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非線性編輯在數字影視節目中的應用分析
摘要:隨著非線性編輯系統在廣播電視領域的普遍應用，帶給廣電從業者更加快捷、高效的生產流程和工作方式,非線性編輯系統被廣泛應用于影視節目的后期制作。筆者結合實際工作出發,探討了非線性編輯技術在數字影視中的位置及應用。
關鍵詞:非線性編輯 節目制作 系統構建 數字影視
在20世紀后期,隨著數字技術的飛速發展,非線性編輯被廣泛應用于影視的后期制作。非線性編輯主要指以各種類型計算機為中心構成的視音頻信息編輯工作;是指將節目采集到計算機后直接從計算機的硬盤中以幀或文件的方式迅速、準確地存取素材進行編輯的方式;是能夠隨機訪問任意素材,不受素材存放時間、區間限制的編輯。從廣義上來說,數字影視節目的非線性編輯技術可以包括:視頻素材的獲得、視頻對象的合成、視頻素材的編輯、視頻特技的生成、繪畫和顏色調整、字幕的疊加等六個方面。在非線性編輯系統中,最為重要的是加入了動畫模型、數字特技和多層合成等功能,從而使得非線性編輯系統成為影視制作者充分發揮其創造力和想像力的技術平臺論文下載。
1 非線性編輯系統的構建
非線性編輯系統主要應用于廣播電視及各類廣告制作單位。它主要是由計算機平臺(含視音頻處理卡、專業顯卡、三維特技卡等)、大容量的高速硬盤、音視頻輸入輸出設備、監視器等硬件設備,并配以相應的非線性編輯軟件組成。
1.1 系統硬件 20世紀90年代中期,非線性編輯開始在我國出現并得到應用。在非線性編輯系統中,最本質的一點是系統處理的是數字信號,如非數字信號輸入系則需進行A/D轉換,采用數字技術存入計算機硬盤中,并利用節目制作編輯軟件在計算機上進行運算、操作。由于非線性編輯系統數據硬盤的存儲容量有限,而非壓縮的廣播電視信號數據十分龐大,如果采用QPSK調制,所需傳輸帶寬在100 MHz以上,故應根據圖像質量需求對原始信號進行相應壓縮。壓縮比越大,可輸入的圖像信號越多,但圖像質量也就越差。
1.2 系統軟件 非線性編輯系統的軟件為非線性編輯系統提供GUI(圖形用戶界面)和網絡骨理等功能,也可用來完成視頻剪輯、字幕疊加、三維動畫、數字特技、音頻制作、顏色渲染等復雜編輯工作�，F在世界上非線性編輯軟件種類很多,依其功能可以把它們分為兩類:第一類:專用型軟件,針對硬件的設置而專門開發的,它們可以直接調用非線性卡內設置的硬件特技或專門的特技卡內的硬件特技而形成實時特技或短時間的生成特技,從而大大加快了節目的編輯速度。第二類:通用型軟件,通用型軟件大都不能直接與非線性編輯板卡掛靠進行輸入輸出,但可以對已進入了硬盤陣列的視音頻素材進行加工、處理和編輯,或者制作自己的二維或三維圖像與那些視頻素材合成,再由輸入輸出軟件輸出。
2 非線性編輯技術及其應用
2.1 視頻素材的獲得 三維掃描儀或攝像機將不同角度拍攝的物體照片作為三維模型參數輸入到Image Modeler軟件中,該軟件會通過計算得到物體的多邊形網格框架;然后用戶根據此框架制作出三維模型;在三維模型建好之后,光學捕捉系統(MotionAnalysis)從實際拍攝的場景中提取出運動參數,輸人到Match Mover軟件從而實現三維動畫的效果;最后,為了使效果更逼真,采用Phoenix Tools for MAYA軟件對整個動畫進行渲染。
