格非播出系統(tǒng)格式解析及在轉(zhuǎn)碼軟件中的應(yīng)用

陸 毅，薛達(dá)新，盧 丹

（1.江蘇技術(shù)師范學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院，江蘇 常州 213001；2.江蘇武進(jìn)廣播電視臺(tái) 技術(shù)中心，江蘇 常州 213164）

目前很多電視臺(tái)在播出系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)字化改造中，大都采用了格非MagiStream視頻服務(wù)器[1]構(gòu)建了硬盤播出系統(tǒng)[2]，而在近兩年的播出節(jié)目上載過程中，基于DVD盤片和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腗PEG－2視頻文件進(jìn)行節(jié)目交換的節(jié)目量逐漸增多。由于格非播出系統(tǒng)[3]文件格式的特殊性，一些標(biāo)準(zhǔn)的MPEG－2文件[4]無法直接在格非播出系統(tǒng)中播出，需要通過視頻上載方式或格非上載軟件的轉(zhuǎn)碼上傳完成。為了提高工作效率，通過對(duì)格非播出系統(tǒng)視音頻文件和索引文件的研究，找出了格非視音頻文件和索引文件的讀寫格式，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了適合格非播出系統(tǒng)的MPEG－2格式節(jié)目素材轉(zhuǎn)碼軟件，解決了格非播出上載系統(tǒng)存在的不足之處，實(shí)現(xiàn)了外來交流節(jié)目素材和播出系統(tǒng)之間的文件級(jí)交換。本文對(duì)格非硬盤播出系統(tǒng)文件格式和播出系統(tǒng)轉(zhuǎn)碼軟件進(jìn)行了具有針對(duì)性的介紹。

1 格非播出系統(tǒng)MPEG－2 ES流視頻文件分析

由于格非播出系統(tǒng)采用的編解碼芯片限制，目前非編站點(diǎn)輸出的標(biāo)準(zhǔn)MPEG－2 ES流文件[5]如果直接調(diào)入格非播出服務(wù)器播出，會(huì)不定時(shí)地出現(xiàn)畫面馬賽克現(xiàn)象，而這些文件通過格非播出上載站點(diǎn)的轉(zhuǎn)碼導(dǎo)入，可以正常播出。通過采用UltraEdit軟件對(duì)不同長度MPEG－2視頻文件在轉(zhuǎn)碼前后的差異對(duì)比，格非硬盤播出系統(tǒng)MPEG－2 ES流文件與常規(guī)MPEG－2 ES流文件之間的差異主要體現(xiàn)在下面兩個(gè)方面：

1）格非播出系統(tǒng)對(duì)于MPEG－2 ES視頻文件的序列擴(kuò)展信息（Sequence Extension）部分，其字段長度定義與常規(guī)MPEG－2 ES視頻文件不一致，目前常規(guī)MPEG－2 ES流文件序列擴(kuò)展信息部分長度為10 byte，格非播出系統(tǒng)的MPEG－2 ES流序列擴(kuò)展部分長度為12 byte，擴(kuò)展的2 byte以0x00H填充。

2）格非播出系統(tǒng)采用的MPEG－2 ES視頻文件在每幀圖像數(shù)據(jù)（00000100）結(jié)束，下一幀圖像數(shù)據(jù)開始前，判斷當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)結(jié)束地址是否為8的整數(shù)倍，如果不是，在當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)后面填充相應(yīng)數(shù)量的0x00H，使得下一幀圖像數(shù)據(jù)的起始地址為8的整數(shù)倍，滿足圖像數(shù)據(jù)起始地址的邊界對(duì)齊要求。

2 格非播出系統(tǒng)PCM音頻文件分析

同樣通過UltraEdit軟件對(duì)格非播出系統(tǒng)音頻文件和常規(guī)音頻文件進(jìn)行比較，格非播出系統(tǒng)采用的音頻文件編碼格式為16 bit、48 kHz、雙聲道立體聲，音頻文件在文件頭偏移0x10H處的內(nèi)容為0x10H，表示其后的PCM音頻數(shù)據(jù)格式描述表大小為16 byte。而目前常規(guī)PCM音頻文件[6]的音頻數(shù)據(jù)格式描述表大小為18 byte，也即文件頭偏移0x10H處內(nèi)容為0x12H，在音頻數(shù)據(jù)格式描述表最后2 byte（位于文件頭偏移0x24H和0x25H）的內(nèi)容為0x00H，將目前常規(guī)的雙聲道PCM音頻文件轉(zhuǎn)換為格非播出系統(tǒng)能夠識(shí)別的PCM音頻文件，只需要將現(xiàn)有音頻文件偏移0x10H的內(nèi)容修改為0x10H，并將偏移量為0x24H和0x25H位置2 byte內(nèi)容刪除，最后將文件頭偏移0x04H開始的文件長度信息減去2，即修改為（原先音頻文件長度－2），就可以實(shí)現(xiàn)音頻文件和格非播出系統(tǒng)的兼容。

3 格非播出系統(tǒng)索引文件分析

格非播出系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)幀精確的節(jié)目播出，在技術(shù)上對(duì)MPEG－2 ES視頻文件采用了索引文件的方式，以提高節(jié)目播出時(shí)搜索素材入點(diǎn)的速度和精度。通過對(duì)不同長度MPEG－2 ES流視頻文件對(duì)應(yīng)索引文件的分析，以及相同長度不同碼率MPEG－2 ES流視頻文件對(duì)應(yīng)索引文件的分析，格非索引文件從0x40H開始為每個(gè)圖像幀的索引數(shù)據(jù)，每幀圖像的索引數(shù)據(jù)占用48 byte。這48 byte的索引數(shù)據(jù)具體含義如表1所示。

