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杨磊 未来电视媒体网络核心技术研究

发表日期:2014年05月17日      共浏览 1397 次      编辑:


尊敬的刘院士,还有亲爱的各位领导、专家还有朋友们,下午好!接下来我代表我们中央电视台的技术系统工艺技术办公室,是一个我们中央电视台进行技术系统建设和设计的团队。陈述一下我们关于未来媒体网络核心技术研究的项目,以及近些来中央电视台在相关方面进行的一些尝试,还有我们的一些思考。

我要介绍的内容分为三个部分,第一部分应该说是总体上对中央电视台内部技术系统的一些情况,跟各位专家和领导做一个汇报。第二部分是关于我们提到的未来媒体发展的技术趋势,因为我们始终是站在媒体的前沿,处于一个国内领先国际先进的这么一个位置,看到了媒体发展的一些技术趋势。第三部分对我们技术上的一些需求,以及我们需要关注和研究的一些内容。

大家对中央电视台是非常熟悉,可能您熟悉是它制作的节目,还有我们这个标志性的建筑,实际上大家对我们电视台技术系统内部本身,也就是电视节目是怎么从前端采集、制作到最后播出,传送到您的电视屏幕,这个应该说还是一个相对来说是一个比较陌生的。我们电视台借助新台址的契机,在全面高清化、全程文件网络制播的要求下,我们建立了中央电视台全新的系统。我个人来讲,最为关注和接触最多的,就是我们电视台所谓的叫媒体资产管理系统,实际简单而言,通俗来说,他就是中央电视台的一个内容的云,中央电视台从建台到现在拍摄的这些素材,以及节目统统存储在媒体资产管理系统中,截止到现在,经过我们不太确切的统计,大概有150万多小时广播级的视音频的资料,这里面必须跟大家阐述一下,因为这个数量听起来可能不是特别高,但是里边存的内容本身全是高质量,符合广播级的,我们原来存储的标清的内容在我们库里,都是以25M的码率来存储的,中央电视台建设新台址之后,本着高清化的要求,现在制作码率都是在120Mbps的码率。要求很高的,要求高性能的技术,这张图可以看到我们中央电视台媒体资产管理系统本身而言,实际上是经过了几个阶段的进化,最开始我们肯定保存的是传统的磁带,都是这种介质。02年的时候为了拯救我们台大量珍贵的资料,所以我们建了一个叫媒体资产管理系统,还有一个印象资料馆,通过这一步拯救了我们台大量的媒体资产,等到我们建设新台址的时候,我们构建了一个全面高清化和网络架构的媒体资产管理系统。全面的将我台生产的这种节目和生产节目过程中所产生的这些素材,统统的保存在这个系统里。现在大家在电视里看到的,比如说每天播出的节目,都是由制作系统生产完了之后,通过网络传输进入到媒体资产管理系统,然后由媒资系统提供给播出系统,我们从制作码率到播出码率是有一转换,制作是120播出到了50,最后由播出系统进行播出,到播出的时候又进行了码率转换,这就是我们工艺系统的技术链条。我们现在新构架的资产管理系统,是辐射了现有我们台在新址、现址和媒体资产管理中心。我们计划在北京之外的城市构建一个内容灾备系统,对我们电视台是这样的,某种程度某种意义上,这里边存的是我们国家有了广电,有了电视以后所有珍贵的素材。辐射两址三地的应用,包括了媒资各种提供的服务,包括节目的入库,素材的入库,为了检索以及下载网络化等等,刚才提到的,实际上整个的工艺流程,从入到出,我们统统都是基于网络进行实现的,现在新址的网络实际上是构架了一个双平面的骨干网。具体到我们这些系统,可能有一些服务器和设备使用是千兆的网络。我们整个制播流程可以概括为是,因为我们采用是ERP管理的理念和实际的应用,是在ERP的精细化的管理下各种生产线精密组织,然后所形成的一个整体的生产流程。从这个技术本身而言,实际上我们不仅能兼顾电视屏幕这样的大屏幕的播出,同时还可以兼顾中央国家网络电视台,以及将来的其他的渠道,比如说现在也有一些比如说OTT,整个的生产是流程化,系统之间的互联,是无缝化。并且整个的流程是可编排可组织,以及可管理的。这是整个电视台制播的技术情况,另外一方面强调的我们采用的全部是IP化的方式,我们构架在IP化的网络基础之上。大家知道早年的时候,由于电视台对专业视音频领域,对带宽和存储量的消耗是非常大的。所以我们当时在设计这个系统的时候,曾经有一个阶段是构筑了双网行动。我们把一些高码率的内容存储以FC方式构架在存储结构之上的,现在我们统统是IP的架构。

