感受Trinity

感受Trinity

感受Trinity

   在电视行业中，大家都有这样一种认识：专业级的制作设备都是价值不菲，接口、开关众多；如果建立一个制作系统的话，就要花费很多的资金，而且设备的连接和维护极为繁琐。而现在，美国play公司的Trinity产品也许可以改变人们多年来的这种观念。
    Trinity是世界上第一台ALL-IN-ONE数字演播室设备，它在一个17″×17″×21″的机箱中集成了实现切换台、线性/非线性编辑、三维特技、字幕机、虚拟场景、色键等硬件，所有这些的报价为6495美元。高集成度及低价格使得它从理论上来说，是一种开创新纪元的编辑工具。我们就手头现有的一台样机进行了一些分析，供同行们参考。

    一、 构成
    Trinity典型硬件配置如下：
    1、基本系统（Trinity Base System Hardware）包括：
    主板（Mather Board 电路板串号为34-000）；
    8*1数字切换器（Switch 电路板串号为34-101）；
    3维特技卡(Warp Engine 电路板串号为34-099)；
    静帧采集卡(Frame Store Card 电路板串号为34-076)；
    计算机接口卡（PCI Card 电路板串号为34-003）；
2、输入输出模块：
2路模拟分量/分量输入卡（Analog Component & Analog RGB Input 电路板串号为34-209C）；
1路带锁相功能的主模拟分量输出卡（Master Multi- Format Output With Genlock I/O 电路板串号为34-208）；
1路复合与Y/C预监输出卡（Preview Output Y/C & Composite 电路板串号为34-049）；
1块PC采集显示卡（Clip Grab PC Video Display 电路板串号为34-105）；
3、控制计算机配置为PⅡ350CPU、4.2G硬盘、256M内存、19″真彩显视器。
软件为Trinity1.2版应用软件包，其中包括：
数字切换台（Trinity Switch）；
动画（Panamatiion Paint,Animation and Compositing）；字幕（TitleWave Character Generator）；
线形/非线形编辑（Preditor Liner/Non-Linear Editor）；个人特技（Personal FX 3D Custom Effects Creation）。
根据不同的制作条件和要求，用户还可以选择一些组件和模块来充实自己的系统。可供选择的功能模块有：
1、 输入模块：
复合与Y/C输入卡（Composite & Y/C Input）；
串行D1数字输入卡（Serial Digital Input）；
2、 输出模块：
带锁相功能的主复合与Y/C输出卡(Master composite & Y/C Output With Genlock I/O)；
从模拟分量输出卡（Slave Multi-Format Output With Genlock I/O）；
从串行数据输出卡（Slave Serial Digital Output）；
3、 音频模块：
非平衡音频卡（Automated Digital Audio Mixer(8*2-16bit) RCA Unbalanced）；
平衡音频卡（Automated Digital Audio Mixer(8*2-16bit) XLR Balanced）；
另外还有非线性采集存储模块（Time Machine）。

二、 优缺点
1． 优点：
（1） Switcher切换台的仿仪器操作界面极友好，凡是使用过常规切换台的操作人员都很容易熟悉掌握操作。通过简单的鼠标控制，就可以实现两路视频（或静止图片）的实时划像、快切和3维过渡特技，可加入下游键和色键，并具有通道指示灯显示，使所选特技属性直观显现。且抠像效果非常好，并可实现活动视频的实时静帧采集，支持BMP、JPG、TGA、PSD、TIFF等多种通用图像格式。
（2） Warp Engine3D特技板采用PLAY发明的专用芯片，设计成为大规模并行数字视频几何处理机，能够处理和操作活动视频，产生极好的视频和特技效果。Personal FX模块可使用户根据自己的需求和想法自行设计特技，在设计中可选择图像的变形效果如旗飘、水波纹、卷页等，规划特技运行路线，大大提高了系统的灵活性和可用性。
（3） Title Wave字幕系统采用多种中英文Truetype字体，并做了抗锯齿处理，使得字幕效果清晰，同时还可设定字幕的多种运动方式，且能实时生成。设定后的字幕属性可随时保存和调用。
（4） Panamation动画系统可在图像资料上以不同透明度的画笔进行修改，并进行实时抗锯齿处理。在制作过程中可进行无数次的UNDO和REDO操作，降低了制作的繁琐度。其Clipmem功能可在无非线性存储的情况下采集6秒活动视频素材并对之进行处理，然后在Preditor、Switcher中回放。
（5） 系统集成度高，各功能模块采用独立插槽板卡式结构，易于安装和维护。一旦某一模块发生故障，便于检查和排除，且不会影响到其他功能模块及整个系统的应用。
2． 缺点：
（1）技术支持度不够。由于其软硬件均为自行研制，所以在别处无法找到有关资料，而随机说明书、公司网站上也只是一些宣传性文字，对其系统软硬件使用及操作注意事项都没有详细解释，对用户在使用过程中容易遇到的问题没有加以提醒，更没有给出解决办法。这样使得使用者在熟悉设备时没有一个正确的引导，只能靠自己的感觉去摸索，可能会走弯路，延长了人机的磨合期，降低了工作效率。对用户提出的问题解答也不及时。而这些应该是一种设备正常运行、发挥功效的前提保证，也是许多用户进行设备选型时首要考虑的条件。一个设备厂商倘若连用户的这些基本的要求都不满足的话，他对设备和市场的重视程度就很令人怀疑了。那样的话，即使设备的性能再好，恐怕也不会有多少用户敢投资购买。
（2） 系统本身没有用于进行三维建模的软件，只能依靠从外部引入用其它软件（如3D STADIOE）做好的物体模型。这样就对提高了对操作人员的素质要求，降低了系统易用性和快捷性。
（3） 无法对已有三维模型进行动态贴图，实时环境反射和折射功能也未发现。
（4） Title Wave字幕系统缺乏一些基本功能，如对字幕进行贴图处理。另外还无法实现字幕的变形效果（在其宣传册中宣称可以）。
（5） 在基本配置下有许多功能无法实现，如因为没有小波算法压缩板和存储器，就无法进行非线形编辑。且其基本配置中没有音频设备，这样在现实工作中也就没有了实际的使用作用。而要将设备配置齐全，花费就远远超过了其宣传的价格（典型配置系统），使用户容易产生价格错觉。

