从《阿凡达》透视影音制作技术发展趋势：谈现代影音媒体制作中的网络技术和分布式处理技术的应用

杨万钧

四川音乐学学院作曲系 成都 610021

作者：杨万钧，工学学士，四川音乐学院作曲系录音艺术与电脑音乐教研室讲师，主要从事录音艺术、电脑音乐、音乐声学的基础理论教学及相关研究。

2009年12月，电影《阿凡达》在全球公映，公映后数周内在全球掀起一股阿凡达热和3D立体电影的热潮，一时间多部立体电影相继上映。《阿凡达》以其细腻逼真的立体画面和震撼的音响效果，征服了全球亿万影迷，使得在短短数周内票房就飙升到10亿美元以上，并在之后不断刷新票房纪录，成为好莱坞历史上少有的几部票房达到10亿美元的电影之一。

当人们被阿凡达的影音效果所震撼而发出感叹的时候，专业的影视及媒体工作者开始思考：是什么样的技术成就了阿凡达的巨大成功呢？电影《阿凡达》由好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆执导，他数年来为影迷们奉献了一部又一部的电影佳作，《阿凡达》是卡梅隆继《泰坦尼克号》之后为观众献出的又一视听盛宴。当然，除了导演高超的导演艺术之外，成就该影片最重要的因素之一就是现代高度发展的计算机媒体制作技术，可以说没有现代先进的计算机技术，就没有《阿凡达》的诞生和成功。

詹姆斯·卡梅隆在其影片中大量使用计算机影像技术已经不是什么新鲜事，早在20世纪90年代，他就以一部《泰坦尼克号》震撼了全球影迷及电影工作者，大量逼真的计算机建模及电脑合成影像，成就了《泰坦尼克号》的辉煌。

对于国内专业影视工作者而言，利用计算机影音制作已经多年，现今已发展到一个较成熟的阶段，但与好莱坞相比，仍有显著的差距。好莱坞多年以前已经在影音制作中运用网络系统与分布式处理技术及团队化的工作模式，极大提高处理能力和效率；而国内主要还处在一个单机系统为主，手工作坊式的工作模式。在某种意义上说，由于技术层面的差异，也制约了国内影视及音乐工业的发展。

国内著名导演张艺谋在2010年“两会”期间，以全国政协委员的身份，基于《阿凡达》现象，提出一份“关于借鉴《阿凡达》现象，培养跨计算机、工科、理科的电影专业导演高端人才”的提案，这一提案的背后是张艺谋委员从创造全球票房奇迹的3D电影《阿凡达》中获得的启示与思考。张艺谋在提案中提到：“《阿凡达》绝对是电影界史无前例的大作，我们确实还差得很远。中国电影要发展，要创新，必须要培养既懂艺术又懂现代信息技术的复合型、外向型人才。”

本文将从技术层面对计算机网络系统中的分布式处理技术进行简单的软硬件方面的分析和探讨，尝试分析国内外在技术应用上的差异，并对未来的发展提出自己的分析和观点。

1 什么是分布式技术

1.1 分布式技术的定义及特点

分布式系统（Distributed System）是建立在网络之上的进行分布式计算的软件系统。而分布式计算是一种把需要进行大量计算的工程数据分割成小块，由多台计算机分别计算，在上传运算结果后，将结果统一合并得出数据结论的工作模式。因为其软件的特性，分布式系统具有高度的内聚性和透明性。因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。简单而言，一个分布式系统是为完成共同任务而相互连接的若干个独立的网络计算机的集合，但是对该系统的用户来说，系统就像一台计算机一样。其中“分布”一词特指计算机网络中各节点在地理位置上相互离散。在网络技术高度发展的今天，日常应用中经常会接触到分布式处理的相关技术，如360软件中的云查杀病毒功能、Windows中的分布式文件系统和服务都是分布式技术的典型应用。

