時間：2022-09-05 08:57:23
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇壓縮技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：XML；后綴樹；后綴數(shù)組；自索引；BWT
中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0099-01
一、數(shù)據(jù)壓縮知識
數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展。
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)壓縮作為解決海量信息存儲和傳輸?shù)闹渭夹g(shù)受到了人們的極大重視，對數(shù)據(jù)壓縮算法的研究也不僅局限于信息論中有關(guān)信源編碼的范疇，數(shù)字圖像信號、語音信號的分析和處理等技術(shù)被大量引入到有關(guān)的研究領(lǐng)域。
1977年，兩位以色列科學家Jacob Ziv和Abraham Lempel發(fā)表了名為“A Universal Algorithm for Sequential Data Compression”（順序數(shù)據(jù)壓縮的通用算法）的論文，提出了一種不同與以往的基于字典的壓縮方法——LZ77，他們在1978年又提出了LZ77的改進算法——LZ78，這兩個算法吧數(shù)據(jù)壓縮的研究推向了一個全新的階段。1984年，Terry Weleh發(fā)表的論文“A Technique for High Performance Data Compression”（高性能數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)）描述了對LZ78算法的改進和具體實現(xiàn)技術(shù)，成為LZW算法。目前，無損數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域中流行的數(shù)據(jù)壓縮方法多是基于字典的壓縮技術(shù)。UNIX系統(tǒng)上的一個實用壓縮軟件COMPRESS和Windows系統(tǒng)下的壓縮軟件Winzip和Winrar中所使用的壓縮算法都是基于字典壓縮技術(shù)的。
當數(shù)據(jù)壓縮被用于減少存儲空間時，可以減少程序的總執(zhí)行時間。這是因為存儲量的減少將導致磁盤存取次數(shù)的減少，雖然數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮過程會增加額外的程序指令，但由于程序的執(zhí)行時間通常少于數(shù)據(jù)的存儲時間，因此中的執(zhí)行時間將減少。也正因如此，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在計算機技術(shù)飛速發(fā)展的今天仍然有著很重要的作用。
二、XML壓縮索引
（一）XML壓縮背景
上文中已經(jīng)述說了XML的優(yōu)點，但和其它形式的數(shù)據(jù)表示相比，XML文檔往往很大。因此有些時候，傳輸速度和存儲空間會非常重要。具體來說：
1.XML是一種清晰而易用的文本標記格式，但它的弱點就是當有大量數(shù)據(jù)需要交換，而程序內(nèi)部處理部分又非常少時，會導致XML文檔非常大，這樣過大的空間占用意味著更大的處理代價；
2.由于本文壓縮算法多年來一直是大量研究項目的課題，目前已經(jīng)非常成熟。這種類型的算法都能方便的將XML進行壓縮，但將XML文本作為一般文本文件進行壓縮，這類算法都不大可能改善處理的速度，而且還會增加了解壓后再解析的步驟；
3.我們把XML文檔用于索引結(jié)構(gòu)，這樣就不能只保持了XML文檔的結(jié)構(gòu)而無法對XML進行索引搜索。也就排除了一些簡單的XML壓縮算法。
（二）XML壓縮方法
當壓縮文檔時，通常首先考慮常用的壓縮算法，如：Lempel-Ziv和Huffman，以及在它們上面實現(xiàn)變化的一些常用實用程序。在類Unix平臺上通常是gzip；在其它平臺上，zip更為常用，比如：PKZIP、Info-ZIP和WinZip。但這些實用程序?qū)嶋H上意在充分地減少XML文件的大小。但是，都沒有保持了XML文檔的結(jié)構(gòu)，或是無法對XML文檔進行索引。這樣本文選擇使用BWT壓縮算法而不是順序Lempel-Ziv算法。
（三）BWT數(shù)據(jù)壓縮
利用BWT壓縮算法，我們先把字符文本進行轉(zhuǎn)換，然后進行壓縮，這樣就解決了XML文檔過大的弊端。而且BWT壓縮算法要比順序LZ算法，解壓時速度有所提高。BWT算法的具體介紹我們在第5章進行講解。
三、系統(tǒng)設(shè)計
（一）XML文件整體輸出
首先，我們先不考慮XML文件的結(jié)構(gòu)，這樣把XML數(shù)據(jù)文件提交給程序，會按照普通文本文件的方式進行處理。程序先讀取整個文件的內(nèi)容，之后將它們作為一個字符串，進行后綴數(shù)組排序，然后BWT轉(zhuǎn)換。但是這樣的結(jié)果并不如意，有以下兩個缺點：
1.程序執(zhí)行的效率不高，文件內(nèi)容如過大，導致整體的速度下降；
2.不便于查找，整體進行排序換轉(zhuǎn)后打亂了文件結(jié)構(gòu)，不能成為索引；
（二）以XML文件結(jié)構(gòu)進行輸出
由于不能破壞XML文件的結(jié)構(gòu)，只能按照XML現(xiàn)有的標簽內(nèi)容進行。這樣我們就引入了XML解析器，它可以分析出XML文件的結(jié)果和具體內(nèi)容。先用解析器解析XML文件，我們就方便的判斷出，什么是標簽，什么是數(shù)據(jù)。把每個標簽或者數(shù)據(jù)，單獨進行排序轉(zhuǎn)換。
具體過程：
1.XML解析器讀取分析XML文件；
2.建立一個空的XML文件，進行添加排序轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)；
3.如分析出標簽開始，則提取此標簽，對其進行排序轉(zhuǎn)換，把結(jié)果插入新的XML文件；并記住此標簽的級別，用于插入下級標簽時使用；
4.如分析出數(shù)據(jù)，則對數(shù)據(jù)進行排序轉(zhuǎn)換，并直接把新數(shù)據(jù)插入包含它的標簽中；
5.如分析出標簽結(jié)束，則關(guān)閉此級標簽，結(jié)束數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；并記錄新的標簽級別，用于插入平級標簽時使用。
參考文獻：
[1]Donald Knuth.Art of Computer Programming[M].2002,Volume,3
論文摘 要 智能交通系統(tǒng) （ITS） 是集成于信息技術(shù)、傳輸技術(shù)、電子技術(shù)、及計算機處理技術(shù)等多種類電子工程技術(shù)，而建立起的實時、高效、準確的綜合運輸和管理體系。其中，數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)融合技術(shù)使得ITS技術(shù)更具有現(xiàn)實意義。本文基于智能交通系統(tǒng)中信息的特征，探討了數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)融合技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)及要求，分析了技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)實突破。
1 ITS信息及特征分析
1.1 智能交通信息（ITS）
交通系統(tǒng)由包括4個基本要素：人（交通出行者、駕駛員和管理者）、物（貨物）、各類交通工具和相應(yīng)的交通設(shè)施構(gòu)成。交通信息是指所有與交通系統(tǒng)的四大要素相關(guān)聯(lián)的信息，是ATMS的關(guān)鍵基礎(chǔ)。面向ATMS的基礎(chǔ)交通信息主要是指與交通運行狀態(tài)和交通管理有關(guān)的交通信息，是交通信息中最直接、最基礎(chǔ)的信息。基礎(chǔ)交通信息包括基礎(chǔ)交通地理信息、交通實時狀態(tài)信息、交通控制和管理信息、交通政策法規(guī)信息、公共交通信息。
1.2 基礎(chǔ)交通信息的屬性特征
基礎(chǔ)交通信息是一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統(tǒng)，其應(yīng)具有以下一些基本屬性特征：1）準確性；2）及時性；3）共享性；4）信息的采集具有實時性和動態(tài)性；5）具有海量信息特征；6）增值性。
2 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)
交通信息一方面時采集到的信息煩雜多樣，要想利用這些不同類別的信息，需采用不同的處理方法；另一方面，交通信息的一個顯著特征是它的空間性和隨機性，因此對它的研究分析需要建立在廣泛統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，應(yīng)用各類信息處理技術(shù)和統(tǒng)計分析方法來探索它的規(guī)律性。
所謂多媒體技術(shù)就是能對多種載體（媒體）上的信息和多種存儲（媒質(zhì)）上的信息進行處理的技術(shù)，特點主要表現(xiàn)在它的綜合性和交互性。交通信息是屬于多媒體信息范疇。若要實時的綜合處理聲音、圖像、視頻、文字等多媒體信息，其數(shù)據(jù)量是非常大的。要傳輸或存儲這樣大的數(shù)據(jù)量是非常困難的，必須對其進行壓縮編碼，在滿足實際需要的前提下，盡量減少要傳輸或存儲的數(shù)據(jù)量。
數(shù)據(jù)壓縮主要依靠信源編碼技術(shù)。一般的，圖像壓縮技術(shù)可分為兩大類：無損壓縮和有損壓縮技術(shù)。在多媒體應(yīng)用中常用的壓縮方法有PCM（脈沖編碼調(diào)制）、預(yù)測編碼、變換編碼、插值和外推法、統(tǒng)計編碼、矢量量化和子帶編碼等；混合編碼是近年來廣泛采用的方法。新一代的數(shù)據(jù)壓縮方法，如基于模型的壓縮方法、分形壓縮和小波變換方法等也已經(jīng)接近實用化水平。
3 信息融合技術(shù)
信息融合技術(shù)在單純數(shù)據(jù)采集融合（即一次融合）階段稱為數(shù)據(jù)融合，是研究多種信息的獲取、傳輸與處理的基本方法、技術(shù)、手段以及信息的表示、內(nèi)在聯(lián)系和運動規(guī)律的一門技術(shù)。融合是指采集并集成各種信息源、多媒體和多格式信息，從而生成完整、準確、及時和有效的綜合信息，它比直接從各信息源得到的信息更簡潔、更少冗余、更有用途。
先進的交通管理系統(tǒng)（ATMS）是一個典型的多傳感器系統(tǒng)，信息融合技術(shù)給交通信息加工和處理提供了一種很好的方法，信息融合技術(shù)的最大優(yōu)勢在于它能合理協(xié)調(diào)多源數(shù)據(jù)，充分綜合有用信息，提高在多變環(huán)境中正確決策的能力。
在信息融合領(lǐng)域使用的主要數(shù)學工具或方法有概率論、推理網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，其中使用較多的是概率論、模糊理論、推理網(wǎng)絡(luò)。當然，除了這幾種常用的方法之外，還有其他很多解決途徑。
3.1 概率論
在融合技術(shù)中最早應(yīng)用的就是概率論。在一個公共空間根據(jù)概率或似然函數(shù)對輸入數(shù)據(jù)建模，在一定的先驗概率情況下，根據(jù)貝葉斯規(guī)則合并這些概率以獲得每個輸出假設(shè)的概率，這樣可以處理不確定性問題。貝葉斯方法的主要難點在于對概率分布的描述，特別是當數(shù)據(jù)是由低檔傳感器給出時，就顯得更為困難。另外，在進行計算的時候，常常簡單地假定信息源是獨立的，這個假設(shè)在大多數(shù)情況下非常受限制。卡爾曼濾波方法則根據(jù)早先估計和最新觀測，遞推地提供對觀測特性的估計。另外，概率論和模糊集理論的綜合應(yīng)用給解決多源數(shù)據(jù)的融合問題提供了工具。
3.2 模糊理論
模糊集理論是基于分類的局部理論，因此，從產(chǎn)生起就有許多模糊分類技術(shù)得以發(fā)展。隸屬函數(shù)可以表達詞語的意思，這在數(shù)字表達和符號表達之間建立了一個便利的交互接口。在信息融合的應(yīng)用中主要是通過與特征相連的規(guī)則對專家知識進行建模。另外，可以采用模糊理論來對數(shù)字化信息進行嚴格地、折衷或是寬松地建模。模糊理論的另一個方面是可以處理非精確描述問題，還能夠自適應(yīng)地歸并信息。對估計過程的模糊拓展可以解決信息或決策沖突問題，應(yīng)用于傳感器融合、專家意見綜合以及數(shù)據(jù)庫融合，特別是在信息很少，又只是定性信息的情況下效果較好。
3.3 推理網(wǎng)絡(luò)
推理網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和應(yīng)用有著很長的歷史，可以追溯到1913年由一位名叫John H W ig-more的美國學者所做的研究工作。近來，許多對于分析復雜推理網(wǎng)絡(luò)的理論往往基于貝葉斯規(guī)則的推論，并且都被歸類于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。目前，大多數(shù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的研究都包括了對于概率有效傳播的算法拓展，同時它在整個網(wǎng)絡(luò)中也充當了新證據(jù)的角色。同時貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在許多A1任務(wù)里都己作為對于不確定推理的標準化有效方法。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是簡潔、易于處理相關(guān)事件。缺點是不能區(qū)分不知道和不確定事件，并且要求處理的對象具有相關(guān)性。在實際運用中一般不知道先驗概率，當假定的先驗概率與實際相矛盾時，推理結(jié)果很差，特別是在處理多假設(shè)和多條件問題時顯得相當復雜。
參考文獻
[1]楊兆升.基礎(chǔ)交通信息融合技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社，2005．
[2]史其信，陸化普.中國 ITS 發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)想[J].公路交通科技，1998，3．
關(guān)鍵詞:多媒體通信;IP;視頻會議
Abstract: According to the main features of the IP network， focusing on network bandwidth， compression technology， multicast technology， transport protocol， QOS， and other aspects of the five IP-based video conferencing system， building a network of technical requirements.
