感受Trinity

感受Trinity

《廣播電視與制作》2000年第1期發(fā)表

   在電視行業(yè)中，大家都有這樣一種認(rèn)識(shí)：專(zhuān)業(yè)級(jí)的制作設(shè)備都是價(jià)值不菲，接口、開(kāi)關(guān)眾多；如果建立一個(gè)制作系統(tǒng)的話(huà)，就要花費(fèi)很多的資金，而且設(shè)備的連接和維護(hù)極為繁瑣。而現(xiàn)在，美國(guó)play公司的Trinity產(chǎn)品也許可以改變?nèi)藗兌嗄陙?lái)的這種觀念。
    Trinity是世界上第一臺(tái)ALL-IN-ONE數(shù)字演播室設(shè)備，它在一個(gè)17″×17″×21″的機(jī)箱中集成了實(shí)現(xiàn)切換臺(tái)、線(xiàn)性/非線(xiàn)性編輯、三維特技、字幕機(jī)、虛擬場(chǎng)景、色鍵等硬件，所有這些的報(bào)價(jià)為6495美元。高集成度及低價(jià)格使得它從理論上來(lái)說(shuō)，是一種開(kāi)創(chuàng)新紀(jì)元的編輯工具。我們就手頭現(xiàn)有的一臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了一些分析，供同行們參考。

    一、 構(gòu)成
    Trinity典型硬件配置如下：
    1、基本系統(tǒng)（Trinity Base System Hardware）包括：
    主板（Mather Board 電路板串號(hào)為34-000）；
    8*1數(shù)字切換器（Switch 電路板串號(hào)為34-101）；
    3維特技卡(Warp Engine 電路板串號(hào)為34-099)；
    靜幀采集卡(Frame Store Card 電路板串號(hào)為34-076)；
    計(jì)算機(jī)接口卡（PCI Card 電路板串號(hào)為34-003）；
2、輸入輸出模塊：
2路模擬分量/分量輸入卡（Analog Component & Analog RGB Input 電路板串號(hào)為34-209C）；
1路帶鎖相功能的主模擬分量輸出卡（Master Multi- Format Output With Genlock I/O 電路板串號(hào)為34-208）；
1路復(fù)合與Y/C預(yù)監(jiān)輸出卡（Preview Output Y/C & Composite 電路板串號(hào)為34-049）；
1塊PC采集顯示卡（Clip Grab PC Video Display 電路板串號(hào)為34-105）；
3、控制計(jì)算機(jī)配置為PⅡ350CPU、4.2G硬盤(pán)、256M內(nèi)存、19″真彩顯視器。
軟件為T(mén)rinity1.2版應(yīng)用軟件包，其中包括：
數(shù)字切換臺(tái)（Trinity Switch）；
動(dòng)畫(huà)（Panamatiion Paint,Animation and Compositing）；字幕（TitleWave Character Generator）；
線(xiàn)形/非線(xiàn)形編輯（Preditor Liner/Non-Linear Editor）；個(gè)人特技（Personal FX 3D Custom Effects Creation）。
根據(jù)不同的制作條件和要求，用戶(hù)還可以選擇一些組件和模塊來(lái)充實(shí)自己的系統(tǒng)�？晒┻x擇的功能模塊有：
1、 輸入模塊：
復(fù)合與Y/C輸入卡（Composite & Y/C Input）；
串行D1數(shù)字輸入卡（Serial Digital Input）；
2、 輸出模塊：
帶鎖相功能的主復(fù)合與Y/C輸出卡(Master composite & Y/C Output With Genlock I/O)；
從模擬分量輸出卡（Slave Multi-Format Output With Genlock I/O）；
從串行數(shù)據(jù)輸出卡（Slave Serial Digital Output）；
3、 音頻模塊：
非平衡音頻卡（Automated Digital Audio Mixer(8*2-16bit) RCA Unbalanced）；
平衡音頻卡（Automated Digital Audio Mixer(8*2-16bit) XLR Balanced）；
另外還有非線(xiàn)性采集存儲(chǔ)模塊（Time Machine）。

