感受Trinity

感受Trinity

感受Trinity

《廣播電視與制作》2000年第1期發表

   在電視行業中，大家都有這樣一種認識：專業級的制作設備都是價值不菲，接口、開關眾多；如果建立一個制作系統的話，就要花費很多的資金，而且設備的連接和維護極為繁瑣。而現在，美國play公司的Trinity產品也許可以改變人們多年來的這種觀念。
    Trinity是世界上第一臺ALL-IN-ONE數字演播室設備，它在一個17″×17″×21″的機箱中集成了實現切換臺、線性/非線性編輯、三維特技、字幕機、虛擬場景、色鍵等硬件，所有這些的報價為6495美元。高集成度及低價格使得它從理論上來說，是一種開創新紀元的編輯工具。我們就手頭現有的一臺樣機進行了一些分析，供同行們參考。

    一、 構成
    Trinity典型硬件配置如下：
    1、基本系統（Trinity Base System Hardware）包括：
    主板（Mather Board 電路板串號為34-000）；
    8*1數字切換器（Switch 電路板串號為34-101）；
    3維特技卡(Warp Engine 電路板串號為34-099)；
    靜幀采集卡(Frame Store Card 電路板串號為34-076)；
    計算機接口卡（PCI Card 電路板串號為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 電路板串號為34-208）；
1路復合與Y/C預監輸出卡（Preview Output Y/C & Composite 電路板串號為34-049）；
1塊PC采集顯示卡（Clip Grab PC Video Display 電路板串號為34-105）；
3、控制計算機配置為PⅡ350CPU、4.2G硬盤、256M內存、19″真彩顯視器。
軟件為Trinity1.2版應用軟件包，其中包括：
數字切換臺（Trinity Switch）；
動畫（Panamatiion Paint,Animation and Compositing）；字幕（TitleWave Character Generator）；
線形/非線形編輯（Preditor Liner/Non-Linear Editor）；個人特技（Personal FX 3D Custom Effects Creation）。
根據不同的制作條件和要求，用戶還可以選擇一些組件和模塊來充實自己的系統。可供選擇的功能模塊有：
1、 輸入模塊：
復合與Y/C輸入卡（Composite & Y/C Input）；
串行D1數字輸入卡（Serial Digital Input）；
2、 輸出模塊：
帶鎖相功能的主復合與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）；
從串行數據輸出卡（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）；
另外還有非線性采集存儲模塊（Time Machine）。

二、 優缺點
1． 優點：
（1） Switcher切換臺的仿儀器操作界面極友好，凡是使用過常規切換臺的操作人員都很容易熟悉掌握操作。通過簡單的鼠標控制，就可以實現兩路視頻（或靜止圖片）的實時劃像、快切和3維過渡特技，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。且摳像效果非常好，并可實現活動視頻的實時靜幀采集，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發明的專用芯片，設計成為大規模并行數字視頻幾何處理機，能夠處理和操作活動視頻，產生極好的視頻和特技效果。Personal FX模塊可使用戶根據自己的需求和想法自行設計特技，在設計中可選擇圖像的變形效果如旗飄、水波紋、卷頁等，規劃特技運行路線，大大提高了系統的靈活性和可用性。
（3） Title Wave字幕系統采用多種中英文Truetype字體，并做了抗鋸齒處理，使得字幕效果清晰，同時還可設定字幕的多種運動方式，且能實時生成。設定后的字幕屬性可隨時保存和調用。
（4） Panamation動畫系統可在圖像資料上以不同透明度的畫筆進行修改，并進行實時抗鋸齒處理。在制作過程中可進行無數次的UNDO和REDO操作，降低了制作的繁瑣度。其Clipmem功能可在無非線性存儲的情況下采集6秒活動視頻素材并對之進行處理，然后在Preditor、Switcher中回放。
（5） 系統集成度高，各功能模塊采用獨立插槽板卡式結構，易于安裝和維護。一旦某一模塊發生故障，便于檢查和排除，且不會影響到其他功能模塊及整個系統的應用。
2． 缺點：
（1）技術支持度不夠。由于其軟硬件均為自行研制，所以在別處無法找到有關資料，而隨機說明書、公司網站上也只是一些宣傳性文字，對其系統軟硬件使用及操作注意事項都沒有詳細解釋，對用戶在使用過程中容易遇到的問題沒有加以提醒，更沒有給出解決辦法。這樣使得使用者在熟悉設備時沒有一個正確的引導，只能靠自己的感覺去摸索，可能會走彎路，延長了人機的磨合期，降低了工作效率。對用戶提出的問題解答也不及時。而這些應該是一種設備正常運行、發揮功效的前提保證，也是許多用戶進行設備選型時首要考慮的條件。一個設備廠商倘若連用戶的這些基本的要求都不滿足的話，他對設備和市場的重視程度就很令人懷疑了。那樣的話，即使設備的性能再好，恐怕也不會有多少用戶敢投資購買。
（2） 系統本身沒有用于進行三維建模的軟件，只能依靠從外部引入用其它軟件（如3D STADIOE）做好的物體模型。這樣就對提高了對操作人員的素質要求，降低了系統易用性和快捷性。
（3） 無法對已有三維模型進行動態貼圖，實時環境反射和折射功能也未發現。
（4） Title Wave字幕系統缺乏一些基本功能，如對字幕進行貼圖處理。另外還無法實現字幕的變形效果（在其宣傳冊中宣稱可以）。
（5） 在基本配置下有許多功能無法實現，如因為沒有小波算法壓縮板和存儲器，就無法進行非線形編輯。且其基本配置中沒有音頻設備，這樣在現實工作中也就沒有了實際的使用作用。而要將設備配置齊全，花費就遠遠超過了其宣傳的價格（典型配置系統），使用戶容易產生價格錯覺。

