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索尼梶田浩至:网络化高清制作的关键技术
2007/5/16/18:33  来源:央视网络
 

索尼中国专业系统集团,B2B解决方案事业本部商业企划部部长?田浩至

索尼中国专业系统集团B2B解决方案事业本部商业企划部部长梶田浩至(左)

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    索尼中国专业系统集团,B2B解决方案事业本部商业企划部部长梶田浩至先生做讲演,他讲演的题目是《网络化高清制作的关键技术》。梶田先生1985年加入索尼公司,一直都是做大客户管理商业战略部长等等,现在担任B2B解决方案事业本部和商业企划部部长。

    梶田浩至:非常感谢大家,下午有机会和大家共享我们的技术和知识。

    今天首先祝北京国际电视技术研讨会取得圆满成功,下面我们主要把精力集中在高清的网络化制作的关键技术上。尽管索尼有很多先进的显示器技术、摄像机、切换台,但今天为了节省时间我们只讨论一些和高清网络化制作有关的技术,如果大家有什么问题的话可以直接联系王亚明。

    大家现在看到的图是有关高清制作的环节。在整个高清制作的环节上有电影、电视、电视剧和一些独立制片人,还也一些新闻等等采集,后面还有后期制作、播出发行,显示等等。这么多产品里面我们有不同的应用,最上端我们研发了用于高质量的高清解决方案,比如用在一些电影和高质量制作需要的应用上,中间这层我们主要是把精力放在网络化的高清制作的设备研发上,最下面这层是普及型的,一体化的,小型的高清制作设备。要想实现所有的方案光靠索尼一家是不够的,所以我们和(英文)、XT,还有中国的大洋索贝、新奥特和(英文)、SDI等等一起为用户提供最好的解决方案。

    索尼可以提供4:2:2或者是4:4:4全分辨率的取像结构,我们还和像苹果这样的非线性公司一起提供4:4:4高质量制作的工作流程。今天主要是讨论网络化高清制作的产品和技术。编解码技术是我们现在讨论的关键技术之一,索尼研发了很多编解码技术,从最高端的HDCAM SR,我们采用了MPEG4的压缩编码,我们用MPEG2的压缩编码用于网络化的高清制作,在民用的产品里面我们采用AVC长GOP,AVC长GOP目前并不需要特别多的编辑工作,因为需求不同,所以我们利用了不同的编码算法满足不同的应用。

    去年我们已经在NAB上宣布,全球XDCAM光盘设备已经被很多大的广播制作机构所接受,去年没有发布CBS OBO,他们都采用了索尼光盘产品,他们的非线性编辑都是采用的苹果、AVID或者索尼提供的(英文)非线编的制作系统。这些是另外一些例子,比如像WSC也使用了我们的系统,他们在非常严酷的环境下,比如风沙很大,很冷,振动很大等等各种严酷的环境下。今年NAB CNN已经宣布他们将在全球范围内使用索尼的光盘高清制作系统用于新闻制作。

    索尼在过去的时代里研发了很多产品,比如像BETCAM SP一直到世界第一台采用压缩算法的,所有设备都是基带方式连接,工作方式都是把设备和设备连在一起。索尼在10年之前,在数字BETCAM上采用了压缩算法的设备,当时是世界上第一个采用了压缩算法的录像机,也改变了当时整个的设计思想,一直到现在我们仍然是在XDCAM里面采用压缩算法,索尼认为新技术的引用必然会增加新的成本,所以我们希望和用户一起讨论怎么样更好的解决今后的发展问题。

    正像大家所了解的一样,现在时代已经变化了,过去讨论的是基于磁带的工作流程,现在我们讨论的是基于IT的,基于文件的工作流程了。过去索尼研发的设备所有的计算机码设备是索尼自己的,跟别人没有任何关系,但是在网络化的时代编解码是和所有其他第三方厂家有关系的,我们要考虑IT化的工作流程必须采用一种开放的编解码的算法,因为这些编解码算法不光和索尼有关,还和大洋、索贝、苹果、AVID这些公司都是有关系的。

