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8K点亮冬奥
新华三全栈解决方案助力北京广播电视台实现冬奥会全程8K制播

【发布时间:2022-05-19】

解决方案:智慧融媒云解决方案

产品:基于AMD EPYC处理器的H3C UniServer R4950 G5服务器,H3C UniStor X10000存储

踏冰逐雪,精彩纷呈,北京第二十四届冬季奥林匹克运动会已经落下了帷幕,无数美好瞬间至今仍在人们脑海中闪现,让人久久难以忘怀。回顾本届冬奥会,科技含量高是亮点之一,这在赛事转播上也有着充分的体现。不同于往届冬奥会,由于疫情原因,本届冬奥会采取闭环管理,观众无法亲临现场,只能通过电视和手机屏幕收看精彩的赛事。为了提高转播画面的清晰度和表现力,北京广播电视台携手新华三等重要技术合作伙伴,引入以H3C UniServer R4950 G5服务器、H3C UniStor X10000存储等设备为底层基础架构的全栈式8K制播解决方案,成功为北京台构建冬奥8K全栈式制播存业务流程,为广大观众提供了视觉效果绚烂的8K超高清画面,首次实现在冬奥会这样的全球顶级赛事中以8K视频技术进行大规模的全程转播。

什么样的“选手”才能出现在冬奥会的赛场上?

冬奥会是全球顶尖选手的对决,也是先进设备的竞技场。奥运选手要想取得金牌,除了要有高水平的竞技能力外,还要发挥稳定,关键的时刻不能失误,在稳如磐石的基础上力压群雄。同样道理,要想出现在冬奥会这个大赛场上,为各环节提供支持的方案和设备也必须要做到这两点——稳如磐石,表现出众。这两点对于8K转播这样的新兴技术来说,尤其的重要。

与传统的电视频道相比,8K节目的画面帧率可达到50帧率,分辨率高达7680×4320像素,每一帧画面可达3300万像素,清晰度是4K节目的4倍,是高清节目的16倍,正因为如此,8K电视节目可以提供沉浸式的观看视角和前所未有的视觉体验。不过8K转播的技术难度也是空前的,因为8K视频涉及的数据量巨大,视频码流高达400~2000Mbps,综合考虑高Bit 位量化、高帧率、HDR 和宽色域的因素,其制作数据量是高清电视的30倍以上,这种几何级数增长的数据流给8K视频的制作、传输、存储、压缩、解压,以及视频的编码、解码和转码都带来了前所未有的考验。

尽管8K节目的制作和播出面临巨大的挑战,但北京广播电视台迎难而上,以8K超高清试验频道为载体引入各种新型技术,以先进性和前瞻性为目标,积极探索实现8K节目制播的网络化和流程化。在8K节目的播出平台中,播出服务器是核心的节目存储及节目播出设备,针对服务器的选择,北京广播电视台提出了三大核心要求:

· 高性能:服务器要能够高效处理8K海量数据的吞吐,并能做到快速响应,不能出现延迟和卡顿。服务器要能根据8K应用的要求和具体的运行环境与状态对性能进行调优,针对不同的用户和服务程序分配恰如所需的系统资源,充分发挥系统的能力和潜力。要能用尽量少的资源满足用户多种要求,达到为更多用户服务的目的;

· 高可用:为了确保8K节目稳定连续的播出,服务器在单机层面要有高标准的可用性设计,关键部件要支持冗余,要具有较高的抗电磁干扰能力。在架构层面,双机或多机运行要能够实现高水平的负载均衡和故障转移,即便一个节点甚至多个节点出现故障,也能保障8K平台的正常运行。在应用层面,采用服务器的解决方案要通过全面的测试和验证,要在同级别用户的实际使用中得到过成功的应用。在服务层面,服务器供应商要能提高完善的配套服务,服务响应要及时高效,故障修复的速度要能满足北京广播电视台的要求;

· 高可管理:服务器的硬盘、内存、电源、处理器等主要部件要便于拆装、维护和升级;要采用人性化、可视化的管理界面,便于进行远程的管理和监控;具有较强的安全保护措施等;

存储是8K节目制播的另一个关键环节,承担节目素材文件的导入、中转、存储、分发等重要的工作。北京广播电视台要求存储平台总带宽不低于14GB/s,要能够支持多种协议的访问,要提供高效的数据吞吐能力以满足8K节目文件的大型数据读写,要采用先进的技术体系和涵盖部件、网络和节点的冗余架构,确保无单点故障。在存储容量上,有效容量配置应不低于3.3PB,要能支持2400小时的8K节目播出,核心存储要支持应用纠删码技术。

用32核为8K赋能

基于长期的合作,北京广播电视台的冬奥纪实8K制播平台选择采用紫光股份旗下新华三集团的全栈式解决方案,采用H3C UniServer R4950 G5服务器和H3C UniStor X10000分布式融合存储等核心设备,构建出先进、高效、稳定、易用和易扩展的节目制作、收录、非编、合成、转码和播出平台,全面解决了针对大规模、长周期体育赛事进行8K节目播出的各种技术难题,为北京冬奥会和后续节目的制播铺平了道路。

