今后最有前途的媒體格式 MXF

MXF格式已經被推出幾年了，從當初一個陌生的不為人們重視的格式逐漸獲得了業內人士的認知和認可，現如今正被廣泛應用于廣播電視與后期制作領域，且有不斷擴大之勢，松下公司推出的基于PII卡的無磁帶式標清攝像機，它所采用的媒體格式，正是MXF。

什么是MXF？MXF如何為我們提供便利？MXF與IMX格式的關系？所有的多媒體文件格式都會向MXF靠攏嗎？所有的MXF文件都是兼容的嗎？我們需要一步步來解釋這些問題。

問題1：什么是MXF?

　　MXF是英文Material Exchange Format（文件交換格式）的詞頭縮寫，這個名字本身就道出了它的作用是為數據的發送者和接收者建立不同數據格式轉換的通用標準。它可在專業廣播電視環境下轉換媒體文件，本質上是一種外殼格式。為什么這樣說呢？象PC平臺的AVI多媒體格式，它是一種對音視頻進行中等壓縮和打包，介乎于壓縮和無壓縮之間的文件格式。但MXF超出了一般AVI的范疇。例如：MXF被設計可用于包裝MPEG2數據流、DV數據流、YUV數據流、PCM音頻文件以及幾種格式的數據庫文件（同步或非同步模式）。MXF可以同時處理打包多條軌道的音視頻和數據庫文件，它被設計為既支持流媒體傳輸又支持文件的傳輸。所以它可以改善網絡環境因缺乏標準的文件格式而受阻礙的局面。實際上，在MXF出現之前，有過類似的格式，例如OMF（Open Media Frame）開放媒體框架格式，它就是一個包含多軌媒體信息的文件格式，但OMF更象是AVI是為了編輯而設計，缺少MXF的網絡流動性。

問題2：MXF對我們有什么幫助？

　　目前沒有任何一種文件外殼格式可以滿足廣播制作的所有需求。而MXF被設計為可以滿足絕大數當前和未來的媒體交換的需求。我們期望看到媒體在不同的載體上交換，包括：音視頻服務器、離線和近線存儲系統、編輯工作站、錄像設備（帶有以太網文件傳出能力）、流媒文件格式等。最重要的是MXF允許不同的公司（應用程序）間不需依賴特定的文件格式就能交換資源。當然，這只是一個美好的愿望，但是，著名的公司的行動已經使我們看到了希望，品尼高公司（Pinnacle）最早在Liquid后期編輯系列產品中就支持了這個格式，因為它需要用OMF在它的非編系統和播出系統（例如Palladium）間建立無縫的橋梁，愛維德（Avid）在最新的Xpress編輯系統中也表明支持MXF（要知道，它一直是OMF最強的支持者），而蘋果公司著名的非編軟件Final Cut Pro最新推出的5.0版本中，已經可以直接導入MXF了。

問題3：MXF會取代現在已廣泛使用的文件格式嗎？

　　也許需要等一段時間，就象物理學家牛頓提出的慣性定律：除非受到外力，物體不會改變他們的狀態。現如今，MPEG、AVI、GXF、QuikeTime和DIF廣泛應用于硬盤和磁帶存儲。如果將所有的格式在短時間內都轉換為MXF，那需要巨大的外界力量。MXF將首先被新設備使用，包括對音視頻設備和非線性設備的升級（例如PII攝像機）。MXF也可能被做為存儲格式使用，但需要與其他文件格式共存，直到那些格式都轉化為MXF，所以MXF的普及需要一定的時間。

問題4：所有的MXF文件都相互兼容嗎？

　　不，因為MXF是一個外殼格式而不是壓縮格式，所以并不能保證每一款MXF文件都能被任何一種解碼器識別。例如，將D10格式的MPEG-2文件轉換為MXF文件，而接收端的設備只裝配了DV25格式的解碼器，此時，MXF是不兼容的（就象我們家中的Media Player播放器也經常不能觀看一些特殊編碼的AVI文件一樣）。要做到真正的兼容，發送端和接受端設備必須支持相同的音視頻壓縮或無壓縮格式以及數據格式。MXF的操作規范定義了各種MXF的特性，壓縮類型，數據結構，例如：一個規范允許支持D10 MPEG-2和多軌音頻格式，另一種規范則支持DV格式（SMTPE 314M）。當然，SMPTE將不斷增加新的MXF支持的格式以滿足行業的需求。問題的重點是：MXF雖然不能保證100%的兼容，當從長遠講它正在向這方面努力。

