非線性、多媒體視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初步探討

1、非線性、多媒體視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初步探討    提要 本文著眼解決8t t t 8. c o m當(dāng)前電教工作中電視教材和多媒體制作中視頻素材的共享以及非線性處理8tTt8，重點探討了利用www.8 t t t8. com當(dāng)前先進(jìn)的Fibre Channel網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及MPEG-2、MPEG-4壓縮技術(shù)組成的視頻網(wǎng)絡(luò)，以及該組網(wǎng)方式的優(yōu)點。關(guān)鍵詞 非線性視頻網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字壓縮技術(shù)、Fibre Channel技術(shù)隨著多媒體計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字壓縮技術(shù)迅猛發(fā)展，以及Fibre Channel(FC)技術(shù)走向成熟，近一年多來非線性視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)迅速倔起，已成為電視技術(shù)數(shù)字化進(jìn)程

2、中新的亮點，顯示出強(qiáng)大的生命力。它的出現(xiàn)改變了電視以及多媒體制作與傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)理念和格局，迫使我們sSBbWw不得不更加深入地認(rèn)識和了解它，以便于重新思考和審視數(shù)字化過渡方案。1、非線性視頻網(wǎng)絡(luò)的基本組成及關(guān)鍵技術(shù)首先是網(wǎng)絡(luò)的速度問題。由于www.ddd tt. com廣播級高品質(zhì)畫面與聲音帶來的大數(shù)據(jù)量和高速同步傳輸要求dDdtt是通用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無法滿足的, 必須ssbbww. c om建立以 Fibre Channel等關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)的高速網(wǎng)絡(luò)。Fibre Channel是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI)為網(wǎng)絡(luò)各通道IO接口建立的一個標(biāo)準(zhǔn)集成，支持 HIPPI、 IPI、 SCSI、 IP、 A

3、TM等多種協(xié)議，具有高性價比、高可靠性、千兆位級的帶寬、網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)多樣化、兼容多種協(xié)議、組網(wǎng)方式靈活等優(yōu)點。它的最大特性是將網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的通訊協(xié)議與傳輸物理介質(zhì)隔離開，這樣多種協(xié)議可在同一個物理連接上同時ssbbww. com傳送，高性能存儲體和寬帶網(wǎng)絡(luò)使用單一 IO接口使得系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度大大降低。Fibre Channel使用全雙工串行通訊原理傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速率高達(dá)10625Mbs。它的最大數(shù)據(jù)傳輸速度為100MbS，雙環(huán)可達(dá)200Mbs。Fibre Channel不僅僅是高速網(wǎng)絡(luò)，而且是高速網(wǎng)絡(luò)和高速存儲體接口的結(jié)合， Fibre Channel Arbitrated Loop( F

4、CAL)的拓樸結(jié)構(gòu)使得它更象存儲子系統(tǒng)，它采用光纖作為dddtt傳輸介質(zhì)，通過網(wǎng)絡(luò)共享的陣列硬盤系統(tǒng)提供超大容量數(shù)據(jù)共享，傳輸速率高達(dá)16Gbs。它可以提供SGI工作站、PC機(jī)和 APPLE機(jī)之間的完全8 t tt8. com的數(shù)據(jù)共享，使得在通過網(wǎng)絡(luò)實時編輯不壓縮視頻成為可能，還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻實時無壓縮輸入輸出，徹底解決8t t t 8. c o m了網(wǎng)絡(luò)速度的瓶頸和數(shù)據(jù)共享的問題，而且陣列硬盤提供冗余能力并可以集中管理，相對于單機(jī)的存儲設(shè)備，提高了數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。Fibre Channe1支持點對點， ArbitratedLoop，交換等多種拓樸結(jié)構(gòu)，單環(huán)最大站點數(shù)為126個，站點

5、間距離可達(dá)10km；FCAL交換邏輯分配給網(wǎng)上的獨立端口幾乎和一個正常設(shè)備端口一樣，可以實現(xiàn)環(huán)上操作，顯然在數(shù)據(jù)傳輸速度、節(jié)點數(shù)、傳輸距離等方面具有明顯的優(yōu)勢。視頻制播網(wǎng)絡(luò)另一個關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)字壓縮技術(shù)。按照CCIR601 4：2：2標(biāo)準(zhǔn)，視頻圖像信號為(135M十675M十675M)×8b216Mb s，而我國 PAL制標(biāo)準(zhǔn)的電視圖像信號為720×576×24×25248MbS。對于如此龐大的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量來說，要實現(xiàn)無壓縮數(shù)字視頻信號的非線性制作，必須ssbbww. c om使用昂貴的計算機(jī)工作站。顯然，以非線性編輯系統(tǒng)站點構(gòu)造的數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)不僅造價高