马上在巴西要举办世界杯,我们前方赛事信号,直接从巴西把这个信号传输到国内的我们的体育中心所在的演播室,然后进行赛事的直播。这个信号呢,如果前场没有更高码率的存储下来的情况下,这个码率后续也将进入媒资库进行保存。另外有一些,我们现在基于网络方式,比如说现在有基于3G甚至4G上的新闻性的播出。也就是说,我们摄像机后面绑上几块3G卡或者4G卡,就跟我们的演播室做互动、连线,这样的播出方式。内部还有建立演播室以后IP化整个的收录。通过网络把文件传输到文件化的生产制作,我们叫系统。最后生成的节目会保存在媒资提供文件化的备播,然后他的出口有很多,包括正常有限的电视播出,还有基于目前网络的IPTV等等,手机电视、网络电视等等,还有第三方推送。

我们构建新址系统的时候,实际上我们这里边用到了非常多的云计算的技术,我们的IDC数据中心是基于虚拟技术构建的一个资源池,像我们媒资系统一样,全台有几十个系统,所使用的主机都是虚拟资源池上给我们划分出来的,像媒资应用服务器接口等等,都是运行在虚拟化平台上。我们虚拟化的整合比已经超过了1:7,应该说是这种技术给我们带来了更多的节约了成本,提升了资源的灵活调整,同时我们还构建了云桌面的办公云。拥有了这样的媒体资产管理系统之后,我们又在这样的系统之上进行了相应的内容分发等等这种平台的建设。这方面呢,实际上这里面是我们这个项目实际上是和南京未来网络这一块是有合作的。我们在依靠媒体资产管理系统进行向内容使用方进行分发的时候,我们使用到了相应的一些技术,当然这里边有包括CND方面技术的研究,另外还有一些,上午我也提到了,基于FTP优化传输的技术。实际上是大大提高了从我们内容提供方到内容使用方之间内容传输的效率,提高了网络的利用率。这方面我们也进行了非常多的尝试。

从另外一个角度,中央电视台现在已经立柱国内遍布全球,建设了面向全球的新闻报道网络,我们有这么一组数字,我们建立了两个分台,分别是非洲和美洲分台,当然欧洲和中东后续是要继续建立的,包括他们在内,其他还有五个中心站,实际有七个核心的结点,就是两个分台和五个中心站,出资之外遍布全球有70多个记者站,实际上我们形成了一个覆盖全球的这么一个新闻报道的网络,这个网络里肯定要发生新闻消息的交互传递等等。相应我们在这些方面建设过程中,为了打造全球级制播平台,我们也进行了探索。比如说在网络上,我们基于155光纤还有45M的,把核心的这些节点,都进行了连接,把他们都连接回总部北京。从入户网的情况肯定是多种多样的。另外还通过一些卫星的方式,传输新闻条目实际上用到的最多的还是已经构建起来的网络。另外为了提升拥有这样全球化的新闻网络之后,有很多新闻事件是我们中央电视台独家采访的。比如说去年9月2号肯尼亚发生了西门购物中心的恐怖事件,在恐怖事件期间,中央电视台非洲分台获得了一段在西门购物中心内部,有一个困在里面的一个人用手机拍摄的一段视频,这个是我们独家的消息。于是乎,我们就通过自己构建的一个叫央视视通新闻网络,是分发的,就把这个分发出去了。我们这个是独家,也就是说早于路透社、CNN、AP等等,我们现在是基于新闻的素材构建这么一个分发的体系,提供给下游新闻的客户端,第一步我们就在非洲构建了这样的一个CDN的网络节点。覆盖了15个非洲的国家,然后他们能通过我们刚才所谓的新闻的,你可以理解获得新闻的客户端,从上面,从客户端上进行新闻条目的检索下载。这个数目可以支撑到高清大概是10M的下载,标清是在8M,这个速率应该来说也还可以了。这个视频的发稿中心成品就被推送到镜像的站点和客户端,他们通过这种方式进行文件接收。我们这个项目就是利用了CDN的技术,来把我们央视的资料推送到需要他的客户和相关方。以上我们通过了几个央视的一些具体项目,对我们台在应用跟网络有关的建设、实施以及设计过程中实际的项目,我们的情况和体会。