2.2 視頻圖像的合成 數字視頻包括以下4個方面的技術:
2.2.1 多層疊加 將多層視頻對象(圖像、文本、圖形和動畫等)疊加到一起,疊加方式可以是不透明或部分透明。在多層疊加中,每一層視頻對象的優先級別不同,屏幕上顯示的最外一層的優先級別最高,越往里優先級別越低。每層視頻對象還可進行各自的特技處理,如旋轉,縮放,濾波等。 2.2.2 色鍵 色健效果首先是將前景中的視頻對象從某一單色中摳出(一般為蘭色),這一過程稱為遮罩(Mask)生成過程。在遮罩上,視頻對象內部各像素a=1,外部各像素a=0,通過a值將前景和背景合成,在a=1處顯示前景中的視頻對象,在a=0處顯示背景,從而產生將前景中的視頻對象摳出和背景合成的效果,這一技術可用于虛擬演播室。
2.2.3 外鍵 用于選擇視頻圖像的某一部分進行疊加。此時將遮罩單獨存為一個圖像文件,并將該圖像作用到任意視頻圖像上,然后選擇a值,在a=1處顯示一個視頻圖像,在a=0處則顯示另一個視頻對象。
2.3 視頻素材的剪輯和視頻特技的生成 采用非線性編輯軟件,可以對視頻素材進行剪接、劃像、移動、替換、插入和覆蓋等操作,在此過程中,制作人員可以根據需要加入視頻特技。最常用的視頻特技有淡入淡出、劃像,飛像,卷頁,翻頁等。隨著計算機圖形學的發展,三維特技也越來越多地被采用。它主要是通過模擬自然的光照,采用表面陰影法、透明、光線追蹤等方法,產生圖像的紋理,從而使二維的圖像產生三維的效果。
2.4 顏色校正和字幕疊加 顏色校正即對數字圖像的色度信號進行處理。字幕疊加則分硬件和軟件兩種方式。軟件字幕是利用作圖軟件的原理把字幕作為圖形處理,將其調入編輯軌對某一層圖像進行摳像貼圖,完成字幕功能;硬件字幕通常由一個圖形加速器和一個圖文幀存組成,圖形加速器主要用于對單個像素、專用像素和像素組等圖形部件的管理,它具有繪制線段、圓弧和顯示模塊等高層次圖形功能。疊加字幕的過程是將漢字從硬盤的字庫中調到計算機內存中,以線性地址寫入圖文幀存,經屬性描述后輸出到視頻混合器中,將視頻圖像合成后輸出。
2.5 數字視頻的輸出 目前的非線性編輯軟件都是在數字視頻無壓縮的情況下進行處理的,數據量巨大。因此,很多非線性編輯軟件都具有視音頻壓縮編碼功能,將經過編輯的節目快速壓縮為MPEG-1/2/4,M-JPEG等編碼格式輸出,從而大大降低了存儲的數據量,以適應不同場合的應用。
3 非線性編輯技術的新發展
演播室制作中涉及大量對編碼壓縮節目的處理,如不同節目間的拼接,在畫面上加字幕、臺標等效果。目前,由于演播室非線性編輯系統多采用對沒經過壓縮的視頻信號進行編輯的方式制作節目,這就需要在存儲的壓縮圖像和編輯非壓縮圖像之間進行格式轉換。不僅增加了計算量,還會導致由于編解碼和量化而產生的圖像降質。在這種情況下,人們需要考慮直接在壓縮域對數字視頻進行編輯,從而加快電視節目的制作、分配、存儲、傳輸和播出一體化的進程。
4 結語
數字化電視系統發展的步伐日趨加快,計算機技術逐步滲透到廣播電視的各個領域。非線性編輯技術經歷了多年的發展,其軟硬件技術日趨成熟。既能滿足高端的電影特技制作逼真炫目的需要,又能滿足低端的新聞剪輯制作。非線性編輯系統功能將更加完善,在廣播電視行業占據的地位也會越來越重要,作為一項朝陽技術,其應用一定會迎來一個輝煌時代。
