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电视节目的存储及管理
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，<
/p>
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<
/p>
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，
< br>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<
/p>
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。
<
/p>
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，
< br>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，
< br>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。<
/p>
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
< br>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
M
PEG-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，
< br>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。
< br>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<
/p>
GOP
结构组合的
MPEG-24
：
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-24
：
2
：
2
或
4<
/p>
：
2
：
0
编码方式，
码率选择
4--10Mb/s
的低码率；
存储时也可采用长
GOP
结构的
MPEG-24
：
2
：
2
编码方式，
码率选择
15--20Mb/s
。
这样一来，
整个链路均采用
MPEG-2
< br>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。
< br>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
S
CSI
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<
/p>
可以达到每盘片
1820MB
。
硬盘的数据传输
分为
CPU
通过总线在内存与硬盘之间进行数据传输，以及硬盘
管理系统驱
动磁头寻道并将数据读出或写入盘片。其中后者是决定硬盘总体数据传输率的
关键。
SCSI
硬盘的最小寻道时间为
6.5ms
。
至于
CPU
与
SCSI
硬盘之间的数据传输率目前已能达到
80MB/s
，
而且传输距离也可达到
12m
（采用
68
芯或
50
芯扁平电缆）
。
尽管单个
SCSI
硬盘的
容量与数据传输率已相当可观，但为了支持海量存储，业界一直在研
究开发独立硬盘阵列
冗余技术即
RAID
技术，将多个
SC
SI
硬盘做为一个逻辑硬盘，保证大型
数据文件存储的整体性。
RAID
技术是目前提高硬盘阵列速度和冗余的主要手段。
硬盘虽然具有读写速度快，
数据容量大的
特点，
但是是否就适应于电视台的各个环节的节目
信息存储呢？
做个简单的计算就可以得出结论：以中型电视台
10
万盘磁带的
存储量为例，
大约需要近
20
万
GB
的信息存储量，如果采用
18GB
的
SCSI
硬盘，售价
9000
元，将需要约
10000
个
以上硬盘组成阵列，造价也成了天文数字，显然是不现实的。因此在少量的信息存
储应用
中硬盘的确有较大的优势，
比如在制作领域就大量用于非线性编辑设备，
在播出环节
也有硬盘录象机大量用于自动播出，
以
FibreChannel
构造的新型新闻制作网也多采用硬盘阵<
/p>
列作为节目存储的硬平台。
2.2
光盘
最新一代的大容量存储设备是
DVD
，其存储数据的格式为
MPEG-2
，完全能够满足广播级视
音频
信号的要求，
它达到了目前技术上最理想的容量。
DVD
光盘的几何尺寸与普通
CD
相同，
但其容量却是
CD
的
8<
/p>
倍
-15
倍。
对
于单层
DVD
，
其容量是
4.7GB
，
可存放
132
分钟的
MPEG-2
影片，这意味着标
准长度的电影和数字音频都可以记录在一张
DVD
光盘上。要实
现必须将
所有数据按一定的格式存放在
DVD
< br>盘上，
DVD
播放机才能读出这些数据
< br>,
播放出高品质的画
面和优美动听的音乐。其中影像采用
MPEG
－
2
压缩，音效可采用
MPEG
－
2Aud
io
、
DOLBYAC
－
3
、
LPCM
及
DTS
，基本上是把视频讯号压缩至
1/40
左右，但是
MPEG
－
2
的压缩率是可变
的，
MPEG<
/p>
－
2
速率平均为
3.5Mbps
，最高约
11Mbps
，
DVD
的分辨率为
720
＊
480
，
35
万像
素，
水平扫描超过
500
条，
而且还有多国字幕。
那么<
/p>
132
分钟是怎么算出来的呢？它是
MP
EG
－
23.5Mbps
＋
AC
－
35.1CH384Kbps
＊
3
＋字幕
10Kbps<
/p>
＊
4=0.59M/S
除以单面单层
4.7G
，大约
就是
132
分钟了，
其中
AC
－
35.1CH
表示
6<
/p>
个声道。
而采用双层双面技术的
DVD<
/p>
盘存储容量
达
17GB
< br>，能连续播放
8
小时的广播级节目。
通
常
说
的
DVD
实
际
上
可
分
为
只<
/p>
读
（
DVD-
ROM
，
DVD-Video,DVD-Audio
）
，
只
写
一
次
（
DVD-R(Reco
rdable)
）
和可重写三种规格。
DVD
—
Video
和
DVD
—
Audio
多用于影
音电视设备
,
而
DVD
—
ROM
、
DVD
—
R
、
可重写
DVD
则多用于计算机设备中。
其中
DVD
—
VIDEO
和
DVD
—
ROM
标
准已经统一。
只读
DVD
的发展状况见表
1
。只
读
DVD
技术相对比较成熟，也有一些应用于电视领域的实
例，
主要是被建成光盘库，
用于自动播出或
对台存节目资料进行长期保存。
这种方式不仅具
有容量优势，而
且还克服了传统录象带质量易劣化，占用空间大，
查询管理困难，
利用率低
等缺点，并且它在保存图象清晰度，
音响保真度，<
/p>
数据传输率，纠错能力及用户间交错功能
等方面也优于传统的磁带
。表
2
以
DVD-Video
为例给出了
DVD
存储视频，声音和字幕子图<
/p>
象编码的有关参数。
从表
2
可以看出，只读
DVD
-Video
的传输码率范围为
1--10Mbps
（视频）
，远小于电视节目
制作所要求的
30--
50Mbps
的码率，它只能刚刚达到传输播出的
4--10M
bps
的低码率要求，
对于存储要求
1
5--20Mbps
的码率要求而言，也显低。要想真正利用
D
VD
于电视节目制作和
存储，必须使用更先进的
DVD
技术。
只写一次的<
/p>
DVD-R
使用有机染料作为信息记录层，
可以说它是
DVD
版本的
CD-R<
/p>
。
目前
DVD-R
刻录机只有整盘刻写和增量刻写两种刻录方式，一台售价约为
5000
美元左右，相当昂贵。
与只读
DVD
< br>相比，技术指标上没有更多改进，主要用于
DVD
节目的
编辑，检验和小批量发
行，不适宜于电视台节目的制作与大量存储。
对于可重写
DVD
，目前存在<
/p>
DVD-RAM
，
DVD-RW
和
DVD+RW
三种相互竞争的规格，各大公<
/p>
司至今还未达成一致意见，也没有统一的国际标准。
1997
年
4
月，由
10<
/p>
家公司组成的
DVD
联盟发表了单面存储
容量为
2.6GB
，双面存储容量为
5
.2GB
的
DVD-RAM
标准，该标
准采用
了相变介质记录方式，
它的记录和读出完全采用光学技术
，
利用激光使记录介质在结晶态与
非结晶态之间的可逆相变结构
实现信息的记录和擦除。与
MO
（磁光）技术相比，相变光盘<
/p>
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