高清媒体数据编码的编码技术
高清媒体数据编码的编码技术
摘要：本文根据黑龙江电视台高清制作网所选用的媒体数据编码形式进行了研究。
逐一分析了三类高清媒体数据编码的适用环境、编码技术、以及他们之间的优缺点，从而分析出这些高清媒体数据编码在电视台的适用环境、解决电视台数据存储的瓶颈问题，并对高清节目制作网的搭建起到了需求分析的参考作用。
关键词：编码;高清;非编
黑龙江电视台自2008年至今，已经建设完成多个运行稳定、配套设施完善的高清节目制作非编网(后面简称高清网)。
每天约有数百分钟的高清媒体数据在高清网上进行运算和存储。
经过几年诸多电视、新闻栏目的洗礼，各高清网已经顺利的通过了数据压力测试和网络安全测试。
可以说这不仅与整个网络架构的硬件选择与配置合理有关，更重要的是在网络架构前期对媒体数据编码的正确选择，它是保证整个网络稳定运行的关键。
目前并存的几个高清网多采用的是DNxHD编码、H.264编码、MXF编码。
一、DNxHD编码。
DNxHD编码是基于MXF格式的开放性的编码。
现在全球高清的后期制作编码领域是个空白，业界需要的是开放性的标准，而不是封闭的标准[1]。
Avid DNxHD被广泛地应用于众多高清电影和电视节目的制作当中。
DNxHD编码是AVID高清网存储架构中最核心的高清存储编码技术，用于赛事和高清节目的离线编辑，DNxHD采用23.976/24/25 制式时的`数据率为 36Mb/s;采用29.97p 制式时数据率为45Mb/s。
处理未经压缩的高清媒体对带宽的要求接近1.2Gbps,方式上与传统的未经压缩的高清媒体处理方式不同。
DNxHD编码是在采集HD-SDI时编码时产生，保持了母带品质的图像，实时编辑与预览HD，利用现有存储与网络基础设施来实施高清数据工作流。
P2、蓝光盘、硬盘记录载体都可以采用该编码使之做到同一码流。
在该系统中采用的是DNXHD 120的编码格式，8 位媒体具备 HD 品质，但需要的存储量较 8 位未压缩的标准清晰度媒体减少大约20%。
DNxHD编码的特点是按照1920X1080的满像素来进行编码的。
在相同的码流下，它的质量优于高清摄像机编码的质量。
譬如，在高清网中对一个节目的一段素材进行几十个特技的制作并多次渲染，测试结果标明，DNxHD编码在多版渲染后基本上没什么损耗。
二、H.264/AVC编码技术
H.264是目前国际上最高性能的压缩数字视频编解码标准。
编码技术最大优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。
在MPEG-4需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要3～4 Mbps的传输速率[2]。
高清非编网中，高清制作采用H.264 1.5Mbps(全高清1/9画幅)作为代理码流，用于视频浏览、粗编。
经过实际测试，画质满足要求，且画面浏览、编辑流畅，能够满足常规的节目制作要求。
如此低码率的码流在以前的高清视频制作网络中是没有使用过的。
相对于其他解决方案中30 Mbps的代理码流，能够节省95%的网络带宽，为代理码流编辑站点的大规模扩展提供低成本解决方案，降低系统成本的同时提高系统稳定性。
三、网内多设备兼容编码AAF协议(Advancde Authoring Formate)
在过去的后期制作中我们常遇到特别的要求：一个节目需要在不同的设备上完成不同的工作任务，如需要先在一台非线性编辑设备上完成校色，然后将节目打包到另外一台非编设备上进行特殊的效果处理。
AAF就解决了当时只能依靠上下载来解决的问题，现在采用AAF就可以快速的完成这种工作。
AAF格式中含有丰富的元数据来面熟复杂的编辑、合成、特效以及其他编辑功能。
经常用到的元数据包括：所有权和位置(通过它可对素材惟一识别)，管理(权限、加密、解密等)，说明(名称、创作者等)，参数(编码格式、设备型号)，操作(编辑和合成数据)，关系(描述元数据和素材之间的关系)，时空(地点、时间、事物、拍摄角度等)。
通过这些元数据就可以知道编辑项目中素材之间转场时间长度是多少，素材添加了什么特技效果，素材的格式是什么，素材存在什么位置，在什么时间什么地点拍摄了什么素材等等。
这样就给项目的重新创建提供了基础，实现了在后期制作中在不同的设备和不同的应用之间交换数据。
随着广播电视行业竞争的加剧和电视频道的增加，观众对电视节目的欣赏口味也越来越高。
对于节目制作来讲，不仅要有精彩的内容，而且还需要有精美的包装。
这就对我们的后期制作系统提出了更高的要求。
AAF 协会提供对AAF格式的开发和SDK的支持信息。
AAF格式在不同软件平台上所展现的强大互操作性。
目前，已有众多的广播电视设备供应商宣称支持AAF格式并作测试评估和开发新产品。
[1]乐永升.AVID DNxHD高清编码.现代电视技术.-2005-05-15
[2]黄伟.湖南卫视高标清同播的技术规范.广播与电视技术.2009.12
[3]李康,曹毅,唐晓斌.小软件 大变革――将专业光盘进行到底.现代电视技术.2009.04.15
[4]周联群.当前几中主流高清编码方式和文件封装格式介绍.现代电视技术,2010.06
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