高校数字媒体资产的存储策略

叶永沛

（深圳职业技术学院，广东 深圳 518055）

数字媒体资产（Digital Media Asset，DMA）是指媒体拥有或控制的以数字化形式存储的经济资源。对于不同的媒体组织，其数字媒体资源形式有所差异[1-4]。对于高校来说，数字媒体资产主要集中在大量数字化的教育电视节目、音视频节目、素材和专题、精品视频公开课等内容上。

目前，高校的电视节目制作设备从模拟到数字，视频格式从标清到高清，编码技术从MPEG-1和MPEG-2，发展到H.264，多年来积累了大量的电视教学片、精品视频公开课、具有重大历史意义的音视频素材以及经模拟数字化后的大量的视音频资源。这些资源是教育教学和新节目制作的宝贵资源，需要的存储容量非常大。根据高校的实际情况，不同的应用和制作需采用不同的格式来存储，比如用于网络教学平台及网络课程、专业教学资源库的视音频节目、精品视频公开课与用于制作电视教材和专题片的素材采用的存储格式是不一样的。通过合理地选择存储介质、存储格式和采用分级存储策略可以很好地解决高校数字媒体资产的存储。

1 存储介质的选择

存储介质和存储设备对数据的单位存储成本、保存的安全可靠性、存取速度等指标起着决定性的作用。目前应用的存储介质主要有硬盘、光盘库和数据流磁带。硬盘主要有传统硬盘SATA盘、SAS盘、FC盘和固态SSD盘等。SATA盘读写速度较慢，成本较低。SAS盘和FC盘读写速度快，价格稍高，不同硬盘应用在不同需求的系统环境下。光盘存储介质主要有DVD光盘和蓝光光盘。DVD利用MPEG-2的压缩技术来储存影像，码率可在4～15 Mbit/s的范围内选择，是存储容量大、高性能的存储媒体，具有良好的交互性，适合网络传输，图像质量不受访问次数的影响，存储容量从单面的4.7 Gbyte到双层双面的17 Gbyte，能够满足广播级标清节目对视频数据长期存储要求。蓝光光盘采用的是高清格式[5]，可以储存高品质的影音和大容量的资料，高清影像可包含高于标清影像6倍的图像资料。而传统DVD采用的是标清格式，存储量只有4.7 Gbyte，如果用来录制高清电影，大概只能容纳50 min的内容，而单碟单层蓝光光盘的存储量可达25 Gbyte，足够刻录一个长达4 h的高清晰电影。数据流磁带是一种以磁带记录格式为存储模式的介质，在使用寿命、可靠性、存储容量和数据传输速度上，都是传统视音频磁带无法比拟的，数据流磁带的存储容量大，数据保存时间长，容量易于扩充，但存储大量的数据时需要建立数据流磁带库，价格昂贵，且隔代不兼容。表1是硬盘、蓝光光盘和数据流磁带的比较。

表1 硬盘、蓝光光盘和数据流磁带的比较

通过对比各项性能指标，蓝光光盘存储低碳环保，一年能耗仅占磁盘阵列的1/37，既可以用作普通的备份介质，又可以用作实时的存储载体，蓝光盘在突破容量和生产成本的瓶颈后，将成为数字媒体资产存储的新选择，它很好地解决了数据流磁带的兼容性问题，更能满足高校数据存储和数据整合的要求。

2 存储格式的选择

高校数字媒体资产存储的内容以电视教学片、精品视频公开课、视音频素材、网络视频课程、专业视音频教学资源库为主。数据的压缩方式和存储格式的选择直接影响系统的存储成本、管理费用以及后期的使用[4]，因此应采用合理的压缩方式和存储格式，以保证图像质量和压缩效率最优化。选择存储格式（压缩格式）时应考虑如下因素：保证图像质量，满足后期制作和使用的要求；在保证图像质量的前提下，尽量提高压缩效率，从而提高存储空间，降低传输数据的成本；压缩格式的选择要保证在与其他格式进行转换时，图像质量损失最小；存储格式应能保持相当长的生命周期。视音频资料数字化后会产生相当大的数据量，为了减少比特率，同时考虑带宽和存储的要求，根据不同的标准和目的，采用不同的压缩技术。大多数压缩标准采用混合编码技术，如JPEG，H.261，MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4和H.264等。

2.1 M-JPEG，DV，MPEG-2和H.264的比较

在同样的视频质量下，压缩算法的输出码率直接决定其性能的优劣，即输出码率相同的条件下，图像质量的优劣反映了压缩算法的性能。在压缩效率方面，M-JPEG和DV格式均采用帧内编码[4]，压缩比低，压缩效率低；MPEG-2和H.264[6]采用帧内与帧间结合的编码算法，压缩比高，压缩效率高。表2是M-JPEG，DV，MPEG-2和H.264的分析比较。

表2 M-JPEG，DV，MPEG-2和H.264的分析比较

经过分析比较得出，H.264和MPEG-2标准在压缩性能上优于其他的压缩标准。虽然M-JPEG和DV压缩标准在相当长的时间里仍然会被使用，但人们更关注MPEG-2和H.264的发展动态。在节目摄制、编辑阶段，无论采用DV还是MPEG，为了保持高的图像质量，需要很高的码率；在节目传输或者为了存储传播阶段，用尽可能低的码率传输，并且保证尽可能高的图像质量，因此应优先选择H.264，其次是MPEG-2。目前高校正在实施的精品视频公开课就是采用H.264的编码格式，高校数字媒体资产在视音频编码上应支持MPEG-2和H.264格式。

