CPU+GPU+IO高清标清非编系统技术分析及应用

时间:2008-12-11   来源:   网友评论:0   人气: 1026 作者: 辽宁电视台 崔志强

随着高清呼声越来越高,在新建和扩建的非线性编辑系统中,选型的科学性和应用的合理性日益被强化。本文针对非编网络的应用,以及在兼容高清的平滑升级上,阐述CPU+GPU+IO非编系统的主要特征及其应用。

    关键词】 CPU+GPU+IO  i-Link  IPSAN  ImageSAN

    随着电脑硬件性能与软件技术水平的提高,基于CPU+GPU+IO为核心的新一代纯软件的非编系统,已经日益成熟。它与基于硬件板卡的非编系统相比,纯软非编无须硬件板卡的支持,以主机系统和剪辑软件实现剪辑功能,具有稳定可靠、价格低廉、格式灵活、升级容易等显著优点。在此前提下,国际主流板卡制造商将开发的重点由支持特性转为支持兼容性,并以10bit无压缩的视频采集质量代替了原先的8bit压缩质量。当高清制作普及时,视频信号的数字容量成倍增加,传统非编视频卡及其应用将意味着整体报废。因此,用户都希望在标清和高清之间实现平稳过渡以及对未来的可升级性。为此,纯软非编环境的作用被迅速升级,纯软非编系统及其网络应用成为大势所趋。

一、CPU+GPU+IO的原本原理
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 图1 CPU+GPU+IO非编结构示意图

    如图1所示,纯软非编由主机、剪辑软件、I/O视音频卡、存储4个部分组成。与传统非编相比,硬件板卡不再承担数据流的实时支持性能,改为由主机的CPU+GPU核心来实现,此功能通过新一代剪辑软件来调用,硬件板卡只承担高质量信号的采集和输出,最新的Blackmagic公司的DeckLink系列卡将视频信号提高到10bit无压缩质量,即使素材多层特技处理和多代复制后仍能保持原色。工作流程为:剪辑软件通过I/O卡将素材采集到存储设备,然后通过剪辑软件使用CPU+GPU性能调用存储的素材进行常规的实时剪辑、特技、字幕制作成片,最后将成片通过I/O输出到磁带。可以看出,素材在处理过程中保持了10bit无压缩的制作流程。由于板卡不再承担实时支持,并且10bit无压缩的视频数据量(特别是HD)惊人,所以,对纯软非编主机系统的配置要求增高了。

    典型的应用软件是Final Cut Pro 5,它提供高性能、全功能的支持,其RT Extreme可以将实时播放特效、滤镜、转场和复合视频流运用到HD格式上,而不仅限于SD格式。由超过150种的实时特效、转场和滤镜可提供选择:不需要渲染和添加昂贵的硬件设备,使用RT Extreme HD可以选择全解析度、高画质播放,或是最大同时串流和特效预览格式。再扩展性方面,它支持从DV、SD、HD、和胶片的各种视频格式。即使文件很小,也可以得到高品质的画面,足以用于广播。这样就可以避免使用高清要进行下变换,从头到尾都使用1080i和720p HD,而不用管理多重离线格式。

    Shake特技合成系统是一款功能全面,并且不受分辨率限制的专业特效合成软件,Shake拥有独特的高性能渲染引擎,可以在不同的分辨率下选择8、16或32位色彩进行合成操作,策略上,在保证高性能的同时,优化大量输入的图像,获得更加逼真的合成效果。Shake具有直观的工作空间,可以轻松解决在制作过程中任何时候碰到的创意和技术问题。可以通过由节点组成的树状结构管理复杂的视觉特效模块,便于查找、选择和修改任何元素,并且你可以实时预览最终的合成效果。从完全的32位浮动Keylight和Primatte抠像,到OpenGL加速的3D多面合成,Shake为处理高品质的大型图像提供了高效的合成操作。利用Shake内类似C的脚本语言和宏,制作自定义特效和功能。

二、组网应用

    CPU+GPU+IO的组网应用是构成系统的基础,它的构成要素主要有:

    (1)视音频接口

    在当前接口标准繁杂的前提下,系统需保持的基本接口应包括复合、分量、SDI、ASI、1394(Firewire,i-Link)、Ethernet等,以保证对现有前期设备和未来前期设备的支持能力,并有可能方便地向高清过渡。无论是MAC平台,还是PC平台,CPU和GPU的性能越来越强大,以往通过视频板卡所实现的功能,完全可以通过软件来达到目的。例如:苹果MAC PRO(四核2.8G双CPU,2GB FBD800内存,4T SATA磁盘阵列,ATI2600显卡)和INTEL XEONPC平台(Intel 双路l XEON 5400 CPU,2GB DDR FBD800存,8T SATAI磁盘阵列,NVIDIA Quadro FX 560 PCI-E)就是典型的纯软非编计算机平台。下表列出DeckLink卡应用数据,经过分析我们可以看出,它的视频信号码流对硬件的处理能力和带宽的要求都很高。


 

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