二、 優(yōu)缺點(diǎn)
1． 優(yōu)點(diǎn)：
（1） Switcher切換臺(tái)的仿儀器操作界面極友好，凡是使用過(guò)常規(guī)切換臺(tái)的操作人員都很容易熟悉掌握操作。通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)控制，就可以實(shí)現(xiàn)兩路視頻（或靜止圖片）的實(shí)時(shí)劃像、快切和3維過(guò)渡特技，可加入下游鍵和色鍵，并具有通道指示燈顯示，使所選特技屬性直觀顯現(xiàn)。且摳像效果非常好，并可實(shí)現(xiàn)活動(dòng)視頻的實(shí)時(shí)靜幀采集，支持BMP、JPG、TGA、PSD、TIFF等多種通用圖像格式。
（2） Warp Engine3D特技板采用PLAY發(fā)明的專(zhuān)用芯片，設(shè)計(jì)成為大規(guī)模并行數(shù)字視頻幾何處理機(jī)，能夠處理和操作活動(dòng)視頻，產(chǎn)生極好的視頻和特技效果。Personal FX模塊可使用戶(hù)根據(jù)自己的需求和想法自行設(shè)計(jì)特技，在設(shè)計(jì)中可選擇圖像的變形效果如旗飄、水波紋、卷頁(yè)等，規(guī)劃特技運(yùn)行路線(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的靈活性和可用性。
（3） Title Wave字幕系統(tǒng)采用多種中英文Truetype字體，并做了抗鋸齒處理，使得字幕效果清晰，同時(shí)還可設(shè)定字幕的多種運(yùn)動(dòng)方式，且能實(shí)時(shí)生成。設(shè)定后的字幕屬性可隨時(shí)保存和調(diào)用。
（4） Panamation動(dòng)畫(huà)系統(tǒng)可在圖像資料上以不同透明度的畫(huà)筆進(jìn)行修改，并進(jìn)行實(shí)時(shí)抗鋸齒處理。在制作過(guò)程中可進(jìn)行無(wú)數(shù)次的UNDO和REDO操作，降低了制作的繁瑣度。其Clipmem功能可在無(wú)非線(xiàn)性存儲(chǔ)的情況下采集6秒活動(dòng)視頻素材并對(duì)之進(jìn)行處理，然后在Preditor、Switcher中回放。
（5） 系統(tǒng)集成度高，各功能模塊采用獨(dú)立插槽板卡式結(jié)構(gòu)，易于安裝和維護(hù)。一旦某一模塊發(fā)生故障，便于檢查和排除，且不會(huì)影響到其他功能模塊及整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用。
2． 缺點(diǎn)：
（1）技術(shù)支持度不夠。由于其軟硬件均為自行研制，所以在別處無(wú)法找到有關(guān)資料，而隨機(jī)說(shuō)明書(shū)、公司網(wǎng)站上也只是一些宣傳性文字，對(duì)其系統(tǒng)軟硬件使用及操作注意事項(xiàng)都沒(méi)有詳細(xì)解釋?zhuān)瑢?duì)用戶(hù)在使用過(guò)程中容易遇到的問(wèn)題沒(méi)有加以提醒，更沒(méi)有給出解決辦法。這樣使得使用者在熟悉設(shè)備時(shí)沒(méi)有一個(gè)正確的引導(dǎo)，只能靠自己的感覺(jué)去摸索，可能會(huì)走彎路，延長(zhǎng)了人機(jī)的磨合期，降低了工作效率。對(duì)用戶(hù)提出的問(wèn)題解答也不及時(shí)。而這些應(yīng)該是一種設(shè)備正常運(yùn)行、發(fā)揮功效的前提保證，也是許多用戶(hù)進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)首要考慮的條件。一個(gè)設(shè)備廠(chǎng)商倘若連用戶(hù)的這些基本的要求都不滿(mǎn)足的話(huà)，他對(duì)設(shè)備和市場(chǎng)的重視程度就很令人懷疑了。那樣的話(huà)，即使設(shè)備的性能再好，恐怕也不會(huì)有多少用戶(hù)敢投資購(gòu)買(mǎi)。
（2） 系統(tǒng)本身沒(méi)有用于進(jìn)行三維建模的軟件，只能依靠從外部引入用其它軟件（如3D STADIOE）做好的物體模型。這樣就對(duì)提高了對(duì)操作人員的素質(zhì)要求，降低了系統(tǒng)易用性和快捷性。
（3） 無(wú)法對(duì)已有三維模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)貼圖，實(shí)時(shí)環(huán)境反射和折射功能也未發(fā)現(xiàn)。
（4） Title Wave字幕系統(tǒng)缺乏一些基本功能，如對(duì)字幕進(jìn)行貼圖處理。另外還無(wú)法實(shí)現(xiàn)字幕的變形效果（在其宣傳冊(cè)中宣稱(chēng)可以）。
（5） 在基本配置下有許多功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，如因?yàn)闆](méi)有小波算法壓縮板和存儲(chǔ)器，就無(wú)法進(jìn)行非線(xiàn)形編輯。且其基本配置中沒(méi)有音頻設(shè)備，這樣在現(xiàn)實(shí)工作中也就沒(méi)有了實(shí)際的使用作用。而要將設(shè)備配置齊全，花費(fèi)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其宣傳的價(jià)格（典型配置系統(tǒng)），使用戶(hù)容易產(chǎn)生價(jià)格錯(cuò)覺(jué)。

