高清媒體數(shù)據(jù)編碼的編碼技術

時間：2022-10-06 05:31:49 本科畢業(yè)論文我要投稿

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　　高清媒體數(shù)據(jù)編碼的編碼技術

　　摘要：本文根據(jù)黑龍江電視臺高清制作網(wǎng)所選用的媒體數(shù)據(jù)編碼形式進行了研究。

　　逐一分析了三類高清媒體數(shù)據(jù)編碼的適用環(huán)境、編碼技術、以及他們之間的優(yōu)缺點，從而分析出這些高清媒體數(shù)據(jù)編碼在電視臺的適用環(huán)境、解決電視臺數(shù)據(jù)存儲的瓶頸問題，并對高清節(jié)目制作網(wǎng)的搭建起到了需求分析的參考作用。

　　關鍵詞：編碼;高清;非編

　　黑龍江電視臺自2008年至今，已經(jīng)建設完成多個運行穩(wěn)定、配套設施完善的高清節(jié)目制作非編網(wǎng)(后面簡稱高清網(wǎng))。

　　每天約有數(shù)百分鐘的高清媒體數(shù)據(jù)在高清網(wǎng)上進行運算和存儲。

　　經(jīng)過幾年諸多電視、新聞欄目的洗禮，各高清網(wǎng)已經(jīng)順利的通過了數(shù)據(jù)壓力測試和網(wǎng)絡安全測試。

　　可以說這不僅與整個網(wǎng)絡架構的硬件選擇與配置合理有關，更重要的是在網(wǎng)絡架構前期對媒體數(shù)據(jù)編碼的正確選擇，它是保證整個網(wǎng)絡穩(wěn)定運行的關鍵。

　　目前并存的幾個高清網(wǎng)多采用的是DNxHD編碼、H.264編碼、MXF編碼。

　　一、DNxHD編碼。

　　DNxHD編碼是基于MXF格式的開放性的編碼。

　　現(xiàn)在全球高清的后期制作編碼領域是個空白，業(yè)界需要的是開放性的標準，而不是封閉的標準[1]。

　　Avid DNxHD被廣泛地應用于眾多高清電影和電視節(jié)目的制作當中。

　　DNxHD編碼是AVID高清網(wǎng)存儲架構中最核心的高清存儲編碼技術，用于賽事和高清節(jié)目的離線編輯，DNxHD采用23.976/24/25 制式時的數(shù)據(jù)率為 36Mb/s;采用29.97p 制式時數(shù)據(jù)率為45Mb/s。

　　處理未經(jīng)壓縮的高清媒體對帶寬的要求接近1.2Gbps,方式上與傳統(tǒng)的未經(jīng)壓縮的高清媒體處理方式不同。

　　DNxHD編碼是在采集HD-SDI時編碼時產(chǎn)生，保持了母帶品質的圖像，實時編輯與預覽HD，利用現(xiàn)有存儲與網(wǎng)絡基礎設施來實施高清數(shù)據(jù)工作流。

　　P2、藍光盤、硬盤記錄載體都可以采用該編碼使之做到同一碼流。

　　在該系統(tǒng)中采用的是DNXHD 120的編碼格式，8 位媒體具備 HD 品質，但需要的存儲量較 8 位未壓縮的標準清晰度媒體減少大約20%。

　　DNxHD編碼的特點是按照1920X1080的滿像素來進行編碼的。

　　在相同的碼流下，它的質量優(yōu)于高清攝像機編碼的質量。

　　譬如，在高清網(wǎng)中對一個節(jié)目的一段素材進行幾十個特技的制作并多次渲染，測試結果標明，DNxHD編碼在多版渲染后基本上沒什么損耗。

　　二、H.264/AVC編碼技術

　　H.264是目前國際上最高性能的壓縮數(shù)字視頻編解碼標準。

　　編碼技術最大優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。

　　在MPEG-4需要6Mbps的傳輸速率匹配時，H.264只需要3～4 Mbps的傳輸速率[2]。

　　高清非編網(wǎng)中，高清制作采用H.264 1.5Mbps(全高清1/9畫幅)作為代理碼流，用于視頻瀏覽、粗編。

　　經(jīng)過實際測試，畫質滿足要求，且畫面瀏覽、編輯流暢，能夠滿足常規(guī)的節(jié)目制作要求。

　　如此低碼率的碼流在以前的高清視頻制作網(wǎng)絡中是沒有使用過的。

　　相對于其他解決方案中30 Mbps的代理碼流，能夠節(jié)省95%的網(wǎng)絡帶寬，為代理碼流編輯站點的大規(guī)模擴展提供低成本解決方案，降低系統(tǒng)成本的同時提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　三、網(wǎng)內多設備兼容編碼AAF協(xié)議(Advancde Authoring Formate)

　　在過去的后期制作中我們常遇到特別的要求：一個節(jié)目需要在不同的設備上完成不同的工作任務，如需要先在一臺非線性編輯設備上完成校色，然后將節(jié)目打包到另外一臺非編設備上進行特殊的效果處理。

　　AAF就解決了當時只能依靠上下載來解決的問題，現(xiàn)在采用AAF就可以快速的完成這種工作。

　　AAF格式中含有豐富的元數(shù)據(jù)來面熟復雜的編輯、合成、特效以及其他編輯功能。

　　經(jīng)常用到的元數(shù)據(jù)包括：所有權和位置(通過它可對素材惟一識別)，管理(權限、加密、解密等)，說明(名稱、創(chuàng)作者等)，參數(shù)(編碼格式、設備型號)，操作(編輯和合成數(shù)據(jù))，關系(描述元數(shù)據(jù)和素材之間的關系)，時空(地點、時間、事物、拍攝角度等)。

　　通過這些元數(shù)據(jù)就可以知道編輯項目中素材之間轉場時間長度是多少，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，在什么時間什么地點拍攝了什么素材等等。

　　這樣就給項目的重新創(chuàng)建提供了基礎，實現(xiàn)了在后期制作中在不同的設備和不同的應用之間交換數(shù)據(jù)。

　　隨著廣播電視行業(yè)競爭的加劇和電視頻道的增加，觀眾對電視節(jié)目的欣賞口味也越來越高。

　　對于節(jié)目制作來講，不僅要有精彩的內容，而且還需要有精美的包裝。

　　這就對我們的后期制作系統(tǒng)提出了更高的要求。

　　AAF 協(xié)會提供對AAF格式的開發(fā)和SDK的支持信息。

　　AAF格式在不同軟件平臺上所展現(xiàn)的強大互操作性。

　　目前，已有眾多的廣播電視設備供應商宣稱支持AAF格式并作測試評估和開發(fā)新產(chǎn)品。

　　[1]樂永升.AVID DNxHD高清編碼.現(xiàn)代電視技術.-2005-05-15

　　[2]黃偉.湖南衛(wèi)視高標清同播的技術規(guī)范.廣播與電視技術.2009.12

　　[3]李康,曹毅,唐曉斌.小軟件大變革――將專業(yè)光盤進行到底.現(xiàn)代電視技術.2009.04.15

　　[4]周聯(lián)群.當前幾中主流高清編碼方式和文件封裝格式介紹.現(xiàn)代電視技術,2010.06