从一例非线编单机故障探讨素材盘安全策略

林 琤

（福建省广播影视集团，福建 福州 350001）

1 引言

影响非线性编辑单机安全的因素有很多，与软件相关的包括计算机病毒、操作系统故障、非编软件故障、数据库故障等，与硬件相关的包括显卡、内存条、采集卡、素材盘故障等。在后期节目制作中，经常会遇到上述各种各样的软硬件故障，但只要能保证素材盘中的数据安全，就可以通过系统还原或替换硬件设备等措施，保证节目的顺利制作。如果素材盘发生故障，素材盘中的数据损坏，将影响节目的按时播出。下面以福建台的非线性编辑单机X3000SD在后期节目制作中出现的素材故障为例，探讨在后期节目制作中非线性编辑单机素材盘应采用的安全措施。

2 故障现象和分析

非线性编辑单机X3000SD是一款基于“CPU+GPU+I/O通道卡”架构的非线性编辑系统。它基于Windows XP系统，以Himalaya非线性编辑软件为核心，采用4块7 200转的SCSI硬盘构建放置在主机机箱内的RAID0素材盘。在本台的后期节目制作中，X3000SD一直运行稳定，但最近一台X3000SD在节目编辑时出现按任何键非线编单机均无反应的情况，只能强行重启，或在编辑中突然出现图1所示的错误提示后退出非线性编辑软件。

对出问题的故事板文件进行分析，发现故事板可以编辑，但在编辑至时间线的某个固定位置时出现故障。顺序关闭故事板的视频、音频、图文轨道后，选出该位置视频素材时，出现故障。由此怀疑此处视频素材有问题，退出非线性编辑软件，用Windows Media Player 9.0播放视频素材，出现图2所示的错误。

由于Windows Media Player 9.0可正常播放其他的X3000SD视频素材，则认为该处视频素材损坏。显然由于非线性编辑软件通过指针文件对视频素材进行编辑和调用，如果视频文件出问题，故事板中所有指向该处视频的指针文件将出现错误，导致故事板编辑错误。通常情况下，只能将出问题的视频文件删除后，重新采集和制作，这将影响节目的按时播出，因此尝试对损坏的视频素材进行修复。

3 素材修复

X3000SD将视频素材采集后保存为扩展名为AVI的视频文件，使用视频修复软件videofixer对损坏的AVI视频文件进行修复，修复后发现，AVI文件的数据块恢复正常，损坏的视频文件可以用暴风影音软件正常播放。但查询文件属性后，发现素材的分辨力为738×526，与非线性编辑视频素材的要求720×576不一致，显然文件头并没有完全修复成功，无法在非编软件中正常调用，因此有必要了解AVI文件格式对AVI文件的宽高信息再进行修复。

3.1 AVI文件格式

AVI（AudioVideoInterleaved）是视频数据和音频数据交叉编码的一种RIFF（Resource Interchange File Format）文件，AVI文件格式是以RIFF为基础的，通常又被称为AVIRIFF文件。AVI文件格式如图3所示。

在hdrl列表的avih子块中包含了视频素材的宽高信息。

3.2 修复视频素材的宽高信息

利用十六进制的编辑器winhex软件打开损坏的视频文件头，其显示如图4所示。

由图3可知，十六进制编码52494646是RIFF的ASCII码；从0018h开始的61766968是avih的ASCII码，表明这是hdrl列表中的avih子块。跟据avih文件结构可知从B0h开始，就是视频素材的宽高值，其中E202是图像的宽度，高位字节在后，即02E2转为十进制为738，0E02是图像的高度，高位字节在后，即020E转为十进制为526，这与损坏的视频素材的宽高信息符合。将E202改成D002，0E02改成4002，即将视频素材改为720×576。在Windows XP系统中查询文件属性，发现视频素材已改为720×576，在非编软件中可以正常调用修复后的视频素材。

4 素材故障原因探讨和安全策略

4.1 素材盘放置位置

X3000SD采用内置盘塔方式，将素材盘放在主机机箱前端。打开机箱后，机箱的通风口处布满灰尘，散热风扇转动非常慢，硬盘表面非常热。

硬盘的高温主要来自于主轴电机和寻道电机的旋转，以及高速旋转的盘体与空气之间的摩擦，7 200转的硬盘如果高速旋转，长时间工作，将产生大量的热量，如果没有优质的硬盘散热系统，高温会使硬盘内的滚珠轴承内润滑油的粘度下降，导致滚珠受损，从而使主轴马达产生摆动，影响到硬盘磁头的定位，导致硬盘损坏。其次，硬盘的电路部分长时间工作在高温状态下，上面的集成块在高温下会加速老化，影响到电气性能的稳定，使硬盘读写出错，个别情况下，持续的高温甚至会烧毁硬盘的控制芯片。由于散热风扇扇叶故障，X3000SD素材盘长时间在高温状态下工作，影响了硬盘电气性能的稳定，发生读写错误导致素材损坏，如果没有及时维修，甚至会导致素材盘损坏。

