數字視頻在多媒體ＣＡＩ課件中的應用

摘要本文就數字視頻在課件中的作用、數字視頻的獲取、編輯加工處理以及在課件中的應用進行了討論。

關鍵詞：數字視頻；多媒體；CAI課件

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2007）06－0042-03

Application of Digital Video Frequency in Multimedia CAI Courseware//Wei Jianhua

Abstract The paper has a discussion on the digital video frequency’s effect， acquisition and editing processing as well as its application in the courseware.

Key words digital video frequency; multimedia; CAI courseware

Author’s address Department of Modern Educational Technology Media， Hexi College， Zhangye， Gansu 734000

隨著多媒體計算機性能的大幅度提高和視頻設備以及技術的長足發展，數字視頻技術在多媒體CAI課件中得到了越來越廣泛的應用。在多媒體CAI課件的開發中，應用視頻素材來進一步深化課件的主題，是多媒體開發的重要手段。因此，在多媒體CAI課件中如何利用數字視頻技術對視頻素材進行采集、編輯和加工處理是多媒體課件開發中數字視頻應用的重要環節。

1數字視頻在多媒體課件中的作用

（1）數字視頻是通過數字攝像機全方位記錄現場的再現，具有很強的實時性。在展示事實性知識以及實時操作方面有著其他媒體無法比擬的優越性；

(2)視頻畫面是真實世界的記錄，使教學更富客觀性和真實性。視頻畫面是真實世界的再現，其內容是客觀的，同時也是真實的。在課件中，真實地再現客觀事物，加深了學生對知識的掌握，符合課件制作的科學性和真實性原則；

(3)其畫面連續的特點有利于表現事物的相互關系，變抽象為形象，有利于學生對知識的理解和鞏固。

2數字視頻的獲取

多媒體CAI課件中的數字視頻的獲取方式主要有視頻采集、屏幕錄像和應用現成數字視頻等三種方式。

（1）視頻采集

視頻采集主要是應用壓縮/解壓縮卡（又稱壓縮/回放卡或采集卡）采集來自數字攝像機或數字錄像機播放的數字錄像帶的數字視頻信號，是對動態視頻圖像進行實時壓縮和回放的過程。在多媒體課件制作中，數字視頻文件很大，而存儲媒介的容量有限，因而必須對數字視頻文件進行壓縮。視頻壓縮一般采用專業級或廣播級視頻采集卡進行采集壓縮，其最高采集分辨率一般為768×576(均方根值)PAL制，或720×576(CCIR-601值)PAL制25幀每秒，或640×480/720×480 NTSC制30幀每秒，最小壓縮比一般在4:1到6:1以內，經壓縮后通過PCI接口把壓縮的視頻數據傳送到主機上，以AVI的文件格式存儲數字化的視頻。高檔一些的視頻采集卡還能直接把采集到的數字視頻數據實時壓縮成MPEG-1格式的文件。

（2）屏幕錄像

屏幕錄像是應用屏幕錄像軟件記錄下電腦屏幕上動態的連續變化的活動畫面的一種方式。是將屏幕上的各種變化記錄下來，同時配以聲音解說而制作出的多媒體數字視頻。視頻錄像可根據錄像軟件的不同，可以錄制全屏幕，活動窗口，固定區域，指定區域的屏幕動作，以及包括鼠標的聲音和鍵盤的聲音等，錄制的內容可保存為EXE、AVI、GIF和HSR格式，其編碼速度快，高保度真。保存完后可以進行播放，后期編輯制作等。

（3）應用現成數字視頻

現成數字視頻主要包括各種視頻光盤，如VCD、S－VCD、DVD等；各種網絡視頻，如流媒體格式；各種課件視頻素材，其中包括AVI、MPEG等格式視頻文件。

3數字視頻編輯

在多媒體CAI課件制作過程中，視頻媒體的編輯加工是提高課件質量的重要環節。通過對采集壓縮后的視頻媒體進行編輯，如剪輯、切換、特效制作等，使視頻課件更富感染力、表現力。隨著數字視頻技術和多媒體計算機技術的融入，數碼視頻影像處理在傳統的視頻編輯基礎上，產生了一種全新的編輯技術——計算機非線性編輯技術。

（1）非線性編輯技術特點及典型過程

非線性編輯是數碼視頻技術與多媒體計算機技術相結合的產物。這里的非線性是指能夠隨機地訪問視頻制作的素材而不受素材存放時間的限制，這是相對于傳統的基于磁帶的模擬視頻編輯系統而言的。在非線性編輯中，計算機數字化地記錄所有視頻片斷并將它們存儲在硬盤上，由于計算機對媒體的交互性，人們可以對存儲的數字化文件反復更新和編輯視頻，方便快捷地完成剪輯、切換、數字特效等編輯工作。編輯完成后的視頻課件即可保存在硬盤上或刻錄成VCD保存。

典型的非線性編輯過程大致是：創建一個編輯的過程平臺，將數字化的視頻材料以拖曳的方式放入過程平臺，這個平臺可以自由設定視頻展開的信息，可以逐幀展開，也可以逐秒展開，間隔可以選擇。調用編輯軟件提供的各種手段，諸如剪輯、重新排序、銜接素材、添加特效、運動疊加、中英文字幕等。這些過程的各種參數可反復任意調整，使用戶便于對過程進行控制并對最終效果有所把握。

