基于PC的數字視頻制作應用與研究

董自濤 張得云 滿新瑞

[摘要] 數字視頻是指依據人的視覺暫留特性,用數字形式,對視頻信號編碼、傳輸和存儲,最后在終端上進行視頻圖像解碼,以幀的形式再現視頻信號的信息媒介。基于PC平臺數字視頻制作系統日益普及。

[關鍵詞] 數字視頻 非線性 編輯軟件

隨著計算機多媒體技術、網絡技術等的飛速發展,數字視頻逐漸走進人們的生活。它已不再是一種空洞的編碼記錄格式,而是一個有著更加豐富內涵和外延的新概念。隨著數字技術的發展,數字視頻以其直觀、形象等特點,在教育、商業、生活中得到了越來越廣泛的應用。

以計算機為平臺的非線性編輯系統的出現和普及,以及數碼攝像機、數碼相機技術的發展,使數字視頻節目的制作發生了重大變革,利用PC電腦,就可以編輯制作VCD和DVD;幾萬元就可配置信號質量得到電視臺認可的廣播及后期制作系統。基于PC的數字視頻制作系統,主要考慮是計算機硬件的配置和編輯軟件的選擇。

一、計算機硬件的配置

1.電腦的配置

目前,計算機技術的發展使得稍好的pc即可滿足非線性編輯系統的使用(P4 CPU2.0,1 GB以上DDR內存)。由于視頻文件比較大,且文件讀寫到硬盤是不間斷的,需要穩定較高的速度才能避免掉幀現象,保證采集質量,因此,硬盤要使用7200轉的大容量硬盤或SCSI硬盤。當然,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

視頻采集卡的種類較多,按采集質量可以分為廣播級視頻采集卡、專業級視頻采集卡和家用級視頻采集卡。廣播級視頻采集卡的特點是采集的圖像分辨率高,視頻信噪比高,視頻文件龐大。普通專業、家用視頻采集卡比廣播級視頻采集卡的性能稍差,輸入輸出接口為AV復合端子與S端子。常用的視頻采集卡主要有1394卡,非編卡。

(1)1394卡

IEEE 1394是一種與平臺無關的串行通信協議,標準速度分為100Mbps、200Mbps和400Mbps,是IEEE(電氣與電子工程師協會)于1995年正式制定的總線標準。

目前,數碼攝像機、數碼相機和數字衛星接收裝置等已經廣泛采用了1394接口標準,數字電視、DVD播放機也將采用1394接口。1394接口的特點有:多媒體應用的實時數據傳輸捕捉;數據傳輸速率高;實時連接或斷開時數據不丟失或中斷;支持即插即用自動配置;支持不同設備和應用的通用連接;遵循IEEE 1394高性能串行總線標準。

(2)非編卡

非編卡的主要作用就是代替CPU/GPU來渲染影像,越好的非編卡渲染的時間越少質量也高,非編卡一般有硬件編輯加速和高品質的視頻輸入輸出電路,標配的數字、模擬等接口可以方便的與各種標清設備連接。以DPS-Velocity非線性編輯卡為例,它具備以下強大的功能:全集成、全實時編輯制作環境;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/四點編輯功能;16﹕9/4﹕3兼容;10比特量化,12比特特技處理;500種預定義二、三維特技;實時快慢動作及倒放 ;實時色鍵,亮度鍵,Alpha鍵 ;快速打包功能 ;可同時實現字幕的上滾、左飛 ;實時DVE運動字幕 ;EDL輸入及輸出(CMX 3400/3600,SONY 9100);虛擬文件系統(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動畫軟件,直接生成視頻文件及輸出;支持動畫無壓縮輸出;支持帶Alpha通道的動畫文件實時;捆綁Sound Forge XP音頻處理軟件,可以實時混響、回響、降噪、各種樂器效果聲音潤色等各種聲音的處理;兼容國產優秀字幕插件,實現唱詞,字幕貼圖,運動功能;支持多種三維動畫:3DSMAX、Lightwave 3D、Softimage 3D、Maya等;支持Adobe Premiere RT;網絡生成及視頻文件;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通過處理轉變成數字信號(即0和1),并將這些數字信息存儲在電腦硬盤上的過程。這種模擬/數字轉變是通過視頻采集卡上的采集芯片進行的。通常在采集過程,對數字信息還進行一定形式的實時壓縮處理,較高檔的采集卡依靠特殊的處理芯片進行硬件實時數據壓縮處理;而那些沒實時硬件壓縮功能的卡,也可通過電腦上的CPU進行被稱為軟件壓縮的處理。

