4K已来,超高清制作带来技术挑战,将如何应对?

2018-01-29 11:30:00 作者:华为 出处 : 比特网

  2017年12月23日,以“新时代、新征程、新视界”为主题的广东4K超高清电视试验播出启动活动在广东电视中心举行。广东4K电视和4K电影节目创作中心同时成立。

  2018年平昌冬季奥运会,KBS作为韩国国家电视台肩负报道任务, 计划采用4K技术播报奥运赛事,让世界更好地认识韩国。

  1、4K技术催生媒体行业变革

  人类的耳朵有10万个神经细胞,而眼睛有1.2 亿个神经细胞,人类对视觉的感知灵敏度是声音的1000倍!人们对更真实细腻视频的需求远未得到满足,因此视频节目的清晰度也随之与日俱增,从标清的720P,发展到高清的1080P,再到即将普及的4K,这必将成为一种趋势。4K采用4096×2160的像素分辨率,至少能提供近千万像素的显示品质,1080p(HD)能够显示的有效像素为2,073,600(1920×1080),4K显示细腻度为1080p(HD)的4倍以上。在4K分辨率下,观众可以看清画面中的每一个细节,每一个特写。在超高清4K迅速普及的今天,很多领先的电视广播媒体,为进一步提升自身竞争力,开始在超高清4K领域布局。

  2、业务挑战

  从高清到4K,视频码流已经从高清的100Mbps前进到4K的400~2000Mbps,视频素材的数据量有了爆炸式的增长,分辨率的大幅提升,给4K制作带来了较大的挑战。

  挑战一:多层4K编辑的需求

  当前很多电视台正在使用的高清制作系统能力,已经不足以完成如此高码流的视频制作,需要进行制作系统的升级改造。

  4K时代的来临,对于当前存储系统的冲击非常大,当前的存储系统在处理4K节目时捉襟见肘。为了迎合向超高清演进的趋势,我们需要构建可以面向未来的新一代存储系统。

  在制作系统中,包含大量非线性编辑工作站,用于处理采用全新4K技术拍摄的素材以及各种传统素材。众所周知,视频编辑不同于播放。视频播放是IO的顺序读取,对存储性能要求较低。而视频编辑是编辑人员的创作过程,通过非线性编辑软件,在时间线上灵活的添加特效,片花以及更多层的视频素材,每添加一层4K素材,意味着对存储性能的需求也相应提高。

  为了满足编辑的要求,每台工作站都需要具备处理多层4K视频的能力。层数越多,4K码率越高,每台工作站访问存储系统时带宽也会更高。比如:4层1Gbps码率的4K编辑,单工作站至少需要500MB/s的稳定带宽。这就要求存储系统对单台工作站的访问链路进行更深层次的优化,从而达到理想的带宽。并且存储系统的带宽性能也要满足高峰时刻所有工作站满负载运转。

  挑战二:高效统一管理

  应对高清向4K的平滑过度

  面对4K节目制作任务的日益增多,传统存储系统的性能和容量扩展已经远远无法跟上业务发展的速度。人物希望通过一套分布式存储系统,做到高清向4K的平滑过度,为高清和4K应用系统提供统一的运行支撑环境,简化存储管理。

  挑战三:

  低OPEX应对飞速增长的数据量

  4K超高清视频的逐渐普及,数据量的快速增长对存储系统提出了更高挑战。如何构建绿色节能、低OPEX的媒资存储,成为媒资广电领域客户最关注的问题。

  3、方案概览

  广电媒资是华为公司极为重视的市场。多年来,华为公司对广电媒资行业持续大力投入,在众多电视台用户中树立起专家的口碑。为了应对4K时代的到来,华为推出4K制作存储解决方案,旨在构建高性能、大容量的All-IP存储架构,提供高品质4K制作的融合存储资源池,让制作人员自在享受流畅、便捷的4K制播体验,助推广电领域客户应对4K时代的到来。华为OceanStor 9000是业界第一个支持6层4K超高清视频编辑的分布式NAS媒体存储解决方案,支持体育、新闻、影视剧、娱乐节目等各类型4K制作。

  4、方案特性

  (1)InfoTurbo

  OceanStor 9000包含的InfoTurbo技术是为媒体行业量身打造的技术包。其包含的智能缓存预测技术,对主流媒体文件编码格式进行分析,总结出一系列的读取业务模型和预测算法,提高了非线性编辑场景下的缓存命中率。InfoTurbo还包含了多通道访问技术,可以将分布式存储的多节点能力进行聚合,给工作站提供一个特别大的访问带宽;以及IO路径零拷贝设计,基于Key-Value的存储管理,磁盘读写优化等技术,可以提高数据在磁盘中的读写速度。

  (2)融合资源池实现高效媒资管理

  OceanStor 9000采用All-IP、分布式集群架构,系统带宽可以达到400GB/s,最大扩展至288个节点,支持100PB单一文件系统,并且性能随容量增加而提升,可以根据前端业务动态扩展存储节点,满足用户业务持续发展。9000存储资源池替代孤岛式存储架构,存储内部多业务复用,同时满足高清和4K的制作需求。基于9000的infotier特性实现素材全生命周期管理,变跨岛迁移为内部迁移,保障节目制作时间,减少了迁移过程对制作系统性能的影响

  (3)低OPEX设计

  从高清到4K,数据量至少提升4倍,管理人力、设备能耗、空间也会相应倍增,华为OceanStor 9000存储推出C72高密节点,使得传统4U 36盘位的设计密度提升一倍,单42U机柜10个C72,总容量可以达到4.3PB。并且通过ATOM CPU的使用,软件监控硬件负载,调节风扇转速等,使得功耗降低30%

  5、经典案例

  KBS

  KBS的ICT建设一直引领韩国媒资行业技术方向。华为存储,以OceanStor 9000领先的性能,帮助KBS实现了向超高清技术的演进,完成了现网设备无法完成的任务。

  基于OceanStor 9000对4K编辑的良好支持,KBS率先开启4K视频制作,为观众带来了更加丰富的视觉体验,同时为2018年平昌冬奥会的直播工作打下坚实基础,进一步提升了其在韩国广电领域的竞争力。

  通过主备两套存储系统的方案设计,以及OceanStor 9000的分布式架构,消除了业务和系统的单点故障,确保珍贵的新闻素材不会有任何丢失,最大程度保护了电视台的拍摄投入。

  借助OceanStor 9000的弹性扩展架构,KBS完美地应对超高清时代数据量的急速提升,通过增加存储节点,便可轻松应对前端业务的快速扩展,为KBS向4K领域迈进提供了坚实的技术基础。

  “我们正在构建面向4K时代的新一代新闻制作系统,华为公司的OceanStor 9000存储系统的能力令人印象深刻,完全胜任我们高清和4K新闻编辑的要求,为KBS向超高清时代前进提供了技术保证。”KBS数字新闻中心负责人说。

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