而分布式软件系统（Distributed Software Systems）是支持分布式处理的系统软件，是在由通信网络互联的多处理机体系结构上执行任务的系统。它包括分布式操作系统、分布式程序设计语言及其编译（解释）系统、分布式文件系统和分布式数据库系统等。分布式系统的特点：无主从区分；计算机之间交换信息；资源共享；相互协作完成一个共同任务。使用分布式系统有这样一些优点：方便使用；强壮性和可靠性；资源共享；可扩展性；提高最终用户的生产效率；维护方便。

在一个分布式系统中，一组独立的计算机展现给用户的是一个统一的整体，就好像是一个独立系统。系统拥有多种通用的物理和逻辑资源，可以动态地分配任务，分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换。系统中存在一个以全局的方式管理计算机资源的分布式操作系统。对用户来说，分布式系统只有一个模型或范型。在操作系统之上有一层软件中间件（MiddleWare）负责实现这个模型。一个著名的分布式系统的例子就是为人所熟知的万维网（World Wide Web），在万维网中，所有的一切看起来就好像是一个HTML超文本文档（Web页面）一样。

分布式系统和计算机网络系统的共同点：多数分布式系统是建立在计算机网络之上的，所以分布式系统与计算机网络在物理结构上是基本相同的。其中，共享稀有资源和平衡负载是计算机分布式计算的核心思想之一。它们的区别在于：分布式操作系统的设计思想和网络操作系统是不同的，这决定了它们在结构、工作方式和功能上也不同。网络操作系统要求网络用户在使用网络资源时首先必须了解网络资源，网络用户必须知道网络中各个计算机的功能与配置、软件资源、网络文件结构等情况；分布式操作系统是以全局方式管理系统资源的，它可以为用户任意调度网络资源，并且调度过程是“透明”的。当用户提交一个作业时，分布式操作系统能够根据需要在系统中选择最合适的处理器，将用户的作业提交到该处理程序，在处理器完成作业后，将结果传给用户。在这个过程中，用户并不会意识到有多个处理器存在，整个（具有多个处理器的）系统就像是一个处理器一样。

1.2 为什么要使用分布式技术

1）资源的充分利用。把多个不同的系统连接起来，可向用户提供更为丰富的资源，以满足不同用户的应用需求。一个节点机的用户不仅可使用本机的局部资源，还可方便地使用各种远程资源，特别是一些专门用途的设备（如高速阵列计算机）。分布式系统一般都提供这样的资源共享机构：共享远程文件，访问分布式数据库，使用远程专用硬设备等。此外，从经济角度看，一个由微型机组成的分布式系统，其造价通常要远低于一台大型通用计算机系统。

2）加速作业的运行。如果一个用户作业可以分割成若干可并发执行的作业步，则可把该作业分布在不同的节点机上并使各作业步并发执行，从而减少一个作业的周转时间。此外，如果某节点机当前收容的作业已超载，那么可以将某些作业迁移到其他低负载的节点机上。这种作业的迁移也是一种资源共享，称为负载共享。

3）提高可靠性。一个分布式系统一般具有这样的容错能力：如果一个节点机发生故障，仍可保证整个系统继续工作。对于具有专用节点机的分布式系统，这种专用节点机通常是小型机或微型机，它负责某种专门的系统服务功能（如文件服务），如果某个专用节点机发生故障，就有可能导致整个系统的崩溃。解决这种问题的通常做法是提供冗余的软硬资源和系统自检以及置换和恢复手段。当系统检测到某个专用节点机已失效，就用其他节点机来取而代之，在失效节点机被修复之后，可以再将它重新连接回系统内。

4）方便用户通信。在一个分布式系统中，不同节点机的用户可以方便地相互交换信息。系统支持的用户通信功能包括文件传送、远程登录以及电子邮件。不同节点机上的2个用户可以利用用户通信功能共同完成某项应用任务。通过文件传送，他们可以共享对方的文件；通过远程登录，可以在对方的机器上运行程序；通过电子邮件，他们可随时交换信息，协调任务的进行。

