前言
近年来，我和我的同事一直在努力研究一个问题。通俗的讲，就是对于基于文件的电视制播系统应该测些什么、怎么测；从理论上讲，就是想建立一套基于文件的网络化制播系统的质量评价体系。
尽管目前离建立一套完整的体系还尚有距离，但是根据我们计量检测中心在深圳台、成都台、济南台、宁波台、广西台、重庆台、上海台、江苏台和北京台等近年新建的大型网络系统的验收测试，并参考总局《电视台数字化网络化建设白皮书》，可以总结出一些内容。这里愿将我们的一些经验与大家一起讨论。
一. 概述
随着电视台内数字化网络化的发展，台内基于信号(包括：PAL-D复合、分量、SDI、HD-SDI、AES/EBU、ASI等)的链路、设备、环节越来越少，都渐渐让位于基于文件的存储、传输和处理系统。
原有的基于信号的测量评价体系，包括：测试指标、方法、仪器，在基于文件的制播系统面前，大多都已不再适用了。面对新的系统，如何测试它们的质量，如何进行质量控制，笔者在《数字视频的全面认识和分层测试》一文中进行了分层的探讨，本文将专门针对文件的测量进行讨论，而针对网络的指标则另文阐述。
对于台内视音频文件的生成、存储、交换、传输等环节，应对文件进行质量测试的项目，基本上可以归纳为下表所示：
二. 分类说明
上表中由上至下的排序是按照逻辑层次的顺序进行的，如同堆栈的原理一样，在接收端的解析和处理实际上是按照相反的顺序进行。我们的测试是在收端进行，因此测试的顺序是由下层至上层的。 1. 文件完整性和正确性
在基于网络的制播系统中，文件在经过写入、存储、迁移等流程之后，首要的第一项测试就是文件的完整性和正确性。例如，从制作迁移到播出的一个文件，首先要确保它是完整的，没有被截断，或者发生丢包等缺失性错误；也要确保它是正确的，没有发生误码，或者误拼接等传输性错误。
这种校验比较简单，通常是利用MD5等散列算法取得原始文件的散列值，以及利用一些传输校验码，如CRC校验等，可以在各种相关的应用软件上实现。
2. 文件的打包封装格式
确认文件的迁移、传输正确后，下一项应该检查来的文件是否符合封装标准，例如：TS、ES、MXF、GXF、MOV、ASF/WMV、各种AVI等。对打包封装的测试，是对基于文件制播系统测试的一个重点，也是确保互联互通的基本条件。
根据应用的节点和依赖的设备不同，使用的封装格式种类众多。即使同一种标称的封装格式，具体也涉及到相当多的技术细节，因此检测的工作必须要由一个标准化的设备或软件来进行。
例如：目前台内广泛使用的MXF封装，就直接涉及到的大量标准，我整理了SMPTE的MXF标准就至少有25个，
所以，无论是用何种软件或设备来测，要求它必须要自身完全符合相关标准。并且SMPTE等组织的标准每年都有新增的和修改的，这对测试软件和设备的要求非常高。
3. 元数据
文件中往往除了视频、音频内容外，还带有元数据信息。我们测试的目的主要是检查它是否符合元数据的标准，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，提及的标准相关内容只能查阅其原文，不在这里展开。
4. 编码的语法和语义
文件打开后，需检查其中的压缩编码部分，分析其语法、语义是否符合使用的信源压缩标准，如：MPEG-2（全I帧、IBP），MPEG-4，H.264，VC-1，VC-3/DNxHD，DV/HVD，DVCPRO、XDCAM、HDCAM等。
对于VC-1和VC-3，可能比较陌生。台内使用的VC-1是WMV9的升级版本，在SMPTE的421M-2006《Standard for Television-VC-1 Compressed Video Bitstream Format and Decoding Process》中进行了规定。 而大家熟悉的DNxHD则是符合VC-3的，具体内容在SMPTE的2019-1-2008 《VC-3 Picture Compression and Data Stream Format》中规定。
5. 视频编码的主要参数
这一部分主要检查视频的码率、采样结构、量化比特数、GOP的长度和结构、视频色域、物理分辨率、帧频/场频等是否有问题。在总局的《电视台数字化网络化建设白皮书》中有这些参数的建议。
对于一些外来节目，偶尔会遇到参数错误，或者与我国广播标准不符的情况。
6. 解压后的音频波形
文件解压缩后得到的音频波形，主要进行限幅识别。在数字域，应严格按照录制规范，确保真峰值不超标，避免限幅的发生。
7. 解压后的视频波形
文件解压缩后得到的视频波形，主要进行峰值电平、黑电平和合法性检查。也是根据录制规范的要求，确保不超标，确保信号波形的合法性。目前这一工作，大多是由软件示波器这一类的程序来完成。
在波形这个层面，主要的要求同传统的系统是一致的。
8. 声音内容识别