三、 對(duì)比
    Trinity的功能很多，可以應(yīng)用在電視制作行業(yè)的方方面面。它的功能與傳統(tǒng)的線(xiàn)性專(zhuān)用制作設(shè)備相比，并沒(méi)有什么特別突出的優(yōu)點(diǎn)。比如在演播室中，它可以替代專(zhuān)用演播室切換臺(tái)（如GVG-110）完成多機(jī)位實(shí)時(shí)多方式切換，完成任意顏色的摳像功能；在后期制作中，可以完成4路A/B卷、A/B/C卷等常用較復(fù)雜編輯，亦可替代特技臺(tái)生成視覺(jué)效果極好的特技、替代字幕機(jī)完成字母的疊加、替代調(diào)音臺(tái)完成聲音效果的處理……這些工作對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備來(lái)講，完全有能力來(lái)完成，只不過(guò)操作過(guò)程要復(fù)雜一些。而對(duì)于現(xiàn)有的多種非線(xiàn)性系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Trinity可算有一些獨(dú)到之處。它能對(duì)磁帶和磁盤(pán)中的素材進(jìn)行混編（與索貝集團(tuán)的新快刀系統(tǒng)相似，但也可以不上載素材），可節(jié)省大量的素材采集時(shí)間；使用專(zhuān)有的新一代小波變換壓縮算法，可按任意壓縮比對(duì)素材進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)，在較高壓縮比下，依然保持很好的視頻質(zhì)量。小波變換算法大大優(yōu)于M-JPEG壓縮算法，它在3:1的壓縮比時(shí)的視覺(jué)質(zhì)量?jī)?yōu)于2:1壓縮比時(shí)的M-JPEG算法。
Trinity能完成這些功能是因?yàn)樗�的高度集成性：在一個(gè)極小的空間內(nèi)（相對(duì)于現(xiàn)有設(shè)備而言）集成了電視節(jié)目制作錄、編所需要的一切設(shè)備，而它的操作又較為簡(jiǎn)單，只需要在各相應(yīng)界面間切換即可，也就是說(shuō)，Trinity將眾多傳統(tǒng)制作設(shè)備融合、轉(zhuǎn)化為一個(gè)結(jié)構(gòu)單一、操作簡(jiǎn)單的一體化節(jié)目制作工具。
圖 一
    Trinity采用獨(dú)有的專(zhuān)利硬件構(gòu)成，這些硬件是針對(duì)各系統(tǒng)功能而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)（有些模塊板上還加有CPU以加快運(yùn)算速度），所以在工作時(shí)能充分發(fā)揮出很高的性能。其主板如圖一所示，各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)如表一所示。從圖中可以看出，每一功能模塊在主板上都有專(zhuān)用PCI插槽，而且還有9個(gè)可配置的用于連接硬盤(pán)、CD-ROM、DVD、磁帶機(jī)等設(shè)備的擴(kuò)展插槽，另外還設(shè)有一個(gè)便于將來(lái)功能擴(kuò)展使用的備用擴(kuò)展槽（Future Exponsion）；從表一中可以看出，Trinity的輸入、輸出和數(shù)據(jù)采集格式均采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，Trinity無(wú)論在硬件還是軟件上，都有著良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性，具有很好的發(fā)展前景。而現(xiàn)有采用板卡式平臺(tái)非線(xiàn)編系統(tǒng)與Trinity所采用的這種機(jī)箱式平臺(tái)相比而言，局限性過(guò)大，在增加或是更新功能時(shí)，只有更換新的板卡才能達(dá)到這個(gè)目的，舊的板卡只能棄置不用，造成了設(shè)備成本的增加；而機(jī)箱式平臺(tái)則不存在這些問(wèn)題，只要添加新的功能模塊就能達(dá)到目的。

