格非播出系統格式解析及在轉碼軟件中的應用

陸 毅，薛達新，盧 丹

（1.江蘇技術師范學院 電氣信息工程學院，江蘇 常州 213001；2.江蘇武進廣播電視臺 技術中心，江蘇 常州 213164）

目前很多電視臺在播出系統設備的數字化改造中，大都采用了格非MagiStream視頻服務器[1]構建了硬盤播出系統[2]，而在近兩年的播出節目上載過程中，基于DVD盤片和網絡傳輸的MPEG－2視頻文件進行節目交換的節目量逐漸增多。由于格非播出系統[3]文件格式的特殊性，一些標準的MPEG－2文件[4]無法直接在格非播出系統中播出，需要通過視頻上載方式或格非上載軟件的轉碼上傳完成。為了提高工作效率，通過對格非播出系統視音頻文件和索引文件的研究，找出了格非視音頻文件和索引文件的讀寫格式，并在此基礎上開發了適合格非播出系統的MPEG－2格式節目素材轉碼軟件，解決了格非播出上載系統存在的不足之處，實現了外來交流節目素材和播出系統之間的文件級交換。本文對格非硬盤播出系統文件格式和播出系統轉碼軟件進行了具有針對性的介紹。

1 格非播出系統MPEG－2 ES流視頻文件分析

由于格非播出系統采用的編解碼芯片限制，目前非編站點輸出的標準MPEG－2 ES流文件[5]如果直接調入格非播出服務器播出，會不定時地出現畫面馬賽克現象，而這些文件通過格非播出上載站點的轉碼導入，可以正常播出。通過采用UltraEdit軟件對不同長度MPEG－2視頻文件在轉碼前后的差異對比，格非硬盤播出系統MPEG－2 ES流文件與常規MPEG－2 ES流文件之間的差異主要體現在下面兩個方面：

1）格非播出系統對于MPEG－2 ES視頻文件的序列擴展信息（Sequence Extension）部分，其字段長度定義與常規MPEG－2 ES視頻文件不一致，目前常規MPEG－2 ES流文件序列擴展信息部分長度為10 byte，格非播出系統的MPEG－2 ES流序列擴展部分長度為12 byte，擴展的2 byte以0x00H填充。

2）格非播出系統采用的MPEG－2 ES視頻文件在每幀圖像數據（00000100）結束，下一幀圖像數據開始前，判斷當前圖像數據結束地址是否為8的整數倍，如果不是，在當前幀圖像數據后面填充相應數量的0x00H，使得下一幀圖像數據的起始地址為8的整數倍，滿足圖像數據起始地址的邊界對齊要求。

2 格非播出系統PCM音頻文件分析

同樣通過UltraEdit軟件對格非播出系統音頻文件和常規音頻文件進行比較，格非播出系統采用的音頻文件編碼格式為16 bit、48 kHz、雙聲道立體聲，音頻文件在文件頭偏移0x10H處的內容為0x10H，表示其后的PCM音頻數據格式描述表大小為16 byte。而目前常規PCM音頻文件[6]的音頻數據格式描述表大小為18 byte，也即文件頭偏移0x10H處內容為0x12H，在音頻數據格式描述表最后2 byte（位于文件頭偏移0x24H和0x25H）的內容為0x00H，將目前常規的雙聲道PCM音頻文件轉換為格非播出系統能夠識別的PCM音頻文件，只需要將現有音頻文件偏移0x10H的內容修改為0x10H，并將偏移量為0x24H和0x25H位置2 byte內容刪除，最后將文件頭偏移0x04H開始的文件長度信息減去2，即修改為（原先音頻文件長度－2），就可以實現音頻文件和格非播出系統的兼容。

