MPEG-2标准格式大中型媒体网络系统中的最优格式

2002-07-22 王兆春总经理依马狮网

众所周知，MPEG-2 的图像压缩格式已经成为世界上多媒体数据存储、管理和多媒体网络应用中的最优码流格式。MPEG-2作为HDTV、SDTV和DVD标准的核心压缩格式，为海量的视音频信息提供了最有效的解决方案。

MPEG-2在码流分配和媒体存储中的优势

MPEG-2的帧间编码格式大大提升了视频编码的效率，这远远优于基于帧内编码格式的M-JPEG和DV格式的视频码流。MPEG-2码流可以在低码流的基础上保证高质量的视音频。而且对于将来庞大的多媒体数据存储、随机调用和管理系统来说，单一码流的网络拓扑的可操纵性远远比多种码流格式互相镜像调用方式要简便、容易得多。

从图像压缩标准的应用领域来说，任何一种非标准的码流格式虽然可能会流行一时，但那也只能是昙花一现。例如国内曾经风行一时的SVCD、CVD格式，及日本的模拟HD格式，最终以其格式非标准性不能在全世界流行。

MPEG-2标准码流格式非线性编辑的难度

但是，MPEG-2码流格式中帧间相关的特性大大增加了其在非线性编辑方面的难度。MPEG-2格式的码流编辑不像M-JPEG和DV格式那样直接，最大的难度挑战和区别在于 MPEG-2码流格式中的B帧和P帧的编码方式。如果没有参考帧的信息时，这两种帧编码格式不能准确地重建，为了准确获取一个P帧或B帧的图像信息，一定要先将在其之前的I帧和当前P帧与I帧之间的所有P帧进行解码。这就意味着MPEG-2格式任意一帧的解码时间要比M-JPEG和DV格式增加许多倍。如果是 MPEG-2的可变码流格式(VBR)，则搜索任意一帧直到将此帧解码成图像的难度更加大了。

因此，对MPEG-2 IPB标准码流格式的非线性编辑成为了世界性难题。许多厂家为了避免MPEG-2标准格式给非线性编辑带来的麻烦，转向采用各自的码流格式或是MPEG-2 的I或IP帧格式来建立自己的非编系统，例如Matrox和Pinnacle的MPEG-2非编系统，他们都不是标准的 MPEG-2 IPB帧的格式，各种非编系统所采用的码流格式间不能进行文件交流、互换，而且码流也相对较高，这给视音频数据在多媒体网络的应用造成了最主要的障碍。还有些大规模的系统集成厂家在设计较大的系统方案时，通过数字无损压缩格式SDI，把各个应用不同码流格式的系统联系起来，采用一边用SDI解码，另一边用SDI再编码的方式将各个系统连接起来。而不是采用网络中码流文件的共享优势。经过如此反复的编码、解码过程，视音频质量在一定程度上有所损耗，而且令整个系统的造价相当高昂。

基于MPEG-2的软件解决方案日趋成熟

理论上硬件可以做到的，软件全部可以实现。

软件系统的安装、调试、维护和升级都比硬件系统方便很多，价格也便宜很多。其次，软件产品便于网络的扩展和功能的增加，在大型的系统中，各种码流和文件的管理是较为重要的一环。基于硬件解决方案的多种码流格式成为整个系统网络管理的较大障碍，因为每一个媒体素材或每一个标识都要对应三到四个码流文件，如果其中的一个文件被损坏或被删除，那么系统在调用与其相对应的标识或其他文件时，就会出现意想不到的错误。

随着计算机和芯片技术的不断提高，CPU 的运算速度也在日新月异地增长。目前国际上许多供应商和系统集成商都在从硬件转向软件和无卡工作站的解决方式。尤其是对于包括电视台在内的大、中型媒体的整体方案中，软件的解决方式成为首选。

目前的网络带宽多数都是在千兆以太网或光纤网络基础上建立的，在保证广播级的视音频质量的前提下，如果以压缩比为8Mb/s的MPEG-2 IPB帧标准码流格式，那么网络的架设是足可以满足整个系统中每一个工作站点对任意素材和文件的调用需求的。另外，在服务器的管理方面，也可以使网管人员的工作量大大缩减。以下列举几个 MPEG-2 标准格式纯软件方案的应用实例。(1)总部设在美国纽约的Bloomberg作为一家全球性的信息、财经及媒体服务的提供者，每一分部全部采用 MPEG-2 IPB帧的标准码流作为各地信息基本格式上载到巨大的服务器中，各个分部都安装有很多的无卡工作站，根据需要将所需素材下载到本地，进行素材的编辑后，再进行网上或电视播出。(2)英、美和以色列的许多大、中型电视台，很早就采用MPEG-2 IPB帧的标准码流格式作为全台的唯一数字码流格式。在广州波视多媒体设备有限公司(B&M)的MpegMarvel MPEG-2非编软件出来之前，一直在编辑环节有所欠缺，只能采用数字SDI格式作为桥梁，进行解码后，输入到非编系统，编辑后再压缩为MPEG-2格式。现在，他们已经扩展了相当多的安装有MpegMarvel软件的无卡工作站，对整体网络中的任意MPEG-2码流文件进行在线编辑后，直接上传到网络中。完成了真正的媒体网络存储、调用和管理。

MpegMarvel：MPEG-2编辑的最佳工具

MpegMarvel是基于MPEG-2码流格式的一套Adobe Premiere 6.0的插件，由BM MPEG Importer和BM MPEG Exporter组成，为广大的非编用户提供了高质量的MPEG-1/2视音频输入输出和非编能力。MpegMarvel将MPEG-2的编辑与生成无缝地与Adobe Premiere结合在一起，无须任何特殊的硬件支持，只要有足够高配置的计算机和显示卡、声卡，就可以随心所欲地对 MPEG 格式的码流应用Premiere中的一百多种二维和三维特技和视音频切换，以及叠加字幕功能，并实时输出高品质的MPEG-1/2格式的码流。

过去是M-JPEG和DV格式的时代，随着MPEG-2 IPB帧标准格式摄像机和MPEG-2格式非线性编辑软件的出现，笔者认为，MPEG-2一统非线性编辑的时代已经来临。

波视多媒体