松下数字电影放映机基于SAN架构的数字电影制作系统应用研究

松下数字电影放映机基于SAN架构的数字电影制作系统应用研究 摘要：数字电影发行版制作是电影产业过程中的重要一环,其制作效率直接影响着电影数字化的进程。建立稳定高效的数字电影制作系统是电影数字化产业发展的关键。根据数字电影制作工艺，提出了基于SAN架构的数字电影制作系统，该系统实现了数字影片素材数据的集中式管理及应用。实验测试表明了该系统的有效性，能够很好地满足数字电影制作过程的应用需求。 关键词：DCP 数字电影制作 SAN架构 制作系统 ：TP319 ：A ：1007-9416(xx)01-0055-03 Research and application of the Digital Film Production System based on SAN (Administration Center of Digital Film Content, SARFT, Bei _g 100088, China) Abstract:The DCP of digital film production is an important part of the film industry process, and the efficiency of production direct impact on production of the film digitizing process. Establish a stable and efficient digital film production system is the key to digital movies. Aording to digital film production process, designed a digital film production system based on SAN, which implements the data of digital film management and application. Experimental tests show the effectiveness and efficiency of the digital film production system, which can satisfy the process of digital film production applications. Key words:DCP digital film production SAN production system 1、引言 数字电影的拍摄、制作、发行、放映是现代电影发展的根本趋势。数字电影发行版的制作是实现数字电影产业化的重要过程，直接影响着电影产业化过程的速度和效率。电影数字化过程中数字影片发行版制作效率的提高，对电影数字化发展具有重要意义。截止xx年8月，2K影片及1.3K影片放映设备总数约为4000套，0.8K影片放映设备约为40000套。随着电影产量和全国各地影院银幕的增加，数字影片发行版的制作单位也面临着影片制作的压力，迫切需要一种具有较高效率的数字电影制作系统。 基于SAN（Storage Area Network）架构1的数字电影制作系统是一种以光纤通道实现数字影片制作设备和存储设备之间通讯的网络型影片制作系统，可在制作设备间共享影片数据文件。在该系统中，关键环节是实现基于不同操作系统的影片制作设备的资源共享以及实时高带宽传输。本文根据电影数字发行版制作工艺，结合SAN架构的特性及不同操作系统影片制作设备研究的基础上，设计了基于SAN架构的数字影片发行版制作系统，并对该系统的有效性进行了验证。 2、数字电影发行版的制作 随着我国人民精神文化方面需求的增加以及数字电影播放服务器及数字放映机种类及数量的增多，对数字电影发行版制作的工艺提出了更高的要求。目前我国电影数字放映分为三个层次：一是面向广大农村农民观众的流动数字影片（0.8k），二是面向中小城市观众的中档数字影片（1.3k），三是面向大城市观众与国际接轨的商业数字影片（2k/4k）2。在2k影片及1.3k影片发行版制作过程中，首先需要从高清录像带中采集视音频文件，并存储为序列帧数据，这个过程成为“磁转数”过程。其次将序列帧数据文件进行分本、编码、打包、加密，执行这一过程的主要设备称为编码器。流程图如图（1）所示。 目前市场上常用的编码器主要有DVS公司的CLIPSTER系列编码器、GDC公司的EN2000编码器及DOLBY公司的SCC2000编码器等。在以上几种编码器中，DVS的CLIPSTER编码器为windows系统，EN2000和SCC2000均为Linux系统。其中CLIPSTER和EN2000都具备从高清录像机输出信号进行采集以及高清、2k视音频拷贝的功能，并能对所采集到或拷贝的视音频文件进行编码、加密和打包，而SCC2000需要使用采集设备将磁带上的视频素材、5.1声音素材进行上载，或者使用文件拷贝的方式将载有高清或2k的视频素材及5.1音频素材的文件复制到s2000编码器，然后对相关音视频文件进行编码、加密和打包。 由于数字电影发行版制作过程中有着不同版本的制作需求以及对数据安全上的考虑，对于上述影片编码系统，如果采用分散式数据管理方式，将会面临制作工艺上的重复性、数据上的不安全性等问题。 