Key words: multi-media communication; IP; video conferencing
1 前言
隨著多媒體計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了一種新的技術(shù)——多媒體通信技術(shù)，它是多媒體、通信、計算機和網(wǎng)絡(luò)等相互滲透和發(fā)展的產(chǎn)物，兼收了計算機的交互性、多媒體的復合性、通信的分布性以及電視的真實性等特點，具有明顯的優(yōu)越性。目前，如何在IP網(wǎng)絡(luò)中更好、更快地實現(xiàn)視頻、音頻的傳送已成為當今的研究熱點之一。
2 基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的技術(shù)要求
隨著IP網(wǎng)絡(luò)的速率越來越高，從窄帶走向?qū)拵В休d業(yè)務(wù)從非實時走向?qū)崟r，IP技術(shù)已成為實現(xiàn)視頻、音頻、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)的最佳選擇。在IP網(wǎng)絡(luò)上建立視頻會議系統(tǒng)需要多種技術(shù)支持，是比較復雜、完整的多媒體應(yīng)用系統(tǒng)。
2.1 要有足夠高的帶寬
要傳送視頻，必須要有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，就像大車要有足夠?qū)挼鸟R路才能通行一樣，否則，視頻數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡(luò)。以一幀1024×768像素的圖像為例，如果用12bit表示每個像素，則共需要9.4Mb，如果按照25幀/秒的傳輸速率，則1秒內(nèi)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就是235Mb。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下，傳輸這么大的數(shù)據(jù)是無法接受的。
2.2 要有好的壓縮技術(shù)
只有采用高壓縮比的壓縮算法，有效地降低數(shù)據(jù)量，才能使視頻、音頻數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)上傳輸成為可能。例如:在H.323會議系統(tǒng)中，圖像編碼主要采用H.261和H.263標準，支持CIF、QCIF的分辨率，而正在完善之中的H.264是比H.263和MPEG-IV壓縮比更高的標準，節(jié)約了50%的編碼率，而且對網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更好的支持，可獲得HDTV、DVD的圖像質(zhì)量。
2.3 要有基于IP網(wǎng)絡(luò)的多播技術(shù)
多播是一種多地址廣播，發(fā)送與接收是一對多的關(guān)系。在傳輸過程中，發(fā)送端只需發(fā)送一次數(shù)據(jù)包，位于多播組內(nèi)的各個用戶就可以共享這一數(shù)據(jù)包。在視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用中，將一個節(jié)點信號傳送到各個節(jié)點時，無論是重復采用點對點通信，還是采用廣播的方式，都會嚴重浪費網(wǎng)絡(luò)帶寬，而多播技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送分布到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中，減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)總量。
轉(zhuǎn)貼于 2.4 要有相適應(yīng)的傳輸協(xié)議
TCP、UDP協(xié)議均不能很好地支持視頻會議系統(tǒng)，這就需要與之相適應(yīng)的協(xié)議，如RTP、RTCP、RSVP等。RTP運行在UDP之上，音頻、視頻等數(shù)據(jù)被封裝在RTP數(shù)據(jù)包中，每個RTP數(shù)據(jù)包被封裝在UDP包中，然后再封裝到IP包中進行傳輸。在底層網(wǎng)絡(luò)支持多播的情況下，RTP還可以使用多播向多個目的端點發(fā)送數(shù)據(jù)。RTCP是RTP的控制協(xié)議，負責反饋控制、檢測QoS和傳遞相關(guān)信息，對RTP的數(shù)據(jù)收發(fā)做相應(yīng)調(diào)整，使之最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源。
2.5 要提供服務(wù)質(zhì)量保證
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)與用戶之間以及網(wǎng)絡(luò)上互相通信的用戶之間關(guān)于信息傳輸與共享的質(zhì)量約定。第一，在任何網(wǎng)絡(luò)中，時延總是存在的。視頻會議系統(tǒng)具有較高的實時性和可靠性要求，為了獲得各會場的真實的現(xiàn)場感，音頻、視頻的時延都要小于0.25s，最大時延抖動應(yīng)小于10ms。其次，在視頻會議系統(tǒng)中，還要求唇音同步，只有達到時間上的同步，才能自然有效地表達關(guān)于會場的完整信息。第三，允許一定的丟包率。因為人的感知能力有限，在一個視頻會議系統(tǒng)中，個別分組丟失，人眼是感覺不到的，因此可以允許一定的傳輸誤碼，丟包率應(yīng)控制在人能接受的范圍內(nèi)。
3 基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的協(xié)議
基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)的標準主要有:H.323和SIP。
H.323沿用了傳統(tǒng)的電話信令模式，比較成熟，已經(jīng)出現(xiàn)了很多產(chǎn)品，形成了比較成熟的應(yīng)用體系和市場體系。SIP協(xié)議將音、視頻傳輸作為Internet上的一個應(yīng)用，增加了信令和QoS要求，借鑒了其它Internet標準和協(xié)議的設(shè)計思想，遵循簡練、開放、兼容和可擴展等原則，比較簡單，但其推出時間不長，協(xié)議并不是很成熟，應(yīng)用也不是很多。
4 結(jié)束語
隨著網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信技術(shù)的飛速發(fā)展和性能的提升，基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會議系統(tǒng)技術(shù)會不斷被發(fā)展和完善，必將以其獨特的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用到Internet、Extranet、Intranet上，為政府機關(guān)、商業(yè)集團、科研院所、醫(yī)療機構(gòu)及普通個人等進行異地交流提供方便條件，成為工作、學習、生活中不可或缺的工具。
參考文獻
[1] 張智江，張云勇，劉韻潔.SIP協(xié)議及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2006.
[2] 沈鑫剡，等.多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)與VoIP系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社，2005.
[3] Douglas E.Comer. Internetworking With TCP/IP Vol I:Principles，Protocols，and Architectures Fourth Edition[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004.02.
【關(guān)鍵詞】數(shù)字音視頻 MXF DV MP4
數(shù)字音頻碼流的分割及合并技術(shù)能夠快速對音視頻數(shù)據(jù)進行刪除、替換以及增加等修改操作。在對數(shù)字高清視頻素材進行編輯時，能夠使各類高清素材完成精確幀定位并進行剪、接等操作；能夠確保素材在分割后，擁有獨立的組織結(jié)構(gòu)，以正確的格式進行播放并且支持再次編輯；能夠使多個素材片段實現(xiàn)無縫拼接。這就使得對數(shù)據(jù)碼流的分割以及合并技術(shù)的研究顯得尤為重要，因為數(shù)據(jù)碼流的分割與合并技術(shù)直接關(guān)系到編輯的效果。
1 數(shù)字音頻編碼標準
目前在國際上，數(shù)字音視頻編碼壓縮標準主要以MPEG和H.26X標準為主。其中，MPEG主要是針對MPEG系統(tǒng)、視頻、音頻制定的標準格式，又可分為：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21；而H.26X主要是針對多媒體通信視頻和音頻編碼制定的標準格式。
隨著數(shù)字音視頻編碼技術(shù)的不斷完善，由 SMPTE制定的DV和MXF格式，已成為當今高清電影電視、電子新聞節(jié)目制作的主流。其中，DV是一種專業(yè)的數(shù)字音視頻采集設(shè)備、數(shù)碼影像規(guī)格，它廣泛應(yīng)用在電視電影節(jié)目制作、電子新聞采集等專業(yè)領(lǐng)域。MXF是一種通用的媒體容器格式，它可以在不同的協(xié)議和操作系統(tǒng)下工作，它能夠?qū)⒏黝悏嚎s方式的素材進行靈活封裝。目前，音視頻素材的封裝主要以P2系列音視頻標準格式為主。它能夠直接采用MXF文件格式將音視頻素材記錄到P2卡上，提高了音視頻編輯的速度和效率，P2已經(jīng)成為高清數(shù)字音視頻編緝的主要格式。本文就是在P2格式環(huán)境下，對高、低碼率兩類素材的分割合并技術(shù)進行研究。
2 分割及合并技術(shù)分析
要想準確順利完成對數(shù)字音頻視頻文件進行分割及合并，必須在了解MXF文件結(jié)構(gòu)、音視頻數(shù)據(jù)組織、封裝形式、素材數(shù)據(jù)等信息前提下，對文件頭部重要元素進行分析。P2系列音視頻素材MXF文件結(jié)構(gòu)主要由頭部Partition Pack標識的 Header Partition和Body Partition，以及Footer Partition所組成。由于Header Partition中涉及頭部元素數(shù)據(jù)與索引表，Header Partition緊跟Partition Pack標識，F(xiàn)ooter Partition又對索引表進行了拷貝；Body Partition中涉及音視頻素材實質(zhì)數(shù)據(jù)，因此，P2系列音視頻素材MXF文件中的數(shù)據(jù)都將以KLV編碼組織。如下圖1所示：
為了將音視頻數(shù)據(jù)放入通用媒體容器中，則利用Body Partition Pack后的Essence Container作為能夠承受裝載的容器，并采用Clip Wrapping封裝映射方式對音視頻數(shù)據(jù)幀進行定位分割及合并操作。因此，先對文件進行讀取，查看是否屬于MXF文件；其次，當文件為多個Body Partition時，則從尾讀取至Partition Pack起點位置，當文件為單個時，則依次序讀取，并對Header Partition進行依次序分析，并確定Essence Container的位置；再次，根據(jù)Header Metadata給出的信息，對格式、生成方式、素材輸入時間等信息進行音視頻確認；最后，對音視頻數(shù)據(jù)幀進行定位分割及合并操作。由于數(shù)字音頻數(shù)據(jù)編碼方式為KLV組織，使素材檢索定位效率獲得了提高。在進行Clip Wrapping封裝時，視頻所有幀數(shù)依次一幀緊接一幀靠在一起作為Picture Item放置到通用媒體容器中。對幀的定位順序為：Body Partition、Picture Item的位置，以及視頻幀在Picture Item的位置，并取出。而音頻數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)讀取的方式相類似，由于數(shù)據(jù)重要放置在Sound Item中，因此，讀取的時候，只需要一次讀取1s或Ns的采樣數(shù)據(jù)，封裝時，因Sound Item中的數(shù)據(jù)量不夠，則需要從多個Sound Item中讀取音頻數(shù)據(jù)進行分割合并，組成一個較大的數(shù)據(jù)緩沖，從而實現(xiàn)數(shù)字音頻碼流的無縫拼接。
視頻壓縮編碼技術(shù)有幀內(nèi)壓縮（ Intra--frame ） 和幀間壓縮（Inter-frame）兩種， 音視頻素材在編輯過程中采用哪種壓縮方式?jīng)Q定了對素材進行分割與合并的難度。幀內(nèi)壓縮一般是有損壓縮，針對每一幀圖像進行壓縮，幀與幀之間沒有相互關(guān)聯(lián)，在壓縮以后仍然可以以幀為單位進行編輯，因此，在DV格式等非線性編輯領(lǐng)域常常會使這種壓縮方式。但是這種壓縮比率一般不高，為了要達到更高的壓縮比例就得使用幀間壓縮方式。幀間壓縮一般是無損壓縮，它通過比較相鄰兩幀之間的差異，在記錄時僅僅記錄本幀與相鄰幀的差值，這種壓縮方式減少了數(shù)據(jù)量，大大提高了壓縮的比率。在實際應(yīng)用中，兩種壓縮方式往往同時使用，MPEG-2編碼就同時具有幀內(nèi)壓縮與幀間壓縮兩種方式。
3 數(shù)字音視頻壓縮技術(shù)的實現(xiàn)
3.1 幀內(nèi)壓縮方式下的分割及合并
利用幀內(nèi)壓縮方式下的分割及合并技術(shù)，只需要對分割文件偏移位置進行確認后，進行重新編寫新的文件，所修改分割合并后的新音視頻素材文件就能夠正常進行播放。下面主要針對DV、AVCI兩類采用幀內(nèi)壓縮方式的素材進行分析。其具體分割流程如圖2所示：
合并的實現(xiàn)過程與分割過程基本相同，素材的合并主要是針對格式以及參數(shù)相同的兩個素材而言。
3.2 幀間壓縮方式下的分割及合并
幀間壓縮方式具有壓縮效率高、速度快等優(yōu)點，但對素材的分割與合并不能簡單的找到相應(yīng)幀的位置進行操作。我們將采用幀類型變換的方法對幀間壓縮的素材進行分割。以MPEG-4格式為例，首先把MP4文件分解成視頻數(shù)據(jù)MPEG-4 video ES和 音頻數(shù)據(jù)MPEG-4 audioAAC。由于MPEG-4 文件中沒有各幀對應(yīng)的時碼信息，沒有分割MXF文件時直接供參考幀的絕對時碼，因此需先依據(jù)原素材文件的開始時碼即入點和出點來計算出對應(yīng)的幀序號，然后根據(jù)幀頭分別找到入點和出點對應(yīng)的幀偏移。合并技術(shù)的重點在于實現(xiàn)各個素材片段的重排序以及無縫合并，實現(xiàn)音視頻重同步效果。
綜上所述，數(shù)字音視頻壓縮技術(shù)主要是為了能夠在原音視頻素材上，有效縮短任務(wù)時間快速對幀進行定位訪問，并根據(jù)幀的位置，實現(xiàn)數(shù)字音視頻素材編輯的無縫拼接。以確保數(shù)字音視頻素材在經(jīng)過壓縮以后，依然具有完整性、可再編輯性。目前針對多種應(yīng)用環(huán)境下的音視頻碼流素材的分割、合并技術(shù)的研究也正在進行，對數(shù)字音視頻的高效長遠的發(fā)展有著很大的意義。
參考文獻
[1] 龔聲蓉，王朝暉.結(jié)合視頻分割的形狀編碼算法[A].蘇州市自然科學優(yōu)秀學術(shù)論文匯編，2010.
[2] 張曉萌，劉云，陳潛.嵌入式音視頻碼流合并系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用，2011.
[3]張文豐.MPEG-2音視頻碼流合成與轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究和實現(xiàn)[D].電子科技大學，2006.