三、 对比
    Trinity的功能很多，可以应用在电视制作行业的方方面面。它的功能与传统的线性专用制作设备相比，并没有什么特别突出的优点。比如在演播室中，它可以替代专用演播室切换台（如GVG-110）完成多机位实时多方式切换，完成任意颜色的抠像功能；在后期制作中，可以完成4路A/B卷、A/B/C卷等常用较复杂编辑，亦可替代特技台生成视觉效果极好的特技、替代字幕机完成字母的叠加、替代调音台完成声音效果的处理……这些工作对传统设备来讲，完全有能力来完成，只不过操作过程要复杂一些。而对于现有的多种非线性系统来说，Trinity可算有一些独到之处。它能对磁带和磁盘中的素材进行混编（与索贝集团的新快刀系统相似，但也可以不上载素材），可节省大量的素材采集时间；使用专有的新一代小波变换压缩算法，可按任意压缩比对素材进行压缩存储，在较高压缩比下，依然保持很好的视频质量。小波变换算法大大优于M-JPEG压缩算法，它在3:1的压缩比时的视觉质量优于2:1压缩比时的M-JPEG算法。
Trinity能完成这些功能是因为它的高度集成性：在一个极小的空间内（相对于现有设备而言）集成了电视节目制作录、编所需要的一切设备，而它的操作又较为简单，只需要在各相应界面间切换即可，也就是说，Trinity将众多传统制作设备融合、转化为一个结构单一、操作简单的一体化节目制作工具。
图 一
    Trinity采用独有的专利硬件构成，这些硬件是针对各系统功能而专门设计（有些模块板上还加有CPU以加快运算速度），所以在工作时能充分发挥出很高的性能。其主板如图一所示，各项主要技术指标如表一所示。从图中可以看出，每一功能模块在主板上都有专用PCI插槽，而且还有9个可配置的用于连接硬盘、CD-ROM、DVD、磁带机等设备的扩展插槽，另外还设有一个便于将来功能扩展使用的备用扩展槽（Future Exponsion）；从表一中可以看出，Trinity的输入、输出和数据采集格式均采用国际通用标准。也就是说，Trinity无论在硬件还是软件上，都有着良好的开放性和扩展性，具有很好的发展前景。而现有采用板卡式平台非线编系统与Trinity所采用的这种机箱式平台相比而言，局限性过大，在增加或是更新功能时，只有更换新的板卡才能达到这个目的，旧的板卡只能弃置不用，造成了设备成本的增加；而机箱式平台则不存在这些问题，只要添加新的功能模块就能达到目的。

