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視頻節(jié)目遠(yuǎn)程編輯的實(shí)現(xiàn)
視頻節(jié)目遠(yuǎn)程編輯的實(shí)現(xiàn)
2004年度河南省廣播電視優(yōu)秀科技論文二等獎摘 要：本文提出了綜合使用遠(yuǎn)程訪問技術(shù)、 VPN 技術(shù)以及視頻索引技術(shù)來實(shí)現(xiàn)視頻節(jié)目遠(yuǎn)程編輯的方法。并說明了使用最新的編碼方式對提高完善某些技術(shù)環(huán)節(jié)的可能性。
關(guān)鍵字：遠(yuǎn)程編輯， RAS ， VPN ，視頻檢索技術(shù)， H.264 ， WMV9
遠(yuǎn)程辦公在 IT 行業(yè)已不是什么新鮮事，甚至有些人已經(jīng)習(xí)慣在下班后連入單位網(wǎng)絡(luò)，使用單位的公用網(wǎng)絡(luò)資源，如：文件共享、郵件服務(wù)等，繼續(xù)白天沒有完成的工作。隨著遠(yuǎn)程訪問技術(shù)等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻檢索技術(shù)的逐漸成熟，筆者大膽設(shè)想一種可以遠(yuǎn)程編輯節(jié)目的工作方式：編輯或記者可以在家中通過網(wǎng)絡(luò)接入單位服務(wù)器，獲得與在單位相同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進(jìn)行節(jié)目的編輯工作。
由于要將用戶遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)當(dāng)作和內(nèi)部制作網(wǎng)環(huán)境中的工作站同等處理，給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)提供資源共享和各種訪問服務(wù)，僅僅連接是不夠的，所以無法使用 FTP 或只是建立會話。使用遠(yuǎn)程訪問服務(wù)可以達(dá)到此目的。在電視臺服務(wù)器機(jī)房建立單獨(dú)的一臺遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器（ Remote Access Server ），此服務(wù)器連接到制作網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，遠(yuǎn)程用戶通過撥號或 VPN 的方式連接到遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器上，即如同連接到制作網(wǎng)服務(wù)器的一臺無卡編輯站一樣，獲取低質(zhì)量 MPEG4 素材進(jìn)行編輯。
遠(yuǎn)程訪問技術(shù)使得連接的簡單實(shí)現(xiàn)成為現(xiàn)實(shí)，然而在視頻行業(yè)，由于視頻文件傳輸碼流較大，通常編輯環(huán)境視頻碼流為 25Mbps, 在傳輸時(shí)即使采用新的編碼方式，使用壓縮，選擇適合傳輸?shù)拇a型 ( 如使用長 GOP 的 MPEG 2), 最低碼流在 2Mbps 的情況下，目前除非單獨(dú)租用線路，普通的網(wǎng)絡(luò)仍然很難滿足這樣的要求。
但是我們知道，我們編輯節(jié)目通常只是將有用的片斷剪輯出來，將一個個片斷連接在一起，即按故事版的形式串聯(lián)在一起。在我們通常使用的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，同時(shí)并存高質(zhì)量 MPEG2 文件和低質(zhì)量 MPEG4 文件。使用視頻檢索技術(shù)將低質(zhì)量文件的關(guān)鍵幀或轉(zhuǎn)場畫面提取出來，只將這些片斷的圖標(biāo)傳輸給用戶，用戶使用關(guān)鍵幀圖標(biāo)進(jìn)行編輯，在編輯完成后生成 EDL 表，通過網(wǎng)絡(luò)將 EDL 表傳回，在節(jié)目下載或播出時(shí)，系統(tǒng)據(jù)此表對高質(zhì)量視頻進(jìn)行相應(yīng)操作。對于聲音文件，在生成 MPEG4 時(shí)可以同時(shí)生成低碼流高壓縮比的文件格式，如 MP3 或 WMA ，這些小碼流的文件對網(wǎng)絡(luò)要求不是很苛刻。使用這樣編輯圖標(biāo)的制作方法，在避開網(wǎng)絡(luò)瓶頸的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)目的編輯。
綜上所述，連接使用遠(yuǎn)程訪問技術(shù)，為了確保連接的安全性和普遍性，使用 VPN 對數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行保護(hù)和加密，并在服務(wù)器端對訪問加以限制；在客戶端編輯的是低質(zhì)量的圖標(biāo)文件和低碼率的聲音文件，在后面的敘述中可以看到，這將不是一種簡陋和枯燥的編輯方法，因?yàn)閳D標(biāo)索引的生成可以是互動和不均勻的，用戶反饋回對某一段素材進(jìn)行更精確編輯的要求，服務(wù)器便將只含有此段素材的分段圖標(biāo)傳輸給用戶，這樣在對一些如口型或表情編輯時(shí)，甚至可以精確到逐幀的操作。此外，隨著最新編碼技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)瓶頸逐漸得到緩解和突破。