由於在現(xiàn)今資訊流通普遍的社會中，影像的需求量越來越大，影像的數(shù)位化是必然的趨勢。然而在數(shù)位化過的影像所占的資料量又相當龐大，在傳輸與處理上皆有所不便。將資料壓縮是最好的方法。如今有一新的模式，在壓縮率及還原度皆有不錯的表現(xiàn)，為其尚未有一標準的格式，故在應(yīng)用上尚未普及。但在不久的未來，其潛力不可限量。而影像之於印刷有密不可分的關(guān)系。故以此篇文章介紹小波（WAVELET）轉(zhuǎn)換的歷史淵源。小波轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)原理。現(xiàn)今的發(fā)展對印刷業(yè)界的沖擊。影像壓縮的未來的發(fā)展。
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統(tǒng)印刷走向數(shù)位印刷。在數(shù)位化的過程中，影像的資料一直有檔案過大的問題，占用記憶體過多，使資料在傳輸上、處理上都相當?shù)馁M時，現(xiàn)今個人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實自然，更要搭配多媒體或動畫。但是相對的高畫質(zhì)視覺享受，所要付出的代價是大量的儲存空間，使用者往往只能眼睜睜地看著體積龐大的圖檔占掉硬碟、磁帶和光碟片的空間；美麗的圖檔在親朋好友之間互通有無，是天經(jīng)地義的事，但是用網(wǎng)路傳個640X480TrueColor圖形得花3分多鐘，常使人哈欠連連，大家不禁心生疑慮，難道圖檔不能壓縮得更小些嗎？如此報業(yè)在傳版時也可更快速。所以一種好的壓縮格式是不可或缺的，可以使影像所占的記憶體更小、更容易處理。但是目前市場上所用的壓縮模式，在壓縮的比率上并不理想，失去壓縮的意義。不然就是壓縮比例過大而造成影像失真，即使數(shù)學家與資訊理論學者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個尷尬的事實：壓縮率還是不夠好。再說用來印刷的話就造成影像模糊不清，或是影像出現(xiàn)鋸齒狀的現(xiàn)象。皆會造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術(shù)是否真的窮途末路？請相信人類解決難題的潛力是無限的。既然舊有編碼法不夠管用，山不轉(zhuǎn)路轉(zhuǎn)，科學家便將注意力移轉(zhuǎn)到WAVELET轉(zhuǎn)換法，結(jié)果不但發(fā)現(xiàn)了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學理論。小波分析，無論是作為數(shù)學理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點，又能克服其不足之處。可達到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數(shù)學理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現(xiàn)在才有人將其應(yīng)用於實際上，其理論仍有相當大的發(fā)展空間，而其實際運用也屬剛起步，其後續(xù)發(fā)展可說是不可限量。故研究的動機便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學公式。傅利葉方程式在十九世紀初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現(xiàn)代信號分析奠定了基礎(chǔ)。在十九到二十世紀的基礎(chǔ)數(shù)學研究領(lǐng)域也占了極重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是畫出不連續(xù)圖形的方程式，都可以有一單純的分析式來表示。小波分析是近幾年來才發(fā)展出來的數(shù)學理論為傅利葉方程式的延伸。
小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波規(guī)范正交基。其後1984年，法國地球物理學J.Morlet在分析地震波的局部性質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的傅利葉轉(zhuǎn)換，難以達到其要求，因此引進小波概念於信號分析中，對信號進行分解。隨後理論物理學家A.Grossman對Morlet的這種信號根據(jù)一個確定函數(shù)的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構(gòu)出具有一定衰減性的光滑函數(shù)Ψj,k(x)，其二進制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構(gòu)成L2（R）的規(guī)范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構(gòu)了小波函數(shù)的構(gòu)造及信號按小波轉(zhuǎn)換的分解及重構(gòu)。1988年Daubechies建構(gòu)了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區(qū)域中是非零的小波，如此，小波分析的系統(tǒng)理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡介及基礎(chǔ)理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個主要的基礎(chǔ)理論之上，分別是階層式邊碼(pyramidcoding)、濾波器組理論(filterbanktheory)、以及次旁帶編碼(subbandcoding)，可以說wavelettransform統(tǒng)合了此三項技術(shù)。小波轉(zhuǎn)換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號，分解成不相同頻率的信號，因此能有效的應(yīng)用於編碼、解碼、檢測邊緣、壓縮數(shù)據(jù)，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時間區(qū)域與頻率區(qū)域的信號，彌補傅利葉轉(zhuǎn)換中的缺失，也因此小波轉(zhuǎn)換被譽為數(shù)學顯微鏡。
WAVELET并不會保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經(jīng)由數(shù)學公式推算出其原始資料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始資料。至於影像中什度要保留，什麼要舍棄，端看能量的大小儲存（跟波長與頻率有關(guān)）。以較少的資料代替原來的資料，達到壓縮資料的目的，這種經(jīng)由取舍資料而達到壓縮目地的作法，是近代數(shù)位影像編碼技術(shù)的一項突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術(shù)中。
WAVELET轉(zhuǎn)換在數(shù)位影像轉(zhuǎn)換技術(shù)上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測衛(wèi)星和哈柏望遠鏡傳輸影像回地球，和醫(yī)學上的光纖影像，早就開始用WAVELET的原理壓縮/還原影像資料，而且有壓縮率極佳與原影重現(xiàn)的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現(xiàn)，將數(shù)位化的影像資料一絲不漏的送去壓縮，所以還原回來的資料和原始資料分毫無差，但是此種壓縮法的壓縮率不佳。將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)，控制解碼後影像的品質(zhì)，選擇適當?shù)木幋a法，而且還在擷取圖形資料時，先幫資料「減肥。如此才是WAVELET編碼法主要的觀念。
二、影像壓縮過程
原始圖形資料色彩模式轉(zhuǎn)換DCT轉(zhuǎn)換量化器編碼器編碼結(jié)束
三、編碼的基本要素有三點
（一）一種壓縮/還原的轉(zhuǎn)換可表現(xiàn)在影像上的。
（二）其轉(zhuǎn)換的系數(shù)是可以量化的。
（三）其量化的系數(shù)是可以用函數(shù)編碼的。
四、現(xiàn)有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉(zhuǎn)換）：將圖形均衡的分割成任何大小，最少壓縮二分之一。
（二）Filters（濾鏡）：這部份包含WaveletTransform，和一些著名的壓縮方法。
（三）Quantizers（量化器）：包含兩種格式的量化，一種是平均量化，一種是內(nèi)插量化，對編碼的架構(gòu)有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內(nèi)插。
（五）ArithmeticCoder（數(shù)學公式）：這是建立在AlistairMoffat''''slineartimecodinghistogram的基礎(chǔ)上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發(fā)展趨勢
一、在其結(jié)構(gòu)上加強完備性。
二、修改程式，使其可以處理不同模式比率的影像。
三、支援更多的色彩。可以處理RGB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定義都可以分別的處理。
四、加強運算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉(zhuǎn)換藉由消除高頻率資料增加速率。
六、增加多種的WAVELET。如：離散、零元樹等。
七、修改其數(shù)學編碼器，使資料能在數(shù)學公式和電腦的位元之間轉(zhuǎn)換。
八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的壓縮。
九、增加8X8格的DCT模式，使其能重疊。
十、增加trelliscoding。
十一、增加零元樹。
現(xiàn)今已有由中研院委托國內(nèi)學術(shù)單位研究，也有不少的研究所的碩士。國外更是如火如荼的展開研究。相信實際應(yīng)用於實務(wù)上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實的影像而將其數(shù)位化。
2.如何將數(shù)位化的影像資料轉(zhuǎn)換成利於編碼的資料型態(tài)。
3.如何控制解碼影像的品質(zhì)。
4.如何選擇適當?shù)木幋a法。
5.人的視覺系統(tǒng)對影像的反應(yīng)機制。
小波分析，無論是作為數(shù)學理論的連續(xù)小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發(fā)展，他保留了傅氏理論的優(yōu)點，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應(yīng)用
WAVELET影像壓縮格式尚未成熟的情況下，作為印刷輸出還嫌太早。但是後續(xù)發(fā)展?jié)摿o窮，尤其在網(wǎng)路出版方面，其利用價值更高，WAVELET的出現(xiàn)就猶如當時的JPEG出現(xiàn)，在影像的領(lǐng)域中掀起一股旋風，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優(yōu)點，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復原程度有限，能在網(wǎng)路應(yīng)用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識其圖形。而印刷所需的解析度卻需一定的程度。WAVELET雖然也是失真壓縮，但是解碼後卻可以還原資料到幾乎完整還原，如此的壓縮才有存在的價值。
有一點必須要提出的就是，并不是只要資料還原就可以用在印刷上，還需要有解讀其檔案的RIP，才能用於數(shù)位印刷上。等到WAVELET的應(yīng)用成熟，再發(fā)展其適用的RIP，又是一段時間以後的事了。
在網(wǎng)路出版上已經(jīng)有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測試版，可是以後會在網(wǎng)路上大量使用，應(yīng)該是未來的趨勢。對於網(wǎng)路出版應(yīng)該是一陣不小的沖擊。
圖像壓縮的好處是在於資料傳輸快速，減少網(wǎng)路的使用費用，增加企業(yè)的利潤，由於傳版的時間減少，也使印刷品在當?shù)赜∷⒌目赡苄栽龈撸瑴p少運費，減少開支，提高時效性，創(chuàng)造新的商機。
柒、結(jié)論
WAVELET的理論并不是相當完備，但是據(jù)現(xiàn)有的研究報告顯現(xiàn)，到普及應(yīng)用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號處理、影像處理、量子物理及非線性科學領(lǐng)域上，均有其應(yīng)用價值。國內(nèi)已有正式論文研究此一壓縮模式。但有許多名詞尚未有正式的翻譯，各自有各自的翻譯，故研究起來倍感辛苦。但相信不久即會有正式的定名出現(xiàn)。這也顯示國內(nèi)的研究速度，遠落在外國的後面，國外已成立不少相關(guān)的網(wǎng)站，國內(nèi)僅有少數(shù)的相關(guān)論文。如此一來國內(nèi)要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業(yè)更是要相當時間。不過對於網(wǎng)路出版仍是有相當大的契機，國內(nèi)仍是可以朝這一方面發(fā)展的。站在一個使用其成果的角度，印刷業(yè)界也許并不需要去了解其高深的數(shù)理理論。但是在運用上，為了要使用方便，和預(yù)估其發(fā)展趨勢，影像壓縮的基本概念卻不能沒有。本篇文章單純的介紹其中的一種影像壓縮模式，目的在為了使後進者有一參考的依據(jù)，也許在不久的將來此一模式會成為主流，到時才不會手足無措。
參考文獻：
1.GeoffDavis，1997，WaveletImageCompressionConstructionKit，。
2.張維谷.小宇宙工作室，初版1994，影像檔寶典.WINDOWS實作（上），峰資訊股份有限公司。
3.張維谷.小宇宙工作室，初版1994，影像檔寶典.WINDOWS實作（下），峰資訊股份有限公司。
4.施威銘研究室，1994，PC影像處理技術(shù)（二）圖檔壓縮續(xù)篇，旗標出版有限公司。
5.盧永成，民八十七年，使用小波轉(zhuǎn)換及其在影像與視訊編碼之應(yīng)用，私立中原大學電機工程學系碩士學位論文。
JPEG2000是新一代的靜態(tài)圖像編碼國際標準，與已有的JPEG標準相比，它可以提供更好的圖像質(zhì)量和更高的壓縮率，但其計算的復雜度也遠高于JPEG算法。一般在處理JPEG 2000圖像時，若欲將其圖像尺寸縮小，首先需由JPEG 2000解碼器處理，將JPEG 2000圖像解碼到空間域圖像后，在空間域里將圖像縮小至所需尺寸后，再經(jīng)JPEG 2000編碼器將圖像作編碼，最后得到尺寸縮小后的壓縮圖像。但是由于在空間域里使用圖像大小轉(zhuǎn)換方法來縮小JPEG 2000圖像，需要大量的計算量、繁雜的處理過程、以及占用大量的存儲空間。為了加快圖像尺寸轉(zhuǎn)換處理速度、降低計算復雜度、以及有效降低存儲空間占用，本論文提出一個快速的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換算法。流程如圖1。
在我們的快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，首先將原始JPEG 2000圖像經(jīng)EBCOT解碼以及反量化步驟解出圖像的頻率域編碼信息后，再透過頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法，直接在頻率域里縮小圖像尺寸，最后再通過量化與EBCOT編碼等步驟，將圖像尺寸縮小后的圖像頻率域編碼信息編成JPEG 2000圖像。
本文所提的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法與空間域圖像大小轉(zhuǎn)換方法相比，所提的方法省掉反向小波轉(zhuǎn)換、反向色彩轉(zhuǎn)換、后置處理、前置處理、正向色彩轉(zhuǎn)換、以及正向小波轉(zhuǎn)換等六個步驟。由于所提的方法不需將頻率域編碼信息轉(zhuǎn)成空間域圖像，因此本論文所提的方法除了可更快速的轉(zhuǎn)換圖像大小外，也可省下存放空間域圖像內(nèi)容所需的存儲空間以及減少所需的計算量。
1 簡化JPEG 2000壓縮與解壓縮流程
在快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，保留了EBCOT解碼、反量化、量化與EBCOT編碼等四個部分，主要原因說明如下：
1.1 EBCOT編/解碼 JPEG 2000編碼后的圖像會儲存成封包的格式，但封包并非以子頻帶為單位儲存，所以要取得各子頻帶的內(nèi)容，必須先經(jīng)過EBCOT解碼才行。再者本文的方法有可能需要對子頻帶再進行小波轉(zhuǎn)換，因此EBCOT編/解碼過程不可省略。
1.2 量化與反量化 保留量化與反量化步驟的主要原因在于圖像經(jīng)由正向小波轉(zhuǎn)換后，會產(chǎn)生不同大小的子頻帶頻率信息，不同子頻帶頻率信息使用不同的量化步長值進行量化。
子頻帶與量化步長值這兩者有相對應(yīng)關(guān)系，換句話說以具有7個子頻帶的JPEG 2000圖像而言，必須要有7個相對應(yīng)的量化步長值。而子頻帶與量化步長值所產(chǎn)生的數(shù)目與小波轉(zhuǎn)換的層數(shù)有關(guān)，對于一個經(jīng)過m層小波轉(zhuǎn)換的影像，所具有的子頻帶數(shù)目Nsubbands計算公式為：Nsubbands=3×m+1，圖2所示為圖像經(jīng)由二次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的七個不同的子頻帶。
每個子頻帶的量化步長值都是由一組獨立的控制參數(shù)（ε，μ）決定，該組控制參數(shù)必須記錄于JPEG 2000碼流頭部，供譯碼端還原量化步長值使用。圖3所示為一張圖像經(jīng)過三次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的頻率域情況。
本文所提的頻率域圖像尺寸縮小方法會改變原本圖像的小波轉(zhuǎn)換層數(shù)，進而影響到量化步長值與子頻帶的對應(yīng)關(guān)系。當使用不同小波轉(zhuǎn)換層數(shù)時，每個子頻帶的量化步長值會不同。所以，當圖像在進行尺寸縮小前，先使用原本JPEG 2000圖像的量化步長值對圖像進行反量化，還原頻率域信息，當圖像尺寸已調(diào)整縮小后，再用新的量化步長值來量化頻率域信息，即可解決量化步長值與子頻帶不一致的問題。
在我們所提的方法中，分別會遇到小波層數(shù)足夠與小波層數(shù)不足的情況。假設(shè)一張JPEG 2000圖像小波層數(shù)為m層，欲要將圖像尺寸縮小為原來的（1/2n×1/2n）大小時，假如n
若n>=m發(fā)生，也就是小波層數(shù)不足。首先經(jīng)EBCOT解碼后，產(chǎn)生不同的子頻帶信息。針對不同的子頻帶信息使用反量化，接著進行圖像縮小的工作，將不需要的外頻信息去除，保留的頻率信息因小波層數(shù)不足（小波層數(shù)需為1層以上），要對保留的頻率信息再進行小波轉(zhuǎn)換。產(chǎn)生出來的小波頻率域尺寸大小超過欲轉(zhuǎn)換尺寸，可將外頻的小波頻率信息去除，保留LL子頻帶。此時圖像大小雖已符合轉(zhuǎn)換所需大小，但JPEG 2000規(guī)定圖像至少要有一層小波轉(zhuǎn)換，所以必須再做一次小波轉(zhuǎn)換，得到一張小波轉(zhuǎn)換層數(shù)為1的JPEG 2000圖像，最后再經(jīng)量化與EBCOT編碼，得到尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
2 頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法
圖1中間的頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法主要工作包括縮小頻率域圖像尺寸與修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關(guān)參數(shù)等步驟，詳細步驟如下：
2.1 括縮小頻率域圖像尺寸
①小波轉(zhuǎn)換層數(shù)足夠的作法。假設(shè)當圖像的小波層數(shù)為m層，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n
首先使用EBCOT解出頻率域信息，再對需保留的頻率域信息作反量化動作，接著將整張圖像的尺寸縮小，并且丟棄不需要的外頻頻率信息，最后將所保留的頻率域信息再重新經(jīng)過量化與EBCOT編碼，即可得到圖像尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
②小波轉(zhuǎn)換層數(shù)不足的作法。假設(shè)當圖像的小波層數(shù)為m層時，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n>=m，就是小波層數(shù)不足，則除了丟棄m個外層的中高頻信息外，還需要將原來最內(nèi)層的低頻信息，進行（n-m）+1次小波轉(zhuǎn)換，再將所產(chǎn)生的（n-m）層的中高頻信息丟棄。由于以上的（n-m）次小波轉(zhuǎn)換后的中高頻信息最終將被丟棄，因此在進行以上小波轉(zhuǎn)換時可直接省略許多計算工作，不必進行完整的小波轉(zhuǎn)換。此法為本文提出的快速小波轉(zhuǎn)換方法。
2.2 修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關(guān)參數(shù) JPEG 2000圖像碼流主標頭記錄原始圖像大小、塊狀（tile）大小、小波層數(shù)、各子頻帶的量化步階值參數(shù)（ε和μ）等數(shù)據(jù)信息。在我們所提方法中，并沒有將圖像解回空間域，而是在頻率域信息縮小圖像尺寸后，直接進行量化和EBCOT編碼，產(chǎn)生新的JPEG 2000圖像。新的JPEG 2000圖像碼流主標頭數(shù)據(jù)無法像空間域轉(zhuǎn)換方法由JPEG 2000壓縮方式設(shè)定，而必須自行修改JPEG 2000圖像碼流主標頭內(nèi)的相關(guān)參數(shù)。
3 小結(jié)
JPEG 2000具有的多種特性使其有著廣泛的應(yīng)用前景。目前許多圖形圖像公司如Pegasus，Aware等在開發(fā)的圖像軟件中集成了JPEG 2000圖像壓縮技術(shù)；有的公司如ImagePower等已開發(fā)出JPEG 2000的DSP芯片。JPEG 2000將取代JPEG在圖像壓縮領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。本論文提出一個新的快速圖像壓縮方法，可 大幅降低使用空間域轉(zhuǎn)換時的處理時間，以及所需存儲空間，但是本文所提方法只針對靜態(tài)圖像實現(xiàn)固定大小的縮小轉(zhuǎn)換，無法對圖像作任意大小轉(zhuǎn)換，對圖像作任意大小轉(zhuǎn)換是一個很好的發(fā)展方向，需作進一步研究。
參考文獻：
[1]杜偉娜，孫軍，倪強.基于JPEG2000的高效率控制算法[J].上海交通大學學報，2006，40（1）：16-19.
