MXF 媒体交换文件格式

　　MXF是SMPTE（美国电影与电视工程师学会）组织定义的一种专业音视频媒体文件格式。MXF主要应用于影视行业媒体制作、编辑、发行和存储等环节。SMPTE为其定义的标准包括：SMPTE - 377M、SMPTE - EG41、SMPTE - EG42等，并不断进行更新和完善。

　　1996年9月12日的国际广播大会上，EBU（欧洲广播联盟）和SMPTE任命了“EBU/SMPTE比特流节目素材交换一致标准特别委员会”。这个组织（一般被提作EBU/SMPTE特别委员会）开始着手网络环境中内容互操作性和交换的问题调查研究。在特别委员会的最终报告中指出，文件格式是影响专业影视产业引入健全网络环境所缺少若干要素中最重要的一个要素。其不仅需要支持不同的音视频格式，而且需要支持广泛的元数据。Pro-MPEG论坛对特别委员会的最终报告进行了研究，最终开发出MXF文件格式。与此同时，AAF（先进制作格式）文件格式由AAF协会开发完成。这两种文件格式正成为基于IT技术制作影视节目的重要基础设施。AAF主要用于媒体的编辑和制作，与MXF应用的侧重点有所不同。在MXF开发完成之前，已存在多种音视频文件格式，如：GXF、QuickTime、DPX和AVI等，但只有MXF最能够满足应用需求，特别是在开放性和元数据扩展性方面，因此MXF文件格式的应用越来越广泛。

　　MXF文件通常被视为一种“容器”文件格式，也就是说MXF文件格式与内容数据的格式无关，这得益于MXF底层使用了KLV（键-长度-值）三元组编码方式。MXF文件通常包含文件头、文件体和文件尾等几个部分。

MXF格式已经被推出几年了， 从当初一个陌生的不为人们 重视的格式 逐渐获得了业内人士的认知和认可， 现如今正被广泛应用于广播电视与后期制作领域， 且有不断扩大之势， 松下公司推出的基于PII卡的 无磁带式标清摄像机， 它所采用的媒体格式， 正是MXF。
　　什么是MXF？ MXF如何为我们提供便利？ MXF与IMX格式的关系？ 所有的多媒体文件格式 都会向MXF靠拢吗？ 所有的MXF文件都是兼容的吗？ 我们需要一步步来解释这些问题。

 

什么是MXF

     传统电视节目制作，节目素材是以磁带的方式进行存储和交换的。随着硬盘服务器、非线性制作设备的应用，通过诸如SDTI-CP与i.LINK等数字接口，视音频数据可以直接上载到硬盘中。在这种应用中，视音频数据传送由在AV同步化基础上进行交换。此种实时化的操作可以充分保证数据传输的高质、高效、稳定和安全， 但是此种以视频流和数据流为基础的同步网络系统构造复杂、专用设备昂贵、系统灵活性差，并不适用所有应用系统。

      目前的电视节目制作工作流程中，大部分情况下节目是通过磁带进行交换的，因为这样能够保证符合此标准的设备间的互用性。但是，随着电视业逐步与网络技术的融合，AV文件交换将在某些应用中逐步取代磁带。因为，这种基于文件的非实时异步网络，构造相对简单，具有很强的灵活性，且网络系统造价较低，适合那些非实时节目传递的应用。一旦节目素材进入了文件服务器，可以像处理AV文件一样进行方便的处理。AV文件可以在与文件服务器相连的网络上传送与共享。在此情况下，可交换AV文件格式与网络技术属于关键技术。因此，迫切需要一种灵活开放的、并且能够满足最终用户与标准组织需求的AV文件格式。应用MXF格式的第一个目标就是通过网络连接实现文件交换。联网操作对于用户具有多种益处。例如，操作人员可以共享以AV文件格式输入的所有节目素材。这意味着各个制作人员间可以容易地实现协作。值得说明的是，在应用诸如磁带等物理媒体的情况下，交换互用性通过严格遵守磁带应用标准来保证 － 因为AV信号格式与封装媒体的物理层具有紧密联系。但是，在输入AV数据文件时，格式逻辑性强，而且与存储媒体的物理层指标相分离。目前存在一些开放性文件格式指标专用方法，例如AVI、OMFI、QuicktimeTM、DPX、GXF等。应用MXF文件格式的基本目标在于，在IT环境中实现中间和最终节目素材的交换。

