前言
     近年來，我和我的同事一直在努力研究一個問題。通俗的講，就是對于基于文件的電視制播系統應該測些什么、怎么測；從理論上講，就是想建立一套基于文件的網絡化制播系統的質量評價體系。
     盡管目前離建立一套完整的體系還尚有距離，但是根據我們計量檢測中心在深圳臺、成都臺、濟南臺、寧波臺、廣西臺、重慶臺、上海臺、江蘇臺和北京臺等近年新建的大型網絡系統的驗收測試，并參考總局《電視臺數字化網絡化建設白皮書》，可以總結出一些內容。這里愿將我們的一些經驗與大家一起討論。

一. 概述
    隨著電視臺內數字化網絡化的發展，臺內基于信號(包括：PAL-D復合、分量、SDI、HD-SDI、AES/EBU、ASI等)的鏈路、設備、環節越來越少，都漸漸讓位于基于文件的存儲、傳輸和處理系統。
    原有的基于信號的測量評價體系，包括：測試指標、方法、儀器，在基于文件的制播系統面前，大多都已不再適用了。面對新的系統，如何測試它們的質量，如何進行質量控制，筆者在《數字視頻的全面認識和分層測試》一文中進行了分層的探討，本文將專門針對文件的測量進行討論，而針對網絡的指標則另文闡述。
     對于臺內視音頻文件的生成、存儲、交換、傳輸等環節，應對文件進行質量測試的項目，基本上可以歸納為下表所示：

二. 分類說明
     上表中由上至下的排序是按照邏輯層次的順序進行的，如同堆棧的原理一樣，在接收端的解析和處理實際上是按照相反的順序進行。我們的測試是在收端進行，因此測試的順序是由下層至上層的。     1. 文件完整性和正確性
     在基于網絡的制播系統中，文件在經過寫入、存儲、遷移等流程之后，首要的第一項測試就是文件的完整性和正確性。例如，從制作遷移到播出的一個文件，首先要確保它是完整的，沒有被截斷，或者發生丟包等缺失性錯誤；也要確保它是正確的，沒有發生誤碼，或者誤拼接等傳輸性錯誤。
     這種校驗比較簡單，通常是利用MD5等散列算法取得原始文件的散列值，以及利用一些傳輸校驗碼，如CRC校驗等，可以在各種相關的應用軟件上實現。
     2. 文件的打包封裝格式
     確認文件的遷移、傳輸正確后，下一項應該檢查來的文件是否符合封裝標準，例如：TS、ES、MXF、GXF、MOV、ASF/WMV、各種AVI等。對打包封裝的測試，是對基于文件制播系統測試的一個重點，也是確保互聯互通的基本條件。
     根據應用的節點和依賴的設備不同，使用的封裝格式種類眾多。即使同一種標稱的封裝格式，具體也涉及到相當多的技術細節，因此檢測的工作必須要由一個標準化的設備或軟件來進行。
     例如：目前臺內廣泛使用的MXF封裝，就直接涉及到的大量標準，我整理了SMPTE的MXF標準就至少有25個，
     所以，無論是用何種軟件或設備來測，要求它必須要自身完全符合相關標準。并且SMPTE等組織的標準每年都有新增的和修改的，這對測試軟件和設備的要求非常高。
     3. 元數據
     文件中往往除了視頻、音頻內容外，還帶有元數據信息。我們測試的目的主要是檢查它是否符合元數據的標準，例如：SMPTE的0335M-2001《Television - Metadata Dictionary Structure》、0395M-2003《Television - Metadata Groups Registry Structure》。由于本文篇幅所限，提及的標準相關內容只能查閱其原文，不在這里展開。
     4. 編碼的語法和語義
     文件打開后，需檢查其中的壓縮編碼部分，分析其語法、語義是否符合使用的信源壓縮標準，如：MPEG-2（全I幀、IBP），MPEG-4，H.264，VC-1，VC-3/DNxHD，DV/HVD，DVCPRO、XDCAM、HDCAM等。
     對于VC-1和VC-3，可能比較陌生。臺內使用的VC-1是WMV9的升級版本，在SMPTE的421M-2006《Standard for Television-VC-1 Compressed Video Bitstream Format and Decoding Process》中進行了規定。 而大家熟悉的DNxHD則是符合VC-3的，具體內容在SMPTE的2019-1-2008 《VC-3 Picture Compression and Data Stream Format》中規定。
     5. 視頻編碼的主要參數
     這一部分主要檢查視頻的碼率、采樣結構、量化比特數、GOP的長度和結構、視頻色域、物理分辨率、幀頻/場頻等是否有問題。在總局的《電視臺數字化網絡化建設白皮書》中有這些參數的建議。
     對于一些外來節目，偶爾會遇到參數錯誤，或者與我國廣播標準不符的情況。
     6. 解壓后的音頻波形
     文件解壓縮后得到的音頻波形，主要進行限幅識別。在數字域，應嚴格按照錄制規范，確保真峰值不超標，避免限幅的發生。
     7. 解壓后的視頻波形
     文件解壓縮后得到的視頻波形，主要進行峰值電平、黑電平和合法性檢查。也是根據錄制規范的要求，確保不超標，確保信號波形的合法性。目前這一工作，大多是由軟件示波器這一類的程序來完成。
     在波形這個層面，主要的要求同傳統的系統是一致的。
     8. 聲音內容識別
     在內容識別上，所見到的各家產品差別較大。一般都能實現的是靜音偵測、爆音偵測。當軟件識別到靜音、爆音，會根據事先設定的閾值進行記錄和報警。
     少數較高級的軟件具有基于語音識別和模板比對的功能。它們可以根據預先存入的片頭曲、片尾曲，或其它欄目的特征，以及比對節目單，來判斷是否在內容上有錯。這樣從原理上可以避免曾經發生過的一些播錯音的事故。對于欄目或節目的特征可以自適應的訓練或人工存入，這對于系統的運行檢查非常有用。
     響度跳變的偵測是對節目當中或前后排列的節目的切換點進行響度測量和判別，目的是發現出現響度突變的情況，這對于響度控制非常重要。