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基金項目
(1)基于c＋＋ builder的共焦顯微鏡三維重建方法 楊召雷 張運波 董洪波
(4)m—link在通信系統(tǒng)仿真中的設(shè)計與實現(xiàn) 姚云龍 周俊 劉強
(8)基于嵌入式的無線煤炭自燃預(yù)警系統(tǒng) 劉德文 杜宇人
(11)tts語音單元的無損壓縮與按需解壓縮技術(shù) 卡斯木江·卡迪爾 古麗娜爾·艾力 艾斯卡爾·艾木都拉
無
(14)2012年中國國際信息通信展覽會開幕 無
基金項目
(15)低載荷工業(yè)機器人運動學分析與仿真 陳蓓玉 胡凱 楊樂
(19)基于zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn) 楊俊 阮超 陳睿瑤 付紅橋
(23)endnote x5軟件在論文撰寫過程中的應(yīng)用 程宏輝 程筱農(nóng) 奚和平 黃新
(26)一種近距離無線傳感器系統(tǒng)的設(shè)計 葉天鳳 胡長暉 葉夢君 萬里光
(29)sakai網(wǎng)絡(luò)教學平臺統(tǒng)一身份認證中心的實現(xiàn) 柯水洲 馬雪梅 王新舸 鄒剛
(33)增益連續(xù)可調(diào)寬帶前置放大電路設(shè)計與實現(xiàn) 汪俊杰 蓋建新 劉旭 程爽
(37)actionscript3.0垃圾回收機制及優(yōu)化策略 李智勇
(40)基于彩信的遠程控制寵物籠系統(tǒng)的研制 楊樂 高超
(42)spring mvc技術(shù)分析及在實踐教學系統(tǒng)中的應(yīng)用 符紅霞
(47)支持向量機在廣義預(yù)測控制中的應(yīng)用 張偉 賈蓉
(50)測控信息技術(shù)領(lǐng)域提高學生實踐創(chuàng)新能力的方法 王可寧 劉纏牢 王偉 張雄星
(53)一種復雜背景下車牌定位算法 趙大偉 陳剛
研究與探討
(58)基于spce061a的語音手動雙控制開關(guān)的設(shè)計 李建新 張肖飛 徐麗妍
(62)基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鉆井復雜情況和事故診斷 崔猛 汪海閣 李洪 紀國棟 于洋
無
(65)第九屆通信企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新成果審定會開幕 無
研究與探討
(66)一種基于單攝像頭的虛擬鍵盤 楊騁
(68)基于橢圓曲線的充值卡加密 孫傳亮 周海港
(72)基于ccd和光電編碼器的差速整定方法研究 李增彥 張迪洲 張男
(77)嵌入式軟件仿真測試平臺開發(fā) 林丹丹
(80)基于anybus-s pn io模塊的profinet遠程i/o設(shè)計 楊明 王永剛 張陸毅
(85)采用mel倒譜參數(shù)的咳嗽聲識別方法 尹永 莫鴻強
(92)模板匹配算法的兩種實現(xiàn)方法比較 謝方方 楊文飛 陳靜 李芳 于越
(96)基于msp430的低頻信號分析儀設(shè)計 張君 李金龍 郭建強 楊林曉
(101)基于labview的雙向智能鑰匙充放電測試系統(tǒng) 尹武 張文娟 周繼宇
br> (104)多用途市電負載功率調(diào)功電路的設(shè)計 姚正武 部紹海 林濤 李樹偉
(107)gps周跳探測與修復方法的比較分析 徐歡 唐亮 都業(yè)濤
(112)并行計算技術(shù)綜述 王磊
(116)衛(wèi)星遠程監(jiān)視及實時故障診斷研究與應(yīng)用 陳懷木 賈銀山 穆友勝
(121)基于soa的一體化繳費接入管理平臺設(shè)計 王樹全 鄒寧峰 金鑫
(125)基于增量式pid控制算法的智能車設(shè)計 肖文健 李永科
應(yīng)用技術(shù)
(128)油層保護模糊專家系統(tǒng)的分析與設(shè)計 張丹 曹謝東 魏存擋 龐揚
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(140)基于hfss的有孔屏蔽體的屏蔽效能分析 陳新平 楊顯清
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(151)基于業(yè)務(wù)流程的信息化建設(shè)與應(yīng)用 劉光偉
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(157)利用vba及office自動化技術(shù)輔助人事辦公 王晶
(159)數(shù)字鐘電路的設(shè)計 曹嘯敏
(163)基于電磁傳感器的智能車自主尋跡系統(tǒng)設(shè)計 師克 王洪軍 李永科
無
(166)上海市中國軟件名城創(chuàng)建暨軟件產(chǎn)業(yè)工作會召開 無
應(yīng)用技術(shù)
(167)異步時鐘亞穩(wěn)態(tài)仿真方法 高文輝 胥志毅 鄔天愷 劉文江 仲景尼
(170)lwip的移植及其在并行系統(tǒng)中的應(yīng)用 趙虎 黎英 游謙
(173)盲人行走輔助裝置中道路檢測算法的研究 徐姍姍 應(yīng)捷 宋彥斌
無
(176)尚冰出席第八屆中國信息無障礙論壇開幕式并致辭 無
應(yīng)用技術(shù)
(177)多載波傳輸系統(tǒng)的頻偏及采樣鐘聯(lián)合補償算法 李炎 周志平 李鑫
(181)智能小車模糊-pid控制調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 張家驊 徐連強 吳迎春
無
(183)第九屆海峽兩岸信息產(chǎn)業(yè)和技術(shù)標準論壇舉行 無
綜述與評論
(184)epc信息管理系統(tǒng)在裝備器材保障中的研究 康帥 高慶 程遠增
(187)基于供應(yīng)鏈信息共享的備件資源整合研究 黃健 程中華 王亞彬
(190)航空航天偵察情報保障能力綜合評價模型研究 童濤 楊桄 譚海峰 王壽彪 葉怡
(194)裝備保障信息評價研究 趙國存 劉占嶺
無
(f0003)
關(guān)鍵詞：KVM-OVER-IP；H.26X；MPEG；RLE（游程編碼）
中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)31-0000-00
Video Compression in the Network about Management of Server
FENG Zhan, WU Xin-jun
(Jiangnan Institute of Computing Technology, Wuxi 214128, China)
Abstract: the video compression technology in the server management plays a decisive role, this paper first introduced the current main video compression technology development, the application fields and standards, then for low cost, low power consumption demand, and proposes an improved RLE algorithm.
Key words: KVM-OVER-IP; H.26 X; MPEG; RLE(the run-length coding)
隨著服務(wù)器管理技術(shù)的發(fā)展，大部分的廠商都實現(xiàn)了服務(wù)器的遠程網(wǎng)絡(luò)管理。使用者不必親臨現(xiàn)場便能處理發(fā)生的各種問題，極大的提高了服務(wù)器管理的效率。在服務(wù)器管理的硬件管理方案中KVM-OVER-IP的應(yīng)用最為廣泛。KVM實現(xiàn)遠程桌面，虛擬設(shè)備、遠程安裝OS鏡像等。一般的KVM卡內(nèi)嵌了瀏覽器，在客戶端通過web網(wǎng)頁直接訪問控制界面。
1 KVM-OVER-IP
在KVM over IP系統(tǒng)中，最大的挑戰(zhàn)來自于視頻信號的壓縮與傳輸。以分辨率1024x768，刷新率75Hz，32位真彩顯示輸出為例，其信號傳輸帶寬高達1.75Gb/sec，遠遠高于局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)所能提供的傳輸帶寬。實用的KVM over IP系統(tǒng)需要在局域網(wǎng)中，提供高于1500:1的視頻壓縮比率；在廣域網(wǎng)中，提供高于6000:1的壓縮比率;同時，KVM over IP系統(tǒng)必須在實現(xiàn)高比率視頻壓縮的同時，在客戶端提供足夠清晰的視頻還原。其中，幀間比對與數(shù)據(jù)壓縮算法通常是各公司的專有技術(shù)，也是直 接決定客戶端還原視頻質(zhì)量的重要因素。
2 目前主流的視頻壓縮算法
在視頻編解碼技術(shù)定義方面有兩大標準機構(gòu)。包括國際電信聯(lián)盟 (ITU) 和國際標準化組織 (ISO)。前者已經(jīng)開發(fā)了用于低比特率視頻電話的 H.26x 標準，其中包括 H.261、H.262、H.263 與 H.264；主要針對電信領(lǐng)域的應(yīng)用，后者主要針對消費類應(yīng)用，已經(jīng)針對運動圖像壓縮定義了 MPEG 標準。MPEG 標準包括 MPEG1、MPEG2 與 MPEG4。
圖1說明了視頻編解碼標準的發(fā)展歷程。
2.1 H.261
H.261[1]標準是1990年ITU制定的的第一個主流有損視頻壓縮標準，設(shè)計的目的是能夠在帶寬為64kbps的倍數(shù)的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN for Integrated Services Digital Network)上傳輸質(zhì)量可接受的視頻信號。編碼程序設(shè)計的碼率是能夠在40kbps到2Mbps之間工作，能夠?qū)IF和QCIF分辨率的視頻進行壓縮編碼。
H.261原理是第一步是對采集的顯卡信號使用幀間預(yù)測來消除空域冗余，同時使用了運動矢量來進行運動補償。隨后進行變換編碼即采用使離散余弦變換（DCT）來進一步的消除空域的冗余，然后對變換后的系數(shù)進行量化，并量化后的變換系數(shù)進行Zig-zag掃描來消除時域的冗余，最后使用熵編碼（可以使長度編碼或者是霍夫曼編碼）來消除統(tǒng)計冗余。但是H.261僅僅對視頻的解碼進行了規(guī)定，而并沒有定義解碼器的實現(xiàn)，因此在具體實現(xiàn)時，研究者可以針對不同的應(yīng)用對數(shù)據(jù)進行不同的預(yù)處理從而達到更好的效果，
2.2 MPEG-1
MPEG-1 [2] 是ISO 于1990年開發(fā)的第一個視頻和音頻有損壓縮標準。主要應(yīng)用是數(shù)字媒體上動態(tài)圖像與音頻的存儲與檢索，如速率為 1.15Mbps、采用 SIF 分辨率（352′240-29.97fps 或者 352′288-25 fps）的VCD。MPEG-1在關(guān)鍵技術(shù)上做了一些改進，塊方式的運動補償，離散余弦變換，等技術(shù)，隨后被Video CD采用為核心技術(shù)。 但是其缺點也比較明顯，雖然在速率上可以滿足很多應(yīng)用，但是壓縮比不夠大，作為實時視頻壓縮，需要的磁盤空間特別大，正是這一點也限制了它的應(yīng)用。
2.3 MPEG-2
MPEG-2 [3] 是ISO 于1994年制定的，主要針對于高級工業(yè)標準的圖像質(zhì)量以及更高的傳輸率。并且MPEG-2相比MPEG-1提供較廣范圍的壓縮比，已適用于對畫面質(zhì)量，存儲容量，以及帶寬要求不同的場合。MPEG-2主要用于DVD的標準，還可用于為廣播，有線電視網(wǎng)，電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級的數(shù)字視頻。
2.4 H.263
H.263的開發(fā)主要是為了實現(xiàn)低碼流的通信。是在H.261的基礎(chǔ)上制定出來的，但實際上這個標準在很多方面做了改進，可用在很寬的碼流范圍。它在許多應(yīng)用中都可以取代H.261。H.263的編碼算法與H.261基本原理一樣，但做了一些改善和改變，以提高性能和糾錯能力。H.263標準在低碼率下能夠提供比H.261更好的圖像效果,其特點包括以下幾點：
1）H.263中的數(shù)據(jù)流層次結(jié)構(gòu)的某些部分是可選擇的，使得編解碼可以根據(jù)針對實際的應(yīng)用選擇數(shù)據(jù)率和糾錯能力；
2）H.263的運動補償使用半像素精度，這與H.261相比提高了壓縮率；
3）H.263采用了基于空域的的幀內(nèi)預(yù)測方法；
4）H.263支持5種分辨率，即包括QCIF，CIF，SQCIF、4CIF，16CIF，其中SQCIF相當于QCIF一半的分辨率，而4CIF和16CIF分別為CIF的4倍和16倍；
5）H.263采用了無限制的運動向量，允許運動矢量指向圖像以外的區(qū)域；
6）H.263采用了基于句法的算術(shù)編碼模式使用算術(shù)編碼代替霍夫曼編碼，可在信噪比和重建圖像質(zhì)量相同的情況下降低碼；。
7）H.263提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性，采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法，加強對誤碼和丟包的處理，提高解碼器的差錯恢復能力。
2.5 MPEG-4
MPEG-4[4] 是1998年11月公布的，MPEG-4標準主要應(yīng)用于視像電話(Video Phone)，視像電子郵件(Video Email)和電子新聞(Electronic News)等，其傳輸速率要求較低，在4800-64000bits/sec之間，分辨率為176X144。MPEG-4利用很窄的帶寬，通過幀重建技術(shù)，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求以最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量，但是其在服務(wù)器的領(lǐng)域沒有得到廣泛的應(yīng)用。
視頻編碼技術(shù)最重要的突破是由 ITU 和 ISO/IEC 的聯(lián)合視頻小組 (JVT) 開發(fā)的H.264/MPEG-4 AVC[5]標準。H.264/AVC[5] 在壓縮效率方面取得了巨大突破，H.264和H.261、H.263一樣，也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼，即混合編碼結(jié)構(gòu)。同時，他采用了一些新的更有效率的技術(shù)如幀內(nèi)預(yù)測編碼，可變矢量塊大小。多參考幀預(yù)測，自適應(yīng)環(huán)路去塊濾波器等。并且其在應(yīng)用方面有了更大的進步：
1）H.264沒有繁瑣的選項，而是力求簡潔的“回歸基本”，它具有比之前的壓縮標準更好的壓縮性能，又具有適應(yīng)多種信道的能力。
2）H.264的應(yīng)用目標廣泛，可滿足各種不同速率、不同場合的視頻應(yīng)用，具有較好的抗誤碼和抗丟包的處理能力。
3）H.264的基本系統(tǒng)無需使用版權(quán)，具有開放的性質(zhì)，能很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)的使用，這對目前因特網(wǎng)傳輸多媒體信息、移動網(wǎng)中傳輸寬帶信息等都具有重要意義。
正是由于H.264的種種特點，使得該算法標準一制定出來，便受到了廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)秀的編解碼能力在視頻通信領(lǐng)域應(yīng)用的的也越來越多，盡管其復雜性也是之前視頻壓縮算法的數(shù)倍，但是集成電路的發(fā)展以及SOC技術(shù)的革新，這些已經(jīng)可以得到很好的解決。
隨著視頻壓縮算法的不斷更新，各大服務(wù)器廠商的的實現(xiàn)產(chǎn)品也不斷的革新，主要是針對不同的應(yīng)用場合采用不同的壓縮算法，然后結(jié)合所做的硬件部分進行一些改進和優(yōu)化。
3 改進的RLE（游程）壓縮算法