MXF 对我们有什么帮助
　　目前没有任何一种文件外壳格式 可以满足广播制作的所有需求。 而MXF被设计为可以满足绝大数当前 和未来的媒体交换的需求。我们期望看到媒体在 不同的载体上交换， 包括：音视频服务器、 离线和近线存储系统、 编辑工作站、 录像设备 （带有以太网文件传出能力）、流媒文件格式等。 最重要的是MXF允许不同的公司 （应用程序） 间不需依赖特定的文件格式 就能交换资源。 当然，这只是一个美好的愿望， 但是，著名的公司的行动 已经使我们看到了希望， 品尼高公司（Pinnacle） 最早在Liquid后期编辑系列产品中 就支持了这个格式，因为它需要用OMF在它的非编系统和 播出系统 （例如Palladium） 间建立无缝的桥梁， 爱维德（Avid）在最新的Xpress编辑系统中 也表明支持MXF （要知道， 它一直是OMF最强的支持者）， 而苹果公司著名的非编软件 Final Cut Pro最新推出的5.0版本中， 已经可以直接导入MXF了。

 

MXF 会取代现在已广泛使用的 文件格式吗
　　也许需要等一段时间， 就象物理学家牛顿提出的惯性定律： 除非受到外力， 物体不会改变他们的状态。 现如今， MPEG、AVI、GXF、QuikeTime和DIF 广泛应用于硬盘和磁带存储。 如果将所有的格式在短时间内 都转换为MXF，那需要巨大的外界力量。 MXF将首先被新设备使用， 包括对音视频设备 和非线性设备的升级 （例如PII摄像机）。 MXF也可能被做为存储格式使用， 但需要与其他文件格式共存， 直到那些格式都转化为MXF， 所以MXF的普及需要一定的时间。

所有的MXF文件都相互兼容吗
　　不， 因为MXF是一个外壳格式 而不是压缩格式， 所以并不能保证每一款MXF文件 都能被任何一种解码器识别。例如，将D10格式的MPEG-2文件转换为 MXF文件， 而接收端的设备只装配了 DV25 格式的解码器， 此时，MXF是不兼容的（就象我们家中的Media Player播放器 也经常不能观看一些特殊编码的 AVI文件一样）。 要做到真正的兼容，发送端和接受端设备必须支持相同的 音视频压缩或无压缩格式 以及数据格式。 MXF的操作规范定义了各种 MXF 的特性， 压缩类型， 数据结构，例如： 一个规范允许支持 D10 MPEG-2 和多轨音频格式， 另一种规范则支持DV格式 （SMTPE 314M）。当然，SMPTE将不断增加新的 MXF 支持的格式以满足行业的需求。 问题的重点是： MXF虽然不能保证100%的兼容，当从长远讲它正在向这方面努力。

 

MXF属于AAF的子集

AAF允许在非破坏性编辑操作中，灵活地描述其内容，并规定了所有编辑过程。这种描述能够包括所有与EDL（编辑决策表）相似的信息、特技效果和大量元数据等。尽管AAF为创作工作提供了较高的灵活性，但是就实现文件交换的目的来说，过于灵活和丰富了。如果交换AAF文件，则需要对文件互用进行多种限制。因此，从AAF的角度来说，文件交换只需要比较简单类型的AAF（例如具有限制功能与特定交换特征）。MXF则恰恰适合此种使用目的。

