广播电视的无带化存储及网络化趋势

    【摘 要】 本文新北京电视中心技术系统为例，从总体构成、网络化工作流程、目前的几种存储方式等几个方面，阐述了数字化、网络化、无带化将是广播电视未来的发展方向。 

一. 概述
    随着计算机信息技术与视频技术的发展，出现了稳定高效的数据压缩方式，高速宽带计算机网络，以及大容量数据存储系统，而且国际互联网及企业内部网的超前发展也给电视台节目档案的网络化存储，查询，共享，交流提供了可能。宽带网络技术及视音频压缩技术的成熟，为电视台网络化铺平了道路，今后传统意义上的电视节目制作，播出设备及带库管理将逐步向多媒体网络设备过渡， 网络所具有的高效率与灵活性等优势，会充分体现在电视台的节目采、编、传、播出、收录及存储整个领域。

二. 数字化电视中心中心对电视节目存储方式的考虑
    目前还有许多电视台对电视节目的存储主要还是采用传统的磁带存储方式，这种原始的方式有很多的弊端：易损，占地大，成本高，难于重新使用。更重要的是难于长期保存，通常在满足磁带保存环境的要求下，磁带的寿命一般在10年左右，到期只能淘汰，再也不能使用。另外，对于长期积存的磁带，各电视台也没有非常有效的管理工具去管理，开发，利用这些越积越多的资源，记者与节目制作人员尽管知道台里有丰富的资料，却由于难于查找所需的节目，而放弃使用这些几乎免费的资源素材，难以实现对资源的共享。
    随着计算机技术的飞速发展，迅速渗透到广播电视的存储领域。计算机的存储系统是由内存，硬盘及辅助海量存储器（硬盘阵列，光盘库，数据流磁带机）构成。根据不同的应用场合，大中小型计算机应用系统配备不同的数据存储设备。我们知道各种存储介质有其各自不同的特点和适用范围。
1.硬盘 
    硬盘在计算机的硬件配置中是不可缺少的部分，主要用于计算机数据，程序，软件的存储。硬盘的容量决定于盘片数与面密度，问题是盘片数的增加会使硬盘体积增厚。目前高端硬盘产品SCSI硬盘采用的是正反面都记录的多盘片结构，都有磁头用于数据的读写，存储密度可以达到每盘片1820mb。
    硬盘的数据传输分为CPU通过总线在内存与硬盘之间进行数据传输，以及硬盘管理系统驱动磁头寻道并将数据读出或写入盘片。其中后者是决定硬盘总体数据传输率的关键。SCSI硬盘的最小寻道时间为6.5ms。CPU与SCSI硬盘之间的数据传输率目前已能达到80Mb/s，传输距离也可达到12米。
    单个SCSI硬盘的容量与数据传输率已相当可观，为了海量存储，利用硬盘阵列冗余技术RAID技术，可将多个SCSI硬盘做为一个逻辑硬盘，保证大型数据文件存储的整体性。RAID技术是目前提高硬盘阵列速度和冗余的主要手段之一。
硬盘虽然具有读写速度快，数据容量大的特点，但是是否就适应于电视台的各个环节的节目信息存储呢？例如某个电视台有十万盘磁带需要存储，大约需要近20万Gb的信息存储量，如果采用350Gb的SCSI硬盘，将需要约500个以上硬盘组成阵列，造价很高。在少量的信息存储应用中硬盘的确有较大的优势，可以用在制作领域的非线性编辑设备、在播出环节的硬盘录像机、新闻制作网的节目存储平台、媒资在线存储等。
2.蓝光盘
    蓝光(BlueRay)或称蓝光盘(BlueRay Disc，缩写为BD)是利用波长较短(405nm)的蓝色激光读取和写入数据，并因此而得名。而传统DVD需要光头发出红色激光(波长为650nm)来读取或写入数据，通常来说波长越短的激光，能够在单位面积上记录或读取更多的信息。因此，蓝光极大地提高了光盘的存储容量。目前为止，蓝光是最先进的大容量光碟格式，BD激光技术的巨大进步，使你能够在一张单碟上存储25GB的文档文件。这是现有(单碟)DVDs的5倍。在速度上，蓝光允许1到2倍或者说每秒4.5至9兆的记录速度。蓝光光碟拥有一个异常坚固的层面，可以保护光碟里面重要的记录层。例如飞利浦的蓝光光盘采用高级真空连结技术，形成了厚度统一的安全层，可以经受住频繁的使用、指纹、抓痕和污垢，以此保证蓝光产品的存储质量数据安全。目前BlueRay现在已有了比较广泛的应用，在高清领域，蓝光DVD的高清播放器具有7.1环绕声道、1080信号输出、每秒24帧的电影般播放帧数及BRAVIA Theatre Sync影院同步功能等。
    一个单层的蓝光光盘的容量为25或是22GB，足够刻录一个长达4小时的高清晰电影。双层更可以达到46或54GB容量，足够刻录一个长达8小时的高清晰电影。而容量为100或200GB的，分别是4层及8层。目前的最新进展，已研发出4层容量为100GB的光盘。