6、，而且網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲體速度等技術(shù)難點也難以解決8t t t 8. c o m。目前非線性編輯網(wǎng)絡(luò)的視頻格式90都是采用 MJPEG算法。這種壓縮算法對活動的視頻圖像通過實行實時幀內(nèi)編碼過程單獨地壓縮每一幀，可精確到幀的后期編輯。由于www.ddd tt. com算法不太復(fù)雜，可以用很小的壓縮比(2：1)進(jìn)行全幀采集，從而實現(xiàn)廣播級指標(biāo)所要求dDdtt的無損壓縮。然而， MJPEG仍存在一些8 tt 缺點，尤其是 MJPEG壓縮方案不靈活，由于www.ddd tt. com缺少幀間壓縮，其數(shù)碼率仍然很高。若按廣播級指標(biāo)所要求dDdtt的2：1壓縮，其數(shù)碼率仍有108 Mbs，其帶寬仍然很難滿足；

7、其次是由于www.ddd tt. com存在著眾多的專用格式，MJPEG不容易Dddtt分配，為了dd dtt. com分配視頻信號，必須ssbbww. c om將 MJPEG再壓縮成為 MP (IPB)，這使得 MJPEG成為一種難用的壓縮格式。另外，在未來的全數(shù)字電視系統(tǒng)中，沒有一種壓縮的數(shù)字?jǐn)z錄系統(tǒng)采用 MJPEG的壓縮算法，無法與采用MJPEG壓縮算法的非線性編輯系統(tǒng)進(jìn)行直接的兼容。另外依賴于硬件的 M-JPEG壓縮算法無法應(yīng)用在多媒體課件制作上，因此www.8 t tt8. com我們sSBbWw必須ssbbww. c om尋求其它8ttt8更靈活的圖像壓縮技術(shù)。隨著數(shù)字圖像壓縮技術(shù)

8、的發(fā)展， MPEG2壓縮技術(shù)不斷ssbbww.Com完善和成熟，近來更是出現(xiàn)了技術(shù)更為先進(jìn)的MPEG4壓縮技術(shù)。這兩種壓縮技術(shù)為非編網(wǎng)絡(luò)提供了另一種很好的格式選擇。實際8ttt8上，MPEG2 、MPEG4與 MJPEG具有相同dddT的壓縮概念，都用 DCT處理8tTt8壓縮，以減少分類及打包圖像上的資料，使其整體文件縮小，不同之處在于MPEG2、MPEG4還可同時ssbbww. com計算出幀與幀之間的變化及只存儲幀間變化的資料。由于www.ddd tt. com信號源中存在一定的冗余，一幀圖像的數(shù)宇化離散信號的大部分瞬間信息可以利用www.8 t t t8. com它前后的信息進(jìn)行預(yù)測而

9、獲得ssbbww，其次是人眼對圖像的反應(yīng)存在著冗余，并不能反應(yīng)所有8 tt 傳來的信息，對于空間頻率高的信息，人眼對它并不敏感。 PAL制電視圖像的幀間間隔是40ms，并非所有8 tt 幀與幀之間的信息都有變化， MPEG2、MPEG4信號壓縮的基本原理就是只傳送幀與幀之間有變化的那部分信息。在一個被壓縮的圖像信號中，包含三種幀信號，一是用 I表示的原幀信號，二是用 P表示的前向預(yù)測幀信號，三是用 B表示的雙向預(yù)測幀信號。由 I、P和 B組成一個獨立的編輯單元，即圖像組(GOP)，具有 GOP結(jié)構(gòu)的 MPEG壓縮技術(shù)比 MJPEG的文件小，壓縮比更大，可減小存儲硬盤的需求，也可更有效地在網(wǎng)絡(luò)中

