一种4K超高清节目后期制作网设计

2021-03-07孙斐然

电子技术与软件工程 2021年22期

孙斐然

（苏州市吴江区融媒体中心江苏省苏州市 215200）

1 产生背景

由于到来的4K/8K超高清先进时代，持续出现了新形式的视频业务，而且电视台在创建4K/8K超高清节目中的智能管理系统、采集制作系统、数据存储系统、互动分发系统、集成播出系统等的步伐持续加快，在一定程度上也解决了限制4K电视的产业发展与使用的束缚的问题，由于不断增加的4K节目供给源，增强了传递超高清的覆盖率，加速了超高清产业的发展与使用。

由于制作4k的业务与 4K超高清频道两者需要相互配合，所以仍持续把制作4K节目的支撑进行了推进，超高清节目制作网被创建出来，并且该制作网是集智能管理系统、分布式存储、超高清工作站为一体的架构，该制作网使用户管理更加完善、流程化制作送播，并把制作节目的效率提高了[1]。

2 技术计划

设计超高清后期网的主要因素，主要有设计服务能力的统一平台(智能资源管理)、存储的配置(桌面存储+分布式存储)、选择非编工具集(直接接入多工具)，该系统打破了之前的旧思路，而且具备的功能有送播、满足审核、制作节目的服务等，松藕合架构的多工具统一资源管理的平台可以符合功能化与多样化的条件。图1就是系统方框图。

图1：系统方框图

分布式存储、智能管理系统、4K超高清工作站点构成了系统，其对应提供的功能是基础存储、管理、制作，系统的扩展性比较好，其整个规模的提高能够经过把存储的节点增加与设备的交换来实现，可以把以后制作的要求也进行满足。与此同时，系统还具有的能力是多制作软件的管理、流程的管理，能够实施多工具集素材转码、成品打包、协同制作等。图2就是4K节目管理和后期制作网[2]。

图2：4K节目管理与后期制作网

4K节目中SDR 下变换之后不理想的观看成效的问题是需要超高清频道进行解决的，所以检测服务被提供出来，其检测服务主要是检测录制超高清节目的技术质量，由于要在未送播已完成的制作而提供的一致的服务，下变换效果、画面主体的亮度值、高动态范围、色彩空间分布情况、噪点值、平均亮度值等是检测的主要内容。

2.1 4K编辑工作站的结构

在选择设备的型号时需要考虑许多因素，比如调色兼容性、HDR监看、多帧率、实时层数等；选取的显示计划是4K HDR监视器+HD显示器，确保了4K编辑工作站所编辑的素材真实的调色与监看。

在工作站中，以下就是编辑设备所应该考虑的，包括存储、显存、内存、处理器等，特别是响应速度较快、特技的渲染与字幕等，多任务操作受CPU的影响，所以，对编辑软件具有重要性的就是其稳定性、兼容性与通用性。由于要把实时多层的编辑能力让4K的编辑格式所拥有，最少要使大于实时4层的编辑能力Intra(Class300) 500Mbps、MXF-XAVC得以实现，格式主要由MOV-ProRes、MXF-DNxHR(HQ/HQX)、MXF-AVCUltra。

4K制作为了使灰阶信息得到保障，通常选取的拍摄模式是LOG，此模式在后期进行调整时的余量会比较大，可以被很多曲线所使用，HDR制作需要logC、REDlog、S-log等格式。可是曲线拍摄的使用，在后期设备方面的要求比较高，不但有比较大的数据量，还有比较复杂的编辑过程，主要有降噪、剪辑、包装、字幕、调色、特技等工序，并且降噪、实时调色等工作也需要支持。有两种方法可以实现降噪，分别是独立调色软件与非编。所以，系统不能限制于编辑工具的单一，其能够集智能管理系统来构成制作网，而且制作网拥有的功能是配合网络制作。多工具集受支持于智能资源管理器，主流编辑工具主要有新奥特、Pr(Adobe)、索贝、EDIUS、大洋、FCP(苹果)等。

以下就是4K所具备的特点，包括高量化、高动态HDR、帧率比价高、色域比较宽、分辨率比较高等，当制作时，有不少的难题会被遇到，比如709色域和2020色域的转换、SDR和高动态的转换、高噪点等，所以，提高了编辑工具的要求，因为现在编辑工具的特点不同，所以多工具配合制作的要求是仍需着重关注的，通常制作超高清节目的完成可以由Davanoi调色+编辑软件等就可以实现，能够输出标准的格式文件和第三方软件系统实现配合制作。

2.2 存储系统的结构

混合应用本地的雷电桌面存储+网络的分布式存储就是设计存储系统的主要思路，该思路的优点是扩展性比较高、较高的扩展节点能力、分布式存储的实现、独立的业务数据与元数据及较好索引大量的小文件的功能，监控日志与网络的统一管理，而且适用于配合编辑制作。桌面存储被系统所使用，较快的雷电存储，能够配合网络存储一起应用，可以适用于包装十分复杂的节目，网络存储互补于本地存储。

分布式与存储相融合，能够扩展基础架构的存储容量，并有很多的访问协议被支持，如S3、FTP、NFS、CIFS、iSCSI等。在分布式存储中，通常超高清站点剪辑每3台所需要支撑的节点就只有1个，存储读写总带宽由节点数来确定。

按照存储的地方的不同，要求的性能也不同，以下文件就是媒体文件存储系统中需要存储的主要数据，包括代理码率视音频文件、高标清/超高清码率音频文件、高标清超高清/超高清码率视频文件等，播放与编辑视音频是数据主要的访问措施，高带宽是存储应该提供的。

按照第二进程频道播出节目的方案，对存储的存储容量和有效存储容量的计算、每天生产成品节目的量、存储的期限、成片比等相关，由于要把4K编辑客户端的所有需求进行满足，所以各个站点的编辑能力要在4层500Mbps以上。