二、常用的非編軟件

1.Vegas Video

Vegas是PC平臺上用于視頻編輯、音頻制作、合成、字幕和編碼的專業產品。它具有漂亮直觀的界面和功能強大的音視頻制作工具,為DV視頻、音頻錄制、編輯和混合、流媒體內容作品和環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,通過對數字視頻編輯處理的改進(從采集視頻到編輯,直到最終的項目輸出),已經設計成專業人員使用的產品。它提供內置的跨平臺支持以利于DV 設備的大范圍的選擇,增強的用戶界面,新的專業編輯工具和與其他的Adobe應用軟件(包括After Effects,Photoshop)無縫的結合。目前,Premiere 已經成為桌面制作人員的數字非線性編輯軟件中的標準。

3.Ulead Media Studio Pro

Ulead Media Studio Pro包括一個編輯程序包,它的文本和視頻著色功能方面具有特別的處理強度。Media Studio Pro提供基于PC 的純MPEG-2和DV支持,它允許從錄像機、電視、光盤或攝錄一體機采集以及觀看原始視頻。使用Ligos公司的GoMotion技術,支持IEEE1394和MPEG-2的DV,確保高品質視頻,并大大提高了生產效率。MSP的視頻編輯器集合了所有的視頻成分———視頻、聲音、動畫和字幕,并改進了這些成分,增加了特技和切換,可以將視頻保存為一個文件,把放它在因特網、CD-ROM或錄制到錄像磁帶上。另一個包括MSP的最佳的小程序是視頻著色,這一可動畫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Windows軟件包,設計在Mat roxDigiSuite,DigiSuite LE和DigiSuite DTV 硬件上運行。Incite提供一個易用編輯界面、多層的編輯方式,包含許多實用程序以及許多具有無限關鍵幀的實時特技。

三、素材的整理采集與編輯

數字視頻非線性編輯的第一步是采集素材,這一步是通過視頻采集卡及相關的軟件來實現的, 主要工作是對視頻信號進行動態捕獲、壓縮和存儲, 目的是將視頻的模擬信號轉換為計算機的數字信號, 即信息的數字化. 根據節目的需要或制作者對節目的不同要求, 在數字化過程中主要考慮恰當地選擇數字化參數, 滿足人們對圖象、音頻質量的要求。

1.編輯非線性編輯的特點集中體現在以下編輯環節中

(1)方便的素材瀏覽

在查看存儲在磁盤上的素材時,非線性編輯系統具有極大的靈活性。可以用正常速度播放,也可以快速重放、慢放和單幀播放,播放速度可無級調節,也可以反向播放。

(2)準確的編輯點定位

在確定編輯點時,非線性編輯系統的最大優點是可以實時定位,既可以手動操作進行粗略定位,也可以使用時碼精確定位編輯點。不需要像磁帶編輯系統那樣花費大量時間卷帶搜索,這大大地提高了編輯效率。

(3)精確的素材長度調整

在調整素材長度時,非線性編輯系統通過時碼編輯實現精確到幀的編輯,同時吸取了電影剪接簡便直觀的優點,可以參考編輯點前后的畫面進行直接手工剪輯。

(4)靈活的素材的組接

非線性編輯系統中各段素材的相互位置可以隨意調整。編輯過程中,可以在任何時候刪除節目中的一個或多個鏡頭,或向節目中的任一位置插入一段素材,也可以實現磁帶編輯中常用的插入和組合編輯。