    蓝光影碟机是用蓝色激光读取盘上的文件。因蓝光波长较短，可以读取密度更大的光盘。读写用的激光，是一种十分精确的光，精确到极限，就是光波长的一般，由于红光波长有700纳米，而蓝光只有400纳米，所以蓝激光实际上可以更精确一点，能够读写一个只有200nm的点，而相比之下，红色激光只能读写350nm的点，如何可以在同样的一张十二厘米的光盘上放下五倍于DVD的容量呢？主要是在三个方面作技术的改变：
●6ぐ光头发出的激光，波长越小，其激光越细，也就是说，聚焦点越小。目前DVD发出激光的波长是650nm，属于红色激光范围，而BD发出的激光波长是405nm，属于蓝色激光（1nm =百万分之一毫米）。
●6ぐ只有蓝色激光还不够，还需要大孔径透镜的支持，透镜孔径越大，激光穿过透镜后的聚焦点越小，目前DVD采用0.6NA透镜，BD采用0.85 NA透镜。
●6ぐ由于透镜孔径变大，激光聚焦点位置变化，要求盘片的记录层随之变化，现有的DVD光盘是由两张厚0.6毫米的树脂基板中间夹记录层构成。BD采用下层为1.1毫米树脂基板，中间为记录层，记录层上有0.1毫米涂层构成。
    通过以上三种技术的改变，可以使得BD的蓝光聚焦点只有DVD红光聚焦点的面积的19%，即五分之一的面积，这样达到了同样大小光盘五倍DVD容量大的目的。同时，BD支持DVD光盘的刻录和读取，保持了对上代产品的兼容性。所以同样的一张光盘，点多了，记录的信息自然也就多了。
    激光的发射点与光盘记录点之间的距离越小，即使光盘晃动激光也可以确保准确地照射。另外，在接近光盘表面的地方设置记录层，激光的透过量相应提高，比起照射深0.6mm的覆盖层，可以通过更小的记录点来提高记录密度。为了能让激光照射在0.1mm覆盖层，可以在激光与光盘之间设置了两枚透镜，使激光的折射加大，以便准确地照射在记录点上。
3.P2卡存储方式
    松下电器以ST卡为技术核心，通过专门设计，用来进行DVCPRO的数据集中，就是P2。P2的意思是专业内插式，它的容量和速度都是现在标准ST卡的四倍，P2卡的传输速度非常高，已经达到640兆的速度，超过了现有录像机的技术能力，完全能够达到记录高清信号，能够实现从标清向高清的过度。更重要的是半导体存储卡本身就是IT产品，因此它的计算机有更好的兼容性。这个卡作为计算机闪存的一部分，能够被认成可识别的内部硬盘，直接参与对数据的处理，不需要像其它的形式，比如像光盘那样，首先要进行文件的拷贝，进入计算机内部才能进行处理。因此，采用P2卡内在编辑系统内能够直接对P2卡内的内容进行编辑，而不需要时间等待。同时由于P2卡的速度非常高，P2卡向网络服务器进行传输数据时，具有非常快的速度。具体体现在以下几个方面：
●6ぐ从介质来讲，P2卡的使用寿命超过了10万次；从摄像机的角度来看，因为P2摄像机没有机械方面的系统，所以不需要定期地进行维护更换，维修的费用会大大降低。
●6ぐ电视节目需要进行简单的编辑，过去磁带方式是由两台录像机来工作。采用P2，只需要一台P2机来完成，可以完成编辑和制作，省掉一台设备，投入至少要超过50％的成本下降。在草编以后，经过审片之后，再进行复杂的节目包装，这时候对于运用非线性编辑和网络共享的系统。节目在过去的系统里，节目上传需要录像机和特殊的网卡，而在P2系统里边只需要驱动器就可以进行连接，而且数据还可以进行直接的传输，省去了转换的过程。
●6ぐ编辑这一部分主要是通过P2卡的座机来实现的。它的优点是能够直接编辑，P2卡的编辑里边有5个插槽，可以完成对编、剪辑这样的工作，能够起到过去多台录像机的作用。
4.数据流磁带机
    数据流磁带机也是利用磁记录技术保存数据的，是目前工业系统广泛应用的一种备份设备，例如银行业，证券业，气象台等。它与电视台使用的传统磁带很相似，可以说是由其发展而来的。只不过它是配属于计算机的存储外设，记录的数据不是以帧为单位的图像信息，而是以计算机文件形式存在的数字信息。与前面介绍过的硬盘，光盘记录方式相比，磁带备份具有下列优势：
●6ぐ成本低，每Gb的存储成本低于1美元。
●6ぐ易于存储，保管，可通过更换磁带无限扩充容量。
●6ぐ可靠性高，存储时间超过30年。
●6ぐ允许无人操作的自动备份。
●6ぐ容量高，一盒磁带中可以存储高达70Gb的数据。
●6ぐ传输率高，压缩后可以达到10Mb/s。
    数字线性磁带(DLT)是磁带备份技术的最新进展。它采用对称相位记录技术，交替改变磁头的角度，帮助消除磁道间干扰。为了满足大容量存储以及备份的需要，电视台媒资库大多采用能够自动备份数据的数据流磁带库，通过使用存储管理软件，来实现自动按时备份。这种磁带库一般带有多个DLT驱动器和两个以上SCSI数据通道。容量可达到TB级(万亿字节以上)，传输率可达10-20Mb/s。数据流磁带具有大容量、高速存储媒介的特点，比较适合于电视台节目资料的长期保存。