關鍵詞:非線性編輯 節目制作 系統構建 數字影視
在20世紀后期,隨著數字技術的飛速發展,非線性編輯被廣泛應用于影視的后期制作。非線性編輯主要指以各種類型計算機為中心構成的視音頻信息編輯工作;是指將節目采集到計算機后直接從計算機的硬盤中以幀或文件的方式迅速、準確地存取素材進行編輯的方式;是能夠隨機訪問任意素材,不受素材存放時間、區間限制的編輯。從廣義上來說,數字影視節目的非線性編輯技術可以包括:視頻素材的獲得、視頻對象的合成、視頻素材的編輯、視頻特技的生成、繪畫和顏色調整、字幕的疊加等六個方面。在非線性編輯系統中,最為重要的是加入了動畫模型、數字特技和多層合成等功能,從而使得非線性編輯系統成為影視制作者充分發揮其創造力和想像力的技術平臺論文下載。
1 非線性編輯系統的構建
非線性編輯系統主要應用于廣播電視及各類廣告制作單位。它主要是由計算機平臺(含視音頻處理卡、專業顯卡、三維特技卡等)、大容量的高速硬盤、音視頻輸入輸出設備、監視器等硬件設備,并配以相應的非線性編輯軟件組成。
1.1 系統硬件 20世紀90年代中期,非線性編輯開始在我國出現并得到應用。在非線性編輯系統中,最本質的一點是系統處理的是數字信號,如非數字信號輸入系則需進行A/D轉換,采用數字技術存入計算機硬盤中,并利用節目制作編輯軟件在計算機上進行運算、操作。由于非線性編輯系統數據硬盤的存儲容量有限,而非壓縮的廣播電視信號數據十分龐大,如果采用QPSK調制,所需傳輸帶寬在100 MHz以上,故應根據圖像質量需求對原始信號進行相應壓縮。壓縮比越大,可輸入的圖像信號越多,但圖像質量也就越差。
1.2 系統軟件 非線性編輯系統的軟件為非線性編輯系統提供GUI(圖形用戶界面)和網絡骨理等功能,也可用來完成視頻剪輯、字幕疊加、三維動畫、數字特技、音頻制作、顏色渲染等復雜編輯工作�，F在世界上非線性編輯軟件種類很多,依其功能可以把它們分為兩類:第一類:專用型軟件,針對硬件的設置而專門開發的,它們可以直接調用非線性卡內設置的硬件特技或專門的特技卡內的硬件特技而形成實時特技或短時間的生成特技,從而大大加快了節目的編輯速度。第二類:通用型軟件,通用型軟件大都不能直接與非線性編輯板卡掛靠進行輸入輸出,但可以對已進入了硬盤陣列的視音頻素材進行加工、處理和編輯,或者制作自己的二維或三維圖像與那些視頻素材合成,再由輸入輸出軟件輸出。
2 非線性編輯技術及其應用
2.1 視頻素材的獲得 三維掃描儀或攝像機將不同角度拍攝的物體照片作為三維模型參數輸入到Image Modeler軟件中,該軟件會通過計算得到物體的多邊形網格框架;然后用戶根據此框架制作出三維模型;在三維模型建好之后,光學捕捉系統(MotionAnalysis)從實際拍攝的場景中提取出運動參數,輸人到Match Mover軟件從而實現三維動畫的效果;最后,為了使效果更逼真,采用Phoenix Tools for MAYA軟件對整個動畫進行渲染。
2.2 視頻圖像的合成 數字視頻包括以下4個方面的技術:
