高清媒体服务器的应用探析

文/[美]彼得·文森特·肯 编译/施 端

媒体服务器（以下简称服务器）在视觉创作中发挥着重要的作用，但由于技术的不同，每台服务器都有各自的特点与性能。对工程项目而言，最好的产品是那些用户既能认识到其功能，又能了解其局限性的服务器。

服务器应用的日趋普及，对像素提出了更高的要求。标清（SD）已经开始发出“临终的哀鸣”，高清（HD）正在成为标准。2007年，在百老汇上演的迪士尼公司的《小美人鱼》一剧，使用了Green Hippo公司的Hippotizer HD媒体服务器，自此以后，高清就成为笔者日常工作的一部分。从那时起，使用的1 920×1 080服务器已经扩展到了Coolux公司的Pandoras Box与PRG公司的Mbox Extreme，笔者希望在不久的将来会使用到更多的媒体服务器。

首先做一个旁注。本文中讨论的基准分辨率为1 920 ×1 080、播放速率为30帧/秒、固定比特率为24 kbps、长宽比为16:9，有时把这种规格的服务器称为2 K（而不是1 024×768的分辨率、4:3的长宽比）。本文提到的一些服务器可达到4 K的输出，其中至少有一台服务器根本没有分辨率的限制。（然而，在那种分辨率的条件下，使用某个编辑过的视频片段，只能得到一个播放图层。）最有趣的是可以把多台服务器组合使用，以形成数百万的像素点区域，甚至以三维形式呈现。

服务器的选择

在决定使用哪些服务器之前，应牢记每台服务器的局限性。例如，在系统性能明显减弱之前，一台服务器可以播放的最多的图层数或最多的定格画面数分别为多少？普遍的错误观念认为：高清定格画面不具备任何处理能力，因为它是一幅定格画面。而事实是：大部分的服务器仅仅基于分辨率。无论是高清定格画面还是高清视频片段，对服务器来说都是一样的，因为它们具有相同的分辨率。因此，服务器把它们两者都视为高清来对待，并消耗更多的系统资源。

对于高清的另一个普遍的错误观念认为：高清媒体服务器的功能是无限的。高清播放的好坏可以通过显卡或处理器的性能来衡量。基于Windows操作系统的服务器（比如：Hippotizer、Pandoras Box）对于其推荐的视频卡提供了编写自定义译码库的功能可供选择，这意味着大部分的PC服务器更多地依赖于显卡。基于Mac操作系统的服务器（比如：Mbox Extreme）依赖于处理器。

每台服务器对视频片段的载入方式或译码方式将会对编程起支配作用。以各种比特率制作一些不同的测试用视频片段，直到获得令人满意的输出品质与播放性能为止。如果操作者使服务器超载运行，那就不应该归咎于服务器。例如，可以循环播放2~3个时长为30 s的高清视频片段，而其他时间只能播放1个关于古加多（giganto）的时长为30分钟的视频片段。一些服务器具有错误日志功能，通过它可以获知服务器在哪方面超载运行。Pandoras Box具有强大的错误日志功能。通过查看日志可以查询到服务器超载或崩溃的精确时刻，以及是哪个视频片段使服务器超出了其承受能力。如果操作者得到了业界喜欢称之为“jackpot”的信息，那么日志大致显示：“恭喜，你已使服务器崩溃了”。

Green Hippo公司的服务器有一个实时状态选项卡，通过它可以实际监测显卡的帧速率与可使用的内存空间，该选项卡还具有日志功能，它记录了一切影响服务器状态的信息，使用者在编程与运行cue时也可以对其进行监测。对高清媒体服务器进行编程需要有责任心，必须为利用系统资源中的shell game做好准备，以此来避免可怕的“jackpot”错误信息。

在开始一个应用了高清媒体服务器的项目之前，需要问自己如下问题：

● 为什么要应用高清？

● 采用高清之后确实能获得良好的视觉效果吗？

● 打算如何使用服务器？

● 哪台服务器或哪些服务器的组合可以完成整个项目？

● 如果有一块800像素宽、100像素高的LED显示屏，确定真的需要使用高清媒体服务器吗？

服务器具有的功能已远远超越了受控于DMX的视频片段或DVD播放机具有的功能。媒体服务器使整个设计充满活力。目前，对服务器的编程大致有两种方式。第一种方式仅仅把服务器当作播放设备，没有任何效果。第二种是类似“搭积木”的方式，把服务器当作一套现场合成且基于图层的系统。编程师编辑素材，如同非线性编辑师、效果师与着色师在电影制作中所做的那样。与现场合成的主要差异在于可以对素材进行实时编辑与播放，使用多个视频片段，采用色彩变化、速度变化，甚至采用随时间变化的现场效果或边界融合变化。设计师、导演与艺术家可以要求变化，几乎在他们完成请求之前就可以看到所要求达到的变化效果。使用第一种方式，如果需要变化，那么必须重新编辑整个视频片段，然后生成一个新的、完整的视频片段。编程方式的选择取决于每一位设计师的风格，当然两种方式都能完成任务。