1.3 分布式系统的体系结构

要真正实现一个实际可行的分布式处理系统，需要满足以下多方面的条件。

1）网络构架。通过分布式系统的定义可以知道，分布式系统从整体结构上和网络是非常相似的，分布式系统是构建在网络硬件基础之上的上层应用。因此，要构建分布式系统，首先要组建基本的网络系统，根据实际使用的目标不同，需要从组网的角度多方面考虑网络的构成，如连接方式、拓扑结构、带宽因素、主从关系等。当然，在同等条件下，网络带宽越宽、节点数量越多，所组成的系统效率将会越高。

2）硬件系统。分布式系统的最终应用，还是要基于分布式网络中各节点的实际运算。因此，在构成一个基本的分布式系统的时候，除考虑宏观的网络结构之外，还需考虑每个节点的实际硬件系统，提高单个节点的处理能力，将有效地提高整个系统的处理能力。因此，在实际构建系统的时候，应考虑节点的核心数量、内存大小、硬盘存储容量及内部总线带宽等因素。

3）操作系统。硬件系统只是构建起基本的物质基础，要充分发挥硬件的能力还需要操作系统的有效管理，不同的操作系统在功能上侧重各有不同，因此需要根据分布式系统的最终需求来选择合适的操作系统。如Windows和Mac一类的图形化操作系统侧重于个人桌面型的应用，在构建复杂的网络系统的时候效率相对较低；Unix及Linux等网络操作系统，虽然人机界面没有Windows那么友好，但在提供网络管理和服务方面能力较强，而且效率较高，因此根据需要可以考虑选择。

4）软件系统。分布式系统的最终目的是利用网络系统完成在特定领域中的运算、管理、存储等方面的应用，在构建起网络系统，有了合适的硬件系统和操作系统之后，还应该选择合适的软件系统。常规的很多软件都是为独立处理系统而设计的，要想利用集群来完成应用，就需要软件在设计过程中充分考虑分布式系统的需求，合理设计，才能充分发挥分布式系统软硬件的能力，实现有效的应用。

5）存储系统。分布式系统在实际应用中，存在大量的数据交换和运算，因此，要求整个系统要有足够容量和安全有效的存储系统，通常需要考虑每个节点配备容量、速度、安全性合适的存储设备，同时在中央节点需要考虑使用如RAID一类的系统以提高冗余度的方式来提供数据安全性。

2 分布式处理在影视工业中的现状

发行于1997年的《泰坦尼克》（Titanic），是第一部在Linux下利用分布式视频技术渲染特技效果的大片。该片的制作是用DEC公司的基于Alfa的100多台高性能服务器协同运算了3个多月以后的成果。在做出利用Linux制作《泰坦尼克》的大胆决策之前，著名的特技工作室Digital Domain早已证实Linux可以与他们使用的SGI集群工作站兼容。今天，Linux集群工作站技术已日臻成熟。

2009年詹姆斯•卡梅隆导演的巨作《阿凡达》（Avatar）好评如潮，观众无不被片中呈现的美轮美奂的画面所震撼。影片中惊人的动画效果实际是由一家位于新西兰惠灵顿的名为WETA Digital（威塔数码）的公司渲染制作的。WETA Digital因为给《魔戒》（Lord of the Rings）制作特效而受到业界瞩目，其实还有不少电影，如《金刚》（King Kong）、《机械公敌》（The Robot）、《神奇四侠》（Fantastic Four）等，以及2010年异常火爆的《2012》，也都是由WETA Digital制作的特效。从现有资料看，国内的导演还没有创建过类似的公司，当然，国内电影工业中对动画特效的运用与理解比起好莱坞还有一段距离。

WETA Digital的计算集群在2008重新进行设计，采用HP Cluster Platform 3000BL集群平台作为其解决方案，操作系统是Linux，在TOP500超级计算机中排名也从最初的400多名上升到190多名。这套环境在2008年的时候是4 096个核心，到2009年增加到5 936个。

