国内外视频档案数字化的技术现状分析

2023.08.24

霍妍琳徐敏

摘要：随着数字环境的不断完善，传统的模拟视频信号已不能满足当前保管、利用视频档案的需要，对传统视频档案的数字化已是时势所趋。目前，国内外视频档案数字化工作已经取得了一定成效，出台了一些标准与规范，对这些标准规范进行梳理，有助于该项工作的顺利开展。

关键词：视频档案数字化技术

一、国外视频档案的数字化项目

各国基于本国国情和实践需要制定了相关的视频档案数字化标准。

1998年由美国5所知名大学发起成立了视频发展协会the Video Development Initiative (ViDe)，该协会立足解决视频档案数字化发展过程中的问题，致力于探讨视频数字化进程，推荐传统视频数字化加工过程中涉及的相关参数设置以及文件存储格式，并形成了相关标准，成为国外视频数字化的参考依据。

美国国家档案馆（NARA）对音像档案的数字化做出了系列规定，并且加入了美国国家数字图书馆项目the Library's National Digital Library Program (NDLP)，在该项目中，美国国会图书馆对音频及视频的数字化及存储方面进行研究，对美国国家档案馆（NARA）的视频数字化起到了引导作用。

英国档案馆根据其进行的数字化指导项目《Moving Here Project Digitisation Guidelines》对视频档案进行数字化，旨在对文件的数字化进行逻辑引导，制定数字化标准。其中视频数字化方面的内容具有重要的参考指导作用。

澳大利亚档案馆在视频数字化方面制定了系列标准，其数字化的原则更偏重于保证视频档案的原始性，保证其内容尽可能地与模拟视频信息保持一致。尤其是在对视频有损压缩的色彩空间、音频数字化等方面做出了相应的要求。

二、国外视频档案数字化的参数设置

视频档案数字化主要涉及到压缩编码格式、动态分辨率、视频画面色彩率等方面。

1．压缩编码格式

各国有不同的观点。ViDe及美国国会图书馆使用MPEG压缩编码。美国国家档案馆对保真度高的无损压缩视频档案推荐使用Motion -JPEG 2000 或者 Huffyuv.格式，对那些为社会公众提供服务，如商业活动中公众需要使用的有损压缩视频档案，则推荐使用MPEG-2、MPEG-4 、DV等编码形式。

在英国国家档案馆中，根据数字化指导项目《Moving Here Project Digitisation Guidelines》，视频档案的利用和存储需要使用MPEG-2格式进行编码，而提供公众利用的网络在线视频档案的编码可使用MPEG-4。

对于用于保存的视频材料，澳大利亚档案馆要求最好是信息无丢失，即保证视频材料的的原生信息，对此采取两种可行措施：一是对视频材料进行使用较多硬盘空间的无损压缩，另一种是采用占用硬盘空间较少的有损压缩来存储。澳大利亚档案馆采取Motion-JPEG2000的压缩形式，对于作为凭证复本的视频材料进行保存时，澳大利亚档案馆选择MPEG-2的压缩形式。

2．动态分辨率

动态分辨率对视频的成像清晰度具有较大的影响，是决定视频档案真实性和完整性的关键参数。

ViDe采用MPEG进行压缩编码，因此对MPEG-1 (ISO/IEC 11172)和MPEG-2 (ISO/IEC 13818- 2)的动态分辨率做出了不同的要求。针对MPEG-1 (ISO/IEC 11172)，视频支持352 x240分辨率时应达到30帧/秒；而MPEG-2 (ISO/IEC 13818- 2)压缩编码时采用 “CCIR 601”（数字视频CCIR 601编码标准），分辨率为720 x480时要求达到30帧/秒。

美国对于动态分辨率基本没有做出统一的标准，而只是规定了动态分辨率的最小值。以美国国家档案馆（NARA）为例，推荐动态分辨率最小值为720x486时应达到30帧/秒，以保证成像的清晰。

英国档案馆在动态分辨率方面根据其利用形式有所区分。视频档案的长期保存动态分辨率要求较高，720x486分辨率时应达到30帧/秒；供公众网上利用的视频可以适当降低要求，分辨率为320 x240时应达到30帧/秒。英国档案馆还从动态图像信号所产生的数据量来进行规定：当视频档案作为专业保存特藏时，数据量则为5Mb/s，当用于网络在线利用时，数据量最少为28Kb/s。

澳大利亚档案馆根据视频档案保存的要求对动态分辨率作出相应的规定。在其国家档案馆中，采取在PAL标准制式下720 x 576分辨率来进行保存，此时要求达到30帧/秒，确保视频档案的原生性及画面的流畅清晰。

