【技术文章】
| 节目制作中数字压缩格式选择之我见 | |
| 林景云 | |
| 本文作者林景云先生，中央卫星传播中心总工程师、教授级高级工程师 | |
| 关键词：非线性编辑 数字压缩技术 格式 一 问题的提出 20世纪90年代中后期，随着技术的发展，非线性编辑系统(后简称非编)如雨后春笋，在电视节目制作中获得了广泛的应用。从初始在某些节目制作中替代传统录像机用于编辑，发展到基于非编的网络、节目资源共享以及其他方面的应用，在电视节目制作中引起一场变革。 这场变革是多种技术发展的结果。其中数字技术尤其是数字压缩技术的成熟，是重要的因素。今天，在广播、通信、IT领域，以及其他相关行业，数字压缩已成为不可或缺的技术，非编系统可谓其众多应用之一。 众所周知，在非编系统发展的初期，尽管也有厂商采用诸如小波变换的压缩方式，但M-JPEG占了主流。与此同时，几家录像机生产厂商分别推出了不同压缩格式的数字录像机，录像机市场出现了“春秋战国”的局面。这给用户既提供了很大的选择余地，也带了不少的“麻烦”。由于这些数字录像机价格相对便宜，质量上尤其是在多代复制的性能上比模拟分量录像机优越，在短短几年中获得了很大的发展，对我国电视系统数字化起到了不小的推动作用。客观上，这一时期可以看成是传统录像设备与非编设备的竞争时期，或者说传统的线性编辑方式与非编方式的竞争时期。目前看，这种竞争可以说是平局，两者正在或者已经合流。非编厂商已经采纳了录像机所采用的某些数字压缩格式；而录像机厂商也在生产非编设备，或者将这两者合二为一，M-JPEG一统天下的局面已经不复存在。且不说MPEG-4会不会发展到在广播领域应用、小波变换会不会卷土重来，仅对于面前的这么多格式，用户该怎么选择？厂商怎么想？是海纳百川、兼收并蓄、各取所需？还是有所侧重？看来用户与厂商都应认真对待这个问题。 二 格式择优 不同的数字压缩方式，各有不同的特点和用途，因而自有其存在的理由。今天有这么多压缩格式，除了历史、技术因素外，商业、市场也是重要因素。就用户而言，当然不希望有过多的格式，而希望在统一的标准格式下，有多种产品可供选择。例如早年广播用1"带C格式录像机和家用VHS录像机，就是在统一格式下生产厂商进行竞争，用户有多种选择。然而在今天，要将现存的多种格式统一，显然很难行得通。但是，如果对格式不作优选，任其自由发展，各取所需，恐怕也不可取。我认为，对于现有几种压缩格式作优选，是利大于弊。 (1)如前所述，M-JPEG曾经是非编系统的主流压缩格式，对促进非线性制作方式的应用起到很大作用，功不可没。但由于M-JPEG压缩效率较低、互操作性差，而其他压缩格式纷纷发展和成熟，它们压缩效率高，特别是与前期录制格式容易衔接，相比之下M-JPEG的优点已不突出。因此，今后在非编系统中不宜再发展使用M-JPEG。 (2)在电视节目制作中，编辑精度和多代复制的质量是用户关心的首要问题。在此基础上，希望码率尽量低。MPEG-2 IBP帧方式由于采用帧间压缩，大大降低了码率，已在传输、播出中获得了广泛应用，并为国际所公认。其优越性对于节目制作也具有极大的吸引力。然而，MPEG-2的研发目标本不是面向节目制作应用，而是面向传输、播出应用，若将MPEG-2 IBP方式用于节目制作，就会出现切换问题。这些年来，一些研究机构和厂商都在探求解决办法。目前大体有三种办法： 一是所谓的朴素方式，即将MPEG-2码流解码为基带信号，经切换或混合、特技处理后，再编码为MPEG流。此方法的缺点是经多次解/编码后，图像质量损失太大，据介绍，损失有可能高达5dB。 二是所谓的有限方式，即Sony用于Betacam SX数字录像机的IB帧方式。按本人的理解，此方式名符其实，但效果尚难尽如人意。 第三种姑且称之为保留“历史数据”方式，即将第一次编码时的一些主要参数随主信号送出，供以后再次或多次解码、再编码用，以减小质量劣化。据介绍，采用这种方式，多次解码、编码的质量损失可以降低到0.0002dB，几乎可以忽略不计。据悉，这种方案已进入实用阶段。 如今MPEG-2 IBP帧方式已用于若干非编系统中，可实现零帧精度编辑。但是，它们并不是我们所理解的那样在IBP码流上直接切换，而仍然是将IBP进行解码，还原为基带信号，经切换后再重新编码。其实质上仍是上述第一种方式，只是内部采用了双编解码芯片，一切处理均在内部进行。也就是说，第一种方法所固有的缺点仍然没有解决。这种方式，对诸如新闻类等不需多次处理的节目，不失为一种可用的方法；但对于需要多次处理特别是编辑点多的节目，恐怕就不可取了。也许正是由于MPEG-2 IBP帧方式存在切换、编辑上的困难，才出现了MPEG-2Ⅰ帧和其他帧内压缩方式。 (3)1998年，为了对新出现的几种不同压缩格式数字录像机的性能进行评估，以便为各电视台更换录像机提供参考，广电总局科技委电视专业委员会组织了一次初步的主客观评估和测试。结果表明，这几种录像机各具有优缺点，但就压缩格式与质量而言，采用帧内压缩、4:2:2取样、码率大体为50Mb/s的录像机对不同图像列序和多代复制的适应性较好，总体图像质量劣化最小。据此，我认为，当前非编系统的压缩格式除应用于新闻类节目外，应以此为主流。尽管这种格式的码率较高，占用磁盘空间较大，但在磁盘记录密度不断提高的情况下，为保证节目的技术质量，在磁盘空间利用上作点牺牲还是值得的。 三 结语 在目前技术条件下，在节目制作中还难以找到一种码率既低、编辑精度高、多代复制性能又好，且处理方法简单的理想压缩方式。因此，只能采取折衷、优化的做法，“两利相比取其大”、“两弊相比取其小”，从技术、历史、市场、应用前景等诸多方面进行比较选择，尽量避免过多格式并存的局面。与此同时，也要考虑易于和前期录制、传输、播出与存储格式的衔接。另外，在优选之前做深入的测试评估也是十分必要的。 |
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| 来源：《世界广播电视》 | |