整部《阿凡达》大约3 PB（1 PB＝1 000 TB）的数据存放在BlueArc和NetApp的存储上，数据传输使用光纤通道。电影完成后一帧的数据是12 MB，一秒钟24帧，每分钟的数据就有17.28 GB。而整部《阿凡达》长达160多分钟，其数据量之大可想而知，在目前普通用户的计算机上是不可能存放这样的一部电影，同时也是没办法播放的。

图1 WETA Digital使用的超过4 000台的HP刀片服务器

图2 服务器集群的水冷制冷系统

制作《阿凡达》特效的超级Linux计算机，渲染服务器采用的是RHEL（Red Hat Enterprise Linux）Cluster系统，节点数超过4 000台以上；服务器硬件采用的是惠普面向高性能计算推出的刀片服务器BL2x220c，其独到之处是1个刀片内放2台服务器，每服务器有2个4核CPU，使用Intel Xeon处理器（支持EM64T技术）；使用基于Linux的64位3D建模和渲染软件；内联采用万兆以太网以满足数据交换要求。图1为WETA Digital使用的超过4 000台的HP刀片服务器。图2为服务器集群的水冷制冷系统。

值得高兴的是，国内电影人也开始认识到应用分布式技术进行影视特效的制作和处理的重要性，并不断在其作品中与国外机构合作进行特效制作。2003年，张艺谋在拍摄《英雄》时，选择澳大利亚的Animal Logic公司来实现他在影片中的创意。澳大利亚的数字效果制作技师让《英雄》中宏大的战争场面真正震撼人心。2010年7月上映的冯小刚导演的《唐山大地震》，其中4分钟的大地震场景的特效，是由WETA Digital来进行制作的。WETA Digital为《唐山大地震》制作了整条街道的模型，又借用德国的模仿地震的设备和军用扫描器，邀请韩国特效小组做地裂，才得以实现影片中令人震撼的地震效果。

这样的例子还有很多，如冯小刚导演的《大腕》和《手机》、何平导演的《天地英雄》都是在澳大利亚进行的后期制作；黄健中导演的《我的1919》和叶缨导演的《红色恋人》也是通过在澳大利亚的合作完成的。

当然所有这些荧幕上成功，其幕后技术也主要是基于分布式系统的。

3 分布式处理在现有平台下的应用

就目前国内普通媒体制作的现状而言，在经济条件、技术能力和运作方式等方面与国外还有很大差异，不可能像小部分高投入电影一样使用国外机构进行后期制作，所以基本都还处于基于单机系统编辑制作的方式。不过令人欣慰的是，在现有的基于PC和Mac平台下出现很多利用网络技术和分布式处理技术的软硬件系统，能在一定程度上有效提高媒体的编辑和制作能力。

3.1 视频编辑领域

众所周知，视频编辑后期进行视频合成与编码阶段需要消耗大量的系统资源，运算量大，运算时间长。因此在网络时代，分布式媒体制作的技术最先发轫于视频编辑制作领域，并逐步形成一个全新的分布式视频编码理论技术体系。《阿凡达》可以说是该技术体系的一个典型的成功范例。

分布式视频编码（Distributed Video Coding）基于Slepian-Wolf理论和Wyner-Ziv理论，对2个或多个独立同分布的信源进行独立编码，然后由单一解码器利用信源之间的相关性对所有编码的信源进行联合解码。

目前在PC平台上常见的视频分布式合成与编码的软件有SONY Vegas和Royal Render等。

1）SONY Vegas。在常用的视频编辑软件中，SONY Vegas是比较常用的一个，在其早期版本中，软件开发人员就开始网络分布式视频渲染的尝试，发展到目前的9.0版本，技术已经比较成熟。