在室温为25°C的机房中，用非线性编辑软件循环播放双轨视频文件4 h后，分别测试系统盘、内置盘塔和外置盘塔Promise ultraTRAK sx4000的温度，其中系统盘、内置盘塔的温度用hatrd disk sentinel软件读取，Promise ultraTRAK sx4000的温度从其显示屏读取。测试结果如表1所示。

表1 温度测试结果

从表1可知，由于内置盘塔的硬盘集中放置在主机前端的窄小空间中，硬盘间隔小，导致长时间工作后的热量不易散发，温度较高。而系统盘虽然也放在主机前端，但由于和素材盘间有较大间隔，其温度明显低于素材盘温度。而外置盘塔的温度只与室温和盘塔自身的散热能力有关，作为素材盘后其温度甚至可以比系统盘温度更低，散热能力明显优于内置盘塔。在后期节目制作中，内置盘塔不仅散热能力不如外置盘塔，而且内置盘塔因主机空间限制，放置硬盘数量有限，其素材盘容量较小；内置盘塔没有安全状况提示，了解素材盘的安全状况和维护都不方便。从素材盘的安全性和稳定性考虑，本台选用了外置盘塔。

4.2 构建素材盘的阵列方式

非线性编辑单机的素材盘为了存储大量的视频音频素材，实时地进行视音频数据处理，通常采用RAID硬盘管理技术，以提高素材盘的容量和数据传输速率。RAID技术在非线性编辑单机中目前常用的主要是RAID0，RAID10，RAID5等3个级别。构建素材盘时，选用的RAID级别，直接决定了非线性编辑单机的性能和安全性。

采用外置盘塔Promise ultraTRAK sx4000，分别构建4D 的 RAID0，2D+2D 的 RAID10，3D+1P的 RAID5硬盘阵列。在X3000SD上用软件sanergy对1 Gbyte的文件进行循环读写，测试出3种硬盘阵列的数据如表2所示。

表2 3种硬盘阵列的测试结果

由表2可知，磁盘利用率最高的是RAID0，但安全性最低；RAID10的磁盘利用率最低，但安全性最高；RAID5是一种安全性和存储成本兼顾的存储解决方案。

在写数据时，RAID0把数据分块并且同时写入组成RAID的硬盘，从而大大提高I/O速率，有最好的写性能。RAID5在写性能上比RAID10慢，主要是因为在写操作时，RAID5需要读取其他硬盘的数据并计算校验之后写入校验盘。非线性编辑单机由于阵列缓存（cache）少，采用CPU的空闲时间计算校验和，从而在实现优化算法方面受到限制，影响了RAID5的写性能。

在读数据时，RAID0，RAID10，RAID5 的性能相差不大。说明在读数据时，cache的作用不容忽视，如果需要读取的数据能在cache命中的话，将大大减少磁盘寻道所需要的时间。因为磁盘从开始寻道到找到数据，一般都在6 ms以上，但是，如果能在cache保存的数据中命中，一般响应时间则可以缩短在1 ms以内。磁盘阵列读操作的关键更多的体现在cache的命中率上。所以RAID0，RAID10，RAID5在读数据时，除非读的数据能影响cache命中率，导致命中率不一样，否则他们的差别不是很大。

在后期节目制作中，非线性编辑单机须同时读取多轨的视音频和图文素材，对素材盘的读性能要求高，但对写性能要求不高，只须满足实时采集素材的要求即可。因此，RAID5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，是构建非线性编辑单机素材盘的最优阵列方式。

5 小结

通过对内置盘塔和外置盘塔散热能力的测试，以及RAID0，RAID10，RAID5在后期节目制作中性能和安全性的比较，笔者认为非线性编辑单机的素材盘应采用支持RAID5阵列的外置盘塔，其性能和安全性高于内置RAID0盘塔。在此后一年多的后期节目制作中，虽然又有一台X3000SD发生素材故障，但采用外置RAID5盘塔的X3000SD一直运行稳定。希望以上素材盘数据维护经验能对同行有所帮助。

[1] 姜楠，王健.常用多媒体文件格式压缩标准解析[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2] 戴剑士，涂彦晖.数据恢复技术[M].北京：电子工业出版社，2005.