基于PC的數(shù)字視頻制作應(yīng)用與研究

董自濤 張得云 滿(mǎn)新瑞

[摘要] 數(shù)字視頻是指依據(jù)人的視覺(jué)暫留特性,用數(shù)字形式,對(duì)視頻信號(hào)編碼、傳輸和存儲(chǔ),最后在終端上進(jìn)行視頻圖像解碼,以幀的形式再現(xiàn)視頻信號(hào)的信息媒介?；赑C平臺(tái)數(shù)字視頻制作系統(tǒng)日益普及。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)字視頻 非線(xiàn)性 編輯軟件

隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的飛速發(fā)展,數(shù)字視頻逐漸走進(jìn)人們的生活。它已不再是一種空洞的編碼記錄格式,而是一個(gè)有著更加豐富內(nèi)涵和外延的新概念。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字視頻以其直觀(guān)、形象等特點(diǎn),在教育、商業(yè)、生活中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的出現(xiàn)和普及,以及數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使數(shù)字視頻節(jié)目的制作發(fā)生了重大變革,利用PC電腦,就可以編輯制作VCD和DVD;幾萬(wàn)元就可配置信號(hào)質(zhì)量得到電視臺(tái)認(rèn)可的廣播及后期制作系統(tǒng)?；赑C的數(shù)字視頻制作系統(tǒng),主要考慮是計(jì)算機(jī)硬件的配置和編輯軟件的選擇。

一、計(jì)算機(jī)硬件的配置

1.電腦的配置

目前,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得稍好的pc即可滿(mǎn)足非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的使用(P4 CPU2.0,1 GB以上DDR內(nèi)存)。由于視頻文件比較大,且文件讀寫(xiě)到硬盤(pán)是不間斷的,需要穩(wěn)定較高的速度才能避免掉幀現(xiàn)象,保證采集質(zhì)量,因此,硬盤(pán)要使用7200轉(zhuǎn)的大容量硬盤(pán)或SCSI硬盤(pán)。當(dāng)然,配置越高越能提高采集和編輯的速度。

2.視頻采集卡的選擇

視頻采集卡的種類(lèi)較多,按采集質(zhì)量可以分為廣播級(jí)視頻采集卡、專(zhuān)業(yè)級(jí)視頻采集卡和家用級(jí)視頻采集卡。廣播級(jí)視頻采集卡的特點(diǎn)是采集的圖像分辨率高,視頻信噪比高,視頻文件龐大。普通專(zhuān)業(yè)、家用視頻采集卡比廣播級(jí)視頻采集卡的性能稍差,輸入輸出接口為AV復(fù)合端子與S端子。常用的視頻采集卡主要有1394卡,非編卡。

(1)1394卡

IEEE 1394是一種與平臺(tái)無(wú)關(guān)的串行通信協(xié)議,標(biāo)準(zhǔn)速度分為100Mbps、200Mbps和400Mbps,是IEEE(電氣與電子工程師協(xié)會(huì))于1995年正式制定的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。

目前,數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)字衛(wèi)星接收裝置等已經(jīng)廣泛采用了1394接口標(biāo)準(zhǔn),數(shù)字電視、DVD播放機(jī)也將采用1394接口。1394接口的特點(diǎn)有:多媒體應(yīng)用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸捕捉;數(shù)據(jù)傳輸速率高;實(shí)時(shí)連接或斷開(kāi)時(shí)數(shù)據(jù)不丟失或中斷;支持即插即用自動(dòng)配置;支持不同設(shè)備和應(yīng)用的通用連接;遵循IEEE 1394高性能串行總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)非編卡