3 格非播出系統索引文件分析

格非播出系統為了實現幀精確的節目播出，在技術上對MPEG－2 ES視頻文件采用了索引文件的方式，以提高節目播出時搜索素材入點的速度和精度。通過對不同長度MPEG－2 ES流視頻文件對應索引文件的分析，以及相同長度不同碼率MPEG－2 ES流視頻文件對應索引文件的分析，格非索引文件從0x40H開始為每個圖像幀的索引數據，每幀圖像的索引數據占用48 byte。這48 byte的索引數據具體含義如表1所示。

表1 幀圖像索引數據表

從表1可得，格非索引文件偏移0x14H的4 byte值為整個MPEG－2文件總的圖像幀數扣除最后一個GOP中圖像幀數。

4 播出系統轉碼軟件介紹

通過對格非播出系統視頻文件、音頻文件和索引文件的具體分析，找到了目前標準的MPEG－2視頻文件和PCM音頻文件與其的差異，因此便可按照格非播出系統對文件的要求產生相符的文件，這也正是播出系統節目素材轉碼軟件設計方法的根本所在。本系統的轉碼軟件功能主要包括轉碼素材導入、轉碼任務編輯、轉碼素材畫面和聲音監看監聽、播出節目單內容審核等。圖1是根據格非播出系統視音頻文件格式和索引文件格式開發的播出系統轉碼軟件界面。

1）轉碼素材導入

瀏覽選擇需要轉碼的節目素材，并設置節目名稱等播出信息后，這些信息將存儲在轉碼軟件本地數據庫中，在后續的轉碼過程中可以多次使用。

2）轉碼任務設置及文件轉碼上傳

該部分功能主要完成節目素材的轉碼功能，考慮到目前片源音量幅度的不一致性，在程序中設置了音頻幅度調整功能，通過在轉碼前期對每擋節目進行音量的監聽，并進行音量幅度的調整，在最終的轉碼過程中，程序根據預設的音頻幅度對節目文件音頻數據進行幅度調整，從而使得節目播出音量總體上能夠保持一致。

在播出節目素材的上傳方面，格非采用FTP方式同時向主備服務器傳輸節目素材，并在播出主備服務器上設置了上傳站點最大數據傳輸速率。FTP登陸信息等數據保存在數據庫系統的SqChannel表中。

轉碼系統在對每一檔節目進行轉碼時，根據格非播出系統索引文件的格式，同步輸出相應的索引文件。在整個文件轉碼完成后，通過開辟新的線程將轉碼獲得的視頻文件、音頻文件和索引文件通過FTP方式[7]同時上傳到主備播出服務器，素材成功上傳完畢后，在播出節目數據庫中添加相應的節目信息。

3）節目素材審核

已經轉碼上傳的節目，通過調取相應的節目單，可以對節目素材進行播出前的審核。實現與格非播出系統一致的節目播出審核功能。

5 結束語

通過播出系統DVD類格式節目素材轉碼軟件的開發，改進了原有格非播出上載系統的不足之處，不僅實現了節目素材的全程自動轉碼和上傳，降低了人員工作強度，更提高了節目上載質量和節目播出質量。

[1]李維，許峰，丁志勝.視頻服務器播出系統設計[J].電視技術，2008，32（2）：72－74.

[2]鄭沈海.舟山廣播電視總臺在線硬盤播出系統升級改造[J].中國有線電視，2011（12）：1411－1414.

[3]蘇斌，王國棟.高清網絡化發展的探索與實踐——淺析安慶廣播電視臺高清新聞制播一體網[J].現代電視技術，2011（12）：40－45.

[4]宋曉煒.MPEG－4精細可分級視頻編碼技術的研究[D].天津：天津大學，2004.

[5]陸毅，薛達新.一種演播室圖像采集系統：中國，ZL201020630920.9[P].2011－06－15.

[6]鄭見靈，譚月輝，焦桂芝，等.音頻文件中信息隱藏技術研究及其實現[J].河北工業科技，2006（3）：76－81.

[7]陸毅，薛達新.一種節目素材集中上載系統：中國，ZL201020640444.9[P].2011－07－06.