國內外視頻檔案數字化的技術現狀分析

霍妍琳 徐敏

摘要：隨著數字環境的不斷完善，傳統的模擬視頻信號已不能滿足當前保管、利用視頻檔案的需要，對傳統視頻檔案的數字化已是時勢所趨。目前，國內外視頻檔案數字化工作已經取得了一定成效，出臺了一些標準與規范，對這些標準規范進行梳理，有助于該項工作的順利開展。

關鍵詞：視頻檔案數字化技術

一、國外視頻檔案的數字化項目

各國基于本國國情和實踐需要制定了相關的視頻檔案數字化標準。

1998年由美國5所知名大學發起成立了視頻發展協會the Video Development Initiative (ViDe)，該協會立足解決視頻檔案數字化發展過程中的問題，致力于探討視頻數字化進程，推薦傳統視頻數字化加工過程中涉及的相關參數設置以及文件存儲格式，并形成了相關標準，成為國外視頻數字化的參考依據。

美國國家檔案館（NARA）對音像檔案的數字化做出了系列規定，并且加入了美國國家數字圖書館項目the Library's National Digital Library Program (NDLP)，在該項目中，美國國會圖書館對音頻及視頻的數字化及存儲方面進行研究，對美國國家檔案館（NARA）的視頻數字化起到了引導作用。

英國檔案館根據其進行的數字化指導項目《Moving Here Project Digitisation Guidelines》對視頻檔案進行數字化，旨在對文件的數字化進行邏輯引導，制定數字化標準。其中視頻數字化方面的內容具有重要的參考指導作用。

澳大利亞檔案館在視頻數字化方面制定了系列標準，其數字化的原則更偏重于保證視頻檔案的原始性，保證其內容盡可能地與模擬視頻信息保持一致。尤其是在對視頻有損壓縮的色彩空間、音頻數字化等方面做出了相應的要求。

二、國外視頻檔案數字化的參數設置

視頻檔案數字化主要涉及到壓縮編碼格式、動態分辨率、視頻畫面色彩率等方面。

1．壓縮編碼格式

各國有不同的觀點。ViDe及美國國會圖書館使用MPEG壓縮編碼。美國國家檔案館對保真度高的無損壓縮視頻檔案推薦使用Motion -JPEG 2000 或者 Huffyuv.格式，對那些為社會公眾提供服務，如商業活動中公眾需要使用的有損壓縮視頻檔案，則推薦使用MPEG-2、MPEG-4 、DV等編碼形式。

在英國國家檔案館中，根據數字化指導項目《Moving Here Project Digitisation Guidelines》，視頻檔案的利用和存儲需要使用MPEG-2格式進行編碼，而提供公眾利用的網絡在線視頻檔案的編碼可使用MPEG-4。

對于用于保存的視頻材料，澳大利亞檔案館要求最好是信息無丟失，即保證視頻材料的的原生信息，對此采取兩種可行措施：一是對視頻材料進行使用較多硬盤空間的無損壓縮，另一種是采用占用硬盤空間較少的有損壓縮來存儲。澳大利亞檔案館采取Motion-JPEG2000的壓縮形式，對于作為憑證復本的視頻材料進行保存時，澳大利亞檔案館選擇MPEG-2的壓縮形式。

2．動態分辨率

動態分辨率對視頻的成像清晰度具有較大的影響，是決定視頻檔案真實性和完整性的關鍵參數。

ViDe采用MPEG進行壓縮編碼，因此對MPEG-1 (ISO/IEC 11172)和MPEG-2 (ISO/IEC 13818- 2)的動態分辨率做出了不同的要求。針對MPEG-1 (ISO/IEC 11172)，視頻支持352 x240分辨率時應達到30幀/秒；而MPEG-2 (ISO/IEC 13818- 2)壓縮編碼時采用 “CCIR 601”（ 數字視頻CCIR 601編碼標準），分辨率為720 x480時要求達到30幀/秒。

美國對于動態分辨率基本沒有做出統一的標準，而只是規定了動態分辨率的最小值。以美國國家檔案館（NARA）為例，推薦動態分辨率最小值為720x486時應達到30幀/秒，以保證成像的清晰。

英國檔案館在動態分辨率方面根據其利用形式有所區分。視頻檔案的長期保存動態分辨率要求較高，720x486分辨率時應達到30幀/秒；供公眾網上利用的視頻可以適當降低要求，分辨率為320 x240時應達到30幀/秒。英國檔案館還從動態圖像信號所產生的數據量來進行規定：當視頻檔案作為專業保存特藏時，數據量則為5Mb/s，當用于網絡在線利用時，數據量最少為28Kb/s。

澳大利亞檔案館根據視頻檔案保存的要求對動態分辨率作出相應的規定。在其國家檔案館中，采取在PAL標準制式下720 x 576分辨率來進行保存，此時要求達到30幀/秒，確保視頻檔案的原生性及畫面的流暢清晰。

