基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)研究

王戴妮 叢志海 常昶

摘 要 在現(xiàn)代媒體技術(shù)的快速發(fā)展下，視頻編輯應(yīng)用廣泛，對視頻播放效果有直接影響。文章對基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，首先分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，包括性能需求和功能需求，進(jìn)而研究系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，具體探討基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以期為媒體視頻編輯技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 中間文件；視頻編輯；播放系統(tǒng)

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-0360（2018）15-0025-02

1 基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析

在信息多媒體技術(shù)的快速發(fā)展下，目前市面上使用的視頻編輯系統(tǒng)多數(shù)為非線性編輯系統(tǒng)。采用非線性編輯技術(shù)可以按用戶需求，對圖片和音頻等進(jìn)行合成，并添加字幕特效、聲音特效、轉(zhuǎn)場特效等，實(shí)用效果得到大幅度提升。比如Adobe Prmiere視頻編輯系統(tǒng)和微軟的PowerPoint系統(tǒng)等。在其應(yīng)用該過程中，用戶可以根據(jù)需要，添加動態(tài)文字和圖形元素，還能設(shè)置淡入淡出效果，使外添加元素與視頻內(nèi)容完美結(jié)合。但是從現(xiàn)有的幾款視頻編輯系統(tǒng)軟件的應(yīng)用情況來看，受傳統(tǒng)技術(shù)所限，在編輯視頻時(shí)，不能對原視頻內(nèi)容進(jìn)行修改，影響了操作的便捷性和編輯效率?；谥虚g文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)可以有效解決這一問題，通過修改中間文件內(nèi)容，達(dá)到改變原視頻的效果，而無需真正改變原視頻內(nèi)容，操作較為方便[1]。

基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求主要包括以下兩個方面：1）性能需求，在使用該系統(tǒng)進(jìn)行視頻編輯時(shí)，應(yīng)保證不影響原視頻質(zhì)量，并經(jīng)過編輯后，保持視頻播放流暢性；2）功能需求，要支持多種視頻格式的編輯操作，豐富視頻編輯功能，滿足用戶添加文字、圖形元素、音頻等各方面需要。完成編輯后，支持視頻播放，并保證用戶操作界面的設(shè)計(jì)友好性，使用戶能夠快速掌握系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

2 基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述系統(tǒng)需求分析，可以將基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)整體劃分為兩大模塊，一是視頻編輯模塊，二是視頻播放模塊。然后分別對兩大模塊進(jìn)行細(xì)分，將視頻編輯模塊拆解為視頻解碼模塊、中間文件生成模塊、用戶編輯模塊。將視頻播放模塊拆解為視頻解碼模塊、數(shù)據(jù)幀處理模塊和中間文件分析模塊。系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

各個模塊系統(tǒng)架構(gòu)如下。

1）視頻解碼模塊，負(fù)責(zé)對不同編碼格式視頻進(jìn)行解碼，得到視頻幀YUV數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同情況執(zhí)行操作。一種情況是直接貼出YUV數(shù)據(jù)，播放視頻文件。另一種情況是先將YUV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)據(jù)，根據(jù)具體條件對RGB數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再將其轉(zhuǎn)換成YUV數(shù)據(jù)，執(zhí)行視頻播放操作。

2）用戶編輯模塊，為用戶提供一個優(yōu)化的操作接口界面，主要包括文字、圖形元素、音頻的添加和刪除功能，支持用戶在界面上進(jìn)行拖動操作，并通過點(diǎn)擊編輯元素，設(shè)置其屬性參數(shù)。主要屬性參數(shù)包括元素類型、存在時(shí)段、播出方式等。

3）中間文件生成模塊，其主要功能是根據(jù)編輯元素的屬性參數(shù)，對中間文件進(jìn)行修改，比如插入一條數(shù)據(jù)或刪除一條數(shù)據(jù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)插入時(shí)，具體內(nèi)容由中間文件格式?jīng)Q定，在刪除數(shù)據(jù)時(shí)，則需要先找到元素的對應(yīng)數(shù)據(jù)，然后將其刪除。

4）中間文件解析模塊，負(fù)責(zé)讀取中間文件的信息內(nèi)容，對其進(jìn)行逐條數(shù)據(jù)分析，解釋數(shù)據(jù)含義，調(diào)用視頻幀處理模塊，根據(jù)要求對幀數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

5）視頻幀處理模塊，負(fù)責(zé)對視頻幀的RGB數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后數(shù)據(jù)播放出來。不同的編輯元素，其屬性信息不同，需要通過屬性信息計(jì)算，確定要修改的像素值[2]。

