數字電視演播室信號的記錄和存儲探討

齊艷華 廊坊廣播電視臺

隨著技術的發展，數字音視頻信號的記錄存儲介質已經從單一的磁帶發展成為磁性介質(如磁帶、硬盤)、光盤介質(如DVD.藍光光盤)和半導體介質(如SD卡、P2卡)，而音視頻記錄設備則可依據存儲介質的不同分為磁帶錄像機、光盤錄像機和硬盤錄像機等。

一、數字存儲技術概述

(一)存儲方式

大型的存儲系統包括硬盤陣列、光盤庫、數據流磁帶庫等。對于大型存儲系統的管理通常采用分級存儲管理HSM(Hierarchical Storuge Management)，即根據不同數據的重要性、訪問頻次等指標采用不同的存儲方式存儲在不同性能的設備上。這不僅可以大大減少非重要數據占用的本地存儲空間，還可以提升整個系統的存儲性能。

(二)數據遷移和回遷

數據遷移是一種將離線存儲、近線存儲與在線存儲融合的技術，它將上一級存儲設備(如在線存儲)中不常用的數據，按照指定的策略或規則自動遷移到下一級存儲設備(如近線存儲)上。遷移的路徑是在線到近線、近線到離線。它可以實現在離線或近線的設備上存儲放置不常被訪問的數據，這樣可以實現存儲資源的利用率，使得設備管理成本降到最低。遷移條件是數據已經不符合所在存儲級別的數據標準，如在線存儲要求的數據訪問頻率一般為5次/天；或者存儲設備上存儲空間已滿或將滿，如定義存儲設備的預留空間必須為20%，當達到這一條件時，將對本級存儲中的數據進行檢測，將部分不常用的數據進行遷移。遷移通過檔案管理軟件或專門的分級存儲管理軟件實現。

數據回遷是數據遷移的一個反向操作過程；分級存儲系統會按照指定的策略或規則自動將數據從下一級存儲設備調問到上一級存儲設備上。回遷的路徑是從離線到近線，從近線到在線。回遷條件是基于用戶對該數據的訪問請求而激活，或者一段時間內數據已經超過了所在存儲級別的數據標準。

二、數字視音頻數據的記錄格式

下面就常見的數字視音頻數據的幾種記錄格式予以簡單介紹：

(一)D-Betacam

在D-Betacam格式中，視頻信號采用4：2：2采樣標準，數字信號量化比特數為10bit，模擬分量量化比特數為8bit，D-Betacam格式的視頻數據壓縮采用幀內(約2：1)壓縮，可以記錄4路數字音頻信號(48kHz/20bit)，視頻、音頻錄放質量都達到廣播級演播室水平。

(二)DV

DV格式磁帶上的傾斜磁跡由安裝在上鼓的一對間隔180°的記錄磁頭進行記錄，對于625/50制式，上磁鼓的轉速為每秒150圈，一幀視頻信號記錄12條磁跡，上下邊緣無縱向磁跡，傾斜磁跡寬度為10μm，無保護帶，相鄰磁跡方位角為±20°。每條傾斜磁跡包括ITI(Initial Track Information起始跟蹤信息，或稱Insert and Track Information插入與跟蹤信息)、音頻、視頻和子碼四個區以及它們之間的三個編輯間隔GAP。ITI區主要包含格式信息、跟蹤用信息等，還可在重放時用來判斷音頻、視頻和子碼區的位置，即重放完ITI區之后，再經一定的時間間隔就到了音頻區。音頻和幀內壓縮的視頻數據被分別記錄在音頻區和視頻區。時間碼信息主要是在子碼區內。編輯間隔的作用是防止在由旋轉消磁頭單獨消去聲音或視頻信號時出現消去別的信號的可能。

(三)XDCAM HD/EX

2003年，Sony推出無磁帶專業攝錄系統XDCAM SD，2006年，又推出XDCAM HD，均使用專業光盤作為存儲介質。2007年的第三代產品XDCAM Ex格式采用SxS作為存儲介質。XDCAM格式使用多種視頻壓縮方法和媒體容器。視頻采用DV、MPEG-2或 MPEG-4壓縮方法，采樣率為4：2：2或4：2：0，最大數據率為50Mbps。4通道/8通道音頻為非壓縮PCM編碼，采用48kHz采樣標準、16bit/24bit量化.XDCAM SD/HD視頻流和音頻流使用MXF容器封裝；XDCAM EX使用MP4容器封裝。

(四)XAVC/XAVC S

2012年，Sony 推出了XAVC格式，使用H.264/MPEG-4AVC Level5.2(最高級)作為編碼標準；其視頻信號支持4K分辨率60fps8bit10bit或 12bit量化；采用4：2：0(4K)、4-2：2(HD)采樣格式、支持幀內編碼和長GOP記錄；其音頻信號采用線性PCM或AAC編碼和MXF封裝格式。

2013年，Sony宣布推出XAVC S為XAVC擴展版本，其視頻信號支持3840×2160分辨率；音頻信號采用MP4.MC或LPCM編碼。使用MP4封裝格式；主要應用于SonyFDr-AX1004K超高清攝像機和SonyHDR-A5100V攝影機。