    不光考虑编解码的算法,还要考虑整个系统里像网络带宽成本、服务器的容量、用软件编解码的速度、非线性设备的可提供性以及媒体管理等等。其实所有因素都是和成本有关系的,比如像存储容量和网络带宽,它是和成本直接相关的。比如像编解码的复杂性,越复杂图像质量越好,越好我们需要CP更多更强大的功能,还是和成本有关系。码率同样和存储媒体的成本有关系。比如像我们用不管是移动媒体还是服务器媒体,每一个GB其实都是和成本有关系的。还有工作流程,因为我们在设计系统的时候必须要考虑到无隙的工作流程的衔接。

    因为IT技术带来的产品更新,周期变化,大家知道IT产品很多是民用化的,使用量很大,成本非常低,同时带来另外一个问题就是更新速度周期非常快。索尼(英文)高清网络化制作系统的案例,中心存储我们要存储600小时的高低码率容量,还要有200个使用代理码流的浏览器,因为有200个浏览器,它采用的是低码率的代理码流,所以就会大大降低码率,降低成本,复杂编辑只有20个,占用了大部分的网络带宽,这种设计主要是为了降低整个设计成本。比如像编解码技术直接和码流相关,比如我们用50兆码流速度,用600小时存储容量,实际上整个需要贷款12个G,如果我们把编解码的算法改变,改变它的码率,整个存储和带宽成本就变得不一样了。

    这张图列出了现在大家知道的所有开放式编解码算法,在网络化制作高清中我们要求一定要用开放式算法,因为这和很多公司都有关系,索尼目前在网络化高清制作使用MPEG2长GOP的编码方式,4:2:2取样结构50兆,同时还有35兆4:2:0的取样结构。当年我们在发表数字BETCAM的时候做了一个多带复制的演示,复制的次数是100次,因为在当年的环境下磁带单机的时候主要考虑的是图像质量,不过在网络化制作的时候我们不光考虑这一个因素。

    我们并不非常详细的解释,只是简单介绍一下什么是MPEG2长GOP的编码算法。这张图是AVC长GOP的编码算法框图,红色部分是AVC和MPEG2不同的地方,因为采用了这些更先进的工具之后,AVC在长GOP的时候压缩效率要比MPEG2提高至少1倍以上。刚才讨论的是基于50兆或者35兆的高清制作方案,但是在非线性编辑网络的时候我们需要考虑到用软件进行编解码,它的速度以及效率的问题。实际上在AVC短GOP处理上这些阴影部分所有处理工具是不用的,真正区别在这儿,MPEG2使用的是可变长度的编码算法,在AVC的时候采用两种,一种是对象自适应性的二进制编码,还有一种是对象自适应性的可变长度编码,这两种编码会提高一部分的工作效率,但提高的不是很多,如果AVC不采用长GOP的时候其实压缩效率并没有比M2高多少。

    我们经常讨论的问题还有一个是长GOP怎么能实现0帧精度的编辑。现在有些非常好的技术在非线性编辑设备里面可以实现非常精巧的长GOP编辑,有一个例子,这是图像A,这是图像B,如果做一个编辑,转换的时候我们事实上用不到把A和B都截到I帧,只是在做特技阶段截到I帧,然后再重新编码。这说的是服务器需要的存储量、服务器的容量和成本,它们能用软件实现编码、解码速度的关系。如果我们想用网络化制作4:2:2的全高清的话只能采用MPEG2长GOP,才能从编辑、采集到整个网络化制作满足需求,如果需要更高的图像质量我们建议大家采用更高码流的,采用MPEG4算法的,比如像XDCAM SR这样的设备。

    网络化高清制作不光需要一个厂家的努力,需要所有有关厂家的共同努力,我们叫它生态环境,只有这些厂家都支持这样的解决方案,我们才有可能实现,在中国我们有大洋、索贝,在国外有苹果和AVID,他们现在都支持长GOP的MPEG2编解码算法。除了刚才我们谈论到的用纯软件的编解码之外,索尼还研发了基于硬件的,一种芯片的MPEG2长GOP编解码的芯片,还有它的模块,这些模块我们也提供给很多的合作方,这是PC Card(Express Card)形式的插件,这是采用芯片模块,这是PCI的插板,NAB的时候(英文)已经宣布它要采用索尼的硬件支持它的服务器,长GOP的编辑和播出。另外像其他的非编厂家AVID也准备采用索尼的硬件模块。