本論文提出的視頻壓縮算法是一個低代價，低功耗的可行算法，針對某種特定場合所使用的，雖然壓縮視頻的效果有待提高，但是能滿足基本的要求。本文的視頻壓縮是基于一個256M大小的FPGA上實現(xiàn)的，而且在該FPGA上還實現(xiàn)了一個嵌入式軟核，軟核的作用是實現(xiàn)BMC的調(diào)試，因此硬件資源有限，該視頻壓縮只能算該FPGA的一個模塊。因此涉及到太多乘法的算法難以實現(xiàn)，考慮選擇RLE游程算法來實現(xiàn)，該算法簡單容易實現(xiàn)，其基本的思想是，利用數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，而屏幕顯示的數(shù)據(jù)，以整個像素為單位，關(guān)聯(lián)性是很強的，對一般常見的屏幕圖像使用RLE（游程編碼）算法進行單幅圖像的壓縮，平均可以獲得30%到50%的壓縮效果，因此使用RLE算法是可行的。以現(xiàn)有的試驗平臺的硬件條件來看，以太網(wǎng)是100Mbps。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)占用1/5帶寬，因此傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量有限，只能減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，降低傳送視頻的圖像數(shù)和視頻的壓縮質(zhì)量從而完成視頻的壓縮，根據(jù)人的視覺系統(tǒng)所能接受的范圍，本文以每秒10幅圖像來完成視頻的傳輸，這樣每幅圖像的壓縮數(shù)據(jù)應(yīng)該為256KB,而一幅未經(jīng)任何處理的1280X1024的圖像大小約為4MB，這樣壓縮效果必須達到原來圖像的1/8左右，因此必須對RLE算法進行優(yōu)化，使得修改后的壓縮算法能夠保證數(shù)據(jù)的實時性傳輸，
由于視頻壓縮模塊接受的是顯卡輸出的像素數(shù)據(jù)，是以RGB形式接收的，本文實現(xiàn)的方法是對每個像素的后三位數(shù)據(jù)進行四舍五入而后丟棄，這樣做得好處有兩方面：
1）可以增強相鄰像素的相關(guān)性從而加強壓縮的效率；
2）可以減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量；
然后再對得到的數(shù)據(jù)使用RLE壓縮方法，具體是實現(xiàn)時是以每行的大小來壓縮成一個數(shù)據(jù)包，然后通過以太網(wǎng)進行傳輸，客戶端進行解壓縮得到源圖像數(shù)據(jù)。雖然圖像有一定的失真，但是在可以接受的范圍內(nèi)，通過在FPGA上測試，基本能達到1/10的壓縮率。
這種低功耗，低成本的視頻壓縮系統(tǒng)，適用于小架構(gòu)的電子產(chǎn)品。例如低精度的小型攝像儀器，監(jiān)控系統(tǒng)等。
4 結(jié)束語
本文首先介紹了目前主流的視頻壓縮算法，以及適用的各種領(lǐng)域，而后提出一種改進的RLE壓縮算法，主要應(yīng)用在小功耗的壓縮系統(tǒng)的中，雖然壓縮效果不是很好，但是容易實現(xiàn)，而且其優(yōu)點也是很明顯的。
參考文獻：
[1] ITU-T建議 H.261:,《用于 px64Kbps 音頻／視頻業(yè)務(wù)的視頻編解碼技術(shù)》.
[2] ISO/IEC 11172-2:,《1.5Mbps 數(shù)字存儲媒體的動態(tài)圖像及相關(guān)音頻的編碼》.1993
[3] ISO/IEC 13818-2:,《動態(tài)圖像及相關(guān)音頻信息的通用編碼：音頻》.1995
[4] SO/IEC 14496-2:,《信息技術(shù)――音頻／視頻對象的通用編碼》.2001
[5] Sullivan G,Wiegand T.“視頻壓縮――從概念到 H.264/AVC 標準”[J].IEEE學報,2005(1).
論文摘要：多媒體是以數(shù)字技術(shù)為核心的聲音、圖像和通信融為一體的信息環(huán)境的總稱，多媒體技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于電視廣播業(yè)、教育、電子出版等領(lǐng)域。本文主要闡述由于數(shù)字化技術(shù)綜合處理的優(yōu)勢給電視節(jié)目制作帶來的影響，對傳統(tǒng)的錄、編、播、制作方式都產(chǎn)生了很大的沖擊，現(xiàn)代化的電視臺已經(jīng)成為一個信息采集、處理加工、傳播的信息中心。
隨著信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的日新月異和我國社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國有線電視面臨著空前的壓力和挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的模擬電視傳輸管理模式已經(jīng)成為有線電視發(fā)展的瓶頸，實現(xiàn)有線電視數(shù)字化是有線電視發(fā)展的必然趨勢。
1、數(shù)字化電視節(jié)目制作的發(fā)展
1.1全面數(shù)字化。數(shù)字化技術(shù)不只是運用到電視制作的單一環(huán)節(jié)中，更重要的是，它參與了從節(jié)目的前期準備到完成節(jié)目制作的全過程。這不僅出現(xiàn)了數(shù)字攝像機、錄像機二特技機、切換臺等大批運用數(shù)字技術(shù)的設(shè)備，而且大規(guī)模的、整體性的數(shù)字電視節(jié)目系統(tǒng)也日趨完善，出現(xiàn)了全數(shù)字電視演播室、全數(shù)字電視轉(zhuǎn)播車、數(shù)字壓縮的衛(wèi)星新聞采集轉(zhuǎn)播車(dsng)、數(shù)字地面廣播(dvb)、數(shù)字衛(wèi)星直播(dth)等。
1.2虛擬化。計算機、多媒體技術(shù)與數(shù)字電視技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了非線性編輯系統(tǒng)和虛擬演播室系統(tǒng)。虛擬演播室技術(shù)，將計算機與電視技術(shù)結(jié)合起來，能提供逼真的虛擬空間，將計算機制作出來的背景圖像與演播室拍攝的人物完美地結(jié)合在一起，從而制作出傳統(tǒng)設(shè)備無法表現(xiàn)的節(jié)目，將人物置于千變?nèi)f化的虛擬三維空間之中，豐富了電視屏幕。
1.3網(wǎng)絡(luò)化。多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，為數(shù)字教育電視節(jié)目制作、播出網(wǎng)絡(luò)化提供了條件。為了提高工作效率，達到資源共享，可以將多臺非線性編輯系統(tǒng)、虛擬演播室系統(tǒng)、動畫工作站、音頻工作站等各類以計算機為操作平臺的系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，成為一個小局域網(wǎng)的子系統(tǒng)。實現(xiàn)計算機設(shè)備、多媒體設(shè)備的互聯(lián)和信息交流共享，并支持虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換。
1.4信息化。數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化只是工具，信息化才是目的。信息業(yè)務(wù)的三大媒體通信、廣播和計算機正因廣播電視數(shù)字化而最終融合，使多種業(yè)務(wù)能在各種通道中傳送。而電視通道有可能成為所有信息業(yè)務(wù)到達家庭的最佳途徑。信息業(yè)務(wù)將會發(fā)生很大變化，不再是簡，單的聲音、圖形、圖像，而是多種格式和媒體的組合。加強信息源建設(shè)，發(fā)揮廣播電視在節(jié)目方面的優(yōu)勢，建立廣播影視音像數(shù)據(jù)庫和視頻點播節(jié)目庫，廣泛開拓交通、金融、氣象、教育、培訓、電子商務(wù)等多個領(lǐng)域的信息源。
2、數(shù)字化電視節(jié)目制作環(huán)境
數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)的發(fā)展，大容量磁盤存儲媒體的出現(xiàn)，數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對電視節(jié)目的制作產(chǎn)生了巨大的影響。以數(shù)字系統(tǒng)為基礎(chǔ)的制作環(huán)境是圖像、聲音及有關(guān)信息統(tǒng)一作為數(shù)字數(shù)據(jù)處理，同時一些基本工作如選材、合成和編輯都是以綜合方式來完成的。寬帶互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將可以通過互聯(lián)網(wǎng)采集節(jié)目內(nèi)容。數(shù)字信號的記錄媒體也由單一的磁帶記錄轉(zhuǎn)化為磁帶、磁盤、光盤存儲的多元化的媒體存儲方式。圖像、聲音直接作為數(shù)字數(shù)據(jù)記錄在服務(wù)器上；外景素材存儲在磁盤存儲器中，然后傳送到服務(wù)器上。計算機工作站的介入，打破了由切換臺、特技機、編輯控制器一統(tǒng)天下的節(jié)目制作模式，特別是以pc為核心的多媒體非線性制作方式的逐步成熟，使得電視節(jié)目后期制作變得更加多樣。電視節(jié)目后期制作系統(tǒng)逐步由模擬制作系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字分量制作系統(tǒng)。電視的制作的虛擬技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用，高清晰度電視更需要虛擬背景。
數(shù)字化電視節(jié)目制作環(huán)境對目前的電視節(jié)目制作人員提出了更高的要求。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展加深了影視藝術(shù)和技術(shù)兩者之間的依存關(guān)系，如電腦圖像技術(shù)和數(shù)字音頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，帶來的不僅是單純的技術(shù)制作方法上的變革，還有藝術(shù)創(chuàng)作領(lǐng)域的創(chuàng)新。對藝術(shù)創(chuàng)作人員要求不僅需要具有極高藝術(shù)的創(chuàng)作靈感，同時還需要熟知制作的技術(shù)手段，具備豐富的經(jīng)驗和技能，參與到節(jié)目制作技術(shù)中去。專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該是具備一定的工程能力、具備數(shù)字技術(shù)方面的專業(yè)能力、掌握最新的技術(shù)動向、具有足夠的技術(shù)水平，能隨機應(yīng)變地把技術(shù)新成果應(yīng)用到系統(tǒng)上去的系統(tǒng)工程師。節(jié)目制作技術(shù)方面的主要負責人應(yīng)該對節(jié)目的內(nèi)容有比較深入的了解和投入，將各種不同專業(yè)知識融會貫通、能進行各種節(jié)目制作的復合型人才。
3、數(shù)字化電視制作系統(tǒng)——非線性編輯系統(tǒng)
非線性編輯系統(tǒng)都是以計算機平臺，配以等高能cpu、視頻處理卡、碼率壓縮卡、數(shù)字特技卡、聲效卡以及高速數(shù)據(jù)硬盤，由專用視頻編輯軟件控制完成電視節(jié)目制作任務(wù)的。這種多媒體后期制作系統(tǒng)的最大特點就是用計算機硬盤編輯方式取代傳統(tǒng)的磁帶記錄電視信號的編輯方式。首先把所有的素材，包括活動畫面、靜止畫面、聲音等全部采集到硬盤中，實際上就是一種數(shù)字化的處理，然后用軟件對儲存在硬盤中的數(shù)字化的信號進行剪輯、編輯、配音、字幕、特技等工作，最后再將完成的節(jié)目轉(zhuǎn)錄到磁帶上。由于硬盤上的信號具有隨機存取的特性，節(jié)目素材的搜尋可以瞬間完成，也無需按順序編輯，因此這種編輯方式被稱為非線性編輯方式。磁帶上原先的信息可能是數(shù)字的，也可能是模擬的；信息采集到非線性編輯系統(tǒng)中、處理加工完畢以后，再錄制到磁帶上時，再記錄的信號可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。
在進行非線性編輯時，磁盤上的信號不管進行多少次的編輯或做多少遍特技，都只是不斷地改變信號的處理順序表，沒有復制任何信號，不存在多版復制問題，也沒有反復卷帶造成的磨損，所以信號質(zhì)量不會有任何降低，這是非線性編輯的好處。非線性編輯系統(tǒng)都能在計算機上顯示時碼、打人點、出點，并控制錄像機進行信號采集、線性編輯和線性錄制。還有一種所謂的脫機非線性草編、聯(lián)機線性編輯方式，就是說在采集素材時采用高壓縮比，以便用有限的硬盤存儲大量的素材，然后照樣進行非線性編輯，但最后不是把編輯好的節(jié)目直接錄制在磁帶上，而是輸出一份edl指令清單，控制傳統(tǒng)錄像機進行線性錄制。
盡管多媒體后期制作系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，但是它和傳統(tǒng)型后期制作系統(tǒng)也會共存相當長的一段時間，因為有很多編輯和記者對于傳統(tǒng)的線性系統(tǒng)還很留戀，而且還有的記者習慣于在線性工作臺上創(chuàng)作，反而不適應(yīng)在計算機面前創(chuàng)作。但是，從線性向非線性轉(zhuǎn)變、從模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)變，這是電視制作技術(shù)發(fā)展的大勢所趨。
參考文獻：
【關(guān)鍵詞】通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與趨勢
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的研究及其標準化建設(shè)早已成為眾所關(guān)注和大力研究的焦點。目前一些新興技術(shù)和新興網(wǎng)絡(luò)的紛紛涌現(xiàn)，使通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)成為大家研究與開發(fā)的熱點內(nèi)容；與此同時，這些新技術(shù)、新網(wǎng)絡(luò)滿足了通信技術(shù)的極大需求，并為通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展注入了新動力。
當我們分析面對之前樣式繁多的通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)進展時，不得不讓我們留心關(guān)注的重點內(nèi)容是通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演變過程以及在此基礎(chǔ)上的未來發(fā)展方向、基本技術(shù)特征等內(nèi)容。早期的通信技術(shù)是使用模擬技術(shù)的通信系統(tǒng)，因為有蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)、終端移動管理、漫游及切換等技術(shù)的提出，所以使通信技術(shù)實現(xiàn)了在移動中通信以及在通信中移動；隨后發(fā)展的通信系統(tǒng)成為使用數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)，它是利用數(shù)字信號處理技術(shù)和專用芯片，使信息處理盡量軟件化，從而實現(xiàn)設(shè)備的小型化以及允許大量用戶接入的形式；之后通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)是充分發(fā)揮自適應(yīng)技術(shù)的作用實現(xiàn)寬帶高速的通信系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了調(diào)制自適應(yīng)、編碼自適應(yīng)、信道自適應(yīng)、接入自適應(yīng)、業(yè)務(wù)自適應(yīng)等，還實現(xiàn)了傳輸鏈路和通信系統(tǒng)的高效率。在上述通信技術(shù)和系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)將會飛速發(fā)展，其內(nèi)容也將會不斷擴充，一些未被充分利用的資源：頻率、時間、編碼、功率、空間等將會被更有效的利用，使之發(fā)展成為更高寬帶和更高速率的通信系統(tǒng)。對空間資源的有效利用是4G通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)利用的新天地，對空間地理分布下的分布技術(shù)和系統(tǒng)的充分利用，或?qū)⒖赡艹蔀槲磥頍o線移動通信的首要技術(shù)特征。
一、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅速，3G技術(shù)日益成熟