做过视频编辑的用户都知道，在视频编辑基本完成后，要得到编辑成品就必须将所编辑的各类影像素材、声音素材和特效按照所需的编码格式，使用Render（渲染）的方式合成为最终的媒体文件。由于视频渲染在不使用昂贵的专业视频压缩卡的情况下将完全利用计算机处理器来进行运算，对系统资源消耗非常大，通常做视频渲染的主机CPU将是满负荷运算，而且渲染过程耗时都非常长，根据主机配置不同以及编辑内容和特效的复杂程度不同，渲染时间一般都是被渲染视频长度的数倍至十数倍。而且，在后期的制作中，如果对渲染的成品有部分改动，还需要重复渲染，整个渲染的时间都非常长，大大降低后期编辑的效率。

在SONY Vegas中提供了Network Render Service（网络渲染服务）功能，在安装Vegas以后，可以根据需要安装和激活该服务。利用该服务，允许用户使用局域网中的多台计算机作为渲染的主机，并行地对同一个视频渲染任务进行分布式的网络渲染。Vegas的Network Render Service还会自动根据网络中各渲染节点的实际处理能力均衡地进行任务的分配，充分利用网络资源和各节点的处理器资源。在各节点完成各自的渲染任务之后，再交由渲染任务提请的主机对各节点渲染结果进行组合，完成一个完整的渲染成品。

当然，要使用Vegas的Network Render Service服务，需要具备一定的软硬件条件：100 M以上的高速局域网络，满足大数据量的网络交换需求；SONY Vegas是为Windows系统设计的非线性编辑软件，所以网络渲染服务只能运行于Windows XP以上的操作系统；参与网络渲染的各主机需要将用于存储交换数据的目录权限完全打开，便于数据交换；再有就是购买同一渲染集群的注册序列号和激活码，使之可以协同工作，在常规情况下，Vegas允许同一组序列号和激活码工作在最多3台主机上。

正确安装和设置好Network Render Service，在项目编辑完成后，在Render As选项中选择使用Render Using Networked Computers选项，就可以利用配置好的网络渲染主机来完成分布式网络渲染任务了。

在实际测试中，使用相同的2台主机，渲染一段2分钟的SONY AVCHD 1440×1080i高清视频到720×576i DVD（MPEG-2），分别使用单机和网络方式进行渲染，渲染时间：单机渲染5分20秒，2台机器同时渲染3分16秒。由此可见，使用网络渲染确实可以提高渲染的效率，但实际工作效率受到网络和主机条件的限制，而且协同工作需要额外占用一些系统资源，并非增加一台渲染主机就能成比例地降低渲染时间，工作效率要比理论上低一些。

2）Royal Render。Binary Alchemy Royal Render是一款强大的渲染任务管理软件，它可以从图形工作站上向各个节点的机器分配渲染任务，以使所有的客户端工作站对指定的部分进行渲染；它可适用于主流的3D软件，如Lightwave、Maya、XSI、Shake、Nuke、Digital Fusion、3Ds Max、After FX、Combustion、MentalRay等主流三维软件，以及其他支持命令行渲染的工具。Royal Render是在Render Farm上管理渲染任务的强大工具，可以在任何图形工作站上远程发送渲染任务，这些任务将自动在渲染服务器的客户端上被渲染。

无论是使用Mac还是PC，甚至是PDA，用户都可以在线查看渲染进度。软件的渲染分析功能可以显示哪些客户端在渲染，以及内存使用情况。如果渲染崩溃或者客户端不再响应，用户可以得到E-mail通知。即使在一个任务发送之后仍然可以修改渲染设置选项。有问题的渲染文件和图像会自动被删除并重新渲染。智能解决隔帧渲染分发的一些小问题（使用网络渲染小样时经常使用），也可以解决诸如Shake和Lightwave不支持“跳过已存在帧”进行渲染的问题。

使用Royal Render，可以缩短管理时间，把用户的时间用于其他更重要的事情。Royal Render支持多达400个客户端，支持多达3 000个渲染任务，占用更少的CPU资源。

实际上，Royal Render代表了一类叫做Render Farm（渲染农场）的管理软件，Royal Render只是其中目前较常见的一种。Render Farm是一种通俗的叫法，实际上规范的名称是“分布式并行集群计算系统”，这是一种利用现有的CPU、以太网和操作系统构建的超级计算机，它使用主流的商业计算机硬件设备达到或接近超级计算机的计算能力。