2.2 MPEG-2标准分析

MPEG-2是一种高质量的视频压缩标准，专为数字电视传输和分配高质量视音频应用而制定的。MPEG-2的优势体现在它的适应性上，能根据不同的需求，通过参数的调节做到码率可变，另外运动补偿可带来高的压缩比。在电视节目的制作、播出、存储、分配、传输等环节，MPEG-2数据流是标准视频数据压缩编码格式，具有存储容量大、画面质量高的特点，MPEG-2的4∶2∶2格式可达到20∶1的压缩比，1 Mbit/s的数据率，1 h的电视节目的容量仅有3.6 Gbyte，可得到广播级的图像质量。如此高的压缩比大大降低了存储所占用的空间。对高校多年积累的模拟视音频节目采用MPEG-2的格式进行压缩编码，可以有效地解决存储的问题。

2.3 MPEG-4标准分析

MPEG-4是运动图像专家组发展的广泛的开放标准，具有相当好的灵活性和扩展性，它采用帧重建技术压缩和传输数据，利用很窄的带宽，以最少的数据传输量获得最佳的图像质量。它给画面主体分配较多的带宽、很高的信噪比，支持基于视觉内容的交互功能，具有高效编码、高压缩率、高效存储与传输的特点，支持各种带宽应用（5 kbit/s～100 Mbit/s），主要包括静止图像压缩、数字广播、网络视音频广播等基于内容的存储和检索。

2.4 H.264标准分析

H.264是DPCM加变换编码的混合编码模式，它的整体性能优于其他的压缩标准是由于采用了运动预测和运动补偿的算法，使用了多参考帧、帧内预测、整数变换和多块类型等新的压缩技术，大大提高了压缩性能，其最大特点就是具有非常高的数据压缩比率，比如2 h的高清电视节目，在相同的图像质量下，采用H.264可将节目压缩到15 Gbyte，采用MPEG-2压缩编码格式最小只能压缩到30 Gbyte。通常H.264的数据压缩率在MPEG-4的1.5倍以上，是MPEG-2的2倍，而且拥有流畅的高质量图像，大大提高了用户下载的速度，降低了数据流量的费用。

通过上面的分析可以得出：不同的业务和应用需求应采用不同视音频数据存储格式，H.264较其他压缩标准整体性能更高，具有很高的数据压缩比率，编码效率高，成像效果质量高以及良好的网络适应能力，适合编码压缩、存储和传输，是目前主流的视频编码技术。

3 分级存储策略

高校的数字化媒体资产在实际应用当中是具有生命时期的，在刚产生的一段时期内或某一特定时期，访问频率最高，随着时间的推移和教学内容的更新，低访问频率的数据量远远超过高访问频率的数据量，如果全部采用硬盘设备存储，不仅成本非常高，而且也不安全，根据数据访问的频率、保留时间、容量、性能要求等因素，通过采用分级存储结构可实现把更多的存储空间分配给频繁访问的数据。

3.1 在线存储

目前，在媒体资产管理系统中，硬盘阵列是在线存储的主要设备，与计算机系统连接，保持可随时访问的状态，硬盘具有检索快捷、读写快、大码率传输的特点，但存储容量大时，成本相对较高。对于访问频率高、最近正在使用的视音频，VOD视频点播的节目、精品视频公开课，网络教学平台使用的视音频、专业视音频资源库等采用在线存储。

3.2 离线存储

离线存储通常用来存储不常用的媒体内容或需要永久保存的内容，在高校一般采用传统的数字磁带或光盘，然后将磁带或光盘存放在磁带库或光盘库内，当需要使用离线存储的数据时，需要将离线的光盘库连接到在线的计算机系统中，数字磁带上的数据还需要进行数字化转换才能连接到计算机系统中，数据使用完后可断开连接。

3.3 近线存储

近线存储主要是指介于在线存储和离线存储之间的应用。将那些访问量不大的数据存储在性价比高的存储介质上，存储介质要求传输率高、检索速度快、存储容量大，因此在高校以光盘库作为主要的近线存储设备，这样经过压缩编码后的数据就很容易连接到在线存储的计算机系统中，方便访问。

3.4 混合存储

在数字媒体资产的存储应用中，通常不采用单一的存储结构，而是采用混合存储的方式，混合存储提供了最好的性价比。例如近线和离线存储的光盘库能非常容易地连接到在线存储的计算机系统中，数字录像带可作为离线编辑使用。分级存储策略的采用，不仅满足了应用的需求、降低了总的存储成本，而且便于管理和保护各种视音频资料。

4 小结

根据高校数字媒体资产的特点，将硬盘技术和蓝光光盘技术结合起来作为高校数字媒体资产的存储策略。在线存储介质以硬盘阵列为主，离线存储介质以蓝光光盘库和数字录像带为主，同时蓝光光盘也作为近线存储介质。用于VOD视频点播的节目以MPEG-2格式为主，网络教学平台、网络课程、专业教学资源库的视音频教学资源、素材、精品视频公开课等以MP4格式为主，用于编辑制作的广播级高质量素材以MPEG-2或H.264格式存储，从而满足高校不同应用需求对数字媒体资产的存储要求。分级存储策略降低了存储系统的成本，有效地管理和保护了各种视音频资料。

[1]卢官明.数字电视原理[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]孙晓南，余婕.网络存储与数据备份[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]沈连丰，李正权.信息理论与编码基础[M].北京：中国科技出版传媒股份有限公司，2010.

[4]宋培义.数字媒体资产管理[M].北京：中国广播电视出版社，2009.

[5]韩海生，柏原圭，张进京.蓝光存储——信息化的核心技术[J].中国信息界，2010（12）：59-61.

[6]马时平，何宜宝，许悦雷，等.H.264帧间模式选择新算法[J].电视技术，2009，33（S2）：60-62.