國內(nèi)外視頻檔案數(shù)字化的技術(shù)現(xiàn)狀分析

霍妍琳 徐敏

摘要：隨著數(shù)字環(huán)境的不斷完善，傳統(tǒng)的模擬視頻信號已不能滿足當前保管、利用視頻檔案的需要，對傳統(tǒng)視頻檔案的數(shù)字化已是時勢所趨。目前，國內(nèi)外視頻檔案數(shù)字化工作已經(jīng)取得了一定成效，出臺了一些標準與規(guī)范，對這些標準規(guī)范進行梳理，有助于該項工作的順利開展。

關(guān)鍵詞：視頻檔案數(shù)字化技術(shù)

一、國外視頻檔案的數(shù)字化項目

各國基于本國國情和實踐需要制定了相關(guān)的視頻檔案數(shù)字化標準。

1998年由美國5所知名大學發(fā)起成立了視頻發(fā)展協(xié)會the Video Development Initiative (ViDe)，該協(xié)會立足解決視頻檔案數(shù)字化發(fā)展過程中的問題，致力于探討視頻數(shù)字化進程，推薦傳統(tǒng)視頻數(shù)字化加工過程中涉及的相關(guān)參數(shù)設(shè)置以及文件存儲格式，并形成了相關(guān)標準，成為國外視頻數(shù)字化的參考依據(jù)。

美國國家檔案館（NARA）對音像檔案的數(shù)字化做出了系列規(guī)定，并且加入了美國國家數(shù)字圖書館項目the Library's National Digital Library Program (NDLP)，在該項目中，美國國會圖書館對音頻及視頻的數(shù)字化及存儲方面進行研究，對美國國家檔案館（NARA）的視頻數(shù)字化起到了引導作用。

英國檔案館根據(jù)其進行的數(shù)字化指導項目《Moving Here Project Digitisation Guidelines》對視頻檔案進行數(shù)字化，旨在對文件的數(shù)字化進行邏輯引導，制定數(shù)字化標準。其中視頻數(shù)字化方面的內(nèi)容具有重要的參考指導作用。

澳大利亞檔案館在視頻數(shù)字化方面制定了系列標準，其數(shù)字化的原則更偏重于保證視頻檔案的原始性，保證其內(nèi)容盡可能地與模擬視頻信息保持一致。尤其是在對視頻有損壓縮的色彩空間、音頻數(shù)字化等方面做出了相應的要求。

二、國外視頻檔案數(shù)字化的參數(shù)設(shè)置

視頻檔案數(shù)字化主要涉及到壓縮編碼格式、動態(tài)分辨率、視頻畫面色彩率等方面。

1．壓縮編碼格式

各國有不同的觀點。ViDe及美國國會圖書館使用MPEG壓縮編碼。美國國家檔案館對保真度高的無損壓縮視頻檔案推薦使用Motion -JPEG 2000 或者 Huffyuv.格式，對那些為社會公眾提供服務，如商業(yè)活動中公眾需要使用的有損壓縮視頻檔案，則推薦使用MPEG-2、MPEG-4 、DV等編碼形式。

在英國國家檔案館中，根據(jù)數(shù)字化指導項目《Moving Here Project Digitisation Guidelines》，視頻檔案的利用和存儲需要使用MPEG-2格式進行編碼，而提供公眾利用的網(wǎng)絡(luò)在線視頻檔案的編碼可使用MPEG-4。

對于用于保存的視頻材料，澳大利亞檔案館要求最好是信息無丟失，即保證視頻材料的的原生信息，對此采取兩種可行措施：一是對視頻材料進行使用較多硬盤空間的無損壓縮，另一種是采用占用硬盤空間較少的有損壓縮來存儲。澳大利亞檔案館采取Motion-JPEG2000的壓縮形式，對于作為憑證復本的視頻材料進行保存時，澳大利亞檔案館選擇MPEG-2的壓縮形式。