接下来我谈一下未来网络技术发展的一个趋势。对于我们中央电视台更多是体现专业媒体,通过2013年和2014年行业内,在美国举办的NAB的展览,这是美国广播者联盟他们每年都要举办一次,这个展览是非常大规模的,仅次于消费类,消费类电视展览,通过这个展览我们可以很清晰的看到电视媒体,就是像我们这样的专业级的电视媒体,将来会以4K、8K作为他的非常明确的发展方向。3D实际上是一个分左右眼拍摄,更多难度是在拍摄过程中,但是本身的增量还不算太大,到了4K,这里面有明显技术上的一些提升,首先分辨率,高清现在我们的分辨率是1920×1080,我们是每秒是25的帧数,分辨率是,高清的是4K的,四分之一不到。4096到2160,分辨率上肯定是提高了。提高成2020四维空间,所以看起来很鲜艳,为什么我们现在拍出来很多片子,比如说舌尖,舌尖就是用4K的摄像机,播出是转成了高清,但是即使如此,拍出来的效果就是颜色上很诱人,有人说有一种,看完有一种想舔电视的感觉,如果真的是UHD的电视效果,会比这个更加强烈。现在的HD的高清的容量,在我们台里120M制作码率下,HD一个小时节目是60G的容量,但是到了4K这个容量会翻番,我们台里已经构架4K的网,现在制作码率大概是1500M的小B的BPS,也就是比这个高清高出10倍不止。另外如果你采用4KDPS的这种方式,这个就是1500M大B了,所以增量就是会显得现有的网络甚至存储,以及各项技术会显得非常承载起来都有些困难,所以我们一定是需要一种更加高带宽,高性能的网络,存是另外一个问题。现在我们因为这个项目建的时候也跟我们媒资项目谈过,他说我们这个节目一小时要存进去,在网络上传时间就很长。我们电视台内部是基于CIFF构建的专门用于传输媒体文件的,高清情况下我们应该达到的合格码率是50M左右,到4倍速,这种情况下传输这么大量的文件,肯定捉襟见肘。肯定是要在相关的方向上有所,给我们带来新的课题,我们需要研究了。广电行业是短距离的,或者说他传输的方式一般都是基于SDNI信号级的传输方式,如果到了4K,我们看到了线路一根就不行了,要到4根,这种构架对于传输的成本也增加了。于是我们就看到很多厂商在研究基于IP的方式,来很多都是基于SDN网络的,我们实际上看到有些厂家,已经在基于SDVN实际也是一个虚拟化的,在进行传输。后续管理的问题,也是带来了相应的难题,你比如说基于高清的节目,我们在新台,基于高清的节目,新闻类的都是转成一个低码进行编辑,低码才1.5M,但是这个要远远高于现在视频网站和APP上播放所谓的高清电视的效果,比那个高。实际上到了4K,实际面临是更高的中间码率,我们4K的网,制作的时候,用到中间的码率就是HD作为中间码率。他带来就是传输储存包括管理问题。具体到储存本身就更显得,矛盾冲突更大了。我们现在高清的环境下,我们都是缓存式,我们存在静态的介质。我们现在的一个近现代带库。原来我们存HD的节目,可能是一个数量,但是我们如果存了4K,这个数量会处以一个系数,可能这个量一下就下降了。带来了很多新的问题,这也就是我们中央电视台非常珍惜机会,在未来网络研究院,其实也给我们提供了一个很好的平台,我们在这个上面研究相应的技术环节,重点要突破,在这种情况下传输带来的问题,比如说云的架构下带来的一些管理的难度,电视台内部是一个计划性的,准备时候播,但是突然有一些突发性的,我要改,所以这个能进行针对不同的时间要求,传输的时候,有一些调度,或者一些优化,这些是科研项目能够得到一些初步的试验结果。

在日本也能基于4K的,有一个TB容量的硬盘,可以提供四五个高带宽和性能的存储方式。我们中央电视台是一个归根结蒂,我们还是一个应用,各位领导专家,包括相关的集成商和厂商,研究的技术和内容,实际上在结合我们央视媒体的一些自身看到的一些发展的带来的诉求,所以我们还是希望在这方面有一些更好的结合,利用咱们未来网络试验的基地进行相关的试验。我们希望就在这个以下这几个方面,SDN的研究,还有基于云架构的媒体网络,肯定是海量的数字媒体了。希望有所收获,感谢各位领导专家和同事们,我的讲演完了!