非編卡的主要作用就是代替CPU/GPU來(lái)渲染影像,越好的非編卡渲染的時(shí)間越少質(zhì)量也高,非編卡一般有硬件編輯加速和高品質(zhì)的視頻輸入輸出電路,標(biāo)配的數(shù)字、模擬等接口可以方便的與各種標(biāo)清設(shè)備連接。以DPS-Velocity非線(xiàn)性編輯卡為例,它具備以下強(qiáng)大的功能:全集成、全實(shí)時(shí)編輯制作環(huán)境;直接輸出MPEG-1、MPEG-2、VideoCD、DVD、AVI、RealVideo&RealAudio、Windows Media、Quicktime ;整合DVD刻錄功能;三點(diǎn)/四點(diǎn)編輯功能;16﹕9/4﹕3兼容;10比特量化,12比特特技處理;500種預(yù)定義二、三維特技;實(shí)時(shí)快慢動(dòng)作及倒放 ;實(shí)時(shí)色鍵,亮度鍵,Alpha鍵 ;快速打包功能 ;可同時(shí)實(shí)現(xiàn)字幕的上滾、左飛 ;實(shí)時(shí)DVE運(yùn)動(dòng)字幕 ;EDL輸入及輸出(CMX 3400/3600,SONY 9100);虛擬文件系統(tǒng)(VTFS),支持BMP,IFF、RLA,TGA,VPB(寬泰格式),RAS,TIF,PIC,DPS等多種文件格式;LockStep插件支持3DSMAX及LIGHTWAVE 3D動(dòng)畫(huà)軟件,直接生成視頻文件及輸出;支持動(dòng)畫(huà)無(wú)壓縮輸出;支持帶Alpha通道的動(dòng)畫(huà)文件實(shí)時(shí);捆綁Sound Forge XP音頻處理軟件,可以實(shí)時(shí)混響、回響、降噪、各種樂(lè)器效果聲音潤(rùn)色等各種聲音的處理;兼容國(guó)產(chǎn)優(yōu)秀字幕插件,實(shí)現(xiàn)唱詞,字幕貼圖,運(yùn)動(dòng)功能;支持多種三維動(dòng)畫(huà):3DSMAX、Lightwave 3D、Softimage 3D、Maya等;支持Adobe Premiere RT;網(wǎng)絡(luò)生成及視頻文件;兼容多種合成軟件:Digital Fusion、After Effect;兼容多種效果插件:5DMonster、Ultimatte、Boris Fx、Inscriber TitleMotion。

視頻采集就是將視頻源的模擬信號(hào)通過(guò)處理轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)(即0和1),并將這些數(shù)字信息存儲(chǔ)在電腦硬盤(pán)上的過(guò)程。這種模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)變是通過(guò)視頻采集卡上的采集芯片進(jìn)行的。通常在采集過(guò)程,對(duì)數(shù)字信息還進(jìn)行一定形式的實(shí)時(shí)壓縮處理,較高檔的采集卡依靠特殊的處理芯片進(jìn)行硬件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮處理;而那些沒(méi)實(shí)時(shí)硬件壓縮功能的卡,也可通過(guò)電腦上的CPU進(jìn)行被稱(chēng)為軟件壓縮的處理。

二、常用的非編軟件

1.Vegas Video

Vegas是PC平臺(tái)上用于視頻編輯、音頻制作、合成、字幕和編碼的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品。它具有漂亮直觀(guān)的界面和功能強(qiáng)大的音視頻制作工具,為DV視頻、音頻錄制、編輯和混合、流媒體內(nèi)容作品和環(huán)繞聲制作提供完整的集成的解決方法。

2.Adobe Premiere

Adobe Premiere軟件用于Mac和PC平臺(tái),通過(guò)對(duì)數(shù)字視頻編輯處理的改進(jìn)(從采集視頻到編輯,直到最終的項(xiàng)目輸出),已經(jīng)設(shè)計(jì)成專(zhuān)業(yè)人員使用的產(chǎn)品。它提供內(nèi)置的跨平臺(tái)支持以利于DV 設(shè)備的大范圍的選擇,增強(qiáng)的用戶(hù)界面,新的專(zhuān)業(yè)編輯工具和與其他的Adobe應(yīng)用軟件(包括After Effects,Photoshop)無(wú)縫的結(jié)合。目前,Premiere 已經(jīng)成為桌面制作人員的數(shù)字非線(xiàn)性編輯軟件中的標(biāo)準(zhǔn)。

3.Ulead Media Studio Pro

Ulead Media Studio Pro包括一個(gè)編輯程序包,它的文本和視頻著色功能方面具有特別的處理強(qiáng)度。Media Studio Pro提供基于PC 的純MPEG-2和DV支持,它允許從錄像機(jī)、電視、光盤(pán)或攝錄一體機(jī)采集以及觀(guān)看原始視頻。使用Ligos公司的GoMotion技術(shù),支持IEEE1394和MPEG-2的DV,確保高品質(zhì)視頻,并大大提高了生產(chǎn)效率。MSP的視頻編輯器集合了所有的視頻成分———視頻、聲音、動(dòng)畫(huà)和字幕,并改進(jìn)了這些成分,增加了特技和切換,可以將視頻保存為一個(gè)文件,把放它在因特網(wǎng)、CD-ROM或錄制到錄像磁帶上。另一個(gè)包括MSP的最佳的小程序是視頻著色,這一可動(dòng)畫(huà)的視頻著色程序允許直接在視頻序列中的任何幀上著色。

