數(shù)字電視演播室信號(hào)的記錄和存儲(chǔ)探討

齊艷華 廊坊廣播電視臺(tái)

隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字音視頻信號(hào)的記錄存儲(chǔ)介質(zhì)已經(jīng)從單一的磁帶發(fā)展成為磁性介質(zhì)(如磁帶、硬盤)、光盤介質(zhì)(如DVD.藍(lán)光光盤)和半導(dǎo)體介質(zhì)(如SD卡、P2卡)，而音視頻記錄設(shè)備則可依據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的不同分為磁帶錄像機(jī)、光盤錄像機(jī)和硬盤錄像機(jī)等。

一、數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)概述

(一)存儲(chǔ)方式

大型的存儲(chǔ)系統(tǒng)包括硬盤陣列、光盤庫(kù)、數(shù)據(jù)流磁帶庫(kù)等。對(duì)于大型存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理通常采用分級(jí)存儲(chǔ)管理HSM(Hierarchical Storuge Management)，即根據(jù)不同數(shù)據(jù)的重要性、訪問(wèn)頻次等指標(biāo)采用不同的存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)在不同性能的設(shè)備上。這不僅可以大大減少非重要數(shù)據(jù)占用的本地存儲(chǔ)空間，還可以提升整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)性能。

(二)數(shù)據(jù)遷移和回遷

數(shù)據(jù)遷移是一種將離線存儲(chǔ)、近線存儲(chǔ)與在線存儲(chǔ)融合的技術(shù)，它將上一級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備(如在線存儲(chǔ))中不常用的數(shù)據(jù)，按照指定的策略或規(guī)則自動(dòng)遷移到下一級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備(如近線存儲(chǔ))上。遷移的路徑是在線到近線、近線到離線。它可以實(shí)現(xiàn)在離線或近線的設(shè)備上存儲(chǔ)放置不常被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，這樣可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的利用率，使得設(shè)備管理成本降到最低。遷移條件是數(shù)據(jù)已經(jīng)不符合所在存儲(chǔ)級(jí)別的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，如在線存儲(chǔ)要求的數(shù)據(jù)訪問(wèn)頻率一般為5次/天；或者存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)空間已滿或?qū)M，如定義存儲(chǔ)設(shè)備的預(yù)留空間必須為20%，當(dāng)達(dá)到這一條件時(shí)，將對(duì)本級(jí)存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，將部分不常用的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移。遷移通過(guò)檔案管理軟件或?qū)ｉT的分級(jí)存儲(chǔ)管理軟件實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)回遷是數(shù)據(jù)遷移的一個(gè)反向操作過(guò)程；分級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)按照指定的策略或規(guī)則自動(dòng)將數(shù)據(jù)從下一級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備調(diào)問(wèn)到上一級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備上。回遷的路徑是從離線到近線，從近線到在線。回遷條件是基于用戶對(duì)該數(shù)據(jù)的訪問(wèn)請(qǐng)求而激活，或者一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)了所在存儲(chǔ)級(jí)別的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

二、數(shù)字視音頻數(shù)據(jù)的記錄格式

下面就常見(jiàn)的數(shù)字視音頻數(shù)據(jù)的幾種記錄格式予以簡(jiǎn)單介紹：

(一)D-Betacam

在D-Betacam格式中，視頻信號(hào)采用4：2：2采樣標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字信號(hào)量化比特?cái)?shù)為10bit，模擬分量量化比特?cái)?shù)為8bit，D-Betacam格式的視頻數(shù)據(jù)壓縮采用幀內(nèi)(約2：1)壓縮，可以記錄4路數(shù)字音頻信號(hào)(48kHz/20bit)，視頻、音頻錄放質(zhì)量都達(dá)到廣播級(jí)演播室水平。

(二)DV

DV格式磁帶上的傾斜磁跡由安裝在上鼓的一對(duì)間隔180°的記錄磁頭進(jìn)行記錄，對(duì)于625/50制式，上磁鼓的轉(zhuǎn)速為每秒150圈，一幀視頻信號(hào)記錄12條磁跡，上下邊緣無(wú)縱向磁跡，傾斜磁跡寬度為10μm，無(wú)保護(hù)帶，相鄰磁跡方位角為±20°。每條傾斜磁跡包括ITI(Initial Track Information起始跟蹤信息，或稱Insert and Track Information插入與跟蹤信息)、音頻、視頻和子碼四個(gè)區(qū)以及它們之間的三個(gè)編輯間隔GAP。ITI區(qū)主要包含格式信息、跟蹤用信息等，還可在重放時(shí)用來(lái)判斷音頻、視頻和子碼區(qū)的位置，即重放完ITI區(qū)之后，再經(jīng)一定的時(shí)間間隔就到了音頻區(qū)。音頻和幀內(nèi)壓縮的視頻數(shù)據(jù)被分別記錄在音頻區(qū)和視頻區(qū)。時(shí)間碼信息主要是在子碼區(qū)內(nèi)。編輯間隔的作用是防止在由旋轉(zhuǎn)消磁頭單獨(dú)消去聲音或視頻信號(hào)時(shí)出現(xiàn)消去別的信號(hào)的可能。

(三)XDCAM HD/EX

2003年，Sony推出無(wú)磁帶專業(yè)攝錄系統(tǒng)XDCAM SD，2006年，又推出XDCAM HD，均使用專業(yè)光盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)。2007年的第三代產(chǎn)品XDCAM Ex格式采用SxS作為存儲(chǔ)介質(zhì)。XDCAM格式使用多種視頻壓縮方法和媒體容器。視頻采用DV、MPEG-2或 MPEG-4壓縮方法，采樣率為4：2：2或4：2：0，最大數(shù)據(jù)率為50Mbps。4通道/8通道音頻為非壓縮PCM編碼，采用48kHz采樣標(biāo)準(zhǔn)、16bit/24bit量化.XDCAM SD/HD視頻流和音頻流使用MXF容器封裝；XDCAM EX使用MP4容器封裝。

(四)XAVC/XAVC S

2012年，Sony 推出了XAVC格式，使用H.264/MPEG-4AVC Level5.2(最高級(jí))作為編碼標(biāo)準(zhǔn)；其視頻信號(hào)支持4K分辨率60fps8bit10bit或 12bit量化；采用4：2：0(4K)、4-2：2(HD)采樣格式、支持幀內(nèi)編碼和長(zhǎng)GOP記錄；其音頻信號(hào)采用線性PCM或AAC編碼和MXF封裝格式。

2013年，Sony宣布推出XAVC S為XAVC擴(kuò)展版本，其視頻信號(hào)支持3840×2160分辨率；音頻信號(hào)采用MP4.MC或LPCM編碼。使用MP4封裝格式；主要應(yīng)用于SonyFDr-AX1004K超高清攝像機(jī)和SonyHDR-A5100V攝影機(jī)。