表1 幀圖像索引數(shù)據(jù)表

從表1可得，格非索引文件偏移0x14H的4 byte值為整個(gè)MPEG－2文件總的圖像幀數(shù)扣除最后一個(gè)GOP中圖像幀數(shù)。

4 播出系統(tǒng)轉(zhuǎn)碼軟件介紹

通過對(duì)格非播出系統(tǒng)視頻文件、音頻文件和索引文件的具體分析，找到了目前標(biāo)準(zhǔn)的MPEG－2視頻文件和PCM音頻文件與其的差異，因此便可按照格非播出系統(tǒng)對(duì)文件的要求產(chǎn)生相符的文件，這也正是播出系統(tǒng)節(jié)目素材轉(zhuǎn)碼軟件設(shè)計(jì)方法的根本所在。本系統(tǒng)的轉(zhuǎn)碼軟件功能主要包括轉(zhuǎn)碼素材導(dǎo)入、轉(zhuǎn)碼任務(wù)編輯、轉(zhuǎn)碼素材畫面和聲音監(jiān)看監(jiān)聽、播出節(jié)目單內(nèi)容審核等。圖1是根據(jù)格非播出系統(tǒng)視音頻文件格式和索引文件格式開發(fā)的播出系統(tǒng)轉(zhuǎn)碼軟件界面。

1）轉(zhuǎn)碼素材導(dǎo)入

瀏覽選擇需要轉(zhuǎn)碼的節(jié)目素材，并設(shè)置節(jié)目名稱等播出信息后，這些信息將存儲(chǔ)在轉(zhuǎn)碼軟件本地?cái)?shù)據(jù)庫中，在后續(xù)的轉(zhuǎn)碼過程中可以多次使用。

2）轉(zhuǎn)碼任務(wù)設(shè)置及文件轉(zhuǎn)碼上傳

該部分功能主要完成節(jié)目素材的轉(zhuǎn)碼功能，考慮到目前片源音量幅度的不一致性，在程序中設(shè)置了音頻幅度調(diào)整功能，通過在轉(zhuǎn)碼前期對(duì)每擋節(jié)目進(jìn)行音量的監(jiān)聽，并進(jìn)行音量幅度的調(diào)整，在最終的轉(zhuǎn)碼過程中，程序根據(jù)預(yù)設(shè)的音頻幅度對(duì)節(jié)目文件音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度調(diào)整，從而使得節(jié)目播出音量總體上能夠保持一致。

在播出節(jié)目素材的上傳方面，格非采用FTP方式同時(shí)向主備服務(wù)器傳輸節(jié)目素材，并在播出主備服務(wù)器上設(shè)置了上傳站點(diǎn)最大數(shù)據(jù)傳輸速率。FTP登陸信息等數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的SqChannel表中。

轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)在對(duì)每一檔節(jié)目進(jìn)行轉(zhuǎn)碼時(shí)，根據(jù)格非播出系統(tǒng)索引文件的格式，同步輸出相應(yīng)的索引文件。在整個(gè)文件轉(zhuǎn)碼完成后，通過開辟新的線程將轉(zhuǎn)碼獲得的視頻文件、音頻文件和索引文件通過FTP方式[7]同時(shí)上傳到主備播出服務(wù)器，素材成功上傳完畢后，在播出節(jié)目數(shù)據(jù)庫中添加相應(yīng)的節(jié)目信息。

3）節(jié)目素材審核

已經(jīng)轉(zhuǎn)碼上傳的節(jié)目，通過調(diào)取相應(yīng)的節(jié)目單，可以對(duì)節(jié)目素材進(jìn)行播出前的審核。實(shí)現(xiàn)與格非播出系統(tǒng)一致的節(jié)目播出審核功能。

5 結(jié)束語

通過播出系統(tǒng)DVD類格式節(jié)目素材轉(zhuǎn)碼軟件的開發(fā)，改進(jìn)了原有格非播出上載系統(tǒng)的不足之處，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)目素材的全程自動(dòng)轉(zhuǎn)碼和上傳，降低了人員工作強(qiáng)度，更提高了節(jié)目上載質(zhì)量和節(jié)目播出質(zhì)量。

[1]李維，許峰，丁志勝.視頻服務(wù)器播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2008，32（2）：72－74.

[2]鄭沈海.舟山廣播電視總臺(tái)在線硬盤播出系統(tǒng)升級(jí)改造[J].中國有線電視，2011（12）：1411－1414.

[3]蘇斌，王國棟.高清網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的探索與實(shí)踐——淺析安慶廣播電視臺(tái)高清新聞制播一體網(wǎng)[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2011（12）：40－45.

[4]宋曉煒.MPEG－4精細(xì)可分級(jí)視頻編碼技術(shù)的研究[D].天津：天津大學(xué)，2004.

[5]陸毅，薛達(dá)新.一種演播室圖像采集系統(tǒng)：中國，ZL201020630920.9[P].2011－06－15.

[6]鄭見靈，譚月輝，焦桂芝，等.音頻文件中信息隱藏技術(shù)研究及其實(shí)現(xiàn)[J].河北工業(yè)科技，2006（3）：76－81.

[7]陸毅，薛達(dá)新.一種節(jié)目素材集中上載系統(tǒng)：中國，ZL201020640444.9[P].2011－07－06.