基于PC的数字视频制作应用与研究

[摘要] 数字视频是指依据人的视觉暂留特性,用数字形式,对视频信号编码、传输和存储,最后在终端上进行视频图像解码,以帧的形式再现视频信号的信息媒介。基于PC平台数字视频制作系统日益普及。

[关键词] 数字视频 非线性 编辑软件

随着计算机多媒体技术、网络技术等的飞速发展,数字视频逐渐走进人们的生活。它已不再是一种空洞的编码记录格式,而是一个有着更加丰富内涵和外延的新概念。随着数字技术的发展,数字视频以其直观、形象等特点,在教育、商业、生活中得到了越来越广泛的应用。

以计算机为平台的非线性编辑系统的出现和普及,以及数码摄像机、数码相机技术的发展,使数字视频节目的制作发生了重大变革,利用PC电脑,就可以编辑制作VCD和DVD;几万元就可配置信号质量得到电视台认可的广播及后期制作系统。基于PC的数字视频制作系统,主要考虑是计算机硬件的配置和编辑软件的选择。

一、计算机硬件的配置

1.电脑的配置

目前,计算机技术的发展使得稍好的pc即可满足非线性编辑系统的使用(P4 CPU2.0,1 GB以上DDR内存)。由于视频文件比较大,且文件读写到硬盘是不间断的,需要稳定较高的速度才能避免掉帧现象,保证采集质量,因此,硬盘要使用7200转的大容量硬盘或SCSI硬盘。当然,配置越高越能提高采集和编辑的速度。

2.视频采集卡的选择

视频采集卡的种类较多,按采集质量可以分为广播级视频采集卡、专业级视频采集卡和家用级视频采集卡。广播级视频采集卡的特点是采集的图像分辨率高,视频信噪比高,视频文件庞大。普通专业、家用视频采集卡比广播级视频采集卡的性能稍差,输入输出接口为AV复合端子与S端子。常用的视频采集卡主要有1394卡,非编卡。

(1)1394卡

IEEE 1394是一种与平台无关的串行通信协议,标准速度分为100Mbps、200Mbps和400Mbps,是IEEE(电气与电子工程师协会)于1995年正式制定的总线标准。

目前,数码摄像机、数码相机和数字卫星接收装置等已经广泛采用了1394接口标准,数字电视、DVD播放机也将采用1394接口。1394接口的特点有:多媒体应用的实时数据传输捕捉;数据传输速率高;实时连接或断开时数据不丢失或中断;支持即插即用自动配置;支持不同设备和应用的通用连接;遵循IEEE 1394高性能串行总线标准。

(2)非编卡

非编卡的主要作用就是代替CPU/GPU来渲染影像,越好的非编卡渲染的时间越少质量也高,非编卡一般有硬件编辑加速和高品质的视频输入输出电路,标配的数字、模拟等接口可以方便的与各种标清设备连接。以DPS-Velocity非线性编辑卡为例,它具备以下强大的功能:全集成、全实时编辑制作环境;直接输出MPEG-1、MPEG-2、VideoCD、DVD、AVI、RealVideo&RealAudio、Windows Media、Quicktime ;整合DVD刻录功能;三点/四点编辑功能;169/43兼容;10比特量化,12比特特技处理;500种预定义二、三维特技;实时快慢动作及倒放 ;实时色键,亮度键,Alpha键 ;快速打包功能 ;可同时实现字幕的上滚、左飞 ;实时DVE运动字幕 ;EDL输入及输出(CMX 3400/3600,SONY 9100);虚拟文件系统(VTFS),支持BMP,IFF、RLA,TGA,VPB(宽泰格式),RAS,TIF,PIC,DPS等多种文件格式;LockStep插件支持3DSMAX及LIGHTWAVE 3D动画软件,直接生成视频文件及输出;支持动画无压缩输出;支持带Alpha通道的动画文件实时;捆绑Sound Forge XP音频处理软件,可以实时混响、回响、降噪、各种乐器效果声音润色等各种声音的处理;兼容国产优秀字幕插件,实现唱词,字幕贴图,运动功能;支持多种三维动画:3DSMAX、Lightwave 3D、Softimage 3D、Maya等;支持Adobe Premiere RT;网络生成及视频文件;兼容多种合成软件:Digital Fusion、After Effect;兼容多种效果插件:5DMonster、Ultimatte、Boris Fx、Inscriber TitleMotion。