3．視頻畫面色彩

對于視頻畫面色彩的選擇，ViDe采用RGB組合的變形模式YCbCr。Y表示圖像色彩的亮度，CbCr表示圖像色彩度，即RGB。

參考ViDe標準，部分國家作出了相應的規定。美國國家檔案館對色彩的深度要求與視頻檔案原始度盡量保持一致，對于黑白原稿的視頻采用灰度模式進行數字化，彩色原稿采用真彩色。

澳大利亞檔案館采用YUV 4:2:2的色彩空間，要求在數字化保存的過程中盡量不改變磁帶視頻內容的色彩，任何對色彩的修改只允許在視頻文件的復件保存中進行。

4．其他參數設置

視頻檔案在數字化的過程中還涉及到視頻數據傳輸速率和音頻等方面，部分國家對此作了相關的規定。

視頻數據傳輸率是指單位時間內視頻傳送或處理的數據位數。ViDe對此未作限定，只要求在100-400Mb/s。美國國家檔案館針對ITU-R Rec. BT.601-4（常叫做"CCIR 601"）以4:2:2采樣到D-1錄像帶上，這種形式的視頻數字化的數據傳輸率要求為270Mb/s；而以4fSC (four times frequency subcarrier)采樣到D-2錄像帶上，這種形式的視頻數字化的數據傳輸率要求為143Mb/s。

澳大利亞檔案館對視頻數字化過程中音頻方面進行相關規定，要求保證音頻的質量，采樣精度至少為16 bit，從模擬視頻進行捕捉轉換成數字視頻檔案時，更適宜采用24bit，采樣頻率則采用國際標準的48KHz。

三、國內視頻檔案數字化的技術現狀

近年來，我國從中央到地方的各級檔案部門都將視頻檔案數字化工作納入工作計劃。2010年1月國家檔案局出臺了《數字聲像檔案著錄規則（征求意見稿）》，該標準適用于各級各類檔案館(室)內聲像檔案收集整理、數字化、編目加工、交換和對外提供利用等相關業務。在此基礎上，青島市檔案館與廣西壯族自治區檔案館率先對視頻檔案數字化技術提出了具體標準。

青島市檔案館制定的《檔案資料數字化標準（試行）》規定，視頻檔案采用MPEG-2進行壓縮編碼，采集比特率為4Mb/s，視頻圖像色彩采集分為黑白、彩色兩種。在存儲方面，對于MPEG-2格式、比特率4Mb/s以上的影像文件可以作為電子檔案直接存儲；對于無法轉換格式的視頻文件應按原格式存放并將有關的軟件、壓縮算法和計算機系統信息一并存檔。

廣西出臺了《廣西壯族自治區錄像檔案數字化技術要求（試行）》、《廣西壯族自治區錄音檔案數字化技術要求（試行）》，其中將數字化視頻檔案分為采集格式和存儲格式兩種。采集格式要求采用無損AVI格式，動態分辨率為720X576時應達到25幀/秒，視頻速率為28800kbps；在用于存儲時，要求為MPEG-2格式，動態分辨率為720X576時應達到25幀/秒，視頻速率為9100 kbps。兩者均要求音頻設定為224k/通道，音頻速率為立體聲（STEREO）、48KHz。

四、建議

比較國內外視頻檔案數字化的現狀，不難看出我國視頻檔案數字化的技術標準與規范還相對欠缺。綜合分析國內外已有的視頻數字化指標，并結合視頻數據的技術特征，我們對此提出如下建議：

1．壓縮編碼。對于館藏級的視頻檔案，可以采用Motion-JPEG2000進行壓縮編碼，以對視頻檔案長期保存。對于提供利用、網上試聽的視頻檔案復本，可采用MPEG-2，為社會各方面提供更快捷、更方便的利用。

2．動態分辨率。可以采用720 x 576分辨率時30幀/秒的標準，以確保視頻圖像成像的流暢與畫面的保真度。

3．視頻畫面色彩。色彩空間推薦采用YUV4:2:2。對畫面色彩深度盡量與模擬視頻保持一致。彩色視頻通過模數轉換后選用RGB模式下的真彩色，黑白視頻選用灰度模式進行保存。

4．視頻速率。對于長期保存的高保真視頻，選用50Mb/s的視頻速率；對于網上提供利用的視頻相對要求較低，可采用2000kbps以上的可變速率。

5．音頻要求。推薦采用立體聲，48KHz/16bit。

參考文獻：

[1] The Video Development Group (ViDe) provides information about digital video file creation. http://www.vide.net/resources/whitepapers/video/video.pdf

[2] http://www.archives.gov/records-mgmt/initiatives/dav-faq.html (檢索日期：2010-12-15)

[3] The National Archives of Australia. Guidelines for The Preservation of Digital Heritage.

[4] 青島市檔案館：檔案資料數字化標準（試行），第五章 影像檔案數字化標準，2003。

[5] 廣西檔案信息:廣西壯族自治區錄像檔案數字化技術要求（試行），2010。

[6] 檔案行業標準：數字聲像檔案著錄規則（征求意見稿），2010。

作者單位：蘇州大學 國家環?？偩中畔⒅行?/p>