高校媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

邵　斌

摘要本文結(jié)合高校影像媒體資源的現(xiàn)狀，運(yùn)用視頻數(shù)據(jù)庫技術(shù)，提出了基于網(wǎng)絡(luò)、基于光盤和基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三種典型高校媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞媒體資產(chǎn)視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容檢索虛擬現(xiàn)實

中圖分類號G206文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是當(dāng)前影像媒體資源的特征，影像媒體資源的多樣性應(yīng)用(一個節(jié)目被多種形式媒體采用)和重復(fù)使用(許多節(jié)目或素材被重新編輯后產(chǎn)生新的價值)顯示出了它巨大的潛藏價值，我國高等院校都保存了一大批具有教學(xué)科研價值和歷史意義的視音頻節(jié)目素材，如何實現(xiàn)龐大的視音頻資料保存、管理和應(yīng)用，已成為所有院校面臨的一個重要課題。媒體資產(chǎn)管理(Media Asset Management)的設(shè)計可以成功實現(xiàn)視音頻等多媒體數(shù)據(jù)資料的數(shù)字化存儲、編目管理、檢索查詢和資料發(fā)布等功能，為各類學(xué)科提供高效的多層次的視頻教學(xué)服務(wù)，成為教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。

一、高校媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)模型設(shè)計

“工欲善其事，必先利其器”，要科學(xué)地分析教學(xué)視頻數(shù)據(jù)，首先要建立其數(shù)據(jù)模型。視頻數(shù)據(jù)由于其本身的綜合性(包含聲、視內(nèi)容及高級語義內(nèi)容)、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性(非格式化)及具有時空多維結(jié)構(gòu)，目前沒有一個經(jīng)典完善的數(shù)據(jù)模型理論可以借用，研究者只能從不同的方向?qū)?shù)據(jù)模型進(jìn)行探討，所建立的模型只反映或強(qiáng)調(diào)視頻數(shù)據(jù)某一類特征，其應(yīng)用也側(cè)重于某個領(lǐng)域。

根據(jù)一般多媒體教學(xué)的特點可以將視頻教學(xué)節(jié)目分為四個內(nèi)容結(jié)構(gòu)層次：視頻流文件、場景片段、鏡頭和幀。

1、視頻流文件——是數(shù)字化視頻固有的結(jié)構(gòu)層次，既一個原有的物理上存在的教學(xué)節(jié)目，也可以是一個若干節(jié)目片段重新組合而成的新的虛擬的教學(xué)節(jié)目，比如一套BBC拍攝的關(guān)于哺乳動物的電視教學(xué)片，有昆蟲獵人、植物獵人、鑿工、食肉獸、重回水里去、樹上的生活、爬樹好手等各自獨立的一集節(jié)目，可以稱之為一個視頻流節(jié)目，而根據(jù)教學(xué)主題“哺乳動物的捕食方法”而組織的各集節(jié)目中捕食片段的重新組合而成的新的節(jié)目——“哺乳動物的捕食比較”也可以稱為視頻流文件。

2、場景片段——場景則是一組時空相關(guān)的鏡頭集，在內(nèi)容上講述一個完整的語義根據(jù)特征和需要自主定義。比如食肉獸一集可以分為貓科和犬科兩大類，貓科又可有分獅子、老虎、獵豹狐貍、狗等每個屬種的片段就可以定義為一個場景。

3、鏡頭——表示一段時間和空間內(nèi)的連續(xù)動作，一個攝像機(jī)開和關(guān)的之間畫面。一個狐貍捕食毒蛇的畫面就成為鏡頭。

4、幀——是一幅視頻畫面，可以抽取出來表示一個文件、場景或者鏡頭的含義。

這樣，場景和片段形成視頻內(nèi)容結(jié)構(gòu)的中間層次，把整個視頻流在不同層次上分段，不同層次從不同角度反映了視頻所包含的信息，這樣就形成了視頻流的多層抽象。因此校同網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)系統(tǒng)可以建立如圖1數(shù)據(jù)模型：

長方形表示實體，實體可以是個視頻文件，也可以是視頻文件的一個片段，一個場景甚至一個鏡頭，每一個實體都有其自己屬性，每個視頻文件、片段、場景、鏡頭都可以有其自己不同的屬性，可以進(jìn)行文本描述，用于關(guān)鍵詞的檢索。