3、基于SAN架构的影片制作系统设计 数字电影制作系统的分散式数据管理方式指的是DAS架构的制作系统，即直连存储，它是一种存储设备直接连接到影片制作服务器的架构3，主机和存储设备之间使用SCSI或者FC协议通信。制作服务器相关软件使用块级的存取协议从DAS访问数据。这种制作系统不易扩展，并且由于存储设备端口的有限性，限制了主机能直接连接的存储设备的数量。从数字影片发行版制作流程考虑出发，如果多台编码器并行工作，分别承担数字电影发行版制作过程中的相关步骤，则会有效提高制作效率，当使用DAS架构的制作系统工作时，由于各制作系统各自独立，不能实现数据共享，这成为了制约数字影片发行版制作效率的重要因素。 因为DAS架构的数字影片制作系统的局限性，设计了基于SAN架构的数字影片制作系统，该系统克服了DAS架构不易优化和限制主机连接数量较少的缺点。SAN通过光纤交换机连接影片制作服务器和存储器并传输影片数据，SAN完成了存储整合，允许多个影片制作服务器共享存储设备从而共享影片资源，实现了数据在异构的制作环境中共享、协同访问、高速传输等在分散式管理方式中不能解决的问题。基于SAN架构的数字影片制作系统示意图如图（2）所示。 4、基于SAN架构的影片制作系统实现 为了解决分散式影片制作系统不能实现素材共享及制作效率不高等问题，设计了一种基于SAN架构的影片制作系统，该系统由存储管理子系统、影片编码系统组成。存储管理子系统是影片制作系统的核心和枢纽，采集到得数据流文件都保存在中心存储中，影片编码设备需要与存储管理子系统相连，才能实现对数据流文件的编码、加密及打包。因此，存储管理子系统在实现数据共享的时候必须具有大容量、高带宽及安全可靠等性能。 在2k及1.3k数字影片的制作过程中，通常是先对高清录像带进行磁转数工作，即把模拟量转化为数字量，再通过编码设备对采集到的数据流文件进行编码、加密和打包的工作。从而制作成相应分辨率的数字影片DCP。影片采集的过程具有实时性、高带宽等特性。一部100分钟的高清影片，通过设备采集后，形成DPX数据文件，每帧的数据量约为7.91MB，即每部采集设备所需的采集带宽约为190MB/S，因为影片的采集过程要求实时采集，而编码打包过程并不要求实时工作，因此采集带宽即为该系统的最大带宽。以4台工作站的编码设备为例，该制作系统要求的最大带宽为760MB/S。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 基于SAN架构的影片制作系统由五个基本组件构成，即影片制作服务器、元数据服务器、网络设备、存储设备和管理软件。存储设备是影片制作系统的基础，采用EMC公司的CX4-960磁盘阵列作为该影片制作系统的核心，有效容量40T，配置8个4Gb/S的光纤通道。该存储采用了新一代企业级模块化存储结构CLARiiON，该结构提供最高的可用性，所有的组件都实现全面冗余并可热交换，全光纤通道技术允许随时随地扩展存储容量。且其拥有各种先进的数据保护功能，即全局热备用、全面冗余的组件、通向光纤通道磁盘驱动器的双重冗余路径等。这些，都保证了影片制作系统中数据的安全性。由Brocade光纤交换机完成数据流的中转和交互，路由器完成命令行为及网络交换，采用DVS CLIPSTER2.6、CLIPSTER3.5、CLIPSTER3.7和SCC2000节点作为采集、编码服务站，每台主机配 1 X 4Gb FC光纤卡,每台主机一个HBA卡端口分别与存储控制器SP-A和SP-B的各一个端口建立连接。一台SUN主机为StorNext MDC,其它DVS为StorNext客户端。系统示意图如图（3）所示。 系统控制命令通过以太网络传输，StorNext文件系统来对每台编码器的命令进行调配，使系统各编码器编码指令正常有序进行，同时也保证了影片素材的安全性。影片数据通过光纤网络传输，每台编码设备装有1 X 4Gb FC光纤卡，保证了影片采集时对带宽的要求。 5、实验验证 以一部100分钟的影片为例，需经过数字母版审片、影片采集、编码加密打包、下载和发行版审片才能完成影片的发行版制作。其中影片采集由于具有实时性，所以如果能够同时采集多部影片，或者根据不同分辨率发行版的制作需要，多台编码器同时将采集后的影片素材编码打包制作成发行版，将大大提高数字影片制作发行版的效率。 以一周制作量为例，使用分散式的制作系统，同一时间一台编码器只能对一部影片进行采集、编码、加密及打包操作，一部发行版影片时间约为7小时。以4台编码器同时进行影片制作的工作量计算，每周制作影片约为20部次。采用基于SUN架构的影片制作系统，同一部影片制作不同分辨率的发行版，只需要一次影片采集，并可同时对采集到的影片素材进行不同分辨率发行版影片的编码、加密和打包等制作，如果同时制作多部影片或对同一素材制作2k影片和1.3k影片，则节省了影片采集时间和编码时间，并且多种分辨率影片可并行制作。因此，采用基于SAN架构的数字电影制作系统，每天节约的时间约为300分钟，则平均每部发行版影片制作时间约为5.75小时，周制作量约为25部次。有效提高了制作能力。对比图如图（5）所示。 6、结语 本文所提出的基于SAN架构的数字电影制作系统能够很好的提高数字电影发行版制作的效率，并且具有可扩展性，测试表明该系统可以很好的满足数字电影产业化过程中对于数字电影发行版制作的要求，具有网络化、智能化、信息化的特点，在数字电影发行版的制作过程中具有高带宽、实时性、有效性，能够满足数字电影发行版制作过程中的应用需求。 _ 1韩德志,余顺争,谢长生.融合NAS和SAN的存储网络设计与实现J.电子学报,xx,11(