4.Incite Studio

Incite Studio是一個(gè)Windows軟件包,設(shè)計(jì)在Mat roxDigiSuite,DigiSuite LE和DigiSuite DTV 硬件上運(yùn)行。Incite提供一個(gè)易用編輯界面、多層的編輯方式,包含許多實(shí)用程序以及許多具有無(wú)限關(guān)鍵幀的實(shí)時(shí)特技。

三、素材的整理采集與編輯

數(shù)字視頻非線(xiàn)性編輯的第一步是采集素材,這一步是通過(guò)視頻采集卡及相關(guān)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的, 主要工作是對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)捕獲、壓縮和存儲(chǔ), 目的是將視頻的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào), 即信息的數(shù)字化. 根據(jù)節(jié)目的需要或制作者對(duì)節(jié)目的不同要求, 在數(shù)字化過(guò)程中主要考慮恰當(dāng)?shù)剡x擇數(shù)字化參數(shù), 滿(mǎn)足人們對(duì)圖象、音頻質(zhì)量的要求。

1.編輯非線(xiàn)性編輯的特點(diǎn)集中體現(xiàn)在以下編輯環(huán)節(jié)中

(1)方便的素材瀏覽

在查看存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的素材時(shí),非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)具有極大的靈活性?？梢杂谜Ｋ俣炔シ?也可以快速重放、慢放和單幀播放,播放速度可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),也可以反向播放。

(2)準(zhǔn)確的編輯點(diǎn)定位

在確定編輯點(diǎn)時(shí),非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)定位,既可以手動(dòng)操作進(jìn)行粗略定位,也可以使用時(shí)碼精確定位編輯點(diǎn)。不需要像磁帶編輯系統(tǒng)那樣花費(fèi)大量時(shí)間卷帶搜索,這大大地提高了編輯效率。

(3)精確的素材長(zhǎng)度調(diào)整

在調(diào)整素材長(zhǎng)度時(shí),非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)通過(guò)時(shí)碼編輯實(shí)現(xiàn)精確到幀的編輯,同時(shí)吸取了電影剪接簡(jiǎn)便直觀(guān)的優(yōu)點(diǎn),可以參考編輯點(diǎn)前后的畫(huà)面進(jìn)行直接手工剪輯。

(4)靈活的素材的組接

非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)中各段素材的相互位置可以隨意調(diào)整。編輯過(guò)程中,可以在任何時(shí)候刪除節(jié)目中的一個(gè)或多個(gè)鏡頭,或向節(jié)目中的任一位置插入一段素材,也可以實(shí)現(xiàn)磁帶編輯中常用的插入和組合編輯。

2.非線(xiàn)性編輯節(jié)目輸出非線(xiàn)性編輯系統(tǒng),可以用三種方法輸出制作完成的節(jié)目。

(1)輸出到錄像帶上

這是聯(lián)機(jī)非線(xiàn)性編輯最常用的輸出方式,對(duì)連接非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的錄像機(jī)和信號(hào)接口的要求與輸入時(shí)的要求相同。為保證圖像質(zhì)量,應(yīng)優(yōu)先考慮使用數(shù)字接口,其次是分量接口、S -Video接口和復(fù)合接口。

(2)輸出EDL表

如果對(duì)畫(huà)面質(zhì)量要求很高,即使以非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的最小壓縮比處理仍不能滿(mǎn)足要求,可以考慮在非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)上進(jìn)行草編,輸出E DL表至DVW或BVW編輯臺(tái)進(jìn)行精編。這時(shí)需要注意EDL表格式的兼容性,一般非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)都可以選擇多種EDL表的格式輸出。

(3)直接用硬盤(pán)播出

這種輸出方法可減少中間環(huán)節(jié),降低視頻信號(hào)的損失。但必須保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性或準(zhǔn)備備用設(shè)備,同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的鎖相功能也有較高的要求。