[Page]     9. 圖像內容識別
     圖像方面與聲音相似，多數現有軟件能夠實現黑場偵測、靜幀偵測、彩條偵測，一旦發現黑場、靜幀、彩條等可以及時報告。更高級的可以完成一些異常的偵測，例如發現圖像中存在嚴重的塊效應、像條錯位等。
     左圖是泰克公司的文件測試設備Cerify偵測出圖像中存在的異常（圖中紅色框標注的部分）：
     同樣，更高級的軟件，可以對欄目、節目進行模板比對，比片頭、片尾，以及一些定義的欄目特征等。
     10. 音視頻相對定時
     由于很多觀眾反映電視節目的聲音和圖像不同步問題，我所完成制定了國家標準GB/T 22150-2008《電視廣播聲音和圖像的相對定時》。該標準規定：
     ·電視節目采集源端和定時參考點間的相對定時誤差應不超過+25ms和-100ms。
     ·從定時參考點至傳輸分配的輸入端之間引入的相對定時誤差應不超過+22.5ms和-30ms，如果其中包含一個或多個數字編解碼器，則由單個編解碼器引入的相對定時誤差應在±2ms以內。
     · 如果無法對聲音和圖像的相對定時進行校正，則每一個下行設備引入的相對定時誤差應在±2ms以內。
     在網絡化、文件化制播的電視系統中，圖像和聲音相對時間差也需要滿足上述要求。但對于該項測試，我個人建議只需要在設備選型和系統驗收時進行即可。如果發現時間差超標，可以對系統進行調整。在合格后，運行中一般不需要測量。
     11. 聲音總體質量
     由于臺內絕大多數環節對音頻不壓縮，因此聲音的壓縮損傷評價僅針對
     有壓縮的地方進行。方法可以是基于ITU-R BT.1116《Methods for the subjective assessment of small impairments in audio systems including multichannel sound systems》的主觀評價，也可以是基于ITU-R BS.1387《Method for objective measurements of perceived audio quality》的主觀評價客觀化測試。
     另一項重要指標是平均響度。不論是對制作，還是播出，技審的一項重要任務是測量平均響度和響度范圍。測量的算法應該是基于ITU-R BT.1770《Algorithms to measure audio programme loudness and true-peak audio level》。
     為了解決我國電視伴音響度差異過大的問題，我院承擔了廣電總局的《電視節目伴音響度一致性方案研究》項目，目前已完成方案。在傳輸域，主要采用0入0出；在制作和播出域，則要求進行響度控制，對平均響度和響度范圍都提出了要求。
     對于基于文件的響度測量和控制，也有多家的設備可以完成。從原理上論證，采用全局方式對文件的響度進行調整控制，可以做到音頻質量無損，而把響度調整到合適水平。這一點，我們在一些廠家的設備和軟件上也得到了實測驗證。
     12. 圖像總體質量
     由于前面分得比較細，這里的圖像總體質量主要就是針對壓縮損傷的評價，而圖像來源（如：攝像機等）的質量不在針對文件的測量中討論。
     方法可以是基于ITU-R BT.1683 《Objective perceptual video quality measurement techniques for standard definition digital broadcast television in the presence of a full reference》的，也可以采用泰克的PQA一類的。
     該項測試實際上測的是系統上游編碼軟件或設備的性能。如果在選型或驗收測試時，還可以使用ITU-R BT.500《Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures》的主觀評價方法，可以有更可信的結果。

三. 設備建議
 也許是個人對設備了解的不夠，也許是文件化的太新，所以現在還沒有見到能實現上面述及的各項測試的軟件或者設備。
在封裝格式、編碼分析、圖像質量方面，泰克公司的Cerify 200 “基于文件的視頻自動質量控制”服務器是一款不錯的設備，上面說的針對網絡文件的基本功能都已具備。
在音頻方面，目前有多種按照ITU-R BS.1770算法進行計量和控制的軟件，如大洋、TC、杜比公司均有類似產品。當前使用較多的是杜比公司的DP600，它是一款可以應用于網絡制播環境下的、基于文件的、智能化的響度分析和校正系統。
由于還目前沒有一個全面、完整、一站式的設備，所以我們當前對基于文件的制播網絡系統的測試還是要靠多個設備才能完成。另外，除了文件外，針對網絡本身，也還有大量測試需要進行，這些測試項目和方法將另文闡述。不過類似的，只要我們分清楚系統層次，熟悉相關的標準，了解設備的原理，是可以完成基于文件的電視制播系統的測試的。