葉永沛

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 深圳 518055）

數(shù)字媒體資產(chǎn)（Digital Media Asset，DMA）是指媒體擁有或控制的以數(shù)字化形式存儲的經(jīng)濟資源。對于不同的媒體組織，其數(shù)字媒體資源形式有所差異[1-4]。對于高校來說，數(shù)字媒體資產(chǎn)主要集中在大量數(shù)字化的教育電視節(jié)目、音視頻節(jié)目、素材和專題、精品視頻公開課等內(nèi)容上。

目前，高校的電視節(jié)目制作設(shè)備從模擬到數(shù)字，視頻格式從標(biāo)清到高清，編碼技術(shù)從MPEG-1和MPEG-2，發(fā)展到H.264，多年來積累了大量的電視教學(xué)片、精品視頻公開課、具有重大歷史意義的音視頻素材以及經(jīng)模擬數(shù)字化后的大量的視音頻資源。這些資源是教育教學(xué)和新節(jié)目制作的寶貴資源，需要的存儲容量非常大。根據(jù)高校的實際情況，不同的應(yīng)用和制作需采用不同的格式來存儲，比如用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及網(wǎng)絡(luò)課程、專業(yè)教學(xué)資源庫的視音頻節(jié)目、精品視頻公開課與用于制作電視教材和專題片的素材采用的存儲格式是不一樣的。通過合理地選擇存儲介質(zhì)、存儲格式和采用分級存儲策略可以很好地解決高校數(shù)字媒體資產(chǎn)的存儲。

1 存儲介質(zhì)的選擇

存儲介質(zhì)和存儲設(shè)備對數(shù)據(jù)的單位存儲成本、保存的安全可靠性、存取速度等指標(biāo)起著決定性的作用。目前應(yīng)用的存儲介質(zhì)主要有硬盤、光盤庫和數(shù)據(jù)流磁帶。硬盤主要有傳統(tǒng)硬盤SATA盤、SAS盤、FC盤和固態(tài)SSD盤等。SATA盤讀寫速度較慢，成本較低。SAS盤和FC盤讀寫速度快，價格稍高，不同硬盤應(yīng)用在不同需求的系統(tǒng)環(huán)境下。光盤存儲介質(zhì)主要有DVD光盤和藍光光盤。DVD利用MPEG-2的壓縮技術(shù)來儲存影像，碼率可在4～15 Mbit/s的范圍內(nèi)選擇，是存儲容量大、高性能的存儲媒體，具有良好的交互性，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，圖像質(zhì)量不受訪問次數(shù)的影響，存儲容量從單面的4.7 Gbyte到雙層雙面的17 Gbyte，能夠滿足廣播級標(biāo)清節(jié)目對視頻數(shù)據(jù)長期存儲要求。藍光光盤采用的是高清格式[5]，可以儲存高品質(zhì)的影音和大容量的資料，高清影像可包含高于標(biāo)清影像6倍的圖像資料。而傳統(tǒng)DVD采用的是標(biāo)清格式，存儲量只有4.7 Gbyte，如果用來錄制高清電影，大概只能容納50 min的內(nèi)容，而單碟單層藍光光盤的存儲量可達25 Gbyte，足夠刻錄一個長達4 h的高清晰電影。數(shù)據(jù)流磁帶是一種以磁帶記錄格式為存儲模式的介質(zhì)，在使用壽命、可靠性、存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸速度上，都是傳統(tǒng)視音頻磁帶無法比擬的，數(shù)據(jù)流磁帶的存儲容量大，數(shù)據(jù)保存時間長，容量易于擴充，但存儲大量的數(shù)據(jù)時需要建立數(shù)據(jù)流磁帶庫，價格昂貴，且隔代不兼容。表1是硬盤、藍光光盤和數(shù)據(jù)流磁帶的比較。

表1 硬盤、藍光光盤和數(shù)據(jù)流磁帶的比較

通過對比各項性能指標(biāo)，藍光光盤存儲低碳環(huán)保，一年能耗僅占磁盤陣列的1/37，既可以用作普通的備份介質(zhì)，又可以用作實時的存儲載體，藍光盤在突破容量和生產(chǎn)成本的瓶頸后，將成為數(shù)字媒體資產(chǎn)存儲的新選擇，它很好地解決了數(shù)據(jù)流磁帶的兼容性問題，更能滿足高校數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)整合的要求。