其核心硬件构成一般为一块图像卡或是图像卡的套卡.由图（1）可知,单通道系统其核心部件就是M-JPEG图像系统,它需要完成视频信号的解码,压缩解压缩和显示(在计算机CRT上显示)以及信号的编码输出.由于单通道系统的回放通道只有一个,因此无法实时地完成电视节目制作中常用的特技混合和切换处理.视音频的处理只能通过软件来生成.采用软件生成素材有两大缺陷:一是由于生成需要不断对同一素材进行压缩和解压缩,造成视频质量的损失;二是通过软件生成的文件还需再存到硬盘上,又占据了硬盘空间.
单通道板中比较著名的是DPS公司的PVR3500和MIRO公司的DC50.在单通道板中视音频信号的采集一般有两种方式:一种是图像卡不带音频输入输出通道,只进行视频信号的采集压缩,音频信息的采集需再附加一高档的声卡,如PVR3500.另一种是板上自带音频输入输出通道,因此不用附加声卡,如DC50.有的单通道系统中视频数据和音频数据是分开存储的.视频数据存储在SCSI硬盘上,而音频数据存储在系统硬盘上.视音频的同步通过软件来链接.特别是视频与音频是由不同的卡采集,在硬件上没有任何的联系时,采集播放的文件如果较长时会发现声音和画面不同步.在单通道系统中图文字幕的叠加基本有两种形式:一种是在图像编辑软件中输入汉字并保存为字幕文件,再铺在一条图像编辑轨上,字幕是以图像的方式与视频画面逐帧混合而完成制作,这就是软件字幕.软件合成字幕的本质是软件特技合成,需要生成时间.制作大量的字幕必然费时费工.合成过程是对两轨图像的数据进行处理,等于对原始图像多进行了一次处理,多少会损伤原始图像.而且由于广泛使用的如ADOBE PREMIERE等英文编辑软件中不具备对汉字的修饰描述功能,这就使软件字幕的功能受到限制.还有一种字幕叠加方式就是另加一字幕卡.如果硬件板上自带不经过PCI总线的SCSI硬盘接口,就可以在后台用SCSI硬盘回放图像,在前台播出字幕.在系统的构成上是将图像的输出再接至字幕的输入,这种方式相当于增加了一个专用的字幕通道.在这种方式中,如果声音文件和字幕文件均存放于系统硬盘上,就会造成声音和字幕“打架”的情况,因为两者的存储媒介和回放通道相同,会抢总线和CPU的资源.
单通道的设计主要是为了降低成本，其着眼点只是具备基本的"采集-压缩-存储-解压-回放"功能。随着超大规模集成电路的发展，芯片高度集成化，有许多公司推出了用于Motion-JPEG压缩解压缩芯片组，如ZORAN公司的ZR系列，只需三块芯片和附加的外围电路就可完成单通道系统的基本功能，因而使单通道系统的设计变得大大简单，同时也为多通道系统提供了解决方案。电视非线性编辑系统已经向多层画面一次合成和多声道处理发展，单通道设备显然不能适应这一要求，会逐渐退位到电教和个人应用领域。?
(2)双通道系统?
    双通道系统有两路视音频的采集和回放通道，其视音频子系统的硬件包括：外部视音频输入模块， 压缩采集解压缩回放模块，图文产生模块，二维数字特技模块，三维数字特技模块，多层叠加模块，预览输出及主输出模块。这里以加拿大Matrox公司生产的Digisuite套卡为例说明 ，如图（2）所示：
视频信号输入后先进入数字混合器，这样设计的目的是可有一路活动的背景信号在数字混合器中与其它已存在硬盘中的视频文件作混合。要压缩保存的视频信号经混 合器旁路后进入压缩/解压缩通道进行压缩后变为标准的视频文件存放在硬盘中。音频信号 经A/D变换后存入硬盘。在使用应用程序进行编辑时，视音频文件从硬盘中调出，可有两路视频信号通过解压缩后进入视频混合器，这时由视频效果DSP控制对进入混合器的视频信号进入二维和三维特技变换。在混合器中还完成扫换、叠化、键控等效果。由32bit R.G.B-Alpha图文帧存产生的字幕在回放过程中在混合器中实时混合输出，完成图像和图文字幕的叠加。音频信号经数字音频处理后输出。
在这种双通道系统中，复杂的功能由各个功能模块组成。压缩解压缩是两个完全独立的通道，因此要求组件尽量小型化和低功耗。由于内部实时数字视频通道对回放画面不产生损失，因此最大限度地保证了经过特技合成画面的质量。同时这样的系统不需要制作人员等待，系统仅存储视音频素材及其合成信息，节省了硬盘资源。

四、 展望
    Trinity在’99 BIRTV上一露面，就以其良好的图像质量和高度的功能集成形式引起了众人的瞩目，众多用户都对它表现出浓厚的兴趣。我们通过对Trinity样机的实际操作和研究认为，以Trinity目前所具备的硬件及完成工作的能力而言，它完全可以替代现有传统演播室及后期制作设备。这一点对资金紧缺的中小型电视台尤其有着重要的实际意义，只需一次投入，就可获得演播、制作所需的几乎一切设备，提高了资金的利用率。对于实力雄厚的大型电视台来说，也可以利用Trinity优良的视频质量来替代某些现有设备而用做一些专项制作如切换台、非线编。Trinity的输入输出部分既有模拟复合模块，又有数字分量模块，这样不仅能和现有模拟设备相连，而且在将来设备更新为数字产品后依然可以连接使用，利于设备的升级换代和发展。
    Trinity的出现不仅为电视制作行业提供了一种新的工作方式，同时也会对电视制作设备市场造成一个不小的冲击，对现有非线编系统的冲击可能尤其巨大。Trinity功能多样高度集成，选件配备完整的情况下国内市场价格大约在40万元人民币（由于个别配件尚未向国内供货，所以为估计价）左右，而目前传统的机电一体制作设备和非线编设备的功能都是专一的，且中档产品的价格都在40万元人民币以上，Trinity制作出的视频质量也等于甚至高于后者。在这种情况下，用户的选购侧重点应该是显而易见的。
可以说，Trinity带给传统制作设备生产经营厂商的是如何面对挑战如何生存的残酷而现实的问题，而带给广大用户的则是制作能力和信号质量的提高，制作投入降低的新的极有诱惑力的选择。

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