高清媒体服务器运用于《浮士德的沉沦》

一些系统使用单台服务器、单输出模式。有些系统由多台服务器构成，经由VJ的现场控制把服务器结合起来。奥兰多举办的WES 2009大会就采用了这种系统。哈特曼工作室（Hartmann Studios）的美术设计师格雷格·沙利文（Greg Sullivan）和笔者参与设计。他负责控制一台Hippo服务器的4个图层（工作于双输出模式）并使用了一个ArKaos 设置——VJ-style，笔者使用一台MA Lighting公司的grandMA控制台来控制该台Hippo服务器的其他部分。由于沙利文把VJ-style与他的设计理念相互融合，与会者们完全被折服了。进一步的复杂效果可以通过MIDI同步、DMX控制和位于不同位置的操作员之间的密切配合、各种运动跟踪等方式来实现。列表可以一直继续下去。这被戏称为“疯狂的学科”。

过程向导

在集体环境中同时对多台服务器进行编程可被称为开放式编程。这类似于DJ、VJ与摄像指导相互合作，以使观众体验到更好的视听效果。每一位编程师与操作员有权访问属于他的那部分系统，同时，系统之间也有权互相访问。这可以通过灯光控制台（该控制台以手动方式进行编程或运行）、MIDI控制器、SMPTE或MIDI时间码、服务器时间轴、beat bridge、screen-thieving、或者同时综合使用上述方法来实现。当然，为了项目成功，每个人都必须尊重系统资源，并能监测资源的使用情况。

首先，设计师、编程师与合成师必须相互合作。编程师必须通过多重触控构架来生成播放曲面，这可以通过各种方式来实现。第一种方式是要有一个连接到服务器的远程台式机，或者对Green Hippo公司的服务器而言，有一个可以在任意一台电脑（该电脑使用Windows XP Pro操作系统，甚至使用运行于Mac操作系统之上的Windows XP Pro操作系统）上运行的受加密狗保护的Zookeeper软件。对Pandoras Box服务器而言，有一台coolux公司的手提式电脑，来运行受加密狗保护的媒体管理器应用。这两种方式除了可以实时查看播放外，还可以看到系统上的所有服务器并可以对资源进行编码、上传或分配，只需选择想要监测的内容即可。还有一个很好的功能是Pandoras媒体管理器与Green Hippo公司的Zookeeper软件具有组建网络工作组以此来访问系统的能力，因此，编程师可以看到编程师素材，设计师可以查看设计师素材。操作员可以处理操作员素材，合成师可以使用合成师素材，相互之间互不干扰。

接着，就是要在一台远程电脑上运行可用于大部分控制台的离线软件，以使设计师与舞台监督可以看到当前状况（一些操作员可能会对此产生畏惧）。通常，cue列表对于舞台监督来说是足够用的。真正勇敢的是，把命令行发送给设计师，甚至提供灯具清单，以便在编程时不会被问到：“遮光板关闭了吗？”笔者发现数字式cue列表远远胜过纸张式cue列表，因为每个人都可以看到正在进行的任务，更重要的是，知道何时该等待系统来完成任务。

其后，音响、灯光、舞台监督与管弦乐队等部门都必须融入工作组，成为其中的一份子。服务器革命已使各部门通力合作。一个非常好的例子就是罗伯特·勒帕吉（Robert Lepage）的作品《浮士德的沉沦》（La Damnation de Faust），现已成为纽约市大都会歌剧院（New York City Metropolitan Opera）的保留剧目之一，该作品横跨2008年春秋演出季。笔者与设计师霍尔格·福特（Holger Förterer）把Ex Machina HD交互式服务器与Hippotizer HD媒体服务器相结合，创造出了一套完全交互式的播放系统，它具有革命性的意义，以此团队为grandMA自定义了DMX512通道，以便快速地添加交互素材。

每天晚上在大都会的编辑室中，福特编制交互代码，笔者制作新的交互方式，使其融入编程之中，以用于第二天的排练。要是没有创意团队的帮助，这一切都不可能实现。创作团队与动画、音响、管弦乐队、灯光与舞台监督等部门通力合作。这是笔者参与的最庞大的工作组。