四、數(shù)字視頻制作中需要解決的問(wèn)題

1.圖像質(zhì)量

原始素材的圖像質(zhì)量,是決定非線(xiàn)性編輯視頻質(zhì)量的重要因素。以模擬磁帶形式存儲(chǔ)的素材進(jìn)行編輯以前,都必須被數(shù)字化,以壓縮或不壓縮的形式存儲(chǔ)到硬盤(pán)中。模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)壓縮(有損壓縮)會(huì)造成圖像質(zhì)量的少量損失。如果前期拍攝圖像信號(hào)較差,這種情況尤其明顯。如果使用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝,但在素材上載時(shí)錄像機(jī)與非線(xiàn)性編輯工作站之間是通過(guò)模擬接口而不是數(shù)字接口連接,則圖像質(zhì)量仍然會(huì)有損失。某些非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)為了在系統(tǒng)內(nèi)部維持恒定的數(shù)據(jù)率,在合成多層畫(huà)面和生成特技時(shí),會(huì)調(diào)整壓縮參數(shù),這在一定程度上也會(huì)引起圖像質(zhì)量的損失。

2.節(jié)目存儲(chǔ)容量

目前,非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的應(yīng)用受到素材硬盤(pán)和硬盤(pán)陣列最大存儲(chǔ)容量的限制,硬盤(pán)中所能記錄的素材和節(jié)目的時(shí)間長(zhǎng)度可由公式計(jì)算出來(lái)。

因此,一個(gè)4.3GB的硬盤(pán)大約可以存儲(chǔ)7分鐘以2﹕1的壓縮比記錄的視頻和以不壓縮格式記錄的音頻。大多數(shù)非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的壓縮參數(shù)可以調(diào)節(jié),因此可以根據(jù)不同節(jié)目的制作要求,相應(yīng)調(diào)整壓縮比,以增加所能記錄的素材長(zhǎng)度。當(dāng)前的非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)多用較小的壓縮比制作簡(jiǎn)短的節(jié)目,例如,新聞、廣告、片頭和M TV;而用較大的壓縮比進(jìn)行電視劇或?qū)ｎ}片節(jié)目的草編。

3.死機(jī)問(wèn)題——系統(tǒng)的不穩(wěn)定性

在非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的使用過(guò)程中,如果處理不發(fā),會(huì)由于死機(jī)或誤操作造成數(shù)據(jù)的丟失。這多數(shù)是由硬件間的兼容問(wèn)題、軟件間的兼容問(wèn)題以及硬件與軟件之間的兼容問(wèn)題造成的。這是系統(tǒng)的開(kāi)放性必然帶來(lái)的副效應(yīng),一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法完全克服,新的軟件技術(shù)(智能技術(shù))的應(yīng)用和在編輯過(guò)程中的規(guī)范操作可以降低它造成的損失。

4.特技生成速度

部分高檔非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)采用了雙通道數(shù)字視頻處理硬件,能實(shí)時(shí)對(duì)兩路視頻信號(hào)進(jìn)行切換和簡(jiǎn)單的特技混合。大多數(shù)的非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)只能對(duì)一路視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮和還原,如果在節(jié)目中用到兩路以上的多層特技,則需要一定的處理時(shí)間,通過(guò)軟件方法進(jìn)行數(shù)字合成。

基于PC平臺(tái)數(shù)字視頻制作系統(tǒng)。以Intel及其兼容芯片為核心,型號(hào)豐富,性?xún)r(jià)比高,裝機(jī)量大,發(fā)展速度也非?？?是當(dāng)今的主導(dǎo)型系統(tǒng)。另外,這類(lèi)非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)正在向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展,大大提高了制作、播出效率。非線(xiàn)性編輯技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了20多年的時(shí)間。近年來(lái),數(shù)字電視技術(shù)和電腦多媒體技術(shù)的高速發(fā)展,硬件技術(shù)的日趨成熟,使非線(xiàn)性編輯在影視制作中的應(yīng)用越來(lái)越多。隨著設(shè)備的不斷小型化,相信這種高質(zhì)量、高效率的影視制作手段將得到更加廣泛普及的應(yīng)用。

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基金項(xiàng)目:江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目——《基于網(wǎng)絡(luò)的視頻節(jié)目制作》。