视频采集就是将视频源的模拟信号通过处理转变成数字信号(即0和1),并将这些数字信息存储在电脑硬盘上的过程。这种模拟/数字转变是通过视频采集卡上的采集芯片进行的。通常在采集过程,对数字信息还进行一定形式的实时压缩处理,较高档的采集卡依靠特殊的处理芯片进行硬件实时数据压缩处理;而那些没实时硬件压缩功能的卡,也可通过电脑上的CPU进行被称为软件压缩的处理。

二、常用的非编软件

1.Vegas Video

Vegas是PC平台上用于视频编辑、音频制作、合成、字幕和编码的专业产品。它具有漂亮直观的界面和功能强大的音视频制作工具,为DV视频、音频录制、编辑和混合、流媒体内容作品和环绕声制作提供完整的集成的解决方法。

2.Adobe Premiere

Adobe Premiere软件用于Mac和PC平台,通过对数字视频编辑处理的改进(从采集视频到编辑,直到最终的项目输出),已经设计成专业人员使用的产品。它提供内置的跨平台支持以利于DV 设备的大范围的选择,增强的用户界面,新的专业编辑工具和与其他的Adobe应用软件(包括After Effects,Photoshop)无缝的结合。目前,Premiere 已经成为桌面制作人员的数字非线性编辑软件中的标准。

3.Ulead Media Studio Pro

Ulead Media Studio Pro包括一个编辑程序包,它的文本和视频着色功能方面具有特别的处理强度。Media Studio Pro提供基于PC 的纯MPEG-2和DV支持,它允许从录像机、电视、光盘或摄录一体机采集以及观看原始视频。使用Ligos公司的GoMotion技术,支持IEEE1394和MPEG-2的DV,确保高品质视频,并大大提高了生产效率。MSP的视频编辑器集合了所有的视频成分―――视频、声音、动画和字幕,并改进了这些成分,增加了特技和切换,可以将视频保存为一个文件,把放它在因特网、CD-ROM或录制到录像磁带上。另一个包括MSP的最佳的小程序是视频着色,这一可动画的视频着色程序允许直接在视频序列中的任何帧上着色。

4.Incite Studio

Incite Studio是一个Windows软件包,设计在Mat roxDigiSuite,DigiSuite LE和DigiSuite DTV 硬件上运行。Incite提供一个易用编辑界面、多层的编辑方式,包含许多实用程序以及许多具有无限关键帧的实时特技。

数字视频非线性编辑的第一步是采集素材,这一步是通过视频采集卡及相关的软件来实现的, 主要工作是对视频信号进行动态捕获、压缩和存储, 目的是将视频的模拟信号转换为计算机的数字信号, 即信息的数字化. 根据节目的需要或制作者对节目的不同要求, 在数字化过程中主要考虑恰当地选择数字化参数, 满足人们对图象、音频质量的要求。

1.编辑非线性编辑的特点集中体现在以下编辑环节中

(1)方便的素材浏览

在查看存储在磁盘上的素材时,非线性编辑系统具有极大的灵活性。可以用正常速度播放,也可以快速重放、慢放和单帧播放,播放速度可无级调节,也可以反向播放。

在确定编辑点时,非线性编辑系统的最大优点是可以实时定位,既可以手动操作进行粗略定位,也可以使用时码精确定位编辑点。不需要像磁带编辑系统那样花费大量时间卷带搜索,这大大地提高了编辑效率。

(3)精确的素材长度调整

在调整素材长度时,非线性编辑系统通过时码编辑实现精确到帧的编辑,同时吸取了电影剪接简便直观的优点,可以参考编辑点前后的画面进行直接手工剪辑。

(4)灵活的素材的组接

非线性编辑系统中各段素材的相互位置可以随意调整。编辑过程中,可以在任何时候删除节目中的一个或多个镜头,或向节目中的任一位置插入一段素材,也可以实现磁带编辑中常用的插入和组合编辑。

