張承陽
遼寧電視臺 

    新媒體平臺包括Web TV、手機電視、IPTV、VoD以及新興的Apple iTunes、YouTube等媒體終端，“新”是指相對傳統的電視平臺，受眾獲取信息的平臺擴展到網絡、手機等新型載體。與過去相比，首先是受眾對內容的需求增多和及時性渴望催生了新媒體市場；其次，互聯網與通信網的普及使新媒體傳輸成為最便利的載體；最后，數字內容技術的發展使二者的結合成為可能。技術—歸根到底服務于應用，所以“內容為王”成為永久的市場方向標。
作為技術人，不敢妄論“內容”的宏觀市場體系，僅就我從事的技術角度，淺談如何在技術層面為新媒體平臺提供服務，與各位技術專家一起探討。
    電視臺內容現狀
    目前電視臺制作、播出基本上都實行了數字化?；玖鞒虨椋簩⑴臄z內容采集為MPEG-2  I幀進入制作網；制作完成后封裝MPEG-2  IBP到播出網絡；對衛星和有線傳輸則是復用封裝MPEG-2  TS再進行調制。采用MPEG-2的統一編碼格式，其優勢是可資源共享并避免轉換帶來的質損風險。
    每套制播網絡，都有媒資系統基于SAN或IPSAN共享存儲將內容統一進行管理和分發。在中國，電視臺因其特殊使命，“資產”—即內容，目前仍然是一大優勢。如何將資產及時再利用于網絡、手機等新媒體平臺，則是擺在廣電人面前新的挑戰和機遇：首要的技術問題是轉碼參數的設置優化，進而是基于轉碼的工作流集成。

一. 編碼技術參數概念
    了解編碼參數特征對平臺成功運營至關重要。在選擇數字視頻系統的編解碼時要考慮的主要因素包括應用的視頻質量要求、傳輸通道或存儲介質所處的環境（速度、時延、錯誤特征）以及源內容的格式。同樣重要的還有預期分辨率、目標比特率、色彩深度、每秒幀數以及內容和顯示是逐行掃描還是隔行掃描。壓縮通常需要在應用的視頻質量要求與其他需求之間做出取舍，不同壓縮標準以不同方式處理這些問題的權衡。專業編碼器往往有幾十個參數供編碼參數。參數以Filter（濾鏡）方式呈現，你可以添加一個或多個Filter來調整你的目的格式。以下做幾個易混淆且必須用到的概念陳述：

    Codec（編解碼）格式和封裝格式
    這是易混淆的一個概念。Codec是指進行數字壓縮時編碼和解碼的算法，常見的如視頻MPEG-1/2/4、H.264、H.263、AVS，音頻AAC、MPEG-1 layer-2、Dolby等。而封裝格式則包含用某種Codec編碼的視音頻文件，它可以包含多個不同分辨率、帶寬、語言的媒體軌，比如編輯中常用的AVI、QuickTime格式，有時候也把封裝稱為“容器”?；煜暮蠊?，也許你的設備支持某個文件格式的轉碼，但實際上它不支持包含的Codec。

    編碼時的色彩空間
    描繪數字圖像最基本的方法是RGB（紅綠藍）色彩空間，這是大多數計算機屏幕存儲和顯示的色彩。不幸的是，大多數視頻Codec不是用RGB描述而是用YUV（將RGB轉換為Y亮度分量與R-Y、B-Y色差分量信號）。因以下問題會導致編碼文件有時會因RGB-YUV的轉換帶來色彩和亮度偏差：一是在ITU（國際電聯）規定的 YUV中色階（亮度16-235，色度16-240）與實際的RGB采用的0-255全色階不同，二是在RGB-YUV轉換中轉換系數比之后的數值或許超出0-255范圍而被舍棄；另一個問題是YUV互轉換（HD和SD），ITU Rec.709（HD）與ITU Rec.601（SD）色階雖然沒有不同，但轉換系數卻不一致，會導致轉換后的色彩略有偏差。一些源文件或編碼器會帶有RGB選項參數，在轉換時使用RGB作為中間格式是個好主意。

    上場和下場
    在數字視頻中，隔行掃描中的上場和下場（或叫Top Field和Bottom Field）中，只有一個場是主導場，它包含了主要的數據，在播放時應該總是應該先播放主導場。播放時，你必須告訴解碼器是上場先還是下場先，否則它將無法知道主導場在上場還是下場。實際轉碼中最好將主導場資源保持一致。下面是幾種電視臺資源里常用編輯格式的正常主導場：