MXF只允许描述简单编辑，如剪切操作，不能规定复杂的特技效果。在标准化过程中，MXF发展了一种描述性元数据模式，称为日内瓦模式。这种模式可以用于描述节目制作的所有方面，从简单的节目标题、拍摄记录到描述对象的编辑内容。尽管元数据对于广播制作工作非常有用，但是目前AAF规范不能包容此种描述性元数据。

AAF与MXF皆属于AV文件格式。AAF非常灵活，完全是一种适合复杂编辑操作的功能性文件格式，但是，在不同制造商生产的设备间交换AAF文件时，就会变得非常复杂。MXF用于具备优化功能强大的文件格式编辑的互用性。因此，选择MXF作为一种制作岛之间素材交换的文件格式，是一种理想的选择，因为它不但可以解决当前的互用性问题，而且可以实现高效的、基于IT的制作环境的应用。

为什么会产生媒体交换文件格式？

所有编辑服务器都可以通过IT网络相连接，输入素材以MXF格式存储在近线系统中，也可以与制作及播出系统共享。这些近线性MXF文件也可以存储在长期存档系统中。

为了设计这种系统，需要使用关键技术MXF/AAF及其元数据，构建系统的基础结构。为了尽大地扩大MXF/AAF文件与更多元数据间的关系，元数据元素UMID（唯一素材识别号）也是至关重要的。按照逐帧、逐场或其他形式，UMID规定了识别包含在AV文件中的各节目资料的方法。UMID只是连接封装节目部分与各种相关外部元数据的指针。当然，MXF可以携载大量的元数据，但是，用户在自己使用的格式中只有有用的传统元数据。UMID连接系统支持，与输入/存档的节目资料一起，使用上述外部元数据。

对于向未来IT系统的迁移，这种元数据的友好性非常关键。

 

向IT制作世界的迁移

     当前节目制作系统的工作流程是按照一定顺序进行的，所有的操作都以素材传递途径为导向的。此外，所有制作过程都连接在一起，通过存档系统共享素材。然而，在IT制作系统中，所有数据都通过基于文件的过程来进行处理，制作人员共享所有文件。这些制作人员可以同时处理自己的部分，而无需考虑资料的存储位置。在本质上，所有文件操作都通过共享文件管理，为最终用户提供了一种改进的工作流程，提高了制作效率。MXF格式被定义为通过数字接口，例如SDTI、i.LINK等，打包为目前的流媒体的一种格式。目前的基于SDTI的流格式（D-10/D-11流、DV-DIF等）可以轻松地转换成MXF文件。基于流的接口向未来网络连接的迁移是一个渐进过程，这样既可以维护传统投资，又可以逐步采用新型IT设备。在不同制造设备间，SDI/SDTI信号与MXF文件可以进行交换，同时也可以保持资料的互用性。已经证明，SDI/SDTI/MXF数据格式的互用运行良好，将会为整个制作过程带来许多益处。因此，众望所归，这些标准将会得到许多全球领先的专业广播设备制造商的鼎力支持。结论众多制造商应用MXF文件格式，成为实际实现基于IT的制作系统的第一步。Sony的 e-VTR，就是线性数字化录像机通向网络世界桥梁，它可以帮助我们非常容易地实现从AV向基于IT技术的制作系统的迁移。存储在磁带中的重要资料，可以轻松地转变成MXF文件，从而实现在IT网络上的轻松传递。MXF与元数据等，是实现基于IT技术的网络化制作应用的关键技术。这些技术将会使信号采集、节目制作与媒体资产管理等电视节目制作的工作流程得到全面的改变，AV世界将全面进入与IT技术、网络技术进一步融合的新时代。

 

What NLE support MXF?

Right now only Edius Canopus (Broadcast) natively support MXF OP1a dragged directly on timeline and it works fine!
Premiere needs the Matrox AXIO card.
Final Cut needs a rewrap of IMX essence into MXF.
Avid needs an unwrap into OPAtom.