新华三R4950 G5服务器是整个制播平台中的“主力队员”,用于呈现最终的精彩,承担对整体性能和稳定性要求非常高的节目播出的重任。该服务器采用AMD EPYC 7542处理器,单颗CPU可支持高达32个物理核心,主频为2.9GHz,缓存高达128MB。此外,H3C UniServer R4950 G5可以支持高达12块8TB的SATA硬盘,单台服务器就可以提供96TB的存储容量,可以与后台的存储平台配合使用,为播出系统提供强有力的数据存储支持。

R4950 G5服务器所采用的AMD EPYC 7542处理器,拥有先进的 7nm 制程工艺,高达32个核心的处理架构具有超强的浮点和整数计算能力,针对8K制播中的播出转码、多屏转码和视频流的多路并发处理,具有天然的技术框架上和性能上的优势。此外,AMD EPYC 7542处理器支持 PCIe 4.0技术、更多的IO通道、更大的内存容量和更高的内存带宽,这些技术优势的叠加能够直接提升播出服务器的生产力,实现的对8K节目信号的高效处理。

为了做到服务器与北京广播电视台冬奥纪实8K制播平台的完美适配,新华三与相关的软硬件厂商成立联合实验室,针对8K的制播软件系统对服务器进行了细致的选型、测试和优化。比如,新华三的技术人员在实验平台上对16核、24核和32核等不同的内核数量,以及2.6GHz、2.8GHz、2.9GHz等不同的主频,对服务器进行了反复测试和横向对比,并在此基础上与软件提供商配合,对服务器的硬件配置和底层技术进行优化,以便发挥出多核处理器的最大价值,为8K应用筛选出性价比最突出,运行最稳定的服务器设备。H3C UniServer R4950 G5正是通过反复测试而筛选出来的服务器,这款采用AMD EPYC 7542处理器的服务器性能强大、稳如磐石,就像团队中的“主力选手”一样在冬奥会期间的8K节目制播中发挥了非常重要的作用。

用分布式存储确保万无一失

在8K节目的存储平台构建上,新华三基于UniStor X10000为北京广播电视台设计了分布式的存储存储,该存储平台在支持数据快速存取的基础上,能够提供出色的容错能力,可确保8K制播的稳定运行。具体而言,新华三为存储平台配置了超过14个UniStor X10000存储节点,单存储节点可以支持5层 HDR 50P XAVC 2000Mbps全画幅原生格式、原生高分辨率素材的实时编辑,可高效支持高质量8K制作以及后期的渲染作业。这些UniStor X10000节点间完全对称,无独立的元数据物理设备或索引设备,整个体系结构支持在线的平滑扩展,系统能够自动识别所加入的节点,北京广播电视台可随时根据需要扩展存储平台,支持8K制播覆盖更多的频道和节目。

在至关重要的稳定性方面,该分布式存储平台支持视频智能容错,当硬盘或节点故障超出系统冗余度上限时,仍然能够保证视频业务不中断;支持文件回收站功能,在文件删除后可自动保存一段时间,用户可随时从回收站恢复文件;支持多副本保护,可根据应用需求支持2到6个副本;支持数据重构QoS,每TB数据重构恢复时间不高于30分钟,用户可设置不同档位的重构速率,调整故障重构的优先级。

潜心打磨,成就激情与梦想

北京冬奥会期间,北京广播电视台的8K制播平台全面上线运行,新华三全栈式8K应用平台以强大的处理能力和100%的可靠性,见证了一朵雪花的浪漫故事,见证了二十四节气倒计时的中国美学,见证了破冰而出的五环晶莹,见证了用微火点燃的熊熊激情,见证了109枚金牌背后的灿烂辉煌,见证了闭幕式上依依惜别的折柳寄情。

所有成功的背后都是反反复复的打磨和日拱一卒的付出,新华三8K全栈解决方案之所以能够满足北京广播电视台的苛刻要求,最终出现在奥运会的赛场上,皆源于新华三集团长期根植于广电媒体行业,自2014年开始就与国内主流PaaS、SaaS厂商在广电4K/8K软件应用中开展深度合作,组建专业的团队和实验室,贴身了解客户的业务,聆听客户的个性化需求,精心设计和不断优化解决方案,正是这种持续的投入,使得新华三能够领行业之先,全面提供4K和8K的全流程制播解决方案,涵盖电视节目的收录、非编、合成、转码和播出,为客户的业务创新保驾护航,为屏幕前观众的视觉体验贡献技术的力量。

作为给北京冬奥会8K节目制播提供全栈式解决方案的厂商,新华三不仅为北京广播电视台全面开展的8K制播,进入视听新时代奠定了坚实的技术基础,同时也在全国范围内树立了8K系统建设的高水平样板。北京广播电视台对新华三8K节目制播平台的整体表现非常满意,冬奥会刚刚结束就立刻追加采购了10多台服务器设备,以扩大8K节目的频道覆盖范围。对此新华三的技术专家孙轶玮表示,H3C UniServer R4950 G5服务器等设备非常适合作为广电播出系统中的播出服务器来使用,这些设备与业内的优秀应用软件进行了充分适配和调优,已经实现了配置的标准化和部署的模块化,技术高度成熟且经过深度验证,既能支持系统的快速部署,又能对已有系统进行灵活扩容,从而支持广电机构制播平台的快速上线,帮助客户推进业务的不断创新。

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