在最近舉辦的 2004 年國際消費(fèi)者電子產(chǎn)品展（ CES ）上，許多超過現(xiàn)有 MPEG-2 2 倍數(shù)據(jù)壓縮率的視頻編碼方式給人們帶來了更多的驚喜，將代表未來發(fā)展方向的是 H.264/MPEG-4 AVC 和微軟的 Windows Media Video （ WMV ） 9 編碼技術(shù)。展會上有廠商給出的一段視頻影像的分辨率為 528 × 486 像素，幀速率為 24 ～ 30 幀 / 秒，編碼數(shù)據(jù)速率為 1Mbit/ 秒，這遠(yuǎn)小于同等質(zhì)量 MPEG2 的編碼碼流�，F(xiàn)在國內(nèi)外一些視頻公司已經(jīng)使用 WMV9 編碼進(jìn)行遠(yuǎn)程的視頻文件傳輸。
下面對實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編輯的相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行具體的闡述：
（一）使用遠(yuǎn)程訪問技術(shù)將用戶與服務(wù)器進(jìn)行連接，為用戶提供和單位相同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
遠(yuǎn)程訪問就是計(jì)算機(jī)通過某種遠(yuǎn)程連接來訪問本地的網(wǎng)絡(luò)資源。這要在服務(wù)器端開啟遠(yuǎn)程訪問服務(wù)（ Remote Access Service ， RAS ），在客戶端建立撥號連接。由于此技術(shù)已非常成熟，且關(guān)于服務(wù)器建立方面的資料有很多，這里不再重復(fù)。由于電視行業(yè)節(jié)目素材的敏感性，在此重點(diǎn)說明遠(yuǎn)程訪問對訪問安全性的支持。
身份驗(yàn)證
服務(wù)器可通過身份驗(yàn)證來確認(rèn)遠(yuǎn)程訪問用戶的身份，如果用戶身份得到確認(rèn)，就可以連接到電視臺內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，并得到相應(yīng)的訪問權(quán)限。目前是實(shí)現(xiàn)對身份驗(yàn)證的方法和協(xié)議有： PAP 、 SPAP 、 CHAP 、 MS-CHAP 、 MS-CHAP v2 和 EAP 。
數(shù)據(jù)加密
遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)加密技術(shù)負(fù)責(zé)在遠(yuǎn)程訪問客戶端與遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器之間的通信鏈接上提供數(shù)據(jù)加密功能，它是建立在保密加密密鑰基礎(chǔ)之上。這種保密密鑰在連接身份驗(yàn)證過程中生成。遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器可以被配置為使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)。如果遠(yuǎn)程訪問客戶端無法執(zhí)行所要求的加密功能，連接嘗試將被拒絕。
針對遠(yuǎn)程訪問連接的數(shù)據(jù)加密技術(shù)共有兩種類型：
• Microsoft 點(diǎn)到點(diǎn)加密（ MPPE ）技術(shù)
• 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ DES ）與三重 DES （ 3DES ）
訪問控制
使用遠(yuǎn)程訪問策略實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程訪問的控制和管理。遠(yuǎn)程訪問策略是指一系列事先安排好的規(guī)則，這些規(guī)則定義了如何對連接進(jìn)行許可授權(quán)操作。對于那些已經(jīng)通過許可授權(quán)的連接，遠(yuǎn)程訪問策略還可用于定義連接限制條件。系統(tǒng)將依次采用各種遠(yuǎn)程訪問策略對連接嘗試進(jìn)行評估，并確定其是否滿足所有策略中的條件。如果連接嘗試無法與任意一種策略中的條件相匹配，則該連接嘗試將被拒絕。
（二）數(shù)據(jù)鏈路采用 VPN 機(jī)制，通過公用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問，同時(shí)使用 VPN 對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和封裝，確保傳輸安全性
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問有兩種連接方法，撥號和 VPN 。采用 VPN 基于以下兩種考慮：
1) 使用公共網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省費(fèi)用
撥號可使用公共電話網(wǎng)或申請專線，但由于使用了單獨(dú)的線路，價(jià)格較高。而 VPN 的連接實(shí)際上是通過互聯(lián)網(wǎng)，對網(wǎng)絡(luò)接入地點(diǎn)和途徑?jīng)]有明確的限制，用戶可使用小區(qū)寬帶， ADSL ，甚至是撥號，只要能夠連入因特網(wǎng)即可。
