远程光纤传输素材交换系统的建设

一、前言

       在电视制作水平不断提高的今天，电视制作人员越来越关心如何才能提高电视制作的效率、拥有更多的功能、付出更少的成本这一话题。特别是在电视台日常工作中，要对各种拍摄回来的素材进行编辑播出，对于一些有下级台站的电视台，在制作新闻及专题时，通常需要这些台站上送相关的素材来编辑播出。这些基层台站限于设备水平和传送手段，上送资料时往往遇到效率低和质量参差等问题。特别是对于县级电视台，由各乡镇站上送的素材就更难保证其时效性和质量了。为了解决这个问题，新会电视台在处理区广播电视局辖下十个镇广播电视站上送的新闻素材时建立了一套由非线性编辑系统组成的远程光纤传输素材交换系统。这个系统传输速度快、传输质量高、系统功能扩展性强，大大提高了新会电视台新闻和专题的制作质量和水平。

二、素材交换的几种方式

       目前许多地方台常用的素材交换方式大致有三种：第一种是直接人手上送的传统方式。这种方式由专人把素材带通过交通运输手段送至台里，因此需要消耗大量人力物力和时间，不但速度慢、效率低，而且不是每一个节目都可以采用播出，即使采用了，有的还要重新编辑，要是碰上录制格式不统一时就会造成制作质量的参差。第二种是用光端机传输音视频信号的方式。这种方式是把录像机输出端的复合音视频信号通过光端机电——光转换后由长距离光纤发射至接收端，光信号经接收端光端机光——电转换后转成音视频信号输入到录像机再录制。这种方式大大提高了传输速度，解决了传统方式传输的缺点，是当前比较常用的方式。但是这种方式又存在以下一些缺点：

       1、广播级的音视频信号经过复合端子传输必然引起质量下降；

       2、信号经电——光、光——电转换后也会导致质量下降；

       3、素材传送时必须有专人配合操作，遇到有突发新闻（特别在非办公时间）要上送而接收端无人值守时就不能传输，遇上多个站点同时传输信号时就要排队等候；

       4、收发双方要投入专门的录像设备进行收发，资源较浪费。

       因此对于在时间和质量上要求较高的场合，第二种方式仍然存在缺陷。第三种方式则是利用计算机网络的形式进行传输。由于收发双方工作时只需向网络服务器进行读写，只要服务器全天候工作，信号写入跟读出就不受时间的影响，也不需要收发双方在时间上同步，具有很强的灵活性。但是传输却受到网络带宽的影响，选择大码流高质量的格式文件，质量就高，但需要比较长的时间传输；用低码流低质量的格式文件，质量就较低，传输时间就短一点。总的来说第三种方式可以大大提高节目传输的效率，如果传输格式选择恰当的话则可以同时保障传输的质量。

三、传输格式的选择

       目前在带宽较低的网络中（如互联网）一般用MPEG4的格式文件进行传输，在带宽较高的网络中（如局域网）则可以用码流较高的MPEG2或DV25等格式文件进行传输。MPEG4是一种深度压缩的格式，对信号损失较严重，图像质量较差。MPEG2又分MPEG2-I和MPEG2-IBP格式，MPEG2-I的码率通常为50MB/S，而且设备较昂贵（如BETACAM-IMX），但是质量非常高；MPEG2-IBP的码率通常为25MB/S，如（BETACAM-SX），图像质量比BETACAM-IMX差，但仍有出色的图像质量。DV25则是DV、DVCAM所使用的压缩格式，DV格式的数据量比常用的MotionJPEG小,它是通过摄象机内部的高质量电路来完成AD转换,并记录在磁带上。另外,DV设备还采用了一种称作IEEE-1394的数字接口,它也被称作i.LINK或Fireware,可以保持在完美同步的情况下直接向计算机无损地传送纯数字的视频与音频数据。