作為通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展主要產(chǎn)物之一的移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，目前已成為發(fā)展最為迅速的通信技術(shù)之一。我們所說的移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要是指使用者通信不會受到時間、地域等其他方面的影響，能夠應(yīng)用不同的方式進行通信。全球移動通信技術(shù)發(fā)展過程分為三個階段，首先是第一代為模擬技術(shù)，到第二代成為CDMA技術(shù)和GSM技術(shù)，直到現(xiàn)在大力推廣的的3G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前3G用戶已經(jīng)超過3.6億。這一發(fā)展過程不僅只是代表了電信領(lǐng)域中的技術(shù)進步，也同時體現(xiàn)了通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的卓越發(fā)展。
1.2光通信穩(wěn)步發(fā)展
隨著數(shù)據(jù)傳輸量不斷加大以及對處理數(shù)據(jù)的層次要求不斷提高，原先的線路傳輸在一定范圍內(nèi)已經(jīng)不能滿足用戶需求，因此光通信技術(shù)得到了受到了關(guān)注并得到廣泛的應(yīng)用，從而滿足了用戶對數(shù)據(jù)處理的高要求。光通信主要包括了光纖、光纜、光節(jié)點、光傳輸系統(tǒng)及光接入技術(shù)等五大領(lǐng)域。
1.3不斷豐富與完善的多媒體技術(shù)
多媒體通信技術(shù)應(yīng)用主要歸功于計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸速度在不斷的提高，能夠同時滿足用戶對語音、數(shù)據(jù)及視頻三方面的綜合需求。音頻技術(shù)的發(fā)展比較早，很多技術(shù)都已經(jīng)成熟并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，其主要包括以下四個方面：音頻數(shù)字化、語音處理、語音合成及語音識別。其中音頻數(shù)字化技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，數(shù)字音響就是因為采用了此技術(shù)而達到了理想的音響效果，多媒體聲卡也是采用此技術(shù)而設(shè)計的。音頻處理技術(shù)主要集中在音頻壓縮上，目前最新的MPEG語音壓縮算法可將聲音壓縮六倍。語音合成是指將正文合成為語言播放，漢語合成這幾年來也有突飛猛進的發(fā)展。在音頻技術(shù)中難度最大最吸引人的技術(shù)當屬語音識別，雖然目前只是處于實驗研究階段，但是廣闊的應(yīng)用前景使之一直成為研究關(guān)注的熱點之一。視頻技術(shù)包括視頻數(shù)字化和視頻編碼技術(shù)兩個方面。視頻數(shù)字化后的色彩、清晰度及穩(wěn)定性有了明顯的改善，是下一代產(chǎn)品的發(fā)展方向。視頻編碼技術(shù)是將數(shù)字化的視頻信號經(jīng)過編碼成為電視信號，目前從低檔的游戲機到電視臺廣播級的編碼技術(shù)都已成熟。圖像壓縮技術(shù)是計算機處理圖像和視頻以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹匾A(chǔ)，目前ISO制訂了兩個壓縮標準即JPEG和MPEG；MJPEG按照25幀/秒速度使用JPEG算法壓縮視頻信號，完成動態(tài)視頻的壓縮。MPEG算法是適用于動態(tài)視頻的壓縮算法，通常保持較高的圖像質(zhì)量而壓縮比高達100倍。
1.4網(wǎng)絡(luò)與信息安全不斷受到挑戰(zhàn)
通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的同時也給網(wǎng)絡(luò)安全性帶來了新問題，互聯(lián)網(wǎng)的開放性和互聯(lián)性使網(wǎng)絡(luò)安全性和信息安全性受到威脅。目前，信息網(wǎng)絡(luò)常用的基礎(chǔ)性安全技術(shù)主要包括以下幾個方面：身份認證技術(shù)、加解密技術(shù)、邊界防護技術(shù)、訪問控制技術(shù)、主機加固技術(shù)、安全審計技術(shù)、檢測監(jiān)控技術(shù)等。信息網(wǎng)絡(luò)安全經(jīng)歷了三個階段，首先是以邊界保護、主機防毒為特點的縱深防御階段，主要是采用堵漏洞、作高墻、防外攻等防范方法；第二階段是以設(shè)備聯(lián)動、功能融合為特點的安全免疫階段，采用積極防御，綜合防范的理念；第三階段是以資產(chǎn)保護、業(yè)務(wù)增值為特點的可信增值階段，通過建立統(tǒng)一的平臺，完善的網(wǎng)絡(luò)接入認證機制，保證設(shè)備、用戶、應(yīng)用等各個層面的可信，從而提供一個可信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
二、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢
2.1移動通信技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展
移動通信技術(shù)在今后的發(fā)展趨勢還是以增強型3G技術(shù)為主，以增強型WCDMA技術(shù)HSDPA、TD-SCDMA及CDMA20001xEV-DO三種形式作為主流。將繼續(xù)提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋岣呗曇魝鬏數(shù)馁|(zhì)量，更加完善對音樂、圖像、視頻等各方面數(shù)據(jù)的處理，使得通信更加人性化。
2.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合力度加大
就目前而言，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行通信的應(yīng)用方式得到了廣泛的使用，因此提高通信技術(shù)完善網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率，加強網(wǎng)絡(luò)融合是今后的發(fā)展趨勢。隨著IMS標準的日益完善與成熟，網(wǎng)絡(luò)融合將會在固定與移動領(lǐng)域中首先展開，并在業(yè)務(wù)層面、控制層面、接入層面和傳送層面等全面實行，使廣播電視網(wǎng)、電信網(wǎng)以及計算機通信網(wǎng)之間相互兼容與滲透，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢。
2.3光通信仍將穩(wěn)步前行
對于ASON網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以其標準化程度的發(fā)展之快，最終將會實現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互聯(lián)、互通和互操作，同時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會從環(huán)狀網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展，所以網(wǎng)狀網(wǎng)物理平臺的建設(shè)及系統(tǒng)資源的完善和優(yōu)化將成為重點，隨著ASON技術(shù)的逐步成熟，未來幾年將進入實用化階段。
三、結(jié)論
綜上所述，我國通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將會不斷發(fā)展與完善，應(yīng)用領(lǐng)域也將會進一步拓展，使得通信技術(shù)越來越普遍、越來越來廣泛，更好的服務(wù)于人們的工作和生活。
參考文獻
[1]曲陽.淺析無線通信網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)及發(fā)展前景.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（12）：42-44
[2]凌金波.淺議計算機通信與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的應(yīng)用技術(shù).科技向?qū)В?004（5）：124-126
[3]蘇宏德，黃靜波.網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析.計算機光盤軟件與應(yīng)用，2011（16）：89-91
近年來，隨著無線通信、微機電系統(tǒng)、超大規(guī)模集成技術(shù) (Very Large Scale Integrated circuits, VLSI )的飛速發(fā)展和日益成熟，使得現(xiàn)代傳感器具備了強大的感知能力和通信能力，且開啟了微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展進程，其中最具典型的代表就是無線傳感器節(jié)點（也稱傳感器節(jié)點）。 這些具有一定感知、計算和通信能力的傳感器節(jié)點分布在一個特定的區(qū)域，通過自組織的方式實時協(xié)作地監(jiān)測、感知并處理網(wǎng)絡(luò)里的數(shù)據(jù)，再通過短距離無線通信的方式經(jīng)多跳將數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(Sink節(jié)點)，從而形成了一個集信息感知、信息處理、信息傳送于一體的整合網(wǎng)絡(luò)，并稱之為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)［1-2］(Wireless Sensor Networks, WSNs)。
WSNs最先在美國軍隊中得到了廣泛的應(yīng)用并取得了巨大成效。美軍遠程戰(zhàn)場感知系統(tǒng)［3］ (Remotely Monitoring Battlefield Sensor System, REMBASS) 由美國L-3通信公司設(shè)計推出，能夠全天候地對地面戰(zhàn)場實現(xiàn)遠程監(jiān)控，其技術(shù)功能主要是實時地探測、分類、定位、報告車輛和人等活動目標的動向。REMBASS最初即應(yīng)用于上世紀70年代初的越戰(zhàn)，當時，美軍在北約部隊的重要交通運輸線—胡志明小道上部署了大量的傳感器節(jié)點，獲得了準確度極高的情報，取得了出眾優(yōu)異的偵查效果。 2001年， DARPA提出了靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò) (Smart Sensor Web, SSW) 計劃［4］，于2001-2005財政期間實施。SSW的核心思想是在戰(zhàn)場上部署大量的傳感器節(jié)點以收集數(shù)據(jù)，并對原始數(shù)據(jù)加以過濾，而后將重要的信息傳送到各個數(shù)據(jù)融合中心，從而得到了一幅由大量信息集結(jié)而成的戰(zhàn)場全景圖。當士兵需要時，即可給其發(fā)送相關(guān)信息，由此則極大地提高了士兵對戰(zhàn)場態(tài)勢的感知能力。
以數(shù)據(jù)為中心的WSNs的設(shè)計目的就是將數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(Sink節(jié)點)，再進行其后相應(yīng)的各級處理。因此，如何高效節(jié)能地將網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點即成為WSNs研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。但由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的存儲、計算和通信能力都較為有限，這就給數(shù)據(jù)的傳輸帶來一定的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)里，數(shù)據(jù)傳輸一般都要經(jīng)過先壓縮、后傳輸?shù)倪^程。香農(nóng)(Claude Shannon)于1948年發(fā)表的論文“A Mathematical Theory of Communication”當屬信息論的開山之作［5］，其在論文中指出任何信息都存在一定程度的冗余，并第一次給出了信息熵的計算公式。而數(shù)據(jù)壓縮的實質(zhì)就是要消除信息中的冗余部分。通常所理解的數(shù)據(jù)壓縮是指按照一定的編碼方法，利用比未經(jīng)編碼少的數(shù)據(jù)位來表示原數(shù)據(jù)的技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮一般包含兩個過程：壓縮和解壓縮。壓縮過程就是對原始數(shù)據(jù)采用某種算法或者編碼機制，實現(xiàn)以更少的數(shù)據(jù)位元來描述原數(shù)據(jù)的過程。而解壓縮過程則與壓縮相反，而是利用壓縮后得到的數(shù)據(jù)位元通過某種算法來進行壓縮數(shù)據(jù)還原的過程。解壓縮后，可根據(jù)還原得到的數(shù)據(jù)是否與原數(shù)據(jù)一樣，而將數(shù)據(jù)壓縮算法分為兩類，即有損壓縮和無損壓縮［6］。有損壓縮是指通過壓縮后的數(shù)據(jù)無法還原原始數(shù)據(jù)，因其具有較高的壓縮率(衡量壓縮性能的一個重要指標)，更常見于多媒體壓縮，如圖像、視頻等的壓縮；無損壓縮則是指通過壓縮后的數(shù)據(jù)可以完整地還原得到原始數(shù)據(jù)，只是其壓縮率要比有損壓縮方法的壓縮率低一些，因而多是用于文本文件的壓縮，比較常用的無損壓縮算法有哈夫曼編碼、算術(shù)編碼等。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，已經(jīng)研發(fā)了大量的數(shù)據(jù)壓縮算法，并且廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但是由于WSNs中節(jié)點計算、存儲和通信能力較為有限，使得大部分傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮算法很難在WSNs中獲得理想的應(yīng)用，其主要原因如下：
(1)許多傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮算法所需內(nèi)存較大，而節(jié)點的內(nèi)存一般非常有限，如bzip壓縮算法所需內(nèi)存為219KB，而TelosB節(jié)點的內(nèi)存僅有10KB［7］；
(2)許多傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮算法所需計算處理能力較高，而目前許多已開發(fā)的節(jié)點(Mica系列、Telos系列節(jié)點)的CPU時鐘頻率一般卻在1~8MHz范圍內(nèi)；
(3)許多傳統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮算法往往最關(guān)注算法的壓縮性能，即壓縮率，而較少論及節(jié)能，而在WSNs中，能量有效性卻是算法和協(xié)議設(shè)計的重要參數(shù)之一。
基于上述原因，近年來已有大量研究人員開展了WSNs數(shù)據(jù)壓縮算法的研究工作，主要可分為三大類：
(1)基于時間相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮算法研究；
(2)基于空間相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮算法研究；
(3)基于時空相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮算法研究。
下面將分別介紹這三個方面的研究工作。第3期李國華：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的研究進展智能計算機與應(yīng)用第4卷
1基于時間相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮算法