由于收录系统、打包合成与4K站点给存储读写所带的压力，在测算之后得知，需要的存储总读写带宽要在7.5GB/s以上。由于冗余等原因被考虑进去，所以系统设置的存储节点一共有12个，设置的用作系统组网的接口25Gbps。各个节点都设置了6TB SATA硬盘，而且数量是35块，还把SSD闪存盘进行了设置，该SSD闪存盘的作用是缓存读写热点数据，使其读写功能得到了提高。并把硬盘的实际容量与标称值之间的差额及系统的预留空间、热备空间都考虑进去，可用的实际容量在1.1PB左右。

系统支持应用开放协议、标准网络存储协议系统；兼容操作系统，如Linux、Mac与Windows；兼容主流非编软件，按照实际使用的服务来优化性能。

2.3 智能管理系统的结构

经过建设智能管理系统，使制作网审核流程化及分权限制作、用户管理的统一、管理统一素材资源库等得以实现。开放性是系统应该具备的性能，而且还支持接入工具中的第三方，系统接口的提供一定是开放的、标准的，能够对接别的系统。系统的管理方法应该是以频道、栏目、用户为基础的，能够管理与设置权限的；能够审计网络中站点登录的实际状况，能够统计应用设备中的频道、栏目、用户等状况。存储库、AI、扩展、基础等模块构成了制作网智能管理系统，图3就是功能模块。

图3：主要功能模块图

2.3.1 功能模块的构成

工作流配置、流程化制作审核送播、多工具统一资源库、统一用户认证构成了基础模块，使管理多工具、自定义配置业务流程及接入多存储等得以实现。

对应能力模块构成了扩展模块，其提供的功能主要用于采集上传视频、技术审核的自动化、集群转码、视频处理、核算价值等，能力系统按照其业务过程运行在全部工作流内，有利于处理数据功能的提供。

属于扩展部分的是AI处理，能够把服务引擎进行提供，而且服务引擎是智能化的，并按第三方的人脸、语音识别引擎等进行整合。

存储库（基础硬件服务）按照业务将其视音频的主要内容分成了3种，即为播出版成品、工作版、素材，由于内容不同所以相应的业务的阶段也不相同，各个阶段的价值、作用、管理模式也不同。而且审片所支持的模式是CS、BS等。资源库能够使共享栏目之间的所有资源，使能够被新媒体/UHD/HD使用与查找。

2.3.2 具体功能的构成

以下构成了功能模块，主要由4K信号收录、用户管理、智能语音识别、资源管理、智能拆条、内容审核、预约管理、工作流配置、计时管理、监控、文稿管理、集中上载、技术审核、后台转码等。

统一登录服务模块、角色、分组（栏目）、用户等模块、构成了多平台用户统一认证，对接人脸识别系统，使以摄像头为基础的用户认证得以实现。

智能化结果展示、资源内容管理服务、标签检索、文件上传管理、内容全文检索、内容描述、标签管理、截取关键帧等构成了多工具统一资源管理，在多工具统一的资源库中兼容了内容面板中的插件与软件这2种方法。完成以插件模式为基础的资源库内容面板，把相应的菜单增加到了非编软件中的扩展菜单中。关于非编软件完成以工程与应用程序的素材之间的交互为基础，创建以资源库内容面板为基础的工程，在工程被创建时，首选工程类，比方说4K、HD等，若想把工程文件打开只需双击即可。

在流程化制作审核送播功能内，审核主要由智能内容审核与技术审核，经过分析音频数据与帧画面，能够使自动化技术审核的审核指标得以实现。部署Mac与Windows双平台、视频上的监视器等被技术审核的界面所支持，审核流程应拥有的功能就是签名，资源库记录了全部的故障点。关于故事版、智能内容审核素材的审核都是统一的，在审核时，AI处理引擎被使用；针对视频里的所有字幕的审核，都由视音频来实现。

在监控与工作流配置内，流程是通过树形来体现的，自定义流程；设置的节点，把其快捷按钮显示到统一的资源库内容面板中，使工程、素材视频在节点与节点之间的流转等功能得以实现。在全台的全部节目制作中，统一资源库是最根本的支撑资源的平台，使检索、管理、编目资源得以实现，与内容的再利用支撑，而且还和媒资系统进行了对接。

集中素材上下载的作用就是以复制文件的方法为基础，若为局域网并快速复制时，让栏目存储接收本地文件，并把本地文件目录UPLOAD内；以FTP的方法为基础，若网络比较复杂时，让栏目存储接收本地文件，并把本地文件目录UPLOAD内；以Mediainof为基础来实现自动格式内核识别，若想内容的过滤得以实现就要按照黑白名单来完成。新建资源可以页面B/S内进行，而且还把文件上传上去，媒体文件+XML描述文件同样支持。

统一打包功能所创建的统一打包中心，是以超高清制作网络为平台创建的，支持的打包方法是分布式合成打包法，进而把打包的速度提高了。在超高清制作网络系统里，统一打包功能被编辑站点所使用，主要有新奥特、索贝、大洋、EDUIS、Premiere等，经过该功能的打包来使分配得以实现。

对本地语音识别服务器进行部署的功能是语音识别功能，该功能应该拥有的引擎能够识别离线语音，在确保离线是以安全为基础的场景时，把接收的全部语音全部转变为文字，供给升级免费落地离线计划。语音转写关于的是对语流实施识别语音转写；转写历史音频是把历史音频导入并迅速的进行离线转写。导入批量录音文件的功能是语音识别功能。

收录互联网RTMP与基带的收录方就是收录功能，而且还支持收录NDI FULL/HX、收录4K源及高清。