而集群（Cluster）则指的是一组计算机通过通信协议连接在一起的计算机群，它们能够将工作负载从一个超载的计算机迁移到集群中的其他计算机上，这一特性称为负载均衡（Load Balancing），它的目标是使用主流的硬件设备组成网格计算能力，达到甚至超过天价的超级计算机的计算性能。前面提到的WETA Digital所使用的系统实际上也属于分布式并行集群计算系统。

目前市场上集群渲染管理软件较多，如欧雷公司的Ultra Render，多平台网络渲染管理系统Deadline、Pipelinefx公司开发的qube!等主流集群渲染管理软件，此外还有Platform LSF（从SGI移植的渲染管理软件）、Enfuzion（交叉平台的渲染管理软件）、Rush等。一般渲染管理软件都会支持主流的三维软件（如Maya、Softimage、3Ds Max、Shake、Nuke、Mental ray等），并且提供开放的API结构。

渲染农场是基于软件和硬件应用的完美结合，可采用基于微软Windows的渲染农场，也可采用Unix及Linux核心的操作系统，利用现行的网络管理方式，制定和管理复杂的和跨平台的高级3D和2D网络渲染解决方案。渲染农场独特的构架消除了对集中“管理器”的需求。其主要特点是：高性能、良好的兼容性、良好的用户界面、对当前各种渲染包的良好支持、多个工作时间表选项、管理和审查等。

3.2 计算机音乐领域

计算机音乐技术从20世纪80年代的纯MIDI技术发展到现今的MIDI与高质量音频技术及虚拟乐器、效果器技术高度结合，对于计算机处理能力的要求大大提高。在很多复杂的专业应用中，尽管有了像Pro Tools HD这一类昂贵的软硬件一体的高性能音乐工作站，单机系统的处理能力还是显得力不从心。因此在过去的很多年中，随着网络技术的发展，技术人员也尝试在计算机音乐及相关领域中引入网络技术及分布式处理技术，提高计算机音乐制作和处理的能力和效率，以下是一些相关应用的简单分析。

1）CobraNet和EtherSound。以太网上传输音频信号是近几年来专业计算机音频行业的一个技术热点，也是日后专业工程项目中的一个重要的传输技术环节。因为它是不依赖于控制系统而独立存在的一个产品，可以广泛地应用到很多的不同项目中去，一方面解决多线缆的布线困难问题，同时也解决远距离传输、数据备份、自动冗余等一系列在模拟传输时代所无法面对的问题。

目前比较成熟的以太网音频传输技术主要是CobraNet和EtherSound技术，前者已经开发和使用多年，用户较多，交互性好，缺点是网络延时长；而后者主要解决了延时的问题，但是开发和使用普及程度稍差。两者在技术上各有特点，现简单分析两种网络的应用区别，便于了解网络化在音频传输中的应用。

①CobraNet网络是美国PeakAudio公司开发的一种在以太网上传输专业非压缩音频信号的技术，它在100 M以太网下单向可以传输64个48 kHz、20 bit的音频信号通道（48 kHz、24 bit信号为56路）；除音频信号外，还可以传输RS485串口通信数据及其他非同步IP数据；开放的MIB文件，支持SNMP。使用模块化的CM-1可以方便地将音频信号转换为CobraNet信号，具有成型的软件工具包（SDK）和API。

②EtherSound网络是由法国Digigram公司开发的一种基于以太网传输音频信号的技术，传输能力为100 M以太网下单向64个24 bit、48 kHz（或44.1 kHz）的音频通道。虽然它不能传递串口信号以及其他IP数据，但是其技术最大的亮点就是极低的延时，因此EtherSound技术最适合应用到现场演出中。