在許多WSNs應(yīng)用中，單個傳感器節(jié)點連續(xù)不斷地采集感知對象的數(shù)據(jù)(簡稱感知數(shù)據(jù))，在短時間內(nèi)，感知數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值變化并不大，可將這一性質(zhì)稱為WSNs數(shù)據(jù)的時間相關(guān)性；另一方面，由于WSNs中的節(jié)點多會部署在一個地理區(qū)域，這就使得相鄰節(jié)點在同一時間內(nèi)采集到的感知數(shù)據(jù)值將會較為相近，這一性質(zhì)則可稱為WSNs數(shù)據(jù)空間相關(guān)性。
早期的基于時間相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮算法中，Jagadish［8］提出了一個動態(tài)規(guī)劃算法，通過該算法使得在給定線段條數(shù)的情況下，L2誤差達到最小化來對數(shù)據(jù)進行壓縮近似。該算法是一個最優(yōu)算法，但卻是一個離線算法，并且算法時間復雜度僅為O(n2)。文獻［9］則提出Top-Down算法和Bottom-Up算法。Top-Down算法是在給定精度的前提下，自頂向下地考慮時間序列的每種可能劃分，從中選取一個最優(yōu)的劃分點，再不斷地迭代下去，直到整個時間序列結(jié)束。Bottom-Up算法的主要思想?yún)s與Top-Down算法恰好相反，起始是將整個時間序列劃分成n/2個小段(n為時間序列的長度)，而后算法不斷迭代，即合并代價最低的相鄰小段，直到滿足某個停止準則才結(jié)束。文獻［10］又提出了Cache算法，其初始是選擇第一個數(shù)據(jù)點作為近似值，如果后續(xù)的數(shù)據(jù)點在第一個數(shù)據(jù)點的ε范圍內(nèi)，則將其過濾，否則即結(jié)束當前的線段，并且選擇不能過濾掉的數(shù)據(jù)點以作為新的近似值，等待后續(xù)數(shù)據(jù)點的到來。重復前面過程，直到整個時間序列結(jié)束。文獻［11］還提出了Linear filter算法，算法選擇由開始的兩個數(shù)據(jù)點連接而成的直線作為第一部分數(shù)據(jù)的近似，當新的數(shù)據(jù)點到直線的距離小于給定閾值ε時，則等待下一個新數(shù)據(jù)點的到來，否則立即結(jié)束第一部分數(shù)據(jù)的近似，而 由當前未被近似壓縮的數(shù)據(jù)點出發(fā)，開始第二部分的數(shù)據(jù)近似。Franky Kin-Pong Chan等人也提出了基于哈爾小波(Haar wavelets)的時間序列匹配算法［12］。首先，為了描述兩個時間序列的相似性，算法給出了一個相似性度量，即傳統(tǒng)的歐氏距離。然后，該算法對節(jié)點的時間序列進行哈爾小波變換，再利用一個滑動窗口來處理小波系數(shù)，繼而建立多維索引樹，并且還要利用相似性度量來查詢多維索引樹來確定n個最相鄰的時間序列中，序列相似度量值小于給定閾值的所有序列。對于沒有超過閾值的序列可用一個編碼表示，其余的則分別用不同編碼予以表示。需要發(fā)送的編碼后的數(shù)據(jù)多會比原數(shù)據(jù)要少，這就實現(xiàn)了在一定程度上消除序列中的冗余信息。文獻［13］又接著提出了一種用直線來近似時間序列的PMC-MR算法。其主要思想是，當?shù)谝粋€數(shù)據(jù)點到達時，將第一個數(shù)據(jù)放到第一個桶內(nèi)(抽象的說法)，令最大值和最小值和第一個數(shù)據(jù)點的值相等。當?shù)诙€數(shù)據(jù)點到達時，將其與之前的最大、最小值進行比較，并且更新最大、最小值，同時計算最大、最小值之差，Max-Min，是否在給定的閾值2ε內(nèi)。如果Max-Min小于2ε，即將第二個數(shù)據(jù)點放入桶內(nèi)，稍后等待第三個數(shù)據(jù)點的到來，否則就要用(Max+Min)/2來近似表示當前桶內(nèi)每個數(shù)據(jù)點的值，再從第三個數(shù)據(jù)點開始啟用一個新桶來裝后續(xù)數(shù)據(jù)。上述過程一直繼續(xù)，直至整個時間序列結(jié)束。該算法能保證近似值與真實值的誤差不超過ε。進一步地，文獻［14］提出了SBR算法，每個節(jié)點可同時監(jiān)測多個物理量，利用該算法探索各個物理量之間的相關(guān)性，通過選定一個物理量信號作為基礎(chǔ)，探索該物理量與其他物理量之間的相似性，再用此基信號加上一些參數(shù)來表示其他物理量信號。文獻［15］提出了BBQ算法，算法是在用戶給定的一個誤差以及置信區(qū)間條件下，利用一個統(tǒng)計模型來減少數(shù)據(jù)的感知和通信開銷。相應(yīng)地，文獻［16］提出了Ken算法，通過使用兩個動態(tài)概率模型，其中一個運行在匯聚節(jié)點(Sink節(jié)點)，另一個則運行在網(wǎng)絡(luò)里的每個節(jié)點上，在損失微小精度的前提下可通過這兩個模型來盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸量。其他的研究還有，文獻［17］提出了ALVQ算法，就是通過歷史數(shù)據(jù)來構(gòu)造一個密碼本用以探索數(shù)據(jù)的內(nèi)在特性，再利用這個密碼本對其他數(shù)據(jù)進行分段線性壓縮，如此即減少了數(shù)據(jù)的傳輸量。另外，文獻［18］提出一個分段線性近似的算法，就是在給定一個誤差界限的條件下，運用一條直線來近似當前已出現(xiàn)但未被壓縮的數(shù)據(jù)點，直到新來一個數(shù)據(jù)點使得這個界限得以突破。其后類似地，從這個新的數(shù)據(jù)點開始再運用新的直線來近似后續(xù)的到達點。而且，文獻［19］還提出了EAQ算法，首先將原始時間序列轉(zhuǎn)換成一個特殊的時間序列描述MVA(multi-version array)，利用這個MVA的前綴，就可以恢復出誤差一定的原始時間序列的近似版本，而隨著前綴的增大，誤差將逐漸減少，由此而實現(xiàn)了變誤差的時間序列近似。除上述研究外，研究人員還提出了用離散傅立葉變換［20］、離散余弦變換［21］和離散小波變換［22］來進行數(shù)據(jù)壓縮的算法，這些算法均是基于時間序列的時間相關(guān)性算法。只是其計算復雜性較高，并不適用于WSNs。
2基于空間相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮算法
由于節(jié)點部署多在一個地理區(qū)域，地理位置相鄰的節(jié)點在同一時間采集的數(shù)據(jù)將具有極大的相似性，為了充分利用節(jié)點的帶寬資源，減少冗余數(shù)據(jù)的傳輸，研究人員開始研究如何消除數(shù)據(jù)空間冗余。文獻［23］提出的算法主要研究了WSNs數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性。該算法在開始一段時間內(nèi)由Sink節(jié)點收集節(jié)點傳來的原始數(shù)據(jù)，然后Sink節(jié)點挖掘節(jié)點間數(shù)據(jù)的相關(guān)性，通過契比雪夫不等式確定具有數(shù)據(jù)相關(guān)性的節(jié)點。確立了相關(guān)性后，則建立了相關(guān)性模型，此后再進行數(shù)據(jù)傳輸時，只需要傳輸一個節(jié)點的原始數(shù)據(jù)，以及相關(guān)性模型的對應(yīng)參數(shù)即可。文獻［24］也提出了基于貪心選擇最優(yōu)路徑的算法，其主要思想類似Directed Diffusion算法［25］，不同之處僅在于不同的最優(yōu)路徑的選擇準則。在該算法中，每個節(jié)點還都會向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個路徑探尋數(shù)據(jù)包，其中記錄了從源節(jié)點至當前節(jié)點傳輸該數(shù)據(jù)包的所需能量。已存在于路徑樹中的每個節(jié)點還能夠產(chǎn)生一個遞增能耗數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包即對應(yīng)著每個被節(jié)點接收到的新的路徑探尋數(shù)據(jù)包，而此遞增能耗數(shù)據(jù)包卻只能沿著節(jié)點至Sink節(jié)點的方向進行發(fā)送以及更新，遞增能耗數(shù)據(jù)包經(jīng)過的區(qū)域也只能被最近的節(jié)點 (即以最低能耗接收到相應(yīng)路徑探索數(shù)據(jù)包的節(jié)點) 更新，能耗最少的路徑將得到記錄，由此則構(gòu)造了由最近節(jié)點構(gòu)成的路徑樹GIT(greedy incremental tree)。其后在最優(yōu)路徑樹上探索具有空間相關(guān)性的節(jié)點，并在傳輸數(shù)據(jù)時進行數(shù)據(jù)聚集，從而就減少了數(shù)據(jù)的傳輸量。文獻［26］提出了GIST算法，其中假設(shè)節(jié)點部署在一個方形區(qū)域，每個節(jié)點均知道自己的位置信息，其后即遞歸迭代地劃分區(qū)域，并構(gòu)造一棵overlay樹，樹中的每個點都代表區(qū)域內(nèi)的一個點。構(gòu)造結(jié)束后，Sink節(jié)點逐層向下發(fā)送數(shù)據(jù)請求，而在數(shù)據(jù)傳輸過程中，當下層非葉子節(jié)點向上層節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)時，就要先消除數(shù)據(jù)的空間冗余后再向上傳輸。這樣一來就遞歸迭代地依次消除了空間冗余，從而減少了數(shù)據(jù)的傳輸量。文獻［27］提出了三個算法，分別是：DSC(DistributedSource coding)、 RDC (Routing Driven Compression )和 CDR(Compression Driven Routing)。這三個算法均是在數(shù)據(jù)傳輸時，將數(shù)據(jù)壓縮和路由選擇綜合起來考慮以最大限度地消除數(shù)據(jù)空間的冗余。文獻［28］提出了利用路由選擇來實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)合最優(yōu)編碼，從而達到消除空間冗余的目的。文獻［29］提出了數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過中間結(jié)點時進行編碼的算法，文中提到了兩種編碼方法：外編碼(foreign coding)和自編碼(self coding)。前者中，原始數(shù)據(jù)只有在數(shù)據(jù)傳輸時經(jīng)過的中間節(jié)點處進行編碼，而后者中的原始數(shù)據(jù)則可以在本節(jié)點進行編碼，只是其前提卻是必須有其他節(jié)點傳輸來的數(shù)據(jù)。文獻［30］提出了兩個算法E-Span(Energy-aware Spanning Tree)和LPT(Lifetime Preserving Tree)。其中，E-Span算法可用剩余能量最多的節(jié)點作為根節(jié)點，而其他節(jié)點則要根據(jù)自己和相鄰節(jié)點的剩余能量來確定父子關(guān)系，結(jié)構(gòu)樹建立之后，數(shù)據(jù)傳輸時非葉子節(jié)點將會融合其孩子節(jié)點的數(shù)據(jù)來消除數(shù)據(jù)空間冗余，如此即實現(xiàn)了遞歸地往匯聚節(jié)點(Sink節(jié) 點)傳輸。LPT算法則選擇Directed Diffusion協(xié)議作為路由協(xié)議，具有剩余能量最多的節(jié)點即當選為聚集父親 (aggregating parents) 節(jié)點，并且LPT具有自我恢復的特性，通過這一特性，當出現(xiàn)某個節(jié)點失效或者網(wǎng)絡(luò)鏈路中斷的情況時，網(wǎng)絡(luò)的樹結(jié)構(gòu)即可得到修復與重建。文獻［30］又分別給出了集中式與分布式的LPT算法，進一步通過仿真驗證了在處理同一組數(shù)據(jù)時，兩種形式的LPT算法節(jié)點的能耗較為相似，同時還驗證了LPT算法中節(jié)點的平均生命周期是高于E-Span算法中相應(yīng)指標的。
3基于時空相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮算法
文獻［31］提出了針對WSNs數(shù)據(jù)時空冗余的DIMENTIONS算法，DIMENTIONS先利用小波變換在節(jié)點內(nèi)消除數(shù)據(jù)的時間冗余，而后在分層的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中消除數(shù)據(jù)的空間冗余。該算法的優(yōu)點在于可以多分辨率提取數(shù)據(jù)特征，因此可根據(jù)實際情況獲取不同精度的數(shù)據(jù)；另外，該算法采用分布式結(jié)構(gòu)及隨機簇頭產(chǎn)生方案，有利于平衡節(jié)點間的能耗。DIMENTIONS算法的缺點卻在于需進行多次小波變換，算法復雜度較高，同時對節(jié)點計算，存儲能力等要求也較高。文獻［32］考慮將Slepian-Wolf Coding［33］算法應(yīng)用到WSNs中來消除數(shù)據(jù)的時空冗余性。文獻［34］提出了GAMPS算法。首先，該算法動態(tài)地將節(jié)點分簇，使得每個簇里的節(jié)點數(shù)據(jù)都是具有時空相關(guān)的，全部時空相關(guān)的節(jié)點就能進行聯(lián)合壓縮。而后則在給定誤差界限的條件下，于時空相關(guān)的節(jié)點里選擇一個基礎(chǔ)信號，當進行數(shù)據(jù)傳輸時，只需要傳輸基礎(chǔ)信號和相關(guān)性參數(shù)即可。又有文獻提出了一個基于小波變換的算法。算法假設(shè)節(jié)點部署在一維的直線上，等距排列，并且給所有節(jié)點進行編號，奇節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)給偶節(jié)點，偶節(jié)點接收到數(shù)據(jù)后，聯(lián)合本節(jié)點的數(shù)據(jù)進行哈爾小波(Harr wavelets)變換，將得到的高頻系數(shù)按照一定的閾值壓縮后再轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚節(jié)點(Sink節(jié)點)。同時，對偶節(jié)點重新進行奇偶排序，再進行哈爾小波變換后，又將新奇節(jié)點的低頻系數(shù)發(fā)給相鄰的新偶節(jié)點。此后即遞歸迭代地對新偶節(jié)點進行哈爾小波變換，直到最后一組哈爾小波變換后，且將最后的高頻與低頻系數(shù)傳輸給匯聚節(jié)點。文獻［35］提出了一個應(yīng)用壓縮感知技術(shù)的算法，其主要思想是從源節(jié)點向匯聚節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的過程中，每經(jīng)過一個中間節(jié)點，則加上一項中間節(jié)點的數(shù)據(jù)值與某個系數(shù)的乘積，這樣節(jié)點傳輸耗能較均衡，數(shù)據(jù)的恢復在匯聚節(jié)點進行，并通過應(yīng)用壓縮感知方面的理論知識來對數(shù)據(jù)進行恢復。
4結(jié)束語
由于傳感器節(jié)點具有有限的電池能量，因此如何提高節(jié)點的能量有效性就成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各種協(xié)議設(shè)計時必須考慮的一個重要問題。而且無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心且數(shù)據(jù)傳輸是能量消耗的主要部分，因此，減少數(shù)據(jù)的傳輸量將極大地減少節(jié)點的能量消耗。本文從數(shù)據(jù)的時間相關(guān)性、空間相關(guān)性以及時空相關(guān)性綜述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的研究進展。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)壓縮算法存在的問題是：其中一部分算法對資源有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)來說復雜性較高，而另一部分算法則是離線算法，因而具有較大的時延。針對這些問題，可以研究復雜度較低，具有在線特性的數(shù)據(jù)壓縮算法，此類算法對于資源有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)將更為適用。
參考文獻：
［1］孫利民,李建中,陳渝,等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)［M］.北京: 清華大學出版社,2005.