在内容识别上，所见到的各家产品差别较大。一般都能实现的是静音侦测、爆音侦测。当软件识别到静音、爆音，会根据事先设定的阈值进行记录和报警。
少数较高级的软件具有基于语音识别和模板比对的功能。它们可以根据预先存入的片头曲、片尾曲，或其它栏目的特征，以及比对节目单，来判断是否在内容上有错。这样从原理上可以避免曾经发生过的一些播错音的事故。对于栏目或节目的特征可以自适应的训练或人工存入，这对于系统的运行检查非常有用。
响度跳变的侦测是对节目当中或前后排列的节目的切换点进行响度测量和判别，目的是发现出现响度突变的情况，这对于响度控制非常重要。
[Page]
9. 图像内容识别
图像方面与声音相似，多数现有软件能够实现黑场侦测、静帧侦测、彩条侦测，一旦发现黑场、静帧、彩条等可以及时报告。更高级的可以完成一些异常的侦测，例如发现图像中存在严重的块效应、像条错位等。
左图是泰克公司的文件测试设备Cerify侦测出图像中存在的异常（图中红色框标注的部分）：
同样，更高级的软件，可以对栏目、节目进行模板比对，比片头、片尾，以及一些定义的栏目特征等。
10. 音视频相对定时
由于很多观众反映电视节目的声音和图像不同步问题，我所完成制定了国家标准GB/T 22150-2008《电视广播声音和图像的相对定时》。该标准规定：
·电视节目采集源端和定时参考点间的相对定时误差应不超过+25ms和-100ms。
·从定时参考点至传输分配的输入端之间引入的相对定时误差应不超过+22.5ms和-30ms，如果其中包含一个或多个数字编解码器，则由单个编解码器引入的相对定时误差应在±2ms以内。
· 如果无法对声音和图像的相对定时进行校正，则每一个下行设备引入的相对定时误差应在±2ms以内。
在网络化、文件化制播的电视系统中，图像和声音相对时间差也需要满足上述要求。但对于该项测试，我个人建议只需要在设备选型和系统验收时进行即可。如果发现时间差超标，可以对系统进行调整。在合格后，运行中一般不需要测量。
11. 声音总体质量 由于台内绝大多数环节对音频不压缩，因此声音的压缩损伤评价仅针对
有压缩的地方进行。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》的主观评价，也可以是基于ITU-R BS.1387《Method for objective measurements of perceived audio quality》的主观评价客观化测试。
另一项重要指标是平均响度。不论是对制作，还是播出，技审的一项重要任务是测量平均响度和响度范围。测量的算法应该是基于ITU-R BT.1770《Algorithms to measure audio programme loudness and true-peak audio level》。
为了解决我国电视伴音响度差异过大的问题，我院承担了广电总局的《电视节目伴音响度一致性方案研究》项目，目前已完成方案。在传输域，主要采用0入0出；在制作和播出域，则要求进行响度控制，对平均响度和响度范围都提出了要求。
对于基于文件的响度测量和控制，也有多家的设备可以完成。从原理上论证，采用全局方式对文件的响度进行调整控制，可以做到音频质量无损，而把响度调整到合适水平。这一点，我们在一些厂家的设备和软件上也得到了实测验证。
12. 图像总体质量 由于前面分得比较细，这里的图像总体质量主要就是针对压缩损伤的评价，而图像来源（如：摄像机等）的质量不在针对文件的测量中讨论。
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一类的。
该项测试实际上测的是系统上游编码软件或设备的性能。如果在选型或验收测试时，还可以使用ITU-R BT.500《Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures》的主观评价方法，可以有更可信的结果。
三. 设备建议
也许是个人对设备了解的不够，也许是文件化的太新，所以现在还没有见到能实现上面述及的各项测试的软件或者设备。
在封装格式、编码分析、图像质量方面，泰克公司的Cerify 200 “基于文件的视频自动质量控制”服务器是一款不错的设备，上面说的针对网络文件的基本功能都已具备。
在音频方面，目前有多种按照ITU-R BS.1770算法进行计量和控制的软件，如大洋、TC、杜比公司均有类似产品。当前使用较多的是杜比公司的DP600，它是一款可以应用于网络制播环境下的、基于文件的、智能化的响度分析和校正系统。
由于还目前没有一个全面、完整、一站式的设备，所以我们当前对基于文件的制播网络系统的测试还是要靠多个设备才能完成。另外，除了文件外，针对网络本身，也还有大量测试需要进行，这些测试项目和方法将另文阐述。不过类似的，只要我们分清楚系统层次，熟悉相关的标准，了解设备的原理，是可以完成基于文件的电视制播系统的测试的。