    隔行與逐行轉換
    許多視頻源是從逐行掃描的電影轉換而來，轉換時一幀電影可能被取樣幾次來生成視頻場（Telecine）。對NTSC資源，典型地是從連續的2幀中捕獲3場，稱為3-2 pulldown；而對PAL 2-2則是正常的。隔行-隔行資源轉換（如NTSC-PAL）圖像最佳化的編碼方式是：首先將隔行資源消行為兩倍幀率的逐行（如30i-60p），再轉換成隔行輸出，你可以同時激活消行和幀率兩個參數同時完成。計算機、手機和iPod等移動設備采用逐行掃描的方式，所以內容以這些設備為終端時，應進行Deinterlace（消行）設置。如果你不清楚消行的原理并進行相應設置，在轉換后你的畫面很可能會出現抖動或閃爍。隔行還是逐行，可根據圖像靜止時的畫面進行判斷。（圖1所示圖像是亮度逐行而色度隔行的圖像，圖2為亮度和色度都消行后的結果）

    幀類型—I，P，B
    除了原始數據和編輯格式外，通過記錄預測幀來記錄數據的幀間壓縮技術可減少數據量。對有限的帶寬轉換，B幀的使用將帶來更好的壓縮比；但增加B幀也會增加終端CPU開支，好的編碼設置必須在二者之間做出平衡。在編碼設置里，GOP（Group of Pictures），指的是指的是以I-frame為起點的一連串畫面，如GOP為30時，每30幀畫面時只有I幀，其他為P或B幀。

    圖像分辨率和寬高比
    數字視頻幀是一個2維像素網格，每個像素賦予一個顏色，如圖3所示。
    計算機正常顯示時寬高比與m:n一致，即1:1的像素比。但在電視上比如PAL，720×576個像素，寬高比是4:3，因為720:576=5:4，所以像素比為4:3/5:4=16:15。例如：SVCD是一種存儲在CD并經常在計算機上播放的格式，SCVD以NTSC制式時分辨率為480×480，寬高比4:3。那么在播放時要求計算機播放軟件“拉伸”像素—即沿X軸方向進行像素內插，最后在1:1像素比下回放640×480的4:3正常圖像(此壓縮規格稱為失真視頻)。轉換時，除了要定義目標格式的分辨率外，同樣要對該格式的標準寬高比進行定義。

    CBR，VBR和基于品質的VBR [Page]
    Constant Bit Rate(CBR)固定比特率，Variable Bit Rate(VBR)可變比特率和Quality Based VBR(基于品質的VBR)在一些視頻編碼器里是是編碼選項。CBR平均了幀尺寸比特率；而為了達到恒定的質量，不同的視頻片段需要不同的比特率，此時將用到VBR，—你可以通過設置平均比特率，編碼器將自動根據內容幀運動情況進行計算。在要求最高品質時，Quality Based VBR(基于品質的VBR)是最好的編碼方式，Q-VBR不能設置比特率，只能對質量進行設置，所以也不能對最后的文件尺寸大小進行預估。要注意：在同等時間同等視頻質量的視頻中，一個新聞播音員報道畫面的文件尺寸要比一場足球比賽畫面的文件要小，因為足球比賽有更多的運動圖像。

    VBV—Video Buffer Verifier(視頻緩沖校驗)
    在編碼時控制比特率的變化將用到VBV。Buffer尺寸決定了比特率必須保持恒定的時刻，以時間秒進行表示(有的也以bit來表示，可換算成秒)。0-5秒被認為是CBR，超過5秒被認定是VBR。在指定的VBV時間內比特率是可變的，只要區域內的平均比特率正常即可，這可使Codec對不同的段使用較高或較低的比特率。因為在VBV內根據內容允許峰值出現，所以可使段內的編碼品質提高，從而也可以壓縮總數據量。

    Buffer尺寸定義了比特率的變化大小，它也強制播放端開始播放之前播放器的Buffer長度，以確保播放順暢而無須重新Buffer。VBV的尺寸要根據實踐做出權衡，較大會使質量更佳，但會增加終端開支；較小播放更順暢，但品質會有下降。經驗是，操作者應根據運動圖像內容不同來設定VBV。Q-VBR模式時VBV將不起作用。

    ME（Motion Estimation）——運動預估
    運動預估用以減少視頻幀間運動的位移冗余，用有限的運動參數（用運動矢量來描述像素的平移運動）還原視頻內容，對位移矢量的編碼數據量要小于對每一個像素的編碼，在保持圖像品質的前提下降低比特率。方法是：畫面一般劃分成一些不連接的像素塊（在MPEG-1/2標準中一個像素塊為16×16像素），只對運動矢量進行估算、編碼和傳送。在實際編碼工作中，還有一個參數是ME的搜索范圍，用它來指定搜索前后幀中塊移動的最大運動矢量長度，在SD中建議設置在255，對HD建議設置在511；同時，為了進一步擴展ME精度，同時打開Subblock（小于16×16子模塊）搜索，而搜索幀的范圍建議設置到3或4幀，搜索越長，質量越高，但編碼速度與越慢。圖4是采用Elecard StreamEye數字視頻分析工具測得的運動矢量圖。

    PS、TS和ES
    PS（Program Stream，節目流）、TS（Transport Stream，傳輸流）和ES（Elementary Stream，基本流）的使用容易混淆。舉例子來區分：觀看互聯網節目時如果你的文件必須完整下載再觀看，我們稱之為PS文件；而TS文件則是在下載的同時進行觀看，邊接收邊解碼，無須下載；ES文件則是指單獨的視頻或音頻軌。

