数字电视演播室信号的记录和存储探讨

齐艳华 廊坊广播电视台

随着技术的发展，数字音视频信号的记录存储介质已经从单一的磁带发展成为磁性介质(如磁带、硬盘)、光盘介质(如DVD.蓝光光盘)和半导体介质(如SD卡、P2卡)，而音视频记录设备则可依据存储介质的不同分为磁带录像机、光盘录像机和硬盘录像机等。

一、数字存储技术概述

(一)存储方式

大型的存储系统包括硬盘阵列、光盘库、数据流磁带库等。对于大型存储系统的管理通常采用分级存储管理HSM(Hierarchical Storuge Management)，即根据不同数据的重要性、访问频次等指标采用不同的存储方式存储在不同性能的设备上。这不仅可以大大减少非重要数据占用的本地存储空间，还可以提升整个系统的存储性能。

(二)数据迁移和回迁

数据迁移是一种将离线存储、近线存储与在线存储融合的技术，它将上一级存储设备(如在线存储)中不常用的数据，按照指定的策略或规则自动迁移到下一级存储设备(如近线存储)上。迁移的路径是在线到近线、近线到离线。它可以实现在离线或近线的设备上存储放置不常被访问的数据，这样可以实现存储资源的利用率，使得设备管理成本降到最低。迁移条件是数据已经不符合所在存储级别的数据标准，如在线存储要求的数据访问频率一般为5次/天；或者存储设备上存储空间已满或将满，如定义存储设备的预留空间必须为20%，当达到这一条件时，将对本级存储中的数据进行检测，将部分不常用的数据进行迁移。迁移通过档案管理软件或专门的分级存储管理软件实现。

数据回迁是数据迁移的一个反向操作过程；分级存储系统会按照指定的策略或规则自动将数据从下一级存储设备调问到上一级存储设备上。回迁的路径是从离线到近线，从近线到在线。回迁条件是基于用户对该数据的访问请求而激活，或者一段时间内数据已经超过了所在存储级别的数据标准。

二、数字视音频数据的记录格式

下面就常见的数字视音频数据的几种记录格式予以简单介绍：

(一)D-Betacam

在D-Betacam格式中，视频信号采用4：2：2采样标准，数字信号量化比特数为10bit，模拟分量量化比特数为8bit，D-Betacam格式的视频数据压缩采用帧内(约2：1)压缩，可以记录4路数字音频信号(48kHz/20bit)，视频、音频录放质量都达到广播级演播室水平。

(二)DV

DV格式磁带上的倾斜磁迹由安装在上鼓的一对间隔180°的记录磁头进行记录，对于625/50制式，上磁鼓的转速为每秒150圈，一帧视频信号记录12条磁迹，上下边缘无纵向磁迹，倾斜磁迹宽度为10μm，无保护带，相邻磁迹方位角为±20°。每条倾斜磁迹包括ITI(Initial Track Information起始跟踪信息，或称Insert and Track Information插入与跟踪信息)、音频、视频和子码四个区以及它们之间的三个编辑间隔GAP。ITI区主要包含格式信息、跟踪用信息等，还可在重放时用来判断音频、视频和子码区的位置，即重放完ITI区之后，再经一定的时间间隔就到了音频区。音频和帧内压缩的视频数据被分别记录在音频区和视频区。时间码信息主要是在子码区内。编辑间隔的作用是防止在由旋转消磁头单独消去声音或视频信号时出现消去别的信号的可能。

(三)XDCAM HD/EX

2003年，Sony推出无磁带专业摄录系统XDCAM SD，2006年，又推出XDCAM HD，均使用专业光盘作为存储介质。2007年的第三代产品XDCAM Ex格式采用SxS作为存储介质。XDCAM格式使用多种视频压缩方法和媒体容器。视频采用DV、MPEG-2或 MPEG-4压缩方法，采样率为4：2：2或4：2：0，最大数据率为50Mbps。4通道/8通道音频为非压缩PCM编码，采用48kHz采样标准、16bit/24bit量化.XDCAM SD/HD视频流和音频流使用MXF容器封装；XDCAM EX使用MP4容器封装。

(四)XAVC/XAVC S

2012年，Sony 推出了XAVC格式，使用H.264/MPEG-4AVC Level5.2(最高级)作为编码标准；其视频信号支持4K分辨率60fps8bit10bit或 12bit量化；采用4：2：0(4K)、4-2：2(HD)采样格式、支持帧内编码和长GOP记录；其音频信号采用线性PCM或AAC编码和MXF封装格式。

2013年，Sony宣布推出XAVC S为XAVC扩展版本，其视频信号支持3840×2160分辨率；音频信号采用MP4.MC或LPCM编码。使用MP4封装格式；主要应用于SonyFDr-AX1004K超高清摄像机和SonyHDR-A5100V摄影机。