    除了编解码之外另外一个关键的核心是存储媒体,在NAB的时候我们发表了两种基于两种技术的存储媒体,第一种是50个G的单面双层的光盘,第二种是闪存卡,基于Express新的工业标准的存储卡,当然存储媒体是很重要的因素了,不过存储媒体的因素和采用什么样的压缩编码算法、什么样的文件格式以及怎么样把它存到媒体上都是有关系的。

    随着技术的发展,把什么样的数据存在什么样的存储媒体上就变成比较大的问题,比如说什么文件系统,什么文件格式,如果在技术进步的时候怎么样把现有的节目内容转移到下一代的存储媒体上都是我们考虑的一个内容。举个例子,世界上大量使用索尼的XDCAM录像机,我们在录像机上增加了接口板,EVPR,可以用文件方式把磁带上的文件转移到硬盘里去,这就是索尼在考虑随着技术进步存储媒体也一代一代进步,我们考虑要提供这种转移和解决的方案。

    这张图是索尼单片双层光盘的示意图,一个盘片上有两层,零层和第一层,节目实际上是无逢的记录在不同层上的,尽管光头在跳动,从一层移到另外一层,但整个节目码流是不会中断的。

    从专业光盘的盘片和驱动器可以看到,第一代专业光盘存储容量是23个G,驱动器的读取速度是170兆,现在已经实现单面双层50个G,驱动器的速度已经达到了250兆。在此基础上我们下一步比如像盘片现在是单面双层,将来就有可能采用四层,这样的话可以把存储容量在现在的基础上加倍,下一代的光驱速度也比现在更高。

    有一个好消息,比如说在美国,大家都知道专业光盘是从蓝光发展起来的,基于蓝光技术的PS3游戏及已经在美国上市了,采用的就是蓝光的存储技术。另外一个存储技术的发展就是闪存卡,NAB期间索尼和(英文)合作发明了Express插槽存储卡,Express插槽是最新的技术标准,采用这种技术标准的存储卡性能会更高,我们的目标是它的存储速度能达到每秒钟800兆,不光是Express插槽接口的传输速度,还和整个计算机系统总线速度是有关系的。

    看一看索尼产品线,现在看到两种记录媒体,它考虑的角度是不一样的,一种是从成本和性能角度考虑,另一种是从尺寸和价格角度考虑。其实闪存价格下降的非常快,如果按每个G比较,目前闪存价格仍然大大高于光盘存储媒体。在一些很小的系统里,比如像独立制片人或者个人应用,因为是个人,只有一个人来用这个设备,所以对很昂贵的媒体他们是可以管理的很好的。在这种小的系统里他们就可以把卡直接插在PC机上,把文件进行拷贝。不过像一些大的电视台和大的广播机构很明显不可能把这样昂贵的记录媒体管理的这么好,所以我们在电视台的应用仍然建议采用专业光盘的记录媒体,现在专业光盘记录媒体不光有4:2:0的35兆的产品,下一步我们将会介绍4:2:2的50兆的码率设备。

    实际所有这些产品线都是基于MPEG家族基本技术的,民用的产品实际用的是AVC HD,AVC这种产品允许用更低的码率,所以就可以用一个塔记录更长时间的节目。刚才大家看到有基于光盘的摄录一体机,还有基于光盘的录像机,都是4:2:2 50兆的,这是采用存储卡的小型手持机。这是另外一个案例,这个案例不光是把存储媒体用在现场采集上,还要把它用在归档处理上,比如说外面拍摄的光盘我们可以采用光盘机械手的设备进行自动的上载,然后存档。这是一个光盘库,我们考虑的主要是成本因素。

    这是另外一个案例,这个案例是在NAB索尼的展台上展示的,和ABS和AVID一起合作,展示了采用光盘整个流程和存档的系统,当然了这个系统设计我们在中国主要和中国的伙伴一起合作开发。再次让大家看一下这张图,从图上可以看到从高端到低端所有产品其实采用的都是基于MPEG压缩编码算法,不同应用上我们也采用了不同的记录媒体,在网络化高清制作的应用上我们还和很多的合作伙伴一起联合开发开放式的网络结构。

  
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