       其实要选择一种适合自己的视频格式，就必须首先搞清楚要在何等带宽条件下以何种格式来传输？传输时间多长？图像质量如何？等问题。下面是以一分钟的素材为例，分别列出不同文件格式在不同带宽条件下传输所需要的时间：

    注：以上数值都是理论值，在实际的传输过程中要取决于网络的速度和稳定性，而且同是一分钟的素材也会因图像的复杂程度不同而导致输出文件大小不同。

       在传输之前，一定要根据实际的网络带宽和接收端的设备来选择输出的文件格式。如果带宽很宽，而且需要最好的图像质量，那么就用DV的格式，它在具有DV编辑功能的非线性编辑系统上都能被正常使用；如果带宽在128Kb/s---512Kb/s之间，要求图像质量能达到广播级要求，那么就用MPEG-I或者IBP传输，这两者不同在于MPEG-I帧能在DTV/LX上编辑，而IBP帧（DVD格式）能通过DTV/LX直接下载到磁带；如果只是需要审片，MPEG4是最好的选择。

       由于我区广播电视局已在区镇之间建成了48芯的环形有线电视光纤联网网络，因此每镇可留出一对光纤组成高速的光纤局域网进行素材传输，从而解决了网络带宽的问题。新会电视台目前正使用DVCAM格式的摄录设备进行新闻制作，所以我们最后选定DVCAM格式的文件进行传输。

四、系统组成

       由于使用DV格式文件传输，因此我们选用了北京中科大洋的DP-EDIT PRO非线性编辑系统作为制作及传输的工作站。这是一台基于加拿大MATROX RT.X100 XTREME开发的带实时三维特技的非线性编辑系统，包含有IEEE1394在内的多种专业接口，可以把DV素材带的数据无损地传输到非编系统进行编辑，重要的是DP-EDIT PRO内嵌了一项把故事板的素材打包通过网络FTP上传到其他站点的远程传输功能，使得采集、制作、打包、传输一体化，简化了工作流程。透过这个功能，我们可以把各个站点采集的素材通过编辑后无损地上传到中心机房的服务器里供电视台下载使用。在系统的建设过程中，我们为部分原来使用S-VIDEO模拟设备的镇站统一更换了SONY DSR-190PDVCAM摄像机和DSR-45PDVCAM录像机。这样，各镇站在拍摄、编辑、上传等方面都统一到DVCAM的格式上来。以下是系统组成示意图：

       由上图可以看到：距离区局最远的崖门镇广播电视站有60公里，最近的大泽镇广播电视站有20公里，由于都统一使用了DVCAM数字设备，并使用IEEE1394数字接口传输信号，使得素材从拍摄、编辑制作到上传的整个过程都实现了无损传输，极大地保证了节目制作质量。同时，新会电视台使用了单模光纤组成了高速的物理隔离的远程内部局域网，基于光在光纤中传输的高速度，距离因素可以忽略，所以各镇广播电视站的素材上传到中心机房的速度基本相同。在实际应用中，由于我们初期只使用100兆的网络交换系统，并且在系统中加入了防火墙以及受网络信噪比影响等因素，系统目前传输的速度约为3.5倍速度。也就是说：一分钟的DV原素材（AVI文件）其传输时间为18秒左右。

五、系统功能的扩展性

       透过这个系统，我们还建立了一个素材自由交换的平台供各个站点把素材自由地互相传递使用。而且系统可以升级到所有站点共用一个光纤硬盘塔储存素材的方式，即所有站点把素材上载到同一个硬盘塔中，然后由各个站点实时调用，由此带来更高的工作效率。当然，功能的增加需要投入相应的设备，但这为目前正在使用的系统提供了功能扩展的可能。

       新会电视台的远程光纤传输素材交换系统已使用了一年的时间。实践证明，这个系统非常出色地解决了电视制作中素材交换的质量、速度和时效性问题，极大地提高了新会电视台的新闻及专题的制作质量和水平。因此远程光纤传输素材交换系统是地方电视台联网进行素材交换的理想选择。