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視頻節目遠程編輯的實現
視頻節目遠程編輯的實現
2004年度河南省廣播電視優秀科技論文二等獎摘 要：本文提出了綜合使用遠程訪問技術、 VPN 技術以及視頻索引技術來實現視頻節目遠程編輯的方法。并說明了使用最新的編碼方式對提高完善某些技術環節的可能性。
關鍵字：遠程編輯， RAS ， VPN ，視頻檢索技術， H.264 ， WMV9
遠程辦公在 IT 行業已不是什么新鮮事，甚至有些人已經習慣在下班后連入單位網絡，使用單位的公用網絡資源，如：文件共享、郵件服務等，繼續白天沒有完成的工作。隨著遠程訪問技術等相關網絡技術和視頻檢索技術的逐漸成熟，筆者大膽設想一種可以遠程編輯節目的工作方式：編輯或記者可以在家中通過網絡接入單位服務器，獲得與在單位相同的網絡環境，進行節目的編輯工作。
由于要將用戶遠程的計算機當作和內部制作網環境中的工作站同等處理，給遠程計算機提供資源共享和各種訪問服務，僅僅連接是不夠的，所以無法使用 FTP 或只是建立會話。使用遠程訪問服務可以達到此目的。在電視臺服務器機房建立單獨的一臺遠程訪問服務器（ Remote Access Server ），此服務器連接到制作網絡環境，遠程用戶通過撥號或 VPN 的方式連接到遠程訪問服務器上，即如同連接到制作網服務器的一臺無卡編輯站一樣，獲取低質量 MPEG4 素材進行編輯。
遠程訪問技術使得連接的簡單實現成為現實，然而在視頻行業，由于視頻文件傳輸碼流較大，通常編輯環境視頻碼流為 25Mbps, 在傳輸時即使采用新的編碼方式，使用壓縮，選擇適合傳輸的碼型 ( 如使用長 GOP 的 MPEG 2), 最低碼流在 2Mbps 的情況下，目前除非單獨租用線路，普通的網絡仍然很難滿足這樣的要求。
但是我們知道，我們編輯節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在一起。在我們通常使用的雙網結構中，同時并存高質量 MPEG2 文件和低質量 MPEG4 文件。使用視頻檢索技術將低質量文件的關鍵幀或轉場畫面提取出來，只將這些片斷的圖標傳輸給用戶，用戶使用關鍵幀圖標進行編輯，在編輯完成后生成 EDL 表，通過網絡將 EDL 表傳回，在節目下載或播出時，系統據此表對高質量視頻進行相應操作。對于聲音文件，在生成 MPEG4 時可以同時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絡要求不是很苛刻。使用這樣編輯圖標的制作方法，在避開網絡瓶頸的同時，又實現了節目的編輯。
綜上所述，連接使用遠程訪問技術，為了確保連接的安全性和普遍性，使用 VPN 對數據鏈路進行保護和加密，并在服務器端對訪問加以限制；在客戶端編輯的是低質量的圖標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，因為圖標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行更精確編輯的要求，服務器便將只含有此段素材的分段圖標傳輸給用戶，這樣在對一些如口型或表情編輯時，甚至可以精確到逐幀的操作。此外，隨著最新編碼技術的發展，網絡瓶頸逐漸得到緩解和突破。在最近舉辦的 2004 年國際消費者電子產品展（ CES ）上，許多超過現有 MPEG-2 2 倍數據壓縮率的視頻編碼方式給人們帶來了更多的驚喜，將代表未來發展方向的是 H.264/MPEG-4 AVC 和微軟的 Windows Media Video （ WMV ） 9 編碼技術。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，編碼數據速率為 1Mbit/ 秒，這遠小于同等質量 MPEG2 的編碼碼流。現在國內外一些視頻公司已經使用 WMV9 編碼進行遠程的視頻文件傳輸。
下面對實現遠程編輯的相關技術環節進行具體的闡述：
（一）使用遠程訪問技術將用戶與服務器進行連接，為用戶提供和單位相同的網絡環境
遠程訪問就是計算機通過某種遠程連接來訪問本地的網絡資源。這要在服務器端開啟遠程訪問服務（ Remote Access Service ， RAS ），在客戶端建立撥號連接。由于此技術已非常成熟，且關于服務器建立方面的資料有很多，這里不再重復。由于電視行業節目素材的敏感性，在此重點說明遠程訪問對訪問安全性的支持。
身份驗證
服務器可通過身份驗證來確認遠程訪問用戶的身份，如果用戶身份得到確認，就可以連接到電視臺內部網絡，并得到相應的訪問權限。目前是實現對身份驗證的方法和協議有： PAP 、 SPAP 、 CHAP 、 MS-CHAP 、 MS-CHAP v2 和 EAP 。
數據加密
遠程訪問數據加密技術負責在遠程訪問客戶端與遠程訪問服務器之間的通信鏈接上提供數據加密功能，它是建立在保密加密密鑰基礎之上。這種保密密鑰在連接身份驗證過程中生成。遠程訪問服務器可以被配置為使用數據加密技術。如果遠程訪問客戶端無法執行所要求的加密功能，連接嘗試將被拒絕。