三. 数字电视中心制播网络系统网络化工作流程考虑
    从制播网络系统总体层面看，流程主干是策划拍摄→节目制作→节目备播→节目播出，资料管理则是支持以上流程的基础。节目备播和资料管理都属于媒体资产管理的范畴。如下图给出了数字电视中心制播网络系统总体业务流程框图。
●6ぐ策划拍摄：策划拍摄流程是节目生产流程的起始，虽然它不全是制播网络系统涵盖的范围，但是这里为了说明总体流程将它列出。策划拍摄中的“节目计划”包括全台统一节目规划和栏目部门节目策划两个方面内容。节目计划完成以后进行外出拍摄素材供制作使用。
●6ぐ节目制作：节目制作流程的素材来源主要有外拍上载的素材、收录的素材、从媒资系统调用的资料和采集的演播素材。在节目制作阶段，为了严把节目质量关，制作好的节目需经过制作人员技术审查，栏目部门负责内容审查后进入节目备播流程或者送演播室播放。此外，节目成片/素材还要归档到媒资系统作为资料保存。
●6ぐ节目备播：节目备播流程中的“准备节目”环节主要接收制作完成的成品节目、上载广告和外购的播出节目等，然后由台里专门机构负责技术审查和内容审查，审查通过以后迁移到播出。
●6ぐ节目播出：播出流程的第一个环节是“播前审查”，主要是对播出素材按照播出串联单进行头尾检查。播前审查通过后，按照串联单进行播出。对来不及通过网络送播的节目，可在播出紧急上载，然后通过紧急审查后进行播出。直播节目的收录任务在演播室或收录系统完成。另外，设置播出监录对播出信号全程采集，供日后检查或支持其它业务应用。
●6ぐ资料管理：资料管理流程的资料来源包括历史资料上载、制作系统资料归档和播出节目收录等。这些资料经挑选整理后进行编目，最后将编目数据入库，供其它系统检索调用。资料管理流程中的“收录节目”是指收录播出的成品节目保存，供今后使用。
    从电视台现状来看，目前的业务流程是根据需要制定的。它受到传统制作模式的限制，现有流程的制定是硬性的，管理和协同低效，而部门之间也缺乏有效的沟通和联系。
    数字电视中心制播网络系统建成后，节目从策划到素材采集、编辑、归档、演播、播出、存储、统计和结算都实现了数据化、网络化和流程化。所有的工作环节都是由系统根据预先制定好的策略来自动驱动，环环相扣，有效减少了因人为拖延和失误带来的流程迟缓、中断。网络化工作流程的特点主要体现以下三个方面：
●6ぐ网络化节目生产：包括总编室编播网络化、新闻类节目生产网络化、非新闻类节目生产网络化、广告编播网络化、演播共享网络化、收录网络化、播出网络化和媒体资产管理网络化。这些网络化系统为电视台日常节目生产提供了基础的生产平台。
●6ぐ网络化数据交换：包括制作系统与媒资系统之间归档和调用、制作系统到播出网络系统的送播、收录网络系统到制作系统和媒资系统的数据迁移、制作系统与演播室的数据迁移、新旧台制播网络系统之间的数据交换等。这些系统之间的数据交换均可采用无磁带的文件交换方式，提高了数据交换效率。
●6ぐ网络化信息沟通：制播网络系统内部或与外部技术系统之间的信息沟通，包括收录约传单、节目信息、文稿信息、串联单信息、审片意见、资料检索信息、编目信息、编目审核信息、资料归档/迁移信息、总编室节目单信息等，这些信息的电子流传递打通了制播网络系统内部以及与外部系统之间必要的信息沟通，为电视台业务流程化、网络化办公和作业奠定了基础。

四. 结束语
    随着计算机技术与视频技术的发展，高效的数据压缩方式，高速宽带计算机网络，大容量数据存储系统在广电系统中大量使用，使得电视节目从采、编、传、播出、收录及存储整个领域可以实现无带化；也为节目档案的网络化存储，查询，共享，交流提供了可能。我们可以说：广播电视的数字化、网络化、无带化，将是今后发展的方向。