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电视节目的存储及管理(1)

2016-12-14 01:18 前 言 电视台对电视节目的存储目前主要还是采用传统的磁带存储方式，这种原始的方式有很多的弊端：易损，占地大，成本高，难于重新使用。更重要的是难于长期保存，通常在满足磁带保存环境的要求下，磁带的寿命一般在10年左右，到期只能淘汰，再也不能使用。另外，对于长期积存的磁带，各电视台也没有非常有效的管理工具去管理，开发，利用这些越积越多的资源，记者与节目制作人员尽管知道台里有丰富的资料，却由于难于查找所需的节目，而放弃使用这些几乎免费的资源素材，更不用说向社会开放这些资源，满足日益发展的电视节目资源的全球化共享。 随着计算机信息技术与视频技术的发展，出现了稳定高效的数据压缩方式，高速宽带计算机网络，以及大容量数据存储系统，而且国际互联网及企业内部网的超前发展也给电视台节目挡案的网络化存储，查询，共享，交流提供了可能。宽带网络技术及视音频压缩技术的成熟，为电视台网络化铺平了道路，今后传统意义上的电视节目制作，播出设备及带库管理将逐步向多媒体网络设备过渡，网络所具有的高效率与灵活性等优势，会充分体现在电视台的节目传输，分配，制作，播出及存储领域。 今天，越来越多的电视台装配了基于计算机系统平台的非线性编辑设备，新闻制作网及自动化播出设备，但是作为实现共享的数据源——节目资源的存储及管理却还停留在早期磁带库阶段，究其原因，虽可举出种种理由，但无庸讳言的是该环节已阻碍了现代化的视频资源共享方式的展开。本文就是想在这方面做一些积极的探索。 一 . 电视节目的存储 1 . 存储方式的选择 电视台所存储的内容以视音频素材为主，在选择存储方式时，应综合考虑过去，现在，将来已经使用或将要使用的方式，选择高质量，高效率，便于利用的方式存储各种不同类型数据。 图1给出了电视台的节目生产流程。在专业视频应用领域，不管是压缩还是非压缩，大都集中在分量格式领域，因此在做格式选择时要特别注意。根据具体应用情况，不同阶段选用相适应的信号格式，使整个生产流程平滑过渡，尽量减少信号转换造成的损失，以达到最佳质量效果。 若信号采用不压缩方式记录存储，信号质量最好，无损失。但存储数据量非常大，以1小时无压缩数字视频信号d1计算，其数据量就达100gb以上，对电视台数以万计盘的磁带来说，如此庞大的数据量会使存储成本，管理费用及日维护费用非常高。随着压缩技术的成熟，由压缩所带来的信号损失也越来越小，已完全达到了制作及播出要求，因此选择适合的压缩技术和格式，对信号进行压缩后再存储，降低存储成本是必然的选择。 3、图像质量足够高，满足记录重放复用的要求。7、压缩效率高，在保证图像质量的前提下，降低存储成本和维护费用，减少网络传输压力。9、较好的兼容性。兼容hdtv和dtv等数字电视的飞速发展，压缩格式应较易向数字电视过渡且损失较小。 12、良好的互操作性，压缩格式必须可应用于节目制作及传输播出的全过程，以减少格式转换带来的损失。13、 较长的技术生命周期。 mpeg-2是目前全球电视行业都普遍接受的专业视音频信号压缩格式。已经广泛应用于信号传输中，且在高清晰度电视，数字电视中也已采用了mpeg-2压缩技术，同时mpeg-2在前期素材采集，后期节目制作领域的应用技术也在不断发展成熟。利用存储的节目进行二次编辑时，无论何种压缩格式，一般均要求采用4：2：2取样格式，因为4；1：1或4：2：0取样格式做二次编辑时，色度还原性较差。对于现存的jpeg，m-jpeg和mpeg-2压缩方式而言，只有i帧的mpeg-2实际上与jpeg编码相仿，两者均采用dct（离散余弦变换）算法，但两者在内部处理上有所不同，mpeg-2更加专注于视频信号的处理，而jpeg对图片处理拥有更大的灵活性，而对于电视编辑人员及众多电视观众，这种灵活性对他们是没有意义的。mpeg-2在处理单帧视频信号的压缩效率稍高于jpeg约15%--20%左右，由于两者压缩算法不完全相同，当由m-jpeg转换为mpeg-2时，不单要进行再压缩，同时还要进行压缩格式转换，这种格式的级连转换会造成较大损伤，而对于mpeg-2之间格式转换来说，i帧不必再进行格式转换，仅需进行再压缩即可，因此损失比mpeg与jpeg之间转换小，这就是整个链路最好采用一种格式的原因。由于目前技术条件的限制，长gop结构的mpeg-2做编辑尚不成熟，但只有i帧或ib帧的gop结构的编辑技术已步入实用阶段，随着逐帧mpeg-2编辑技术的逐步完善，从素材采集一直到存储播出整个链路均采用mpeg-2一种大格式成为可能。在不同的应用场合，采用不同的“级”和“类”组合，配以合适的码率，可满足不同的使用要求，如在采集，编辑，制作阶段采用只有i帧和ib帧的短gop结构组合的mpeg-2 4：2：2编码方式，码率选择30-50mb/s，重点保证编辑质量与编辑精度；传输播出时可根据使用场合要求的不同选用有ibp帧的gop（12帧）结构组合的mpeg-2 4：2：2或4：2：0编码方式，码率选择4--10 mb/s的低码率；存储时也可采用长gop结构的mpeg-2 4：2：2编码方式，码率选择15--20 mb/s。这样一来，整个链路均采用mpeg-2一种格式，最大限度的减少了由于数据格式转换带来的图像质量劣化，使系统组合更为合理统一。 2 . 存储介质的比较 计算机技术的飞速发展，也使其拥有的成熟技术及先进理念，迅速渗透进其他行业与领域，存储技术就是如此。计算机的存储系统是由内存，硬盘及辅助海量存储器（硬盘阵列，光盘库，数据流磁带机）构成。根据不同的应用场合，大中小型计算机应用系统配备不同的数据存储设备。我们知道各种存储介质有其各自不同的特点和适用范围，其容量，性能，价格关系构成一金字塔结构，如图2所示，塔尖为内存即芯片级存储，以下依次为硬盘，光盘，数据流磁带。内存由于是芯片级的存储，完全为计算机cpu专用，不能用于大容量视频数据的存储，本文不再详述。下面重点对其他几种介质的性能，价格及其在电视领域的应用前景进行分析比较。 2 . 1 硬盘 硬盘在计算机的硬件配置中是不可缺少的部分，主要用于计算机数据，程序，软件的存储。 硬盘的容量决定于盘片数与面密度，问题是盘片数的增加会使硬盘体积增厚。目前高端硬盘产品scsi硬盘采用的是正反面都记录的多盘片结构，都有磁头用于数据的读写，存储密度可以达到每盘片1820mb。