3 基于中間文件的視頻編輯與播放系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 用戶編輯模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述系統(tǒng)架構(gòu)的分析，用戶編輯模塊的主要設(shè)計(jì)目的是為用戶提供友好操作界面，并提供盡可能豐富的視頻編輯操作功能。在該模塊的設(shè)計(jì)過程中，一般編輯元素的添加應(yīng)做到兩步完成，即第一步選擇待添加元素，第二步設(shè)置元素的屬性參數(shù)。在此過程中，元素屬性參數(shù)設(shè)置十分重要，關(guān)系到添加元素在視頻播放過程中的播放效果，而且在刪除元素時(shí)，也需要根據(jù)其屬性信息進(jìn)行選擇和刪除。用戶選擇待添加元素后，可以直接在操作界面中編輯元素信息，然后點(diǎn)擊確定，系統(tǒng)會顯示操作成功。但在一些情況下，新添加元素需要利用一些輔助信息，比如在設(shè)置像素點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，難以通過肉眼觀察得出具體坐標(biāo)。為滿足用戶操作需要，應(yīng)加入鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置顯示坐標(biāo)的功能，方便用戶獲得精確坐標(biāo)值。完成屬性編輯后，用戶可以利用系統(tǒng)自帶的預(yù)覽功能，查看視頻播放效果，并根據(jù)需要對其進(jìn)行微調(diào)，從而優(yōu)化視頻編輯質(zhì)量[3]。

3.2 中間文件生成模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在中間文件生成模塊設(shè)計(jì)過程中，考慮到中間文件是用來存儲編輯元素屬性參數(shù)的，要隨時(shí)支持用戶添加或刪除數(shù)據(jù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)添加操作時(shí)，其內(nèi)容主要由中間文件格式確定。先插入數(shù)據(jù)編號，然后設(shè)置時(shí)間軸數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行待添加數(shù)據(jù)的屬性參數(shù)編輯。刪除數(shù)據(jù)時(shí)，則先確定刪除元素對應(yīng)數(shù)據(jù)，將其刪除后，修改之后的所有數(shù)據(jù)編號。相比之下，刪除數(shù)據(jù)操作較為復(fù)雜。要刪除一條數(shù)據(jù)，要先在中間文件中找到其對應(yīng)數(shù)據(jù)，執(zhí)行刪除操作后，還要對后面的數(shù)據(jù)項(xiàng)執(zhí)行“編號減1”操作。在中間文件中，所有的數(shù)據(jù)項(xiàng)都根據(jù)時(shí)間軸進(jìn)行排列，按照從小到大的順序，因此，無論是添加還是刪除數(shù)據(jù)，都要確定其時(shí)間軸位置，并對謀面的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

3.3 中間文件解析模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中間文件解析功能需要找到當(dāng)前幀的所有編輯元素信息，提取其中的屬性參數(shù)。一般情況下，當(dāng)前幀涉及的編輯元素都不止一個，需要一次性將所有涉及元素全部找出，這是中間文件解析模塊的重點(diǎn)功能。但如果每播放一幀圖像，都對中間文件進(jìn)行一次完全遍歷，會導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率較低，因此，需要采用合適的算法，提高解析效率。由于數(shù)據(jù)在中間文件中的排列順序是根據(jù)時(shí)間軸的由小到大順序進(jìn)行排列的，因此不需要完全遍歷中間文件，遇到第一個大于當(dāng)前幀數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)即可停止操作。還有一種方法是根據(jù)上一次的中間文件遍歷信息，改進(jìn)查找初始位置。即不從文件頭部開始進(jìn)行查找，而是根據(jù)上次的查找位置，將其作為起始位置進(jìn)行遍歷。在這種遍歷方式下，所用的時(shí)間一定小于等于從文件頭部開始查找所用的時(shí)間。將兩種簡便算法結(jié)合起來，可以有效提高中間文件解析效率。

3.4 視頻幀處理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

視頻幀處理模塊是視頻播放模塊的核心模塊，根據(jù)上述分析，要實(shí)現(xiàn)視頻播放功能，首先要對視頻文件進(jìn)行解碼，根據(jù)需要將其轉(zhuǎn)換為RGB格式，經(jīng)過處理后在轉(zhuǎn)換為YUV格式。在解析中間文件時(shí)，獲取當(dāng)前幀時(shí)間值和各個數(shù)據(jù)項(xiàng)的屬性參數(shù)。然后根據(jù)對中間文件的解析結(jié)果，處理視頻幀，計(jì)算待修改像素點(diǎn)，并將其修改成目標(biāo)像素點(diǎn)。因此，中間文件解析結(jié)果是視頻幀處理模塊的輸入?yún)?shù)，根據(jù)其結(jié)果，對視頻幀圖像RGB數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，然后執(zhí)行播放操作。可以采用SDL庫執(zhí)行視頻播放操作，比如已知一條直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，要添加該直線，需要計(jì)算出該直線上的像素點(diǎn)，并利用視頻幀處理模塊修改對應(yīng)像素點(diǎn)的參數(shù)值。再比如，要添加一個圓形元素，已知其圓心坐標(biāo)和半徑，需要計(jì)算該圓周上的像素點(diǎn)。如果要添加文字元素，其計(jì)算過程更加復(fù)雜，一般不可能通過直接計(jì)算確定像素點(diǎn)，需要使用第三方文字庫顯示漢字。按照判斷元素類型、計(jì)算像素點(diǎn)、修改像素點(diǎn)、顯示元素的順序執(zhí)行視頻幀處理過程，并利用各種元素庫，可以充分滿足視頻處理和播放需要，實(shí)現(xiàn)上述預(yù)期功能。

參考文獻(xiàn)

[1]梁麗.淺談微視頻制作軟件[J].信息系統(tǒng)工程，2018（5）：35.

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[3]姜鵬.淺論視頻編輯的創(chuàng)作實(shí)踐[J].新聞研究導(dǎo)刊，2018，9（1）：171-172.