3．视频画面色彩

对于视频画面色彩的选择，ViDe采用RGB组合的变形模式YCbCr。Y表示图像色彩的亮度，CbCr表示图像色彩度，即RGB。

参考ViDe标准，部分国家作出了相应的规定。美国国家档案馆对色彩的深度要求与视频档案原始度尽量保持一致，对于黑白原稿的视频采用灰度模式进行数字化，彩色原稿采用真彩色。

澳大利亚档案馆采用YUV 4:2:2的色彩空间，要求在数字化保存的过程中尽量不改变磁带视频内容的色彩，任何对色彩的修改只允许在视频文件的复件保存中进行。

4．其他参数设置

视频档案在数字化的过程中还涉及到视频数据传输速率和音频等方面，部分国家对此作了相关的规定。

视频数据传输率是指单位时间内视频传送或处理的数据位数。ViDe对此未作限定，只要求在100-400Mb/s。美国国家档案馆针对ITU-R Rec. BT.601-4（常叫做"CCIR 601"）以4:2:2采样到D-1录像带上，这种形式的视频数字化的数据传输率要求为270Mb/s；而以4fSC (four times frequency subcarrier)采样到D-2录像带上，这种形式的視频数字化的数据传输率要求为143Mb/s。

澳大利亚档案馆对视频数字化过程中音频方面进行相关规定，要求保证音频的质量，采样精度至少为16 bit，从模拟视频进行捕捉转换成数字视频档案时，更适宜采用24bit，采样频率则采用国际标准的48KHz。

三、国内视频档案数字化的技术现状

近年来，我国从中央到地方的各级档案部门都将视频档案数字化工作纳入工作计划。2010年1月国家档案局出台了《数字声像档案著录规则（征求意见稿）》，该标准适用于各级各类档案馆(室)内声像档案收集整理、数字化、编目加工、交换和对外提供利用等相关业务。在此基础上，青岛市档案馆与广西壮族自治区档案馆率先对视频档案数字化技术提出了具体标准。

青岛市档案馆制定的《档案资料数字化标准（试行）》规定，视频档案采用MPEG-2进行压缩编码，采集比特率为4Mb/s，视频图像色彩采集分为黑白、彩色两种。在存储方面，对于MPEG-2格式、比特率4Mb/s以上的影像文件可以作为电子档案直接存储；对于无法转换格式的视频文件应按原格式存放并将有关的软件、压缩算法和计算机系统信息一并存档。

广西出台了《广西壮族自治区录像档案数字化技术要求（试行）》、《广西壮族自治区录音档案数字化技术要求（试行）》，其中将数字化视频档案分为采集格式和存储格式两种。采集格式要求采用无损AVI格式，动态分辨率为720X576时应达到25帧/秒，视频速率为28800kbps；在用于存储时，要求为MPEG-2格式，动态分辨率为720X576时应达到25帧/秒，视频速率为9100 kbps。两者均要求音频设定为224k/通道，音频速率为立体声（STEREO）、48KHz。

四、建议

比较国内外视频档案数字化的现状，不难看出我国视频档案数字化的技术标准与规范还相对欠缺。综合分析国内外已有的视频数字化指标，并结合视频数据的技术特征，我们对此提出如下建议：

1．压缩编码。对于馆藏级的视频档案，可以采用Motion-JPEG2000进行压缩编码，以对视频档案长期保存。对于提供利用、网上试听的视频档案复本，可采用MPEG-2，为社会各方面提供更快捷、更方便的利用。

2．动态分辨率。可以采用720 x 576分辨率时30帧/秒的标准，以确保视频图像成像的流畅与画面的保真度。

3．视频画面色彩。色彩空间推荐采用YUV4:2:2。对画面色彩深度尽量与模拟视频保持一致。彩色视频通过模数转换后选用RGB模式下的真彩色，黑白视频选用灰度模式进行保存。

4．视频速率。对于长期保存的高保真视频，选用50Mb/s的视频速率；对于网上提供利用的视频相对要求较低，可采用2000kbps以上的可变速率。

5．音频要求。推荐采用立体声，48KHz/16bit。

参考文献：

[1] The Video Development Group (ViDe) provides information about digital video file creation. http://www.vide.net/resources/whitepapers/video/video.pdf

[2] http://www.archives.gov/records-mgmt/initiatives/dav-faq.html (检索日期：2010-12-15)

[3] The National Archives of Australia. Guidelines for The Preservation of Digital Heritage.

[4] 青岛市档案馆：档案资料数字化标准（试行），第五章影像档案数字化标准，2003。

[5] 广西档案信息:广西壮族自治区录像档案数字化技术要求（试行），2010。

[6] 档案行业标准：数字声像档案著录规则（征求意见稿），2010。

作者单位：苏州大学国家环保总局信息中心