    除了以上的編碼濾鏡，專業編碼中還有很多濾鏡如視頻的色彩調整、圖像尺寸、對比度、Gamma值，音頻的取樣頻率、音頻軌道數、平衡、均衡等較易理解，在此不再贅述。 

二. 電視臺新媒體平臺的技術選擇
    新媒體平臺架構要考慮技術成熟度、實施成本以及普及方式。

    Codec的選擇
新媒體網絡依賴于互聯網和通信網。以標準的D1 DVD PAL清晰度為參考，同樣清晰度的MPEG-2編碼將需要2.5Mb/s帶寬，MPEG-4需要1.2Mb/s，新國際標準的MPEG-4 Part 10（H.264）則需要1Mb/s帶寬。H.264除了因最低帶寬下圖像品質最佳外，因易于IP數據包封裝，更適宜在IP網絡進行傳輸。在300Kb/s帶寬下，在網絡在線觀看的編碼格式以H.264為最佳，考慮到帶寬的限制，CIF PAL（352×288）或CIF NTSC（320×240）分辨率的H.264編碼在300Kb/s內可達到DVD品質的畫質。另一個選擇是已通過SMPTE標準化的微軟公司VC-1專利Codec，VC-1與H.264一樣包含了很多高級編碼技術，其品質知覺感受也類似于H.264，同等品質比特率稍高于H.264，編碼復雜度稍低于H.264。推薦選擇H.264或VC-1作為有限帶寬下傳輸高質量內容的推薦編碼。如圖5和圖6所示，在同等300Kb/s的帶寬、分辨率同為CIF PAL(352x288)下，圖5是采用MPEG-2編碼的TS流圖像，圖6是采用H.264編碼的TS流圖像。

    封裝格式的選擇
    上述已言H.264和VC-1作為推薦的網絡編碼Codec，對于H.264的容器，推薦Adobe公司的Flash 9（H.264編碼），對VC-1則推薦使用微軟Media Player播放的WMV9封裝，這兩種格式的播放器都可免費得到，而且兩種都可封裝成IP進行傳輸。

    編碼工具的選擇
    專業的編碼工具往往提供了較全面的格式和功能，所見即所得的預覽工具讓你很直觀地看到想要的結果，還有字幕或LOGO疊加、剪輯、元數據等工具基本滿足了所有需求。據筆者使用過的經驗，Elecard公司的Convert Studio Pro和Telestream公司的Episode和FlipFactory產品是專業編碼的首選，這兩個公司在業界都有超過10年的開發經驗，支持的格式超過160多種，并且支持大型的工業級海量編碼，可根據生產量來設置不同的流程方案。

三.  內容編碼的工作流程
    對于海量內容的內容轉換，一套全自動、具有集群轉換能力的流程方案必不可少。對方案和工作流程的描述，用一個實際例子進行說明，讀者可參考。

    荷蘭國家廣播有三套公共電視頻道，他們要求將95%的內容用于網站在線點播，為了保證內容的及時性，他們要求在傳統電視節目播放10分鐘后，相應的內容必須在網站能夠觀看。

    他們選用了邊采集邊轉碼的方案，使用硬件（Telestream公司的Pipeline具備此能力）采集的同時將采集內容同時遞交到自動轉碼服務器，轉碼完畢后自動將內容上載到VOD服務器。同時，定制電視節目表進行采集自動觸發，使用元數據和樣片進行流程管理。

    流程包括用2臺4通道硬件編碼器對多個國家頻道進行采集，內容被自動提交到4套FlipFactory（美國著名的轉碼軟件）轉碼系統，在采集的同時進行高速轉碼到多種網站格式：MPEG-2,Windows Media,QuickTime和3GP。轉碼后的內容被自動提交到多個VOD系統，確保在輸出之前內容發布到網絡完全經過版權審核。系統之間無縫的溝通路徑保證了完全自動，無須手控。 [Page]

    如圖7所示，電視節目播放時使用從SDI（音頻嵌入）端口進入流程，通過自動時間播放列表系統自動觸發，硬件文件編碼器自動開始采集成中間格式并進入轉碼過程。在轉碼系統中，有一系列設定好的監控文件夾，一旦發現新文件，系統將自動開始轉碼，并將轉碼好的文件自動放置到想要的地方。通過元數據和代理樣片，管理者可進行系統日志監控。

結語
    對于新媒體平臺的不斷涌現，傳統電視地位受到挑戰。但筆者認為，首先電視臺在內容方面具有一定優勢；其次，在視頻技術領域我們的經驗也要比新運營商更為豐富，故在新形勢下，我們更應將挑戰看成機遇，發揮我們的優勢，發展新的平臺運營模式。同時要注意到，新媒體平臺與傳統電視平臺融合是大勢所趨，在融合的思路下應與兄弟媒體相互合作，為觀眾奉獻更多有價值的內容。B&P