三、 對比
    Trinity的功能很多，可以應用在電視制作行業的方方面面。它的功能與傳統的線性專用制作設備相比，并沒有什么特別突出的優點。比如在演播室中，它可以替代專用演播室切換臺（如GVG-110）完成多機位實時多方式切換，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卷等常用較復雜編輯，亦可替代特技臺生成視覺效果極好的特技、替代字幕機完成字母的疊加、替代調音臺完成聲音效果的處理……這些工作對傳統設備來講，完全有能力來完成，只不過操作過程要復雜一些。而對于現有的多種非線性系統來說，Trinity可算有一些獨到之處。它能對磁帶和磁盤中的素材進行混編（與索貝集團的新快刀系統相似，但也可以不上載素材），可節省大量的素材采集時間；使用專有的新一代小波變換壓縮算法，可按任意壓縮比對素材進行壓縮存儲，在較高壓縮比下，依然保持很好的視頻質量。小波變換算法大大優于M-JPEG壓縮算法，它在3:1的壓縮比時的視覺質量優于2:1壓縮比時的M-JPEG算法。
Trinity能完成這些功能是因為它的高度集成性：在一個極小的空間內（相對于現有設備而言）集成了電視節目制作錄、編所需要的一切設備，而它的操作又較為簡單，只需要在各相應界面間切換即可，也就是說，Trinity將眾多傳統制作設備融合、轉化為一個結構單一、操作簡單的一體化節目制作工具。
圖 一
    Trinity采用獨有的專利硬件構成，這些硬件是針對各系統功能而專門設計（有些模塊板上還加有CPU以加快運算速度），所以在工作時能充分發揮出很高的性能。其主板如圖一所示，各項主要技術指標如表一所示。從圖中可以看出，每一功能模塊在主板上都有專用PCI插槽，而且還有9個可配置的用于連接硬盤、CD-ROM、DVD、磁帶機等設備的擴展插槽，另外還設有一個便于將來功能擴展使用的備用擴展槽（Future Exponsion）；從表一中可以看出，Trinity的輸入、輸出和數據采集格式均采用國際通用標準。也就是說，Trinity無論在硬件還是軟件上，都有著良好的開放性和擴展性，具有很好的發展前景。而現有采用板卡式平臺非線編系統與Trinity所采用的這種機箱式平臺相比而言，局限性過大，在增加或是更新功能時，只有更換新的板卡才能達到這個目的，舊的板卡只能棄置不用，造成了設備成本的增加；而機箱式平臺則不存在這些問題，只要添加新的功能模塊就能達到目的。