2 存儲格式的選擇

高校數(shù)字媒體資產(chǎn)存儲的內(nèi)容以電視教學(xué)片、精品視頻公開課、視音頻素材、網(wǎng)絡(luò)視頻課程、專業(yè)視音頻教學(xué)資源庫為主。數(shù)據(jù)的壓縮方式和存儲格式的選擇直接影響系統(tǒng)的存儲成本、管理費用以及后期的使用[4]，因此應(yīng)采用合理的壓縮方式和存儲格式，以保證圖像質(zhì)量和壓縮效率最優(yōu)化。選擇存儲格式（壓縮格式）時應(yīng)考慮如下因素：保證圖像質(zhì)量，滿足后期制作和使用的要求；在保證圖像質(zhì)量的前提下，盡量提高壓縮效率，從而提高存儲空間，降低傳輸數(shù)據(jù)的成本；壓縮格式的選擇要保證在與其他格式進行轉(zhuǎn)換時，圖像質(zhì)量損失最小；存儲格式應(yīng)能保持相當(dāng)長的生命周期。視音頻資料數(shù)字化后會產(chǎn)生相當(dāng)大的數(shù)據(jù)量，為了減少比特率，同時考慮帶寬和存儲的要求，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)和目的，采用不同的壓縮技術(shù)。大多數(shù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用混合編碼技術(shù)，如JPEG，H.261，MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4和H.264等。

2.1 M-JPEG，DV，MPEG-2和H.264的比較

在同樣的視頻質(zhì)量下，壓縮算法的輸出碼率直接決定其性能的優(yōu)劣，即輸出碼率相同的條件下，圖像質(zhì)量的優(yōu)劣反映了壓縮算法的性能。在壓縮效率方面，M-JPEG和DV格式均采用幀內(nèi)編碼[4]，壓縮比低，壓縮效率低；MPEG-2和H.264[6]采用幀內(nèi)與幀間結(jié)合的編碼算法，壓縮比高，壓縮效率高。表2是M-JPEG，DV，MPEG-2和H.264的分析比較。

表2 M-JPEG，DV，MPEG-2和H.264的分析比較

經(jīng)過分析比較得出，H.264和MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)在壓縮性能上優(yōu)于其他的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。雖然M-JPEG和DV壓縮標(biāo)準(zhǔn)在相當(dāng)長的時間里仍然會被使用，但人們更關(guān)注MPEG-2和H.264的發(fā)展動態(tài)。在節(jié)目攝制、編輯階段，無論采用DV還是MPEG，為了保持高的圖像質(zhì)量，需要很高的碼率；在節(jié)目傳輸或者為了存儲傳播階段，用盡可能低的碼率傳輸，并且保證盡可能高的圖像質(zhì)量，因此應(yīng)優(yōu)先選擇H.264，其次是MPEG-2。目前高校正在實施的精品視頻公開課就是采用H.264的編碼格式，高校數(shù)字媒體資產(chǎn)在視音頻編碼上應(yīng)支持MPEG-2和H.264格式。

2.2 MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)分析

MPEG-2是一種高質(zhì)量的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，專為數(shù)字電視傳輸和分配高質(zhì)量視音頻應(yīng)用而制定的。MPEG-2的優(yōu)勢體現(xiàn)在它的適應(yīng)性上，能根據(jù)不同的需求，通過參數(shù)的調(diào)節(jié)做到碼率可變，另外運動補償可帶來高的壓縮比。在電視節(jié)目的制作、播出、存儲、分配、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，MPEG-2數(shù)據(jù)流是標(biāo)準(zhǔn)視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼格式，具有存儲容量大、畫面質(zhì)量高的特點，MPEG-2的4∶2∶2格式可達到20∶1的壓縮比，1 Mbit/s的數(shù)據(jù)率，1 h的電視節(jié)目的容量僅有3.6 Gbyte，可得到廣播級的圖像質(zhì)量。如此高的壓縮比大大降低了存儲所占用的空間。對高校多年積累的模擬視音頻節(jié)目采用MPEG-2的格式進行壓縮編碼，可以有效地解決存儲的問題。

2.3 MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)分析

MPEG-4是運動圖像專家組發(fā)展的廣泛的開放標(biāo)準(zhǔn)，具有相當(dāng)好的靈活性和擴展性，它采用幀重建技術(shù)壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，利用很窄的帶寬，以最少的數(shù)據(jù)傳輸量獲得最佳的圖像質(zhì)量。它給畫面主體分配較多的帶寬、很高的信噪比，支持基于視覺內(nèi)容的交互功能，具有高效編碼、高壓縮率、高效存儲與傳輸?shù)奶攸c，支持各種帶寬應(yīng)用（5 kbit/s～100 Mbit/s），主要包括靜止圖像壓縮、數(shù)字廣播、網(wǎng)絡(luò)視音頻廣播等基于內(nèi)容的存儲和檢索。