10、實時傳送素材，實時播出；同時ssbbww. com，在節(jié)目制作中，由于www.ddd tt. com引入動態(tài) I幀技術(shù)，也可實現(xiàn)精確到單幀的非線性編輯。此外， MPEG2和MPEG4具有足夠的靈活性、擴(kuò)展性和開放性，未來將取代MJPEG。此外，用MPEG4壓縮的視頻能夠SSBBww以AVI的文件形式存儲，因此www.8 t tt8. com能夠SSBBww支持當(dāng)前流行的Director、 Authorware、方正奧思等多媒體制作軟件，極大地方便了多媒體制作的應(yīng)用。非線性、多媒體視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初步探討|有關(guān)計算機(jī)理論的論文資料2、非線性視頻網(wǎng)絡(luò)的特點隨著電視技術(shù)數(shù)字化進(jìn)程和多媒體技術(shù)的不斷ssb

11、bww.Com推進(jìn)，越來越多的視頻節(jié)目以數(shù)字形式進(jìn)行編輯和存儲，非線性系統(tǒng)也越來越多地應(yīng)用在節(jié)目的后期制作中，然而，非線性發(fā)展的最終方向是數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)，這才是其真正優(yōu)勢之所在。21資源共享素材通過上載工作站記錄在視頻資料服務(wù)器的硬盤上，以MPEG2及MPEG-4技術(shù)進(jìn)行壓縮，分不同類別以文件名進(jìn)行存儲管理。網(wǎng)絡(luò)中的每個工作站都可利用www.8 t t t8. com各種索引對素材進(jìn)行快速的隨機(jī)查詢?？赏瑫rssbbww. com滿足電視教材制作和多媒體教材制作的需要sSbBwW.cOm。對于一段常用的制作復(fù)雜的素材可供多個用戶同時ssbbww. com使用，避免了重復(fù)錄人，加快了節(jié)目制作速度，提

12、高了工作效率，同時ssbbww. com也避免了再次制作或翻版導(dǎo)致www.d dd tT. com的信號指標(biāo)下降。如果8 tt 利用www.8 t t t8. com傳統(tǒng)的錄像機(jī)和磁帶不可能實現(xiàn)素材的共享查找和調(diào)用，在任一時刻，每一盤磁帶上的素材只能供一個編輯使用，其他編輯只能等待。非線性的編輯是一種文件名的編輯而不是素材的翻版，只要不進(jìn)行生成操作是沒有質(zhì)量損傷的。傳統(tǒng)的錄像機(jī)中視頻信號是己錄在錄像帶上，只能提供對信息的線性存取，因此www.8 t tt8. com在編輯時經(jīng)常為尋找素材而前后卷帶進(jìn)行搜索，而且一旦8ttt8不滿意，就需要sSbBwW.cOm對素材重新打點，重新記錄下遍。這種記

13、錄和存取方法需較長的編輯時間，另外每次的編輯相對于放像機(jī)的素材信號而言，記錄在錄像機(jī)上的信號都過一版，帶來信號質(zhì)量的損傷。22節(jié)省投入首先，對于非線性單機(jī)編輯來說，需給每一臺非編配置一臺錄像機(jī)及大容量的硬盤，其利用www.8 t t t8. com率很低，錄像機(jī)80的時間處在閑置狀態(tài)www .ddd Tt. com。同樣，對于相同dddT的素材，每臺非編都要占用硬盤空間，而在網(wǎng)絡(luò)中，由于www.ddd tt. com實現(xiàn)資源共享，只需一套非線性編輯系統(tǒng)及一個大容量的、共享的 Fiber Channel中心存儲體和網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器；在工作站端，只需要sSbBwW.cOm用普通的PC機(jī)，而并不要配置

14、昂貴的非線性視頻卡。由于www.ddd tt. com采用不依賴于硬件回放的MPEG-2以及MPEG-4壓縮技術(shù)，在每臺工作站只要安裝相應(yīng)的視頻編輯軟件或多媒體制作軟件即可實現(xiàn)電教節(jié)目及多媒體課件的制作。23具有良好ssbbww.Com的擴(kuò)展性和兼容性以計算機(jī)多媒體和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的電視節(jié)目編輯制作系統(tǒng)的一個重要特點是：系統(tǒng)具有極大的靈活性和擴(kuò)展性。若要改變各工作站的功能、系統(tǒng)的工作流程，乃至整個系統(tǒng)的用途時，都不會花費很多8ttt8追加投資和造成原始投資的浪費。由于www.ddd tt. com系統(tǒng)采用先進(jìn)的MPEG-2和MPEG-4壓縮技術(shù)，視頻文件可以在現(xiàn)在dd dtt. com流行的Windows98/95、Windows NT等操作系統(tǒng)中方便地使用，并可以很方便的把節(jié)目制作成DVD，具有廣闊的應(yīng)用空間。在取得