硬盘机的编码器的数量，播出工作站的数量应小于或等于硬盘机解码器的数量，有时硬盘机的播出通道可能还会用于编辑监视。转贴于 酷文网-论文下载中心 http://www.coolwen.net