2.4 H.264標(biāo)準(zhǔn)分析

H.264是DPCM加變換編碼的混合編碼模式，它的整體性能優(yōu)于其他的壓縮標(biāo)準(zhǔn)是由于采用了運動預(yù)測和運動補償?shù)乃惴ǎ褂昧硕鄥⒖紟?、幀?nèi)預(yù)測、整數(shù)變換和多塊類型等新的壓縮技術(shù)，大大提高了壓縮性能，其最大特點就是具有非常高的數(shù)據(jù)壓縮比率，比如2 h的高清電視節(jié)目，在相同的圖像質(zhì)量下，采用H.264可將節(jié)目壓縮到15 Gbyte，采用MPEG-2壓縮編碼格式最小只能壓縮到30 Gbyte。通常H.264的數(shù)據(jù)壓縮率在MPEG-4的1.5倍以上，是MPEG-2的2倍，而且擁有流暢的高質(zhì)量圖像，大大提高了用戶下載的速度，降低了數(shù)據(jù)流量的費用。

通過上面的分析可以得出：不同的業(yè)務(wù)和應(yīng)用需求應(yīng)采用不同視音頻數(shù)據(jù)存儲格式，H.264較其他壓縮標(biāo)準(zhǔn)整體性能更高，具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，編碼效率高，成像效果質(zhì)量高以及良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，適合編碼壓縮、存儲和傳輸，是目前主流的視頻編碼技術(shù)。

3 分級存儲策略

高校的數(shù)字化媒體資產(chǎn)在實際應(yīng)用當(dāng)中是具有生命時期的，在剛產(chǎn)生的一段時期內(nèi)或某一特定時期，訪問頻率最高，隨著時間的推移和教學(xué)內(nèi)容的更新，低訪問頻率的數(shù)據(jù)量遠遠超過高訪問頻率的數(shù)據(jù)量，如果全部采用硬盤設(shè)備存儲，不僅成本非常高，而且也不安全，根據(jù)數(shù)據(jù)訪問的頻率、保留時間、容量、性能要求等因素，通過采用分級存儲結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)把更多的存儲空間分配給頻繁訪問的數(shù)據(jù)。

3.1 在線存儲

目前，在媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)中，硬盤陣列是在線存儲的主要設(shè)備，與計算機系統(tǒng)連接，保持可隨時訪問的狀態(tài)，硬盤具有檢索快捷、讀寫快、大碼率傳輸?shù)奶攸c，但存儲容量大時，成本相對較高。對于訪問頻率高、最近正在使用的視音頻，VOD視頻點播的節(jié)目、精品視頻公開課，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺使用的視音頻、專業(yè)視音頻資源庫等采用在線存儲。

3.2 離線存儲

離線存儲通常用來存儲不常用的媒體內(nèi)容或需要永久保存的內(nèi)容，在高校一般采用傳統(tǒng)的數(shù)字磁帶或光盤，然后將磁帶或光盤存放在磁帶庫或光盤庫內(nèi)，當(dāng)需要使用離線存儲的數(shù)據(jù)時，需要將離線的光盤庫連接到在線的計算機系統(tǒng)中，數(shù)字磁帶上的數(shù)據(jù)還需要進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換才能連接到計算機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)使用完后可斷開連接。

3.3 近線存儲

近線存儲主要是指介于在線存儲和離線存儲之間的應(yīng)用。將那些訪問量不大的數(shù)據(jù)存儲在性價比高的存儲介質(zhì)上，存儲介質(zhì)要求傳輸率高、檢索速度快、存儲容量大，因此在高校以光盤庫作為主要的近線存儲設(shè)備，這樣經(jīng)過壓縮編碼后的數(shù)據(jù)就很容易連接到在線存儲的計算機系統(tǒng)中，方便訪問。

3.4 混合存儲

在數(shù)字媒體資產(chǎn)的存儲應(yīng)用中，通常不采用單一的存儲結(jié)構(gòu)，而是采用混合存儲的方式，混合存儲提供了最好的性價比。例如近線和離線存儲的光盤庫能非常容易地連接到在線存儲的計算機系統(tǒng)中，數(shù)字錄像帶可作為離線編輯使用。分級存儲策略的采用，不僅滿足了應(yīng)用的需求、降低了總的存儲成本，而且便于管理和保護各種視音頻資料。

4 小結(jié)

根據(jù)高校數(shù)字媒體資產(chǎn)的特點，將硬盤技術(shù)和藍光光盤技術(shù)結(jié)合起來作為高校數(shù)字媒體資產(chǎn)的存儲策略。在線存儲介質(zhì)以硬盤陣列為主，離線存儲介質(zhì)以藍光光盤庫和數(shù)字錄像帶為主，同時藍光光盤也作為近線存儲介質(zhì)。用于VOD視頻點播的節(jié)目以MPEG-2格式為主，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、網(wǎng)絡(luò)課程、專業(yè)教學(xué)資源庫的視音頻教學(xué)資源、素材、精品視頻公開課等以MP4格式為主，用于編輯制作的廣播級高質(zhì)量素材以MPEG-2或H.264格式存儲，從而滿足高校不同應(yīng)用需求對數(shù)字媒體資產(chǎn)的存儲要求。分級存儲策略降低了存儲系統(tǒng)的成本，有效地管理和保護了各種視音頻資料。

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