菱形表示實體與實體間的構(gòu)建關(guān)系，數(shù)據(jù)源通過編碼轉(zhuǎn)換變?yōu)橐欢我曨l流，根據(jù)內(nèi)容可以分解為場景、鏡頭和片段，這個過程稱之為解構(gòu)；而不同片段(場景、鏡頭)又可以通過組合改變原視頻流輸出的邏輯次序，成為一個新的視頻流，然后可以將其編碼保存成為一個新的數(shù)據(jù)文件(媒體的數(shù)據(jù)源)存儲或者輸出給終端用戶，這個過程稱之為建構(gòu)。

教學(xué)中一般涉及的節(jié)目類型有故事片、新聞節(jié)目、體育節(jié)目、歷史資料片、科教片、示范教學(xué)片。晚會典禮等。對于每類視頻節(jié)目都針對其不同的視頻目的、視頻內(nèi)容、視頻生成和視頻用途逐一分析，建立典型意義下的應(yīng)用策略，其中視頻生成提供了有關(guān)該對象的語法結(jié)構(gòu)及視聽特性。它主要包括腳本控制，攝影控制、合成控制和信道控制等?？紤]一般教學(xué)節(jié)目以視頻內(nèi)容分析為主要用途，本系統(tǒng)重點針對視頻內(nèi)容的屬性設(shè)置進(jìn)行研究，擬采用自定義擴(kuò)充屬性的開發(fā)思路。以典型的教學(xué)運(yùn)用為例，在故事片中終端用戶為一般師生時，主要查找片名、主演、導(dǎo)演等信息，而終端用戶為新聞傳播的專業(yè)教師和同學(xué)時，則需要查找更細(xì)節(jié)的信息，如演員感情細(xì)節(jié)的鏡頭、攝影推拉的鏡頭、某種切換效果的鏡頭等，因此其數(shù)據(jù)的擴(kuò)展屬性應(yīng)設(shè)置為運(yùn)動技巧、景別、角度等攝影控制技巧等攝影特性；在新聞節(jié)目中，一般的瀏覽者查詢關(guān)于某些國際會議的報道和某個水利工程的竣工的消息，而新聞專業(yè)的同學(xué)往往利用現(xiàn)場資料進(jìn)行新的新聞制作，比如制作新當(dāng)選的國家領(lǐng)導(dǎo)人就可能要利用其他有關(guān)方面(關(guān)于個人生活、愛好等)，因此數(shù)據(jù)的擴(kuò)展屬性的可以根據(jù)新聞的5W要素設(shè)置，分時間、地點、人物、性質(zhì)和效果等；體育教學(xué)節(jié)目具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，一般觀眾查詢比賽的有關(guān)時間、地點、對象及勝負(fù)的信息，而學(xué)科教師則需要為了訓(xùn)練目的查找諸如進(jìn)球、傳球、頭球等專門技能的信息，分析比賽策略，因此數(shù)據(jù)擴(kuò)展屬性按照體育技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)來劃分；科教節(jié)目往往注重分析一套標(biāo)準(zhǔn)的程序與動作規(guī)范。其查詢方式應(yīng)該針對學(xué)科細(xì)節(jié)進(jìn)行定義，比如動物學(xué)資料，可以劃分捕食、生育、遷徙等擴(kuò)展屬性。

在媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)中應(yīng)用了XML的技術(shù)，從而使元數(shù)據(jù)的增添變得十分靈活。在沒有應(yīng)用XML的系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)一旦被定義就很難再做修改，工作人員應(yīng)用系統(tǒng)提供的定義視頻屬性這一功能，可以隨時增加任何一項新的屬性即新的元數(shù)據(jù)，如果對系統(tǒng)中定義的元數(shù)據(jù)不滿意或希望增加新條目，可以完全由操作人員自己完成修改工作，當(dāng)標(biāo)引端調(diào)用這一類型的元數(shù)據(jù)時。系統(tǒng)將生成新的標(biāo)引窗口，并且在索引端會提供新的索引條目，從而使元數(shù)據(jù)的維護(hù)成為可能。