2) 數(shù)據(jù)安全保證
安全性在傳輸電視節(jié)目素材時(shí)顯得尤為重要。目前 VPN 主要采用四項(xiàng)技術(shù)來保證安全， 這四項(xiàng)技術(shù)分別是隧道技術(shù)（ Tunneling ）、加解密技術(shù)（ Encryption & Decryption ）、密鑰管理技術(shù)（ Key Management ）、使用者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)（ Authentication ）。
隧道技術(shù)是 VPN 的最基本也是最重要的技術(shù)，類似于點(diǎn)對點(diǎn)連接技術(shù)，它在公用網(wǎng)建立一條數(shù)據(jù)通道（隧道），讓數(shù)據(jù)包通過這條隧道傳輸。隧道是由隧道協(xié)議形成的，分為第二、三層隧道協(xié)議。第二層隧道協(xié)議是先把各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝到 PPP 協(xié)議中，再把整個數(shù)據(jù)包裝入隧道協(xié)議中。這種雙層封裝方法形成的數(shù)據(jù)包靠第二層協(xié)議進(jìn)行傳輸。第二層隧道協(xié)議有 L2F 、 PPTP 、 L2TP 等。第三層隧道協(xié)議是把各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直接裝入隧道協(xié)議中，形成的數(shù)據(jù)包依靠第三層協(xié)議進(jìn)行傳輸。第三層隧道協(xié)議有 VTP 、 IPSec 等。
隧道技術(shù)相當(dāng)于給傳輸?shù)臄?shù)據(jù)穿了一層保險(xiǎn)的外衣。現(xiàn)在普遍使用第三層隧道協(xié)議的 IPSec ，由于其嚴(yán)密的安全算法以及使用密匙服務(wù)，使得它能在 IP 層提供安全可靠的保障。
（三）在客戶端顯示的是使用視頻檢索技術(shù)將關(guān)鍵幀或轉(zhuǎn)場畫面提取出來的視頻片斷的圖標(biāo)
視頻檢索技術(shù)這幾年發(fā)展很快，有很多種方法將視頻片斷分析并抽取關(guān)鍵幀，或是對鏡頭分割，將場景轉(zhuǎn)換后的首幀提取。下面這張圖說明了對一段視頻片斷分析后提取出的場景轉(zhuǎn)換畫面：
用戶編輯的將只是這些圖標(biāo)
典型的 關(guān)鍵幀抽取方法可分為 5 類， 即 基于鏡頭的方法 、 基于內(nèi)容分析的方法 、 基于運(yùn)動分析的方法 、 基于鏡頭活動性的方法 和 基于聚類 的方法。從 20 世紀(jì) 90 年代開始 , 基于內(nèi)容的視頻分析和檢索技術(shù)一直成為研究的熱點(diǎn)，這些年又有更大的發(fā)展。用戶可以反饋查詢的要求，系統(tǒng)根據(jù)條件返回相關(guān)的視頻描述數(shù)據(jù)。也就是說用戶可以發(fā)出指令，獲取不同級別的視頻圖標(biāo)。這樣在遠(yuǎn)程編輯時(shí)，可對某一段視頻進(jìn)行“縮放”，實(shí)現(xiàn)精確編輯。
（四）使用最新的 H.264 、 WMV9 技術(shù)優(yōu)化編碼，在低速網(wǎng)絡(luò)上傳輸視頻片斷
H.264 標(biāo)準(zhǔn)是 ITU-T 的 VCEG （視頻編碼專家組）和 ISO/IEC 的 MPEG （活動圖像專家組）的聯(lián)合視頻組（ JVT ， Joint Video Team ）開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn) , 也稱為 MPEG-4 Part 10 ， “ 高級視頻編碼 ” 。 在相同的圖像質(zhì)量下， H.264 比 MPEG-2 節(jié)約 50 ％左右的碼率。因其更高的壓縮比、更好的 IP 和無線網(wǎng)絡(luò)信道的適應(yīng)性，在數(shù)字視頻通信和存儲領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。但 H.264 獲得優(yōu)越性能的代價(jià)是計(jì)算復(fù)雜度增加， 因此，除了要求有強(qiáng)大的編解碼器以外 ，還需要有更加強(qiáng)大的處理器，否則就無法處理音頻及視頻任務(wù)。
而 WMV 9 的解碼復(fù)雜程度相對較低，其主層解碼復(fù)雜性相當(dāng)接近 MPEG-4 簡單層編解碼器，幾乎是 H.264 解碼器復(fù)雜性的一半。
由于編碼技術(shù)的發(fā)展，歐洲正計(jì)劃 將 MPEG-4 音頻和 H.264 視頻同時(shí)列為基于 IP 視頻傳輸?shù)暮蜻x選項(xiàng)，并作為未來的 數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn) 。 也有一些數(shù)字電視技術(shù)公司準(zhǔn)備將 H.264 更多地實(shí)施于 DVB 廣播應(yīng)用中。
綜上所述，視頻節(jié)目遠(yuǎn)程編輯在技術(shù)上已可實(shí)現(xiàn)，并可在未來得到更好的應(yīng)用。剩下的就是制度和工作模式的問題。相信這種工作方法可以使傳統(tǒng)的節(jié)目編輯工作變得更加靈活和人性化，也使我們的工作效率大大提高。
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