2．動態(tài)分辨率

動態(tài)分辨率對視頻的成像清晰度具有較大的影響，是決定視頻檔案真實性和完整性的關(guān)鍵參數(shù)。

ViDe采用MPEG進行壓縮編碼，因此對MPEG-1 (ISO/IEC 11172)和MPEG-2 (ISO/IEC 13818- 2)的動態(tài)分辨率做出了不同的要求。針對MPEG-1 (ISO/IEC 11172)，視頻支持352 x240分辨率時應達到30幀/秒；而MPEG-2 (ISO/IEC 13818- 2)壓縮編碼時采用 “CCIR 601”（ 數(shù)字視頻CCIR 601編碼標準），分辨率為720 x480時要求達到30幀/秒。

美國對于動態(tài)分辨率基本沒有做出統(tǒng)一的標準，而只是規(guī)定了動態(tài)分辨率的最小值。以美國國家檔案館（NARA）為例，推薦動態(tài)分辨率最小值為720x486時應達到30幀/秒，以保證成像的清晰。

英國檔案館在動態(tài)分辨率方面根據(jù)其利用形式有所區(qū)分。視頻檔案的長期保存動態(tài)分辨率要求較高，720x486分辨率時應達到30幀/秒；供公眾網(wǎng)上利用的視頻可以適當降低要求，分辨率為320 x240時應達到30幀/秒。英國檔案館還從動態(tài)圖像信號所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量來進行規(guī)定：當視頻檔案作為專業(yè)保存特藏時，數(shù)據(jù)量則為5Mb/s，當用于網(wǎng)絡(luò)在線利用時，數(shù)據(jù)量最少為28Kb/s。

澳大利亞檔案館根據(jù)視頻檔案保存的要求對動態(tài)分辨率作出相應的規(guī)定。在其國家檔案館中，采取在PAL標準制式下720 x 576分辨率來進行保存，此時要求達到30幀/秒，確保視頻檔案的原生性及畫面的流暢清晰。

3．視頻畫面色彩

對于視頻畫面色彩的選擇，ViDe采用RGB組合的變形模式Y(jié)CbCr。Y表示圖像色彩的亮度，CbCr表示圖像色彩度，即RGB。

參考ViDe標準，部分國家作出了相應的規(guī)定。美國國家檔案館對色彩的深度要求與視頻檔案原始度盡量保持一致，對于黑白原稿的視頻采用灰度模式進行數(shù)字化，彩色原稿采用真彩色。

澳大利亞檔案館采用YUV 4:2:2的色彩空間，要求在數(shù)字化保存的過程中盡量不改變磁帶視頻內(nèi)容的色彩，任何對色彩的修改只允許在視頻文件的復件保存中進行。

4．其他參數(shù)設(shè)置

視頻檔案在數(shù)字化的過程中還涉及到視頻數(shù)據(jù)傳輸速率和音頻等方面，部分國家對此作了相關(guān)的規(guī)定。

視頻數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時間內(nèi)視頻傳送或處理的數(shù)據(jù)位數(shù)。ViDe對此未作限定，只要求在100-400Mb/s。美國國家檔案館針對ITU-R Rec. BT.601-4（常叫做"CCIR 601"）以4:2:2采樣到D-1錄像帶上，這種形式的視頻數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳輸率要求為270Mb/s；而以4fSC (four times frequency subcarrier)采樣到D-2錄像帶上，這種形式的視頻數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳輸率要求為143Mb/s。

澳大利亞檔案館對視頻數(shù)字化過程中音頻方面進行相關(guān)規(guī)定，要求保證音頻的質(zhì)量，采樣精度至少為16 bit，從模擬視頻進行捕捉轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻檔案時，更適宜采用24bit，采樣頻率則采用國際標準的48KHz。