2）mLAN。在专业数字音乐制作领域中，硬件系统越来越复杂，其中一个原因就是设备多、电缆多、连接复杂、同步困难、控制难度大。通常每个设备、不同的输入输出都有专门的缆线连接，如果遇到大型制作和演出系统，同时考虑连接的准确性，问题还会变得更加复杂。这些情况在一定程度上增加了构建成本和构建难度，降低了系统的灵活性、有效性和稳定性。

普通计算机音乐系统使用不同的电缆传输MIDI、音频、字时钟和同步数据，而YAMAHA的mLAN（图3）技术通过一条IEEE 1394（火线）标准电缆在网络中2个设备间传输所有信号。使用mLAN技术可以简便快捷地使计算机与电子合成器、调音台、各种MIDI设备、数字音频设备等相互连接，规范地进行声音、MIDI数据的收发与处理，无需担心连接设备的顺序。mLAN支持热插拔，在插拔设备时不必关闭或重启系统。动态连接，即仅在有请求时占用带宽。

图3 YAMAHA mLAN硬件接口

第一代的mLAN连接带宽为200 Mbps，可以同时传送256个通道的MIDI数据，或100轨道的24 bit/44.1 kHz格式数字音频。2003年开始采用的第二代的通信速度增加到400 Mbps，可以同时传送512个通道的MIDI数据，或200轨道的数字音频数据。利用IEEE 1394的高速传输能力，大大节约使用电缆连接的长度，同时也降低连接的复杂程度，提高系统有效性和工作效率。

使用提供的连接管理软件，可以轻松配置系统，根据需要连接或断开设备，不必插拔设备或改变电缆连接，仅需要改变计算机的路径或配置。路径信息被保存，当有电源断电的情况，配置信息自动被设置。

mLAN的优点：音频和MIDI数据直接进入PC/Mac，无需专门配置音频卡；从任何输入进入到任何输出。缺点是必须购买mLAN的硬件接口，增加硬件成本，没有1394的设备便无法连接。

3）Logic Pro的网络分布式音频处理。Mac系统下的Logic音乐音频制作系统从Logic Pro 7开始创新地提供了强大的分布式音频处理技术DAP（Distributed Audio Processing）。此技术与视频后期工作站采用的分布式渲染技术类似，利用TCP/IP技术，在同一网段下，主机将音轨上的DSP音频运算任务分发到启动Logic Node服务的其他节点上，借助这些节点的CPU进行DSP运算，计算完成后再将结果发回主机。采用分布式音频处理技术，使整套Logic系统变得更为灵活与高效。在该技术出现之前，音乐制作人员需要借助音频卡的DSP资源和CPU的处理能力，但是由于单个工作站的DSP资源总是有限的，所以反过来会限制音频项目的处理能力和创新的制作手段。

在Logic Pro中并不是将MIDI信息发送到网络中传输，而是将所有效果器、虚拟乐器的运算工作均衡地分配给每个节点上，有效提高整个系统的处理效率。

在Logic Pro全球巡展的演示中，曾使用一台PowerBook笔记本电脑完成极为复杂和繁重的Logic演示工作，最大的一个项目打开110条音轨，使用170个效果器。之所以能提供如此强大的音频处理能力而没有在现场出现任何故障，是因为采用分布式音频处理技术，将PowerBook笔记本上的运算压力，通过一根800 M带宽的火线分担给一台Power Mac G5台式机。稍微有点遗憾的是Logic的这种分布式音频处理技术目前只能工作在Mac操作系统下，而且必须配合Logic Pro音乐制作系统才能完成相应的功能。

该系统的主要优点：①真正的分布式运算系统；②从机节点只需要安装专用的Logic节点软件，而非庞大的Logic Pro系统，降低节点的成本和维护难度。该系统的主要缺点：①必须使用千兆网络，百兆网络不能使用分布式计算；②Mac系统下的Audio Unit格式的插件不能进行分布式计算。