針對遠程訪問連接的數據加密技術共有兩種類型：
• Microsoft 點到點加密（ MPPE ）技術
• 數據加密標準（ DES ）與三重 DES （ 3DES ）
訪問控制
使用遠程訪問策略實現對遠程訪問的控制和管理。遠程訪問策略是指一系列事先安排好的規則，這些規則定義了如何對連接進行許可授權操作。對于那些已經通過許可授權的連接，遠程訪問策略還可用于定義連接限制條件。系統將依次采用各種遠程訪問策略對連接嘗試進行評估，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）數據鏈路采用 VPN 機制，通過公用網絡進行訪問，同時使用 VPN 對數據進行加密和封裝，確保傳輸安全性
實現遠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) 使用公共網絡，節省費用
撥號可使用公共電話網或申請專線，但由于使用了單獨的線路，價格較高。而 VPN 的連接實際上是通過互聯網，對網絡接入地點和途徑沒有明確的限制，用戶可使用小區寬帶， ADSL ，甚至是撥號，只要能夠連入因特網即可。
2) 數據安全保證
安全性在傳輸電視節目素材時顯得尤為重要。目前 VPN 主要采用四項技術來保證安全， 這四項技術分別是隧道技術（ Tunneling ）、加解密技術（ Encryption & Decryption ）、密鑰管理技術（ Key Management ）、使用者與設備身份認證技術（ Authentication ）。
隧道技術是 VPN 的最基本也是最重要的技術，類似于點對點連接技術，它在公用網建立一條數據通道（隧道），讓數據包通過這條隧道傳輸。隧道是由隧道協議形成的，分為第二、三層隧道協議。第二層隧道協議是先把各種網絡協議封裝到 PPP 協議中，再把整個數據包裝入隧道協議中。這種雙層封裝方法形成的數據包靠第二層協議進行傳輸。第二層隧道協議有 L2F 、 PPTP 、 L2TP 等。第三層隧道協議是把各種網絡協議直接裝入隧道協議中，形成的數據包依靠第三層協議進行傳輸。第三層隧道協議有 VTP 、 IPSec 等。
隧道技術相當于給傳輸的數據穿了一層保險的外衣。現在普遍使用第三層隧道協議的 IPSec ，由于其嚴密的安全算法以及使用密匙服務，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將關鍵幀或轉場畫面提取出來的視頻片斷的圖標
視頻檢索技術這幾年發展很快，有很多種方法將視頻片斷分析并抽取關鍵幀，或是對鏡頭分割，將場景轉換后的首幀提取。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換畫面：
用戶編輯的將只是這些圖標
典型的 關鍵幀抽取方法可分為 5 類， 即 基于鏡頭的方法 、 基于內容分析的方法 、 基于運動分析的方法 、 基于鏡頭活動性的方法 和 基于聚類 的方法。從 20 世紀 90 年代開始 , 基于內容的視頻分析和檢索技術一直成為研究的熱點，這些年又有更大的發展。用戶可以反饋查詢的要求，系統根據條件返回相關的視頻描述數據。也就是說用戶可以發出指令，獲取不同級別的視頻圖標。這樣在遠程編輯時，可對某一段視頻進行“縮放”，實現精確編輯。
（四）使用最新的 H.264 、 WMV9 技術優化編碼，在低速網絡上傳輸視頻片斷
H.264 標準是 ITU-T 的 VCEG （視頻編碼專家組）和 ISO/IEC 的 MPEG （活動圖像專家組）的聯合視頻組（ JVT ， Joint Video Team ）開發的標準 , 也稱為 MPEG-4 Part 10 ， “ 高級視頻編碼 ” 。 在相同的圖像質量下， H.264 比 MPEG-2 節約 50 ％左右的碼率。因其更高的壓縮比、更好的 IP 和無線網絡信道的適應性，在數字視頻通信和存儲領域得到越來越廣泛的應用。但 H.264 獲得優越性能的代價是計算復雜度增加， 因此，除了要求有強大的編解碼器以外 ，還需要有更加強大的處理器，否則就無法處理音頻及視頻任務。
而 WMV 9 的解碼復雜程度相對較低，其主層解碼復雜性相當接近 MPEG-4 簡單層編解碼器，幾乎是 H.264 解碼器復雜性的一半。
由于編碼技術的發展，歐洲正計劃 將 MPEG-4 音頻和 H.264 視頻同時列為基于 IP 視頻傳輸的候選選項，并作為未來的 數字視頻廣播標準 。 也有一些數字電視技術公司準備將 H.264 更多地實施于 DVB 廣播應用中。
綜上所述，視頻節目遠程編輯在技術上已可實現，并可在未來得到更好的應用。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的節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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