由于节目包装合成技术相对比较复杂,需要专门的软件和硬件予以支持,因此目前还没有单一系列产品能够满足包装合成中的所有要求,须要采用多种包装制作产品共存的方式以满足实际使用需求。在节目包装制作领域,有许多厂商和其产品线。比较知名的厂商有:Autodesk/Discreet、宽泰(Quantel)、爱维德(Avid)和苹果(Apple)等国外公司,以及国内的大洋、索贝和新奥特等公司。他们针对不同的市场定位、不同的应用需求,都有相应的特色产品;然而,由于采用的计算机平台、图像板卡、编码方式、节目序列和特技方式等不同,各厂商产品间基本上处于互不兼容的状态。如何将这些不同厂商的不同产品线集合在一起,异构成节目包装网络制作系统,是摆在我们面前的一大课题。 多种产品共存会给实际应用带来巨大优势,也会带来不少问题:如何管理日益增长的数据量?如何确保节目包装合成网络中各子系统的连通性?节目包装合成网络中各个子系统之间如何进行有效的数据交换?节目包装合成网络中如何实现节目/素材的统一管理?其中起桥梁作用的、最重要的就是媒体交换中的文件格式。
节目包装网络中媒体文件交换格式
在节目包装网络中,最重要的环节是媒体素材的管理。节目包装的素材包括历吏资料、三维素材、实拍素材、中间版素材等,每个素材的片断都比较短,一般只有几秒,但质量要求较高(通常采用无压缩的存储格式),这些素材需要长期在线存储以供节目包装各子系统Web浏览并直接调用。
在素材格式的选择上,有几点需要考虑:(1)统一格式,所选择的格式是各包装站点可识别的,而且与资料存储的格式相一致;(2)通用性格式,所选择的格式是各包装子系统都能生成并能被其它子系统直接调用;(3)开放性格式,所选择的格式的编/解码标准应是公开的,比较容易实现与其它格式的转码。
在整个包装网络系统中涉及多种应用系统,它们在线编辑制作的媒体文件会有属于自己的特殊格式。其实,这种媒体文件格式就是这个应用系统的核心技术之一,它可以很好地保证应用系统的高可靠性和稳定性,真正实现实时、高码率地输入/输出视频、音频流,实现各种实时特技。因此,包装网络中各子系统专有的媒体文件是很难直接互相沟通的,于是就会形成数据孤岛。在节目包装网络环境中,视频信号是以文件的形式存在和传输的,而非传统意义上流的方式。如果文件互相不兼容,就会对系统的运行造成极大的麻烦,甚至可能需要多次编/解码,不仅会影响信号的指标,而且会降低效率,所以采用一种统一的文件格式是非常重要的。也就是说,要实现节目包装系统网络化、实现数据共享,就必须找到一个中间媒体文件交换格式。
由于节目包装系统的特殊性,其包含的媒体文件格式繁多,为了保证节目包装的最终效果,视频图像的质量要是最好的,应该满足无压缩RGB或YUV的编辑的要求,存储和交换最好带a通道。这里以PAL标清信号576/50i、高清信号1080/50i为例,说明数字电视的技术标准(符合我国现行标清信号标准和广电总局颁布的高清信号标准)。
有效码率的计算方法
(1)在ITU-R601数字电视标准中,采用8b量化
1.标清720×576/50i/4∶2∶2带α通道(PAL)视频格式,亮度信号的有效码率为:每行的取样点数×有效扫描行数×量化比特数×帧频=720×576×8×25=82.944Mb/s
2个色差信号的有效码率为:2×360×576×8×25=82.944Mb/s
α通道的有效码率为:720×576×8×25=82.944Mb/s
视频格式总的有效码率为:亮度信号有效码率+色差信号有效码率+α通道的有效码率=248.832Mb/s
2.标清720×576/50i/4∶4∶4带α通道(PAL)视频格式,同样,其有效码率为:720×576×8×25×4= 331.776Mb/s
(2)在SMPTE 274M数字电视标准中,采用8b量化
1.高清1920×1080/50i/4∶2∶2带α通道(PAL)视频格式,亮度信号的有效码率为:每行的取样点数×有效扫描行数×量化比特数×帧频=1920×1080×8×25=414.72Mb/s
2个色差信号的有效码率为:2×960×1080×8×15=414.72Mb/s
α通道的有效码率为:1920×1080×8×25=414.72Mb/s
视频格式总的有效码率为:414.72×3=1244.16Mb/s
2.高清1920×1080/50i/4∶4∶4带α通道(PAL)视频格式,同样,其有效码率为:1920×1080×8×25×4= 1658.88Mb/s
从以上计算可以看出,高清电视信号1080/50i(PAL)的有效码率是标清信号576/50i(PAL)的5倍。
由于无压缩的高清和标清信号的码率较高,在存储和交换对网络都会产生很大的压力,因此要选择一种转码效率较高、存储通用性较强、格式开放性较好的文件格式作为节目包装的媒体文件交换的中间格式。
媒体文件格式的分析
目前,媒体文件格式繁多,图像文件有TGA、TIFF、DPX、BMP、JPEG等,连续的音/视频媒体文件格式有MPEG、AVI、GXF、MXF、AAF、MOV等。图像文件格式的序列串是节目包装网络中最原始、也是最有效的,在两个包装子系统之间简单的交换也会用到,但它们会给媒体资料的存储、编目、检索带来较大的困难,显然不适合用作媒体文件中间交换格式。下面将通过对各种连续的音/视频媒体文件格式的分析,寻找一种较为理想的媒体文件中间交换格式。
(1)MPEG文件格式
MPEG(Moving Picture Expert Group)是运动图像压缩算法的国际标准,它采用了有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息,从而达到压缩的目的。目前MPEG格式有3个压缩标准:MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4,MPEG-7与MPEG-21仍处在研发阶段。
MPEG-1和MPEG-4常用于低码流、低质量的视频压缩,MPEG-2是广播级视/音频非编领域常用的压缩标准。MPEG-2分为I帧的帧内压缩、IBP帧的帧间压缩。不同的码率和帧结构的MPEG-2格式相互间是不兼容的,必须进行转码,目前还没有统一的转码机制。一般情况下,都是将压缩数据解压为基带信号,然后压缩为所需要的格式,如此转码会带来图像质量的降低,同时效率也会降低。因此,MPEG-2作为非编制作格式没有问题,但要作为通用包装网络的中间交换格式显然不合适。