（2）非線性編輯軟件Adobe Premiere介紹

筆者在制作視頻課件過程中，試用了幾款非線性編輯軟件，如Video wave、Premiere、Media Studio等。它們的主要功能可以概括為：(1)動態視音頻信號采集；(2)視音頻非線性編輯；(3)數字特技處理；(4)鍵控功能；(5)多種格式文件輸入。通過對比，我最終選用了Adobe公司的Premiere軟件。

AdobePremiere6.0是一款功能強大的數字視頻非線性編輯軟件。它集模擬編輯系統的最佳特性和數字編輯所固有的精確控制特性于一身，具有與設備無關的特性，利用了計算機CPU處理能力的非實時技術。它的處理時間取決于視頻分辨率、特技的復雜程度以及計算機的處理能力。一旦處理完成，就可以實時觀看效果并重新編輯。

Premiere支持全系列的Windows產品，從Win9X、Win2000至Windows XP都可以很平穩地運行，機器配置要求也不苛刻，PII450以上即可運行，但它對內存的要求較高，裝有Premeire6.0的機器要求的最低內存為128MB。Premiere支持最新的IEEE－1394接口，也支持外掛插件和濾鏡。

Premiere有豐富的剪輯剪裁、特級應用、場景切換、字幕疊加、配音配樂等功能，能滿足多媒體CAI課件制作的編輯需求。經過Premiere處理后的視頻課件具有較好的視覺效果。

（3）視頻壓縮

在視頻信號數字化過程中需要解決的一個問題是存儲容量。由于未經壓縮的視頻信號占用的存儲空間非常大，所以視頻壓縮是關鍵的一個環節。通過壓縮減少圖像所要求的數據量，節省存儲空間，提高存取速度。視頻壓縮技術除了利用空間冗余、頻譜冗余和心理視覺冗余對視頻圖像進行幀內壓縮外，還利用相鄰圖像幀之間的相似性而產生的時間冗余對視頻圖像進行幀間壓縮，進一步提高壓縮效率。

①Motion-JPEG壓縮方式

Motion－JPEG通過幀內編碼的過程單獨地壓縮每一幀，可使用戶隨機存取壓縮視頻的任意幀，也可以實現以很小的壓縮比采集全尺寸的視頻源。它的易編輯性及優于其他壓縮方式的視頻品質，使現在大多數視頻非線性編輯產品均采用該壓縮方式。

②MPEG壓縮方式

MPEG(運動圖像專家組)壓縮標準是專門用于處理運動視頻的。除使用JPEG幀內編碼外，還利用幀間編碼消除各幀間冗余信息。MPEG的壓縮包括三部分：MPEG視頻壓縮、MPEG音頻壓縮、MPEG系統壓縮。

在多媒體CAI課件制作中，常需要將文件刻錄成VCD來保存。即需要將文件存儲為MPEG－1標準。MPEG－1壓縮算法以30幀/每秒、分辨率為350＊240的標準圖像格式（SIF）來處理NTSC視頻信號；以25幀/秒、分辨率為352＊288的SIF處理PAL制式視頻信號。MPEG壓縮算法的壓縮比可達200：1，其99％以上的數據要被丟掉。因此，MPEG壓縮算法會導致圖像細節的丟失而產生壓縮失真，使壓縮圖像的質量有所下降。MPEG壓縮圖像的質量主要取決于視頻輸入圖像的質量。因此要使MPEG圖像的輸出質量較好，應使用高質量的視頻輸入源。

4數字視頻在課件中的應用

視頻在多媒體課件中的作用是顯而易見的， 視頻是對圖像或文字不能充分表達的一種補充，是能演繹出用簡單語言無法表達的具體過程或情感。因此，在創作制作時要根據課件所表現的內容而使用視頻畫面，要符合對媒體的本質屬性，要在必要的時刻、關鍵的部位、沒有視頻嚴重影響教學效果時使用。視頻的長度應控制在幾分鐘左右(特殊情況除外) 。其次，對視頻文件的格式要綜合考慮， AVI、MOV、MPG、RM 、RMVB都是常用的數字視頻格式，關鍵是在壓縮時選用合適的參數，在保證畫面質量的條件下，適當的放大尺寸，減少數據量。視頻影像在各種多媒體課件中的有效應用，不僅使教學內容變得更加豐富多彩，現代的教育手段也對學生綜合素質的提高起到了一定的促進作用。讓學生在愉快的環境中學習，在欣賞中記憶，在回味中鞏固和提高。

5結束語

在多媒體CAI課件制作中，數字視頻處理是一項重要技術。視頻的制作效果在很大程度上反映了多媒體CAI課件的水平。要提高視頻的圖像質量，應選擇高質量的視頻源及適當的硬件設備。為采集到良好的視頻圖像可適當降低捕獲幀數并選擇合適的視頻壓縮方式以節省存儲空間。數字視頻編輯軟件建議選用AdobePremiere6.0。隨著數字視頻處理技術的發展，新的硬件設備及采集壓縮軟件的推出，將會給多媒體CAI課件帶來新的生機和活力，創造出更加生動活潑的教學環境。

多媒體CAI課件是由計算機對視頻、音頻、圖像、動畫、文字等進行處理，使之有機結合在一起成為應用于教學的信息載體。它突破了文字的限制，以更加自然、逼真的方式展示視聽世界，對改善人機交互能力和知識表達能力起到了重要作用。