其核心硬件構成一般為一塊圖像卡或是圖像卡的套卡.由圖（1）可知,單通道系統其核心部件就是M-JPEG圖像系統,它需要完成視頻信號的解碼,壓縮解壓縮和顯示(在計算機CRT上顯示)以及信號的編碼輸出.由于單通道系統的回放通道只有一個,因此無法實時地完成電視節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軟件來生成.采用軟件生成素材有兩大缺陷:一是由于生成需要不斷對同一素材進行壓縮和解壓縮,造成視頻質量的損失;二是通過軟件生成的文件還需再存到硬盤上,又占據了硬盤空間.
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,只進行視頻信號的采集壓縮,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.有的單通道系統中視頻數據和音頻數據是分開存儲的.視頻數據存儲在SCSI硬盤上,而音頻數據存儲在系統硬盤上.視音頻的同步通過軟件來鏈接.特別是視頻與音頻是由不同的卡采集,在硬件上沒有任何的聯系時,采集播放的文件如果較長時會發現聲音和畫面不同步.在單通道系統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是軟件特技合成,需要生成時間.制作大量的字幕必然費時費工.合成過程是對兩軌圖像的數據進行處理,等于對原始圖像多進行了一次處理,多少會損傷原始圖像.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過PCI總線的SCSI硬盤接口,就可以在后臺用SCSI硬盤回放圖像,在前臺播出字幕.在系統的構成上是將圖像的輸出再接至字幕的輸入,這種方式相當于增加了一個專用的字幕通道.在這種方式中,如果聲音文件和字幕文件均存放于系統硬盤上,就會造成聲音和字幕“打架”的情況,因為兩者的存儲媒介和回放通道相同,會搶總線和CPU的資源.
單通道的設計主要是為了降低成本，其著眼點只是具備基本的"采集-壓縮-存儲-解壓-回放"功能。隨著超大規模集成電路的發展，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的基本功能，因而使單通道系統的設計變得大大簡單，同時也為多通道系統提供了解決方案。電視非線性編輯系統已經向多層畫面一次合成和多聲道處理發展，單通道設備顯然不能適應這一要求，會逐漸退位到電教和個人應用領域。?
(2)雙通道系統?
    雙通道系統有兩路視音頻的采集和回放通道，其視音頻子系統的硬件包括：外部視音頻輸入模塊， 壓縮采集解壓縮回放模塊，圖文產生模塊，二維數字特技模塊，三維數字特技模塊，多層疊加模塊，預覽輸出及主輸出模塊。這里以加拿大Matrox公司生產的Digisuite套卡為例說明 ，如圖（2）所示：
視頻信號輸入后先進入數字混合器，這樣設計的目的是可有一路活動的背景信號在數字混合器中與其它已存在硬盤中的視頻文件作混合。要壓縮保存的視頻信號經混 合器旁路后進入壓縮/解壓縮通道進行壓縮后變為標準的視頻文件存放在硬盤中。音頻信號 經A/D變換后存入硬盤。在使用應用程序進行編輯時，視音頻文件從硬盤中調出，可有兩路視頻信號通過解壓縮后進入視頻混合器，這時由視頻效果DSP控制對進入混合器的視頻信號進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圖文幀存產生的字幕在回放過程中在混合器中實時混合輸出，完成圖像和圖文字幕的疊加。音頻信號經數字音頻處理后輸出。
在這種雙通道系統中，復雜的功能由各個功能模塊組成。壓縮解壓縮是兩個完全獨立的通道，因此要求組件盡量小型化和低功耗。由于內部實時數字視頻通道對回放畫面不產生損失，因此最大限度地保證了經過特技合成畫面的質量。同時這樣的系統不需要制作人員等待，系統僅存儲視音頻素材及其合成信息，節省了硬盤資源。

四、 展望
    Trinity在’99 BIRTV上一露面，就以其良好的圖像質量和高度的功能集成形式引起了眾人的矚目，眾多用戶都對它表現出濃厚的興趣。我們通過對Trinity樣機的實際操作和研究認為，以Trinity目前所具備的硬件及完成工作的能力而言，它完全可以替代現有傳統演播室及后期制作設備。這一點對資金緊缺的中小型電視臺尤其有著重要的實際意義，只需一次投入，就可獲得演播、制作所需的幾乎一切設備，提高了資金的利用率。對于實力雄厚的大型電視臺來說，也可以利用Trinity優良的視頻質量來替代某些現有設備而用做一些專項制作如切換臺、非線編。Trinity的輸入輸出部分既有模擬復合模塊，又有數字分量模塊，這樣不僅能和現有模擬設備相連，而且在將來設備更新為數字產品后依然可以連接使用，利于設備的升級換代和發展。
    Trinity的出現不僅為電視制作行業提供了一種新的工作方式，同時也會對電視制作設備市場造成一個不小的沖擊，對現有非線編系統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內市場價格大約在40萬元人民幣（由于個別配件尚未向國內供貨，所以為估計價）左右，而目前傳統的機電一體制作設備和非線編設備的功能都是專一的，且中檔產品的價格都在40萬元人民幣以上，Trinity制作出的視頻質量也等于甚至高于后者。在這種情況下，用戶的選購側重點應該是顯而易見的。
可以說，Trinity帶給傳統制作設備生產經營廠商的是如何面對挑戰如何生存的殘酷而現實的問題，而帶給廣大用戶的則是制作能力和信號質量的提高，制作投入降低的新的極有誘惑力的選擇。

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