其核心硬件構(gòu)成一般為一塊圖像卡或是圖像卡的套卡.由圖（1）可知,單通道系統(tǒng)其核心部件就是M-JPEG圖像系統(tǒng),它需要完成視頻信號(hào)的解碼,壓縮解壓縮和顯示(在計(jì)算機(jī)CRT上顯示)以及信號(hào)的編碼輸出.由于單通道系統(tǒng)的回放通道只有一個(gè),因此無(wú)法實(shí)時(shí)地完成電視節(jié)目制作中常用的特技混合和切換處理.視音頻的處理只能通過(guò)軟件來(lái)生成.采用軟件生成素材有兩大缺陷:一是由于生成需要不斷對(duì)同一素材進(jìn)行壓縮和解壓縮,造成視頻質(zhì)量的損失;二是通過(guò)軟件生成的文件還需再存到硬盤(pán)上,又占據(jù)了硬盤(pán)空間.
單通道板中比較著名的是DPS公司的PVR3500和MIRO公司的DC50.在單通道板中視音頻信號(hào)的采集一般有兩種方式:一種是圖像卡不帶音頻輸入輸出通道,只進(jìn)行視頻信號(hào)的采集壓縮,音頻信息的采集需再附加一高檔的聲卡,如PVR3500.另一種是板上自帶音頻輸入輸出通道,因此不用附加聲卡,如DC50.有的單通道系統(tǒng)中視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)是分開(kāi)存儲(chǔ)的.視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SCSI硬盤(pán)上,而音頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)硬盤(pán)上.視音頻的同步通過(guò)軟件來(lái)鏈接.特別是視頻與音頻是由不同的卡采集,在硬件上沒(méi)有任何的聯(lián)系時(shí),采集播放的文件如果較長(zhǎng)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)聲音和畫(huà)面不同步.在單通道系統(tǒng)中圖文字幕的疊加基本有兩種形式:一種是在圖像編輯軟件中輸入漢字并保存為字幕文件,再鋪在一條圖像編輯軌上,字幕是以圖像的方式與視頻畫(huà)面逐幀混合而完成制作,這就是軟件字幕.軟件合成字幕的本質(zhì)是軟件特技合成,需要生成時(shí)間.制作大量的字幕必然費(fèi)時(shí)費(fèi)工.合成過(guò)程是對(duì)兩軌圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,等于對(duì)原始圖像多進(jìn)行了一次處理,多少會(huì)損傷原始圖像.而且由于廣泛使用的如ADOBE PREMIERE等英文編輯軟件中不具備對(duì)漢字的修飾描述功能,這就使軟件字幕的功能受到限制.還有一種字幕疊加方式就是另加一字幕卡.如果硬件板上自帶不經(jīng)過(guò)PCI總線(xiàn)的SCSI硬盤(pán)接口,就可以在后臺(tái)用SCSI硬盤(pán)回放圖像,在前臺(tái)播出字幕.在系統(tǒng)的構(gòu)成上是將圖像的輸出再接至字幕的輸入,這種方式相當(dāng)于增加了一個(gè)專(zhuān)用的字幕通道.在這種方式中,如果聲音文件和字幕文件均存放于系統(tǒng)硬盤(pán)上,就會(huì)造成聲音和字幕“打架”的情況,因?yàn)閮烧叩拇鎯?chǔ)媒介和回放通道相同,會(huì)搶總線(xiàn)和CPU的資源.
單通道的設(shè)計(jì)主要是為了降低成本，其著眼點(diǎn)只是具備基本的"采集-壓縮-存儲(chǔ)-解壓-回放"功能。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，芯片高度集成化，有許多公司推出了用于Motion-JPEG壓縮解壓縮芯片組，如ZORAN公司的ZR系列，只需三塊芯片和附加的外圍電路就可完成單通道系統(tǒng)的基本功能，因而使單通道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得大大簡(jiǎn)單，同時(shí)也為多通道系統(tǒng)提供了解決方案。電視非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)已經(jīng)向多層畫(huà)面一次合成和多聲道處理發(fā)展，單通道設(shè)備顯然不能適應(yīng)這一要求，會(huì)逐漸退位到電教和個(gè)人應(yīng)用領(lǐng)域。?
(2)雙通道系統(tǒng)?
    雙通道系統(tǒng)有兩路視音頻的采集和回放通道，其視音頻子系統(tǒng)的硬件包括：外部視音頻輸入模塊， 壓縮采集解壓縮回放模塊，圖文產(chǎn)生模塊，二維數(shù)字特技模塊，三維數(shù)字特技模塊，多層疊加模塊，預(yù)覽輸出及主輸出模塊。這里以加拿大Matrox公司生產(chǎn)的Digisuite套卡為例說(shuō)明 ，如圖（2）所示：
視頻信號(hào)輸入后先進(jìn)入數(shù)字混合器，這樣設(shè)計(jì)的目的是可有一路活動(dòng)的背景信號(hào)在數(shù)字混合器中與其它已存在硬盤(pán)中的視頻文件作混合。要壓縮保存的視頻信號(hào)經(jīng)混 合器旁路后進(jìn)入壓縮/解壓縮通道進(jìn)行壓縮后變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的視頻文件存放在硬盤(pán)中。音頻信號(hào) 經(jīng)A/D變換后存入硬盤(pán)。在使用應(yīng)用程序進(jìn)行編輯時(shí)，視音頻文件從硬盤(pán)中調(diào)出，可有兩路視頻信號(hào)通過(guò)解壓縮后進(jìn)入視頻混合器，這時(shí)由視頻效果DSP控制對(duì)進(jìn)入混合器的視頻信號(hào)進(jìn)入二維和三維特技變換。在混合器中還完成掃換、疊化、鍵控等效果。由32bit R.G.B-Alpha圖文幀存產(chǎn)生的字幕在回放過(guò)程中在混合器中實(shí)時(shí)混合輸出，完成圖像和圖文字幕的疊加。音頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字音頻處理后輸出。
在這種雙通道系統(tǒng)中，復(fù)雜的功能由各個(gè)功能模塊組成。壓縮解壓縮是兩個(gè)完全獨(dú)立的通道，因此要求組件盡量小型化和低功耗。由于內(nèi)部實(shí)時(shí)數(shù)字視頻通道對(duì)回放畫(huà)面不產(chǎn)生損失，因此最大限度地保證了經(jīng)過(guò)特技合成畫(huà)面的質(zhì)量。同時(shí)這樣的系統(tǒng)不需要制作人員等待，系統(tǒng)僅存儲(chǔ)視音頻素材及其合成信息，節(jié)省了硬盤(pán)資源。