4）Nuendo与Cubase的网络数字音频功能。Nuendo和Cubase是音乐制作软件中最受欢迎的系列软件之一。Steinberg积累了近15年的发展经验，将音乐家的所有需要和最新技术都浓缩到最先进的Nuendo之中。有了Nuendo，用户不再需要任何其他昂贵的音频硬件设备、频繁更新音频硬件设备就能获得非常强大的音频工作站。Nuendo提供许多强大的功能，比如支持VST2.0 Plug-ins、虚拟Instrument以及ASIO2.0兼容音频硬件的智能化自动MIX处理等。

除了Nuendo强大的单机系统能力外，由Nuendo所支持的VST System Link技术使得用户能够通过多台计算机的相互连接以形成庞大的系统工程，从而完成巨大数据量的项目。利用VST System Link技术，安装有Cubase SX或Nuendo系统的多台计算机就可以利用以太网络实现MIDI信息和音频信息的网络互联，而不必依赖昂贵的专用MIDI和音频接口。

使用VST Syetem Link的优点：可以直接在Nuendo、Cubase及相互间进行互联；可以直接进行音频数据和VST插件的互联和分布式处理。当然该系统也有其不足：每个节点必须安装Nuendo或Cubase；只能在Nuendo和Cubase软件之间互联；数字音频接口必须支持较低的延迟ASIO驱动；对某些型号的音频接口兼容性不太好。

5）局域网MIDI及音频传输技术。通常支持网络化处理或分布式处理技术的软硬件系统成本都比较高昂，对于普通的音乐制作者而言都难以承受。因此，很多软件开发者尝试开发基于局域网的通用型的网络化MIDI及音频传输软件。利用此类软件，用户可以利用局域网进行多节点的MIDI信息或音频信息的传输，甚至在一定程度上实现分布式处理任务。此类软件的出现，解决了很多预算有困难的音乐工作者利用网络进行MIDI和音频制作的困境，为网络化和分布式技术应用作出有益的贡献。

随着软件技术的发展，目前出现很多该类型的软件，软件数量较多，类型也较杂。通过对互联网资料的收集和整理，目前常见的利用以太网络进行MIDI及音频传输的软件较受欢迎的主要包括表1所示软件，通过列表的方式对其功能和应用场合进行简单的分析。

表1

4 未来的展望

从以上的分析不难看出，使用分布式媒体处理技术可以有效降低成本，提高制作能力，提高处理效率，简化专业系统的复杂程度，将大大提高媒体制作水平。虽然从实际使用的情况来看，目前在PC平台下的分布式应用软硬件平台稳定性及实际工作效率还不够理想，但从其发展历程来看，仍然是在飞速的发展和改善中，可以欣喜地看到越来越多的进步。

近年来，互联网上出现的分布式计算项目已经被用于使用世界各地成千上万位志愿者的计算机的闲置计算能力，通过互联网进行一些复杂的计算项目，如解决较为复杂的数学问题、研究寻找最为安全的密码系统、生物病理研究、各种各样疾病的药物研究、信号处理等。这些项目都很庞大，需要惊人的计算量，仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是绝不可能的。利用分布式计算技术，通过全球的志愿者的计算机，这些项目都取得可喜的成绩。

可以预见的是，随着计算机网络全球化进程的深入，在未来媒体制作过程中，利用计算机网络及分布式技术将成为一种主流，越来越多的软硬件产品都会充分考虑分布式处理的可能和需要，充分利用分布式技术的特性，提高媒体制作的效率和质量。未来的影音产品将会越来越多地由分布式处理的网络系统中产生，并为人类社会的发展提供积极的促进作用。

5 结论

要想在未来的发展中处于前沿地位，就需要把握技术革新和发展的方向，更新原有知识结构体系，学习和应用新的技术。相关媒体工作者应该在现有设备条件下，积极尝试深入应用分布式系统，探索其可能的应用方式与应用领域，并努力进行相关的研究与开发，为把握新的应用战略高度而努力。

由于时间紧，技术条件差，加之个人专业水平有限，所作的测试和分析还比较片面，谬误在所难免，还请专家批评指正。

[1]詹姆斯•卡梅隆.阿凡达的艺术[M].长沙:湖南美术出版社,2010

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