三、國內(nèi)視頻檔案數(shù)字化的技術(shù)現(xiàn)狀

近年來，我國從中央到地方的各級檔案部門都將視頻檔案數(shù)字化工作納入工作計劃。2010年1月國家檔案局出臺了《數(shù)字聲像檔案著錄規(guī)則（征求意見稿）》，該標準適用于各級各類檔案館(室)內(nèi)聲像檔案收集整理、數(shù)字化、編目加工、交換和對外提供利用等相關(guān)業(yè)務。在此基礎(chǔ)上，青島市檔案館與廣西壯族自治區(qū)檔案館率先對視頻檔案數(shù)字化技術(shù)提出了具體標準。

青島市檔案館制定的《檔案資料數(shù)字化標準（試行）》規(guī)定，視頻檔案采用MPEG-2進行壓縮編碼，采集比特率為4Mb/s，視頻圖像色彩采集分為黑白、彩色兩種。在存儲方面，對于MPEG-2格式、比特率4Mb/s以上的影像文件可以作為電子檔案直接存儲；對于無法轉(zhuǎn)換格式的視頻文件應按原格式存放并將有關(guān)的軟件、壓縮算法和計算機系統(tǒng)信息一并存檔。

廣西出臺了《廣西壯族自治區(qū)錄像檔案數(shù)字化技術(shù)要求（試行）》、《廣西壯族自治區(qū)錄音檔案數(shù)字化技術(shù)要求（試行）》，其中將數(shù)字化視頻檔案分為采集格式和存儲格式兩種。采集格式要求采用無損AVI格式，動態(tài)分辨率為720X576時應達到25幀/秒，視頻速率為28800kbps；在用于存儲時，要求為MPEG-2格式，動態(tài)分辨率為720X576時應達到25幀/秒，視頻速率為9100 kbps。兩者均要求音頻設(shè)定為224k/通道，音頻速率為立體聲（STEREO）、48KHz。

四、建議

比較國內(nèi)外視頻檔案數(shù)字化的現(xiàn)狀，不難看出我國視頻檔案數(shù)字化的技術(shù)標準與規(guī)范還相對欠缺。綜合分析國內(nèi)外已有的視頻數(shù)字化指標，并結(jié)合視頻數(shù)據(jù)的技術(shù)特征，我們對此提出如下建議：

1．壓縮編碼。對于館藏級的視頻檔案，可以采用Motion-JPEG2000進行壓縮編碼，以對視頻檔案長期保存。對于提供利用、網(wǎng)上試聽的視頻檔案復本，可采用MPEG-2，為社會各方面提供更快捷、更方便的利用。

2．動態(tài)分辨率。可以采用720 x 576分辨率時30幀/秒的標準，以確保視頻圖像成像的流暢與畫面的保真度。

3．視頻畫面色彩。色彩空間推薦采用YUV4:2:2。對畫面色彩深度盡量與模擬視頻保持一致。彩色視頻通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后選用RGB模式下的真彩色，黑白視頻選用灰度模式進行保存。

4．視頻速率。對于長期保存的高保真視頻，選用50Mb/s的視頻速率；對于網(wǎng)上提供利用的視頻相對要求較低，可采用2000kbps以上的可變速率。

5．音頻要求。推薦采用立體聲，48KHz/16bit。

參考文獻：

[1] The Video Development Group (ViDe) provides information about digital video file creation. http://www.vide.net/resources/whitepapers/video/video.pdf

[2] http://www.archives.gov/records-mgmt/initiatives/dav-faq.html (檢索日期：2010-12-15)

[3] The National Archives of Australia. Guidelines for The Preservation of Digital Heritage.

[4] 青島市檔案館：檔案資料數(shù)字化標準（試行），第五章 影像檔案數(shù)字化標準，2003。

[5] 廣西檔案信息:廣西壯族自治區(qū)錄像檔案數(shù)字化技術(shù)要求（試行），2010。

[6] 檔案行業(yè)標準：數(shù)字聲像檔案著錄規(guī)則（征求意見稿），2010。

作者單位：蘇州大學 國家環(huán)保總局信息中心