［2］AKYILDIZ I F, SU W, SANKARASUBRAMANIAM Y, et al. Wireless sensor networks: A survey［J］. Computer networks, 2002, 38(4): 393-422.
［3］MARANDOLA H, MOLLO J, WALTER P. REMBASS-II: the status and evolution of the Army‘s unattended ground sensor system［C］//Proceedings of Unattended Ground Sensor Technologies and Applications IV (SPIE), 2002: 99-107.
［4］PAUL J L. Smart sensor Web: tactical battlefield visualization using sensor fusion［J］. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 2006, 21(1): 13-20.
［5］SHANNON C. A mathematical theory of communication［J］. ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, 2001, 5(1):3-55.
［6］SRISOOKSAI T, KEAMARUNGSI K, LAMSRICHAN P, et al. Practical data compression in wireless sensor networks: A survey［J］. Journal of Network and Computer Applications, 2012, 35(1):37-59.
［7］TelosB datasheet ［OL］.willow.co.uk/TelosB_Datasheet.pdf
［8］JAGADISH H V, KOUDAS N, MUTHUKRISHNAN S, et al. Optimal histograms with quality guarantees［C］//VLDB， 1998, 98:24-27.
［9］KEOGH E, CHU S, HART D, et al. An online algorithm for segmenting time series［C］//ICDM, 2001:289-296.
［10］OLSTON C, JIANG J,WIDOM J. Adaptive filters for continuous queries over distributed data streams［C］//Proceedings of the 2003 ACM SIGMOD international conference on Management of data. ACM, 2003:563-574.
［11］JAIN A, CHANG E Y, WANG Y F. Adaptive stream resource management using kalman filters［C］//Proceedings of the 2004 ACM SIGMOD international conference on Management of data. ACM, 2004:11-22.
［12］CHAN F K P, FU A W C, YU C. Haar wavelets for efficient similarity search of time-series: with and without time warping［J］. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 2003, 15(3):686-705.
關(guān)鍵詞：模擬，數(shù)字，制播一體，硬盤播出
阜陽電視臺于1987年建臺，在阜陽電視臺電視事業(yè)發(fā)展的近20年歷程中，播出系統(tǒng)經(jīng)歷了手動播出到自動模擬播出，直至現(xiàn)在數(shù)字化硬盤播出的三個發(fā)展過程，這也充分反映出阜陽電視臺事業(yè)建設(shè)在這20年中取得了長足進步，阜陽電視臺的發(fā)展同世界的電視事業(yè)發(fā)展和電視科技的更新保持同步發(fā)展的步伐。
一、手動播出系統(tǒng)
建臺初期由于電視事業(yè)的發(fā)展處于起步階段，播出與發(fā)射同在一個機房，條件簡陋，播控不成系統(tǒng)，錄像機信號給一臺8選1切換器，切換器輸出給發(fā)射機（圖一），中間再串接一臺字幕機；錄像機信號還不能在場逆程切換，播出信號切換瞬間畫面常發(fā)生不同步現(xiàn)象，錄像機格式也很簡單，有VO-5630和VHS大1/2兩種格式，信號質(zhì)量也很差，節(jié)目播出完全是手工操作，播出人員根據(jù)節(jié)目單將要播出的磁帶放入錄像機，找好片頭，看到上一個節(jié)目就要結(jié)束了，手動切出，由于播出人員始終處于精神緊張狀態(tài)，難免會出現(xiàn)播出彩條或卡掉片尾的情況，操作失誤而出現(xiàn)播出差錯時有發(fā)生。
（圖一）
二、自動播出系統(tǒng)
隨著播出節(jié)目時間的延長，節(jié)目播出量的加大，磁帶量也隨之增加，播出切換的頻度加大，人為播出失誤增加，為了克服手動播出造成的差錯，我臺于2000年4月對播出系統(tǒng)進行改造，購買了北京博視威公司的自動播出系統(tǒng)，這套系統(tǒng)采用日本進口的NEC公司的MA-1500自動播出切換臺，采用工業(yè)控制機控制系統(tǒng)，軟件采用Windows95操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的可靠性，漢化播出軟件界面友好，切換方式多樣靈活，可操作性強，同時增加了原系統(tǒng)所沒有的計算機與錄像機的對話功能，增加了系統(tǒng)報警播出提示功能，遙控采用RS-422控制接口，設(shè)備便于維護，系統(tǒng)保障得到了較大的提高，系統(tǒng)比原來的系統(tǒng)還增加了幀同步機、視音頻跳線盤、鍵信號及16×1應(yīng)急切換器等保障安全播出的設(shè)備（圖二）。
采用自動播出設(shè)備后，啟動錄像機、切換飲音視頻開關(guān)這些規(guī)律性、精確性、即時性的操作都由計算機完成，使播出線上的勞動強度大大降低，播出人員只需把片頭找好，一切都由播控臺控制自動播出；自動播控系統(tǒng)的引進大大提高了我臺播出的質(zhì)量，工作的可靠性、穩(wěn)定性的到很大提高，播出的人為失誤也大大減少，使我臺的事業(yè)發(fā)展又上了一個臺階。
（圖二）
三、數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)
自從2000年4月自動播出系統(tǒng)正常運作以來，自辦節(jié)目的播出時間不斷增加，每天的播出時間達35小時，其中用錄像機播出的時間為34小時，兩套節(jié)目每天播放錄像帶上百盤次，頻繁的啟動，長時間的運行給錄像機造成很大的壓力，錄像機時常出現(xiàn)不走帶、軋帶、播放中自停現(xiàn)象，由錄像機故障引起的播出事故在不斷增加，電視臺對設(shè)備的維修費用也在逐年增加，為了杜絕播出安全事故的發(fā)生和減少錄像機的磨損，同時隨著電視數(shù)字新技術(shù)的發(fā)展，電視信號編碼、壓縮技術(shù)的突破，使得系統(tǒng)性能價格比提高，我們認為硬盤服務(wù)器播出系統(tǒng)上播出線的時機已經(jīng)成熟。論文格式。
我臺即著手對自動播出系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)改造調(diào)研，進行資料收集，技術(shù)方案的論證工作，決定將硬盤服務(wù)器引入播出系統(tǒng)當中，雖然進口視頻服務(wù)器性能優(yōu)越、穩(wěn)定性強，但價格較貴，由于資金原因我臺只對國產(chǎn)廠家進行考察，并對以下幾家典型硬盤服務(wù)器自動播出系統(tǒng)進行了比較及選型。
（1）格非公司的MagiStream服務(wù)器
格非公司的MagiStream是一款將MPEG-2編碼器、解碼器結(jié)合為一體的多通道視音頻服務(wù)器，主要用于電視臺的播出系統(tǒng)或在演播室用作硬盤錄像機。MagiStream視頻服務(wù)器采用WIN2000作為操作系統(tǒng)，具有開放式軟硬件平臺和標準接口協(xié)議，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，并可以與當前主流的非線性節(jié)目制作、編輯網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，符合電視臺數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和多頻道節(jié)目共享的發(fā)展要求，滿足電視臺對制、播一體化的要求。MagiStream視頻服務(wù)器采用格非設(shè)計的高集成度MPEG-2 Codec主板和RAID5磁盤陣列，充分保證服務(wù)器運行穩(wěn)定。全面支持標準MPEG-2壓縮格式，如MPEG-2 MP@ML，1Mbps~15Mbps碼率以及MPEG-2 4:2:2P@ML，10Mbps~50Mbps碼率。論文格式。MagiStream視頻服務(wù)器最多支持4個通道的編碼/回放，同時提供5個通道的I/O，每個I/O可根據(jù)用戶的要求進行配置。MagiStream視頻服務(wù)器內(nèi)置1G光纖Ethernet網(wǎng)絡(luò)接口和100MEthernet網(wǎng)絡(luò)接口，具有強大、方便的聯(lián)網(wǎng)功能。目前，MagiStream視頻服務(wù)器已在國內(nèi)一些省市級電視臺播出系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
（2）合肥勵圖 服務(wù)器
精靈ClipStudio硬盤播出系統(tǒng),基于廣播級視音頻MPEG2編解碼卡，自主開發(fā)單通道視頻服務(wù)器，實現(xiàn)電視臺數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化硬盤播出系統(tǒng)。系統(tǒng)可實現(xiàn)多頻道全硬盤播出、盤帶混合播出，可與非編制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成制播一體網(wǎng)，也可實現(xiàn)節(jié)目的自動收錄、節(jié)目編輯合成及DVD刻錄資料存儲等。
精靈ClipS單通道視頻服務(wù)器，硬件選用高檔次服務(wù)器級主機，高速SCSI硬盤，RAID5冗余，廣播級MPEG-2視音頻編解碼卡。操作系統(tǒng)采用先進的中文Windows 2000平臺。
（3）蕪湖天虹銀河600六通道視頻服務(wù)器
'銀河-60'銀河-600'采用高檔工控機箱及嵌入式操作系統(tǒng)，并采用RAID硬盤陣列，工作安全穩(wěn)定。編解碼硬件模塊全部采用進口部件，指標高、可靠性好。6個輸入/輸出通道及大容量硬盤設(shè)計，特別適合于多頻道的使用。靈活的外部控制接口，可與各種外部設(shè)備配接，也可與各類自動播出系統(tǒng)配接。'銀河-600'可內(nèi)置100/1000M或1M光纖Enterent網(wǎng)絡(luò)接口,可與各類非編網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)制播一體化.
'銀河-600'軟件功能強大,與天虹公司的上載工作站、審片工作站、編輯工作站、播出控制工作站配合使用，可以構(gòu)建完備的全硬盤播出系統(tǒng)或盤帶混合播出系統(tǒng)。
經(jīng)過反復比較各家公司的設(shè)計方案，結(jié)合我臺的實際，從安全性、先進性、運行成本、軟件設(shè)計等方面權(quán)衡利弊，最后選擇了格非公司的產(chǎn)品。
對播出系統(tǒng)的數(shù)字化改造首先將硬盤服務(wù)器作為播出系統(tǒng)的中心設(shè)備，充分利用原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進行；現(xiàn)階段，我臺從工作流程到技術(shù)成熟程度等還不能滿足全硬盤播出的要求，所以還要錄像帶和硬盤混合播出，既符合數(shù)字化發(fā)展方向，又兼顧到模擬設(shè)備平穩(wěn)地向數(shù)字設(shè)備過渡，這樣既保證安全播出又經(jīng)濟安全。論文格式。
主備硬盤服務(wù)器分別取代原系統(tǒng)中的兩臺錄像機，原MA－1500主控切換系統(tǒng)、應(yīng)急切換系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、字幕時鐘鍵控系統(tǒng)、技術(shù)監(jiān)測系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)等構(gòu)成保持不動（圖三）。
（圖三）
四、制播實現(xiàn)一體化
2008年我臺對制作系統(tǒng)進行了改造，具備了和播出系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的可能性，我臺自行設(shè)計、安裝，在新聞制作網(wǎng)和硬盤播出網(wǎng)之間建立一個高速的雙千兆網(wǎng)卡的FTP服務(wù)器，此服務(wù)器作為新聞制作網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，新聞制作網(wǎng)可以把制作好的25M碼流的AVI信號節(jié)目轉(zhuǎn)碼為8M的MPEG-2信號，并通過轉(zhuǎn)碼服務(wù)器和FTP協(xié)議提交給FTP服務(wù)器，硬盤播出系統(tǒng)的上載工作站通過FTP登陸的方式訪問FTP服務(wù)器，通過格非的上載軟件直接調(diào)用、上傳至播出服務(wù)器，然后進行打點后播出，實現(xiàn)了直播一體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（如圖四）
圖4
五、我臺播控數(shù)字化發(fā)展方向
隨著數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展，我臺的數(shù)字化改造在制作、播出一體化方面已基本完成，但向全臺網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展還有一段路要走。
播出的數(shù)字化節(jié)目不能存儲，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字節(jié)目播出后白白的刪除，不能進行數(shù)字化存儲實在可惜。
我臺數(shù)字化改造方案隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，相信不久，圍繞硬盤播出的一個成熟的數(shù)字化制、播、存的改造方案，將會付諸實現(xiàn)。數(shù)字化改造的過程確實是一項系統(tǒng)工程。其中首要的是保證播出各項功能的完善且具有確實的安全、可靠性保障。技術(shù)設(shè)備在科學性、先進性走上一個新臺階的同時，各種規(guī)范化管理和播出中心周邊系統(tǒng)接口、傳送、協(xié)調(diào)等等，又給我們提出了更高的要求。這就是說，數(shù)字化不僅僅是一個設(shè)備數(shù)字化了的問題，即在數(shù)字化的鏈路中，有機地將攝、錄、編、播、發(fā)等不同功能的單元聯(lián)系在一起，使之成為一個統(tǒng)一的有機體并發(fā)揮其最大的效能，播出過程做到既經(jīng)濟又安全，這是檢驗數(shù)字化改造成敗的標準。數(shù)字全硬盤計算機播控系統(tǒng)的完成，建成制播一體網(wǎng)是數(shù)字化改造的第一步，數(shù)字媒體資產(chǎn)管理、無帶化是阜陽電視臺未來事業(yè)發(fā)展規(guī)劃，我們盼望著一個嶄新的、高質(zhì)量的數(shù)字化自動化播出系統(tǒng)展現(xiàn)在我們面前。
參考書目：
楊瑞生《電視播出系統(tǒng)的數(shù)字化進程》
劉亞平《沈陽電視臺數(shù)字播控系統(tǒng)介紹》
石 虎《電視臺制播存一體化整體架構(gòu)及設(shè)計特點》
楊瑞生 左建平 萬健 柯翰冰《武漢電視臺播控系統(tǒng)的演變及當前數(shù)字化改造的思考》