問題5：MXF與IMX的關系。

　　IMX是索尼公司為一種帶寬的磁帶格式起的名字，這種磁帶被用于索尼公司那些支持MPEG D10格式或D10數據流的產品（SMPTE 365M和SMPTE 356M），它們以50M/秒的速率傳輸數據（在有些產品上達到30M或40M的速率）。例如：索尼MSW-2000系列就是支持MPEG D10格式的IMX錄像機。D10數據流是一種只包含一系列MPEG-2 I幀的格式，這些I幀具備相同的數據量，這種格式非常適合錄像設備。這種MPEG格式同樣也是SDTI-CP傳輸協議（SMPTE 331M）中一種標準的壓縮格式。IMX本身不是指文件格式或壓縮格式，它僅僅是一個帶寬的類型，這一點和MXF很相象。所以，如果有一天推出MXF的錄像帶，也沒有什么新鮮。

問題6：在MXF中KLV是如何做為一個尺度的？

　　KLV代表關鍵幀（key），長度（length）和取值（value）。它起源于最初的程式化概念。KLV做為一種連續的、關聯的包含分段信息的數據包被使用多年了。例如，如果一個人想把音頻和視頻縫合在一個文件中，KLV將會像圖一樣組織數據流的結構。

　　所以，KLV打包方式提供了一種分割用戶數據和確認用戶數據類型（key）的方式。長度信息表明了實際數據的字節長度。SMPTE 336M定義了KLV被應用的規范。關鍵幀是SMPTE一個普遍的標準（SMPTE 298M）。所以，在上圖中，關鍵幀定義了特定音頻的參數值類型。MXF是不同類型的連續的KLV序列的組合，包括：音頻、視頻、索引標志、文件頭和所有的索引數據。

　　問題7：MXF的主要應用方向是文件存儲嗎？

　　不，MXF主要是一種交換格式，雖然它確實做為一種磁盤格式被使用，但這個文件標準主要是為了在流轉中兼容。下面的事例表明為什么以MXF本格式儲存不具備優勢。設想傳輸一個混合音頻和視頻的MXF文件，一臺非線性編輯設備為接受上面的MXF文件，必須確定MXF文件中的音視頻數據，并將它們做為分割的文件重新寫在硬盤中（例如：分割為音頻的WAV文件和MPEG-2的MXF文件）。選擇數據指針時也需要從MXF文件中將數據指針移出到本地的數據庫中，這樣反復地重復多步操作，將原來簡單的媒體格式讀取復雜化了，所以基于這種原因，純粹的硬盤上的MXF文件不具有太大的使用價值。

　　但另一方面MXF文件分區的實際字段大小又使它在磁盤存儲中具備一定的優勢。在一些系統中需要4K的字段空間（或其他數量）去讀寫文件，MXF不必把分區按4K分割，所以一些版本的MXF文件在儲存時可以減少硬盤的讀寫次數。

　　這就是說，當把大量的媒體文件和數據結構按MXF存取時，MXF還是有優勢的，所以它適合大量的網絡轉移。實際工作中為確保兼容性，需要將MXF做為文件或數據流來交換，并允許操作規范間的轉換。

　　問題8：MXF同時支持文件和數據流傳輸嗎？

　　是的。數據流和文件傳輸意味著同時支持在一個源頭向一個或不同的終端發送信息。它們有各自的應用領域，并可以共存。文件和數據流又不同的用途：
文件：
　　（1）通過不同步式網絡發送（例如以太網和局域網）
　　（2） 100%的兼容通訊協議，如FTP
　　（3）同步數據傳輸，包括低于或高于實時的速率
　　（4）點到點或一點到多點的傳輸
數據流：

　　（1）素材被做為數據流通過線纜以特定的速率發送給一個或多個終端工作站，通常是通過專門的、不兼容的協議（如UDP）來實現。雖然數據流可以通過兼容性很好的TCP方式傳輸，但對許多處理數據流的應用程序來說，那是不實用的。
　　（2）數據流通常帶著時鐘基準信號被發送，以便可以立即在終端工作站上被解碼。
　　（3）任何在通道內的錯誤可以使用附加的ECC或其他類型的校錯方式被校正。

對大多數應用程序來說，文件傳輸有它的優勢，因為它可保證傳輸100%的兼容。
流傳輸方式則在需要實時傳輸的領域被廣泛使用。

　　問題9：MXF與AAF的關系？

　　AAF是高級編著格式，它是被AAF協會的會員設計制定的。AAF文件是通過MXF的規范被創建的，可以被支持AAF的程序打開。此外，MXF文件可嵌入到AAF中，AAF擴展了MXF的用途，但它沒有實質的進步。AAF主要用于承載那些復雜的媒體片斷的合成信息。

　　問題10：我們研究MXF的意圖是什么？

　　我們支持MXF，是為了獲得它的便利：

　　（1）使用FTP或其他方式在前端設備上導入導出MXF文件。
　　（2）通過轉碼工作站將現有的媒體文件加一個外殼，使它獲得最大的兼容性，通過局域網或萬維網以不同的格式接受他們，包括MXF本身。大多數轉換工作比實時還快，如果轉換過程中沒有重新編碼的過程，文件質量就不會有任何損失。
　　（3）向近線或離線存儲設備存取文件