2.2.1 多層疊加 將多層視頻對象(圖像、文本、圖形和動畫等)疊加到一起,疊加方式可以是不透明或部分透明。在多層疊加中,每一層視頻對象的優先級別不同,屏幕上顯示的最外一層的優先級別最高,越往里優先級別越低。每層視頻對象還可進行各自的特技處理,如旋轉,縮放,濾波等。 2.2.2 色鍵 色健效果首先是將前景中的視頻對象從某一單色中摳出(一般為蘭色),這一過程稱為遮罩(Mask)生成過程。在遮罩上,視頻對象內部各像素a=1,外部各像素a=0,通過a值將前景和背景合成,在a=1處顯示前景中的視頻對象,在a=0處顯示背景,從而產生將前景中的視頻對象摳出和背景合成的效果,這一技術可用于虛擬演播室。
2.2.3 外鍵 用于選擇視頻圖像的某一部分進行疊加。此時將遮罩單獨存為一個圖像文件,并將該圖像作用到任意視頻圖像上,然后選擇a值,在a=1處顯示一個視頻圖像,在a=0處則顯示另一個視頻對象。
2.3 視頻素材的剪輯和視頻特技的生成 采用非線性編輯軟件,可以對視頻素材進行剪接、劃像、移動、替換、插入和覆蓋等操作,在此過程中,制作人員可以根據需要加入視頻特技。最常用的視頻特技有淡入淡出、劃像,飛像,卷頁,翻頁等。隨著計算機圖形學的發展,三維特技也越來越多地被采用。它主要是通過模擬自然的光照,采用表面陰影法、透明、光線追蹤等方法,產生圖像的紋理,從而使二維的圖像產生三維的效果。
2.4 顏色校正和字幕疊加 顏色校正即對數字圖像的色度信號進行處理。字幕疊加則分硬件和軟件兩種方式。軟件字幕是利用作圖軟件的原理把字幕作為圖形處理,將其調入編輯軌對某一層圖像進行摳像貼圖,完成字幕功能;硬件字幕通常由一個圖形加速器和一個圖文幀存組成,圖形加速器主要用于對單個像素、專用像素和像素組等圖形部件的管理,它具有繪制線段、圓弧和顯示模塊等高層次圖形功能。疊加字幕的過程是將漢字從硬盤的字庫中調到計算機內存中,以線性地址寫入圖文幀存,經屬性描述后輸出到視頻混合器中,將視頻圖像合成后輸出。
2.5 數字視頻的輸出 目前的非線性編輯軟件都是在數字視頻無壓縮的情況下進行處理的,數據量巨大。因此,很多非線性編輯軟件都具有視音頻壓縮編碼功能,將經過編輯的節目快速壓縮為MPEG-1/2/4,M-JPEG等編碼格式輸出,從而大大降低了存儲的數據量,以適應不同場合的應用。
3 非線性編輯技術的新發展
演播室制作中涉及大量對編碼壓縮節目的處理,如不同節目間的拼接,在畫面上加字幕、臺標等效果。目前,由于演播室非線性編輯系統多采用對沒經過壓縮的視頻信號進行編輯的方式制作節目,這就需要在存儲的壓縮圖像和編輯非壓縮圖像之間進行格式轉換。不僅增加了計算量,還會導致由于編解碼和量化而產生的圖像降質。在這種情況下,人們需要考慮直接在壓縮域對數字視頻進行編輯,從而加快電視節目的制作、分配、存儲、傳輸和播出一體化的進程。
4 結語
數字化電視系統發展的步伐日趨加快,計算機技術逐步滲透到廣播電視的各個領域。非線性編輯技術經歷了多年的發展,其軟硬件技術日趨成熟。既能滿足高端的電影特技制作逼真炫目的需要,又能滿足低端的新聞剪輯制作。非線性編輯系統功能將更加完善,在廣播電視行業占據的地位也會越來越重要,作為一項朝陽技術,其應用一定會迎來一個輝煌時代。
參考文獻:
[1]倪強,周磊,張文軍.數字影視的非線性編輯及其技術研究[J].電視技術,2005,(07).
[2]丁海林.非線性編輯網絡系統的關鍵技術研究[J].西部廣播電視,2005,(10).
[3]張勇.非線性編輯系統架構探索研究[J].中國有線電視,2004,(16).
[4]鐘國旺.淺談非編系統的硬件技術[J].西部廣播電視,2003(5).