这套系统由Green Hippo HD媒体服务器与Ex Machina HD交互式服务器组成，它们把1 920×1 080交互式影像投射到前后屏幕上，这些影像构成了五幕场景。Hippo服务器为Ex Machina服务器提供了前景与背景，在屏幕上呈现出最终的交互式合成效果与影像画面。Ex Machina服务器中的素材来自现场运动跟踪、现场抓拍的影像、管弦乐队与合唱队的音频反馈、红外摄像机与高清摄像机的反馈、运动控制系统（该系统用于打开与关闭布景前部的屏幕）的反馈以及投影仪的光闸控制。运行编制的定制程序，在Ex Machina高清服务器中会产生影像、动画以及用于控制交互式效果的规则，根据代码达到了完全的实时性。

因此，体验影像的同时还能感受到了素材之间的交互式效果，就好像它正在被创造出来一样。接着，笔者使用了自定义交互式控制，使用grandMA控制台来运行，以支配团队可以插入的任何来源于现实世界的素材，其中包括：风、水、飘动的树叶、凋萎的树叶、飞翔的小鸟、小鸟对声音做出的反应、烛光的闪烁与吹灭、以及每个人的最爱——火。该系统提供了一整套的媒体融入功能，被称为“随机控制”。

《浮士德的沉沦》，运用Ex Machina HD交互式媒体服务器与Hippotizer HD媒体服务器，创造出了一套完全交互式的播放系统

大都会的希德是团队中不可或缺的成员之一。为了让系统运行起来，必须制作自定义控制，因此，要对grandMA控制台的通道单独定义，每台灯具可以拥有25个自定义控制。每个控制都支配着对现场输入、素材输入或由代码生成的输入所做出的交互反应的方式。grandMA预置、载入交互效果，然后希德再根据需要有选择性的对交互效果进行增减。再次按启动键之后，根据程序，该系统会被关闭，然后预置下一个交互式控制。

该自定义控制使我们知道了一台灯具在grandMA控制台中可以包含的自定义属性的上限个数，答案是128个。而grandMA2在这方面已经有了很大改进。投影部主任泰德·希德（Ted Sydor）在每场演出结束后必须卸载这套系统，并在每场演出开演前的4个小时内重新安装这套系统，与舞台监督、演员与管弦乐队保持完全同步。演出中的许多时刻，希德必须跟踪多名演员、听从舞台监督、监测投影系统，并时刻准备以手动方式同步超控（即让自动控制暂时失效）任何潜在的系统差错。

大都会的管理部门提供了另一种组建系统的方法，以使创意团队与工作人员形成一个整体，他们不是以一种常见的袖手旁观的态度来对待演出。排练期间，希德与他的同事们坚守工作岗位。这使笔者能在排练时腾出时间来快速地对程序做一些修改，甚至可以远程运行控制室内的grandMA中的一个cue列表，到舞台监督所在位置，希德与舞台监督之间都能保持随时联系。

另一个值得称赞的是切换器、投影机输出与VGA信号分布于大都会中的多个位置，因此，每个人都可处于同步状态。《浮士德的沉沦》的演出特别复杂，其关键就在于营造幻觉。如果舞台监督发现一个投影cue还没有完成，他会对此做出反应，等待或请求希德根据需要进行超控。如果设备出现了故障，Scharff Weisberg公司或Ex Machina公司的系统专家会提出解决方案。

该剧目采用的这套交互式系统在媒体设计界的影响将会持续一段时间。纽约市大都会歌剧院、Ex Machina公司与Scharff Weisberg公司组成的专家云集的制作团队，把多路高清系统的数字网络体系结构融入到了美国航空航天局的全开放交互式空间站中。

自从《浮士德的沉沦》上演以来，对高清与标清的处理方面已经获得了许多突破。迪士尼公司的《舞出我人生3D》（Step Up - 3D）中利用了开放式编程。笔者使用Adobe After Effects软件制作了自定义素材，它会对声音播放做出反应。然后，把这些视频片段载入Green Hippo HD服务器中。由声音播放系统提供的SMPTE信号来触发用于控制视频与灯光的grandMA，这使得整套系统对街舞比赛做出了反应。在任何一个比赛场景中，导演与摄影指导都可以切换到任何场景，处于完美的同步状态，可以使场景获得精确的再现。

切换器、投影机输出与VGA信号分布于大都会的多个位置，每个人都可处于同步状态，这对于营造剧目的幻觉效果至关重要

《浮士德的沉沦》的高清处理效果之一