针对新的分配渠道将数字媒体内容制作成其他格式正在广播行业的所有领域盛行起来。
对于高清播出机构来说,通过上变换的方法将标准清晰度的内容转换成高清晰度的节目,已成为日常的一项基本工作。新的内容分发渠道,如卫星、有线和IPTV等都在寻求适合自己要求的节目内容。
与这种转换相伴而来的是文件格式转换的工作,这是为了能满足制作、传输、发射环节中的特定要求。目前针对文件格式转换的许多严肃的工作正在展开。
通用格式
就用户的角度来说,最理想的方式是各种不同的文件格式之间能自动转换,实现“任何内容-任何设备-任何地点-任何时间”的自由状态。但考虑到目前存在的多种新的文件格式及还在开发中的传输手段,甚至是今天已经得到部署的媒体形态,这样的要求是不现实的。
我们需要找准切入点,理解“格式-”和/或“文件转换”的实际意思,以及如何或能否在不违背内容原始创作者意图的前提下实现对它们的再利用,这才是我们面对的真正挑战。
在存在多种方案可供选择的情况下,如何辨别哪种方案最成本有效,最未来无忧,要求我们从内容分发机构的角度去花费大量的研究和思考。
各种各样的未来预测——如有人说节目分配网将放弃标清而转向高清业务;一些重要业务将转而采用MPEG-4(AVC或H.264)编码压缩;运营商将被迫将节目从只进行实时分配转向实时和非实时并存的传输模式,如DVB-S2的IP-over-satellite等,正促使行业认真地思考将来的业务模式。
以往广播机构多年来一直使用的一些专用硬件设备也将被一些通用的平台所取代,这些新的平台更多的是依靠软件而不是硬件的功能,来满足用户的新的需要。这也为用户带来了资金节省方面的好处。
从基带信号到数据文件
从基带信号过渡到基于文件的基础架构是一个尚未结束的过程。这在过去的15多年间一直在全速演进。将视频素材用某种格式进行压缩,以使之适合传送之的载体的做法,实现了过去帧基、全运动、全带宽原始活动图像能存在于一个小得多数据空间域的目标,从而为更高效、更节省成本(带宽)的电视画面传送创造了条件。
这一成就得到了两个力量的推动,一是视频会议,二是个人计算机,再加上发展中的文件格式和压缩算法,都促成了这一成就的达成。
终端用户现在比以往任何时候都拥有更多的手段去与其他人分享视频内容。
过多的选择
然而,过多的选择也带来了如何处理多种文件格式、压缩算法、接口与转码等的麻烦。历史上,压缩技术曾实现了视频画面从几乎不可识别到很高质量的高清晰度视频——而且是在较短的时间内,的进步。
相对而言,这种商业上可用的压缩视频的发展速度较之早期的无线黑白电视过渡到彩色电视广播的速度更快。
为了确定历史进步的起点,我们需要先来认知一下最早的标准化文件格式,它就是CIF(通用中间格式)。这是一种基于YUV编码的NTSC和PAL视频编码格式,最初是用于视频通讯领域。
CIF来自于最早的实用的数字视频编码压缩标准H.261,后者由国际电联ITU于1988-1990年间制定完成。
H.261要求支持CIF,针对64kb/数据率(以p x 64kb/s 的方式读取)之倍数设计,其中P值的范围为1-30,总数据率的范围为64-2049kb/s。 这对于通过电话线或其他通信系统的数据传输非常合适。
更早些时候,H.210曾于1984年制定完成,它也是历史上首个数字视频编码标准。1988年,H.210的第二版本增加了运动补偿技术,并运用了差值脉冲编码调制技术。
模拟-数字的转换是通过对模拟信号先进行采样,随后再在实际采样值与预测值之间进行补偿,最后再进行量化和编码以获得数字信号的值。
这种技术是一种预测压缩算法,一般适用于有损压缩,没能获得大范围的运用。H.210今天已退出了历史舞台。
不过,由于存在这么多的技术缩略语,也给命名和功能定义带来了很多烦扰,难怪乎CIF还有另一个定义—— Common Interchange Format,即通用交换格式。
先有基础结构,随后又诞生了CCITT Rec. H.261,它包含了16×16宏块补偿压缩,8×8 DCT (离散余弦变换),倍线量化、zig-zag扫描及运转周期,可变长度编码等。
我们今天仍在使用的H.261标准,之所以取得了成功,主要是因为它具有后向兼容的特点。不过它于1995年被H.263所取代。
CIF的帧频为30fps @ NTSC和25fps @ PAL,其针对NTSC制式为288电视线和352像素/线/帧;有时也被称之为full CIF以区别于QCIF。
CIF-resolution的一个次级,即被称之为“Quarter Common Intermediate Format”的那个,的分辨率为CIF的四分之一。每个QCIF NTSC帧包含144电视线,每线包含176像素。PAL制式还进一步定义了一个sub-quarter CIF(SQCIF),它的分辨率低于QCIF(即128×96)。通用中间格式CIF不应与微软公司针对远程文件共享协议制定的通用互联网文件系统CIFS混淆。
CIF也不应被理解为通用图像格式(Common Image Format),后者是一种用于描述数字视频的标准帧规格格式,其定义了720×480和720×576为两个标准的SDTV标准(即ITU-R BT.601中的SDI)。
在吸取了帧内编码的教训,自DCT(上世纪70年代)起,通过完善或针对缩放整数值的量化(上世纪50、60年代),以及Huffman可变长度编码VLC(约上世纪50年代)的发展期,H.261及其前辈H.263最终奠定了现代的数字视频编码技术。
自这些早期的技术进步以来,很多人在上世纪80、90年代开始了相关的技术研发,这一进程一直持续到21世纪的今天。
随着通用服务器计算机技术进步,我们曾经专用的“视频服务器”也将在运用范围和功能方面都取得新发展。(未完待续)