二、高校媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計

1媒體上載模塊

高、低兩路碼率的數(shù)字化采集、引入媒體上載模塊的主要完成將視音頻等媒體資料數(shù)字化存儲。視音頻等媒體資料經(jīng)媒體上載系統(tǒng)所形成的素材按照質(zhì)量需求可以分為兩類。第一類支持低碼流服務(wù)，主要用于瀏覽和檢索：第二類是用于節(jié)目制作再利用，要求比較高的碼率以保證制作質(zhì)量。存儲介質(zhì)可選擇磁盤陣列，再輔之以DVD記錄光盤進(jìn)行存儲，隨著數(shù)據(jù)量的遞增可擴(kuò)展到光盤庫進(jìn)行存儲管理。視音頻資料的上載有兩種情況，已經(jīng)數(shù)字化的視音頻文件，系統(tǒng)直接將它們分類存儲，其它模擬視音頻資料需要經(jīng)過數(shù)字化上載后再存儲。上載系統(tǒng)采用高端視音頻采集卡，實現(xiàn)了高、低兩路質(zhì)量碼率的同步采集生成。

2媒體內(nèi)容管理模塊

用戶要從海量存儲的數(shù)據(jù)中找到自己想要的數(shù)據(jù)，而且要簡便、快速、準(zhǔn)確定位到所需的內(nèi)容，就不能采用直接查看內(nèi)容的方法，而必須采取先對存儲的內(nèi)容進(jìn)行編制索引來描述其與內(nèi)容的關(guān)聯(lián)關(guān)系及內(nèi)容存放位置等。標(biāo)引方法可采用對整個素材進(jìn)行描述，也可采用對某個素材片段

或某個關(guān)鍵幀素材標(biāo)引編目。采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)來管理這些描述信息，媒體內(nèi)容管理模塊是本系統(tǒng)的核心。它負(fù)責(zé)創(chuàng)建、管理媒體資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，并作為中間層實現(xiàn)媒體內(nèi)容的發(fā)布。用戶可以在線瀏覽存儲的媒體對象的全部信息(視頻、音頻、圖片、文字等)。在不同的媒體行業(yè)中由于資料分類的方法不同，應(yīng)用時所要檢索和查詢的屬性也會不同。例如：新聞類的資料比較重視時間性、比較短小，而影視類的資料比較重視題材和故事內(nèi)容，所以我們將對不同類型的音像資料定義不同的元數(shù)據(jù)集，來描述它們。

3媒體存儲管理模塊

系統(tǒng)采用分級存儲模式，以硬盤陣列為一級存儲(在線存儲)，數(shù)據(jù)流磁帶或光盤庫為二級存儲(近線存儲)，DVD光盤或光盤庫為三級存儲(離線存儲)。使用較頻繁的素材儲存在硬盤陣列中，其他素材根據(jù)需要保存在近線存儲區(qū)、離線存儲區(qū)。采取分布式存儲、集中管理的原則進(jìn)行設(shè)計。實現(xiàn)動態(tài)負(fù)載平衡容錯性以確保存儲的高可靠性。在不同類型的存儲區(qū)間可以按照數(shù)據(jù)類型、重要性、使用頻率和時限進(jìn)行靈活的自動遷移或即時手動遷移。對數(shù)據(jù)資源、存儲設(shè)備和空間的使用權(quán)限和日志都有嚴(yán)格完備定義。鏡像資料功能的設(shè)計可保證網(wǎng)絡(luò)中心存儲設(shè)備發(fā)生災(zāi)難損壞時，所有素材節(jié)目資料都可從近線存儲設(shè)備恢復(fù)。

4媒體下載模塊

可擴(kuò)展的智能編目結(jié)構(gòu)帶來高效的檢索手段，媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)集資料上載、管理、存儲、檢索查詢發(fā)布等功能于一體，系統(tǒng)采用以MPEG-4流媒體格式視頻為查詢目標(biāo)，以WEB瀏覽器方式的終端查詢軟件完成媒體資產(chǎn)的網(wǎng)上發(fā)布。媒體資料的獲取首先要通過的查詢終端進(jìn)行多種方式的檢索，檢索查詢工作可在管理服務(wù)器及各查詢終端完成，一旦確定了需要下載的內(nèi)容，存儲管理服務(wù)器就會自動完成數(shù)據(jù)的遷移。下載子系統(tǒng)具有靈活的擴(kuò)展性，支持非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)和自動化播出網(wǎng)絡(luò)，也支持寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中其它多媒體應(yīng)用，為統(tǒng)一化管理提供基礎(chǔ)。

媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)作為資料存儲中心和節(jié)目交流和發(fā)布的基礎(chǔ)平臺，對上載、編輯、審片、下載、播出、交流、存檔等各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

三、三種典型高校媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計案例

高校的媒體資產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)用的主要為網(wǎng)絡(luò)和多媒體計算機(jī)，因此我們根據(jù)不同學(xué)科特點和實際需求開發(fā)了三種典型的運(yùn)用案例。

1基于網(wǎng)絡(luò)的高校媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計

基于網(wǎng)絡(luò)的校園媒體系統(tǒng)中確立以一段完整的視頻節(jié)目為基本數(shù)據(jù)源，然后動態(tài)截取片段描述為若干場景，再在場景中設(shè)置屬性以及分割鏡頭，根據(jù)終端用戶的不同定義數(shù)據(jù)庫特征屬性，在播放端采用web方式，實現(xiàn)簡單友好的瘦客戶使用環(huán)境。在開發(fā)技術(shù)上運(yùn)用smil和ASP技術(shù)實現(xiàn)片段截取，同時實現(xiàn)web方式的播放。

2基于光盤的高校媒體資產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計

以《世界電影美學(xué)簡史》多媒體課件為例。建立概念關(guān)系地圖，每個分論根據(jù)相互關(guān)系和歷史淵源制作一幅關(guān)系地圖，讓讀者一目了然，同時設(shè)置熱區(qū)，可以直接導(dǎo)航到相關(guān)內(nèi)容。學(xué)科資源庫設(shè)置分類信息為：一級結(jié)構(gòu)：影片片名、國別、導(dǎo)演、年代、類型；二級結(jié)構(gòu)：場景描述；三級結(jié)構(gòu)：鏡頭屬性分：運(yùn)動屬性(推鏡頭、拉鏡頭、搖鏡頭、移鏡頭)、景別屬性(全景、中景、近景、特寫)、光學(xué)屬性(魚眼、廣角、標(biāo)準(zhǔn)、長焦)、心理屬性(主觀鏡頭、客觀鏡頭)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫檢索技術(shù)。即可以根據(jù)年代、國家、人物、作品名稱及影片類型進(jìn)行分類排列，還具有全文檢索的功能，附有講義和電子教案，方便教師課堂教學(xué)。采用嵌入網(wǎng)頁技術(shù)制作內(nèi)容，很好地實現(xiàn)了光盤課件和網(wǎng)絡(luò)課程地?zé)o縫連接，可以方便地幫助教師建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程，開展遠(yuǎn)程教育。

3、基于VR技術(shù)的高校媒體資產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將昆曲藝術(shù)(口述非物質(zhì)遺產(chǎn))和園林藝術(shù)(物質(zhì)遺產(chǎn))相結(jié)合展現(xiàn)的創(chuàng)作方式，結(jié)合Virtools軟件創(chuàng)作《昆曲博物館》VR作品，可以以互動的方式將影視節(jié)目鑲嵌在一個虛構(gòu)的劇院博物館空間內(nèi)，實施實景教學(xué)。在作品中，我們以蘇州全晉會館為模型建造了主場景，別具風(fēng)格的戲臺，富含蘇州園林藝術(shù)的古建筑，以及充滿現(xiàn)代氣息的室廳風(fēng)格。其中昆曲的歷史包含了昆曲的起源、繁盛、消衰、沒落以及復(fù)興這五個演變階段，按照“博物館”的慣例，把歷史這部分文字材料安排在石碑上，進(jìn)行交互來查看具體內(nèi)容；昆曲的曲譜包含文字格律譜和樂譜安排在室內(nèi)的展臺部分，使用者既可靠近展臺觀看曲譜手寫稿等資料，也可進(jìn)行交互，查看曲譜的具體內(nèi)容，包括涵義，創(chuàng)作規(guī)則等，并親耳試聽幾種曲譜；唯美的昆曲戲服有著豐富的表現(xiàn)力，豐富多彩，并有嚴(yán)格的規(guī)范。使用者可進(jìn)行交互，查看戲服的具體說明；昆曲的經(jīng)典劇目則在觀賞區(qū)內(nèi)按提示進(jìn)行欣賞，充分欣賞昆曲大師的精彩表演，領(lǐng)略昆曲的藝術(shù)之美。