2.非線性編輯節目輸出非線性編輯系統,可以用三種方法輸出制作完成的節目。

(1)輸出到錄像帶上

這是聯機非線性編輯最常用的輸出方式,對連接非線性編輯系統的錄像機和信號接口的要求與輸入時的要求相同。為保證圖像質量,應優先考慮使用數字接口,其次是分量接口、S -Video接口和復合接口。

(2)輸出EDL表

如果對畫面質量要求很高,即使以非線性編輯系統的最小壓縮比處理仍不能滿足要求,可以考慮在非線性編輯系統上進行草編,輸出E DL表至DVW或BVW編輯臺進行精編。這時需要注意EDL表格式的兼容性,一般非線性編輯系統都可以選擇多種EDL表的格式輸出。

(3)直接用硬盤播出

這種輸出方法可減少中間環節,降低視頻信號的損失。但必須保證系統的穩定性或準備備用設備,同時對系統的鎖相功能也有較高的要求。

四、數字視頻制作中需要解決的問題

1.圖像質量

原始素材的圖像質量,是決定非線性編輯視頻質量的重要因素。以模擬磁帶形式存儲的素材進行編輯以前,都必須被數字化,以壓縮或不壓縮的形式存儲到硬盤中。模數轉換和數據壓縮(有損壓縮)會造成圖像質量的少量損失。如果前期拍攝圖像信號較差,這種情況尤其明顯。如果使用數字攝像機拍攝,但在素材上載時錄像機與非線性編輯工作站之間是通過模擬接口而不是數字接口連接,則圖像質量仍然會有損失。某些非線性編輯系統為了在系統內部維持恒定的數據率,在合成多層畫面和生成特技時,會調整壓縮參數,這在一定程度上也會引起圖像質量的損失。

2.節目存儲容量

目前,非線性編輯系統的應用受到素材硬盤和硬盤陣列最大存儲容量的限制,硬盤中所能記錄的素材和節目的時間長度可由公式計算出來。

因此,一個4.3GB的硬盤大約可以存儲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。大多數非線性編輯系統的壓縮參數可以調節,因此可以根據不同節目的制作要求,相應調整壓縮比,以增加所能記錄的素材長度。當前的非線性編輯系統多用較小的壓縮比制作簡短的節目,例如,新聞、廣告、片頭和M TV;而用較大的壓縮比進行電視劇或專題片節目的草編。

3.死機問題——系統的不穩定性

在非線性編輯系統的使用過程中,如果處理不發,會由于死機或誤操作造成數據的丟失。這多數是由硬件間的兼容問題、軟件間的兼容問題以及硬件與軟件之間的兼容問題造成的。這是系統的開放性必然帶來的副效應,一段時間內無法完全克服,新的軟件技術(智能技術)的應用和在編輯過程中的規范操作可以降低它造成的損失。

4.特技生成速度

部分高檔非線性編輯系統采用了雙通道數字視頻處理硬件,能實時對兩路視頻信號進行切換和簡單的特技混合。大多數的非線性編輯系統只能對一路視頻信號進行實時壓縮和還原,如果在節目中用到兩路以上的多層特技,則需要一定的處理時間,通過軟件方法進行數字合成。

基于PC平臺數字視頻制作系統。以Intel及其兼容芯片為核心,型號豐富,性價比高,裝機量大,發展速度也非常快,是當今的主導型系統。另外,這類非線性編輯系統正在向網絡化發展,大大提高了制作、播出效率。非線性編輯技術的發展經歷了20多年的時間。近年來,數字電視技術和電腦多媒體技術的高速發展,硬件技術的日趨成熟,使非線性編輯在影視制作中的應用越來越多。隨著設備的不斷小型化,相信這種高質量、高效率的影視制作手段將得到更加廣泛普及的應用。

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基金項目:江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃項目——《基于網絡的視頻節目制作》。