2.非线性编辑节目输出非线性编辑系统,可以用三种方法输出制作完成的节目。

(1)输出到录像带上

这是联机非线性编辑最常用的输出方式,对连接非线性编辑系统的录像机和信号接口的要求与输入时的要求相同。为保证图像质量,应优先考虑使用数字接口,其次是分量接口、S -Video接口和复合接口。

(2)输出EDL表

如果对画面质量要求很高,即使以非线性编辑系统的最小压缩比处理仍不能满足要求,可以考虑在非线性编辑系统上进行草编,输出E DL表至DVW或BVW编辑台进行精编。这时需要注意EDL表格式的兼容性,一般非线性编辑系统都可以选择多种EDL表的格式输出。

(3)直接用硬盘播出

这种输出方法可减少中间环节,降低视频信号的损失。但必须保证系统的稳定性或准备备用设备,同时对系统的锁相功能也有较高的要求。

四、数字视频制作中需要解决的问题

1.图像质量

原始素材的图像质量,是决定非线性编辑视频质量的重要因素。以模拟磁带形式存储的素材进行编辑以前,都必须被数字化,以压缩或不压缩的形式存储到硬盘中。模数转换和数据压缩(有损压缩)会造成图像质量的少量损失。如果前期拍摄图像信号较差,这种情况尤其明显。如果使用数字摄像机拍摄,但在素材上载时录像机与非线性编辑工作站之间是通过模拟接口而不是数字接口连接,则图像质量仍然会有损失。某些非线性编辑系统为了在系统内部维持恒定的数据率,在合成多层画面和生成特技时,会调整压缩参数,这在一定程度上也会引起图像质量的损失。

2.节目存储容量

目前,非线性编辑系统的应用受到素材硬盘和硬盘阵列最大存储容量的限制,硬盘中所能记录的素材和节目的时间长度可由公式计算出来。

因此,一个4.3GB的硬盘大约可以存储7分钟以21的压缩比记录的视频和以不压缩格式记录的音频。大多数非线性编辑系统的压缩参数可以调节,因此可以根据不同节目的制作要求,相应调整压缩比,以增加所能记录的素材长度。当前的非线性编辑系统多用较小的压缩比制作简短的节目,例如,新闻、广告、片头和M TV;而用较大的压缩比进行电视剧或专题片节目的草编。

3.死机问题――系统的不稳定性

在非线性编辑系统的使用过程中,如果处理不发,会由于死机或误操作造成数据的丢失。这多数是由硬件间的兼容问题、软件间的兼容问题以及硬件与软件之间的兼容问题造成的。这是系统的开放性必然带来的副效应,一段时间内无法完全克服,新的软件技术(智能技术)的应用和在编辑过程中的规范操作可以降低它造成的损失。

4.特技生成速度

部分高档非线性编辑系统采用了双通道数字视频处理硬件,能实时对两路视频信号进行切换和简单的特技混合。大多数的非线性编辑系统只能对一路视频信号进行实时压缩和还原,如果在节目中用到两路以上的多层特技,则需要一定的处理时间,通过软件方法进行数字合成。

基于PC平台数字视频制作系统。以Intel及其兼容芯片为核心,型号丰富,性价比高,装机量大,发展速度也非常快,是当今的主导型系统。另外,这类非线性编辑系统正在向网络化发展,大大提高了制作、播出效率。非线性编辑技术的发展经历了20多年的时间。近年来,数字电视技术和电脑多媒体技术的高速发展,硬件技术的日趋成熟,使非线性编辑在影视制作中的应用越来越多。随着设备的不断小型化,相信这种高质量、高效率的影视制作手段将得到更加广泛普及的应用。

参考文献:

[1]冯锡增,丘敬平,李萍.非线性编辑应用基础[M].北京:中国广播电视出版社,2000.

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基金项目:江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目――《基于网络的视频节目制作》。