四、 展望
    Trinity在’99 BIRTV上一露面，就以其良好的圖像質(zhì)量和高度的功能集成形式引起了眾人的矚目，眾多用戶(hù)都對(duì)它表現(xiàn)出濃厚的興趣。我們通過(guò)對(duì)Trinity樣機(jī)的實(shí)際操作和研究認(rèn)為，以Trinity目前所具備的硬件及完成工作的能力而言，它完全可以替代現(xiàn)有傳統(tǒng)演播室及后期制作設(shè)備。這一點(diǎn)對(duì)資金緊缺的中小型電視臺(tái)尤其有著重要的實(shí)際意義，只需一次投入，就可獲得演播、制作所需的幾乎一切設(shè)備，提高了資金的利用率。對(duì)于實(shí)力雄厚的大型電視臺(tái)來(lái)說(shuō)，也可以利用Trinity優(yōu)良的視頻質(zhì)量來(lái)替代某些現(xiàn)有設(shè)備而用做一些專(zhuān)項(xiàng)制作如切換臺(tái)、非線(xiàn)編。Trinity的輸入輸出部分既有模擬復(fù)合模塊，又有數(shù)字分量模塊，這樣不僅能和現(xiàn)有模擬設(shè)備相連，而且在將來(lái)設(shè)備更新為數(shù)字產(chǎn)品后依然可以連接使用，利于設(shè)備的升級(jí)換代和發(fā)展。
    Trinity的出現(xiàn)不僅為電視制作行業(yè)提供了一種新的工作方式，同時(shí)也會(huì)對(duì)電視制作設(shè)備市場(chǎng)造成一個(gè)不小的沖擊，對(duì)現(xiàn)有非線(xiàn)編系統(tǒng)的沖擊可能尤其巨大。Trinity功能多樣高度集成，選件配備完整的情況下國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格大約在40萬(wàn)元人民幣（由于個(gè)別配件尚未向國(guó)內(nèi)供貨，所以為估計(jì)價(jià)）左右，而目前傳統(tǒng)的機(jī)電一體制作設(shè)備和非線(xiàn)編設(shè)備的功能都是專(zhuān)一的，且中檔產(chǎn)品的價(jià)格都在40萬(wàn)元人民幣以上，Trinity制作出的視頻質(zhì)量也等于甚至高于后者。在這種情況下，用戶(hù)的選購(gòu)側(cè)重點(diǎn)應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的。
可以說(shuō)，Trinity帶給傳統(tǒng)制作設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)廠(chǎng)商的是如何面對(duì)挑戰(zhàn)如何生存的殘酷而現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，而帶給廣大用戶(hù)的則是制作能力和信號(hào)質(zhì)量的提高，制作投入降低的新的極有誘惑力的選擇。

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