數(shù)字特技與圖文制作

1、數(shù)字特技與圖文制作 數(shù)字特技也稱為數(shù)字視頻效果（Digital Video Effect，DVE）。 DVE是在電視節(jié)目制作過程中，利用數(shù)字視頻制作設(shè)備，對(duì)電視畫面進(jìn)行特殊技法處理，以達(dá)到某種畫面效果的制作方法。數(shù)字特技與模擬特技的最大不同是，數(shù)字特技能對(duì)圖像本身的一些參數(shù)，如畫面尺寸、形狀、亮度和色度等進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生像畫面的擴(kuò)大、縮小、旋轉(zhuǎn)以及多畫面和多重凍結(jié)等模擬特技無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊效果。 數(shù)字特技系統(tǒng)的基本模型 解碼器與AD變換器將復(fù)合模擬彩色全電視信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字分量信號(hào)，并存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中。 幀存儲(chǔ)器是數(shù)字特技機(jī)的核心，它可以將完整的一幀（兩場(chǎng)）電視圖像信號(hào)存儲(chǔ)起來，數(shù)字特技的實(shí)現(xiàn)

2、就是通過對(duì)AD變換后存儲(chǔ)于幀存儲(chǔ)器中的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種讀寫處理來完成的。 DA變換器與編碼器的任務(wù)是，將幀存儲(chǔ)器輸出的數(shù)字分量信號(hào)轉(zhuǎn)換成為模擬彩色全電視信號(hào)。 存儲(chǔ)控制和讀寫地址修改單元的任務(wù)是控制圖像存儲(chǔ)參數(shù)，并通過改變讀寫地址使電視圖像的幾何位置發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)特技效果。 存儲(chǔ)控制和讀寫地址修改單元的任務(wù)是控制圖像存儲(chǔ)參數(shù)，并通過改變讀寫地址使電視圖像的幾何位置發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)特技效果。 數(shù)字特技的基本組成 數(shù)字特技主要是由AD變換、空間濾波、空間內(nèi)插、幀存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)控制器及讀寫地址發(fā)生器等電路組成。 由于數(shù)字圖像的壓縮是通過對(duì)樣點(diǎn)的抽刪實(shí)現(xiàn)的，它相當(dāng)于取樣頻率的降低。當(dāng)?shù)陀谀慰固厝?/p>

3、樣準(zhǔn)則規(guī)定的極限，就會(huì)造成混迭失真。為此在特技機(jī)中設(shè)置了空間濾波器，使壓縮的圖像在寫入幀存儲(chǔ)器前在水平和垂直兩個(gè)方向上的信號(hào)帶寬都隨縮小系數(shù)減小到折疊頻率以內(nèi)，從而避免混迭失真。 進(jìn)行圖像壓縮時(shí)，通常需要按壓縮系數(shù)的大小對(duì)樣點(diǎn)進(jìn)行抽刪，并將由原來相關(guān)的樣點(diǎn)形成的新樣點(diǎn)值寫入幀存儲(chǔ)器?？臻g內(nèi)插器通過對(duì)相鄰樣點(diǎn)值的不同加權(quán)來得到新樣點(diǎn)值。 數(shù)字特技的基本原理 數(shù)字特技的基本原理是將模擬視頻信號(hào)經(jīng)采樣、量化，即經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換形成數(shù)字信號(hào)，然后按某一數(shù)學(xué)模型利用運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，再將運(yùn)算后的數(shù)據(jù)經(jīng)過DA變換輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面的形狀、大小、位置和方向的變化。數(shù)字特技效果包括二維和三維兩種形式。二維數(shù)字特技

4、所實(shí)現(xiàn)的圖像變化和運(yùn)動(dòng)僅在XY平面上完成，在反映圖像深度的Z軸上并無(wú)透視效果發(fā)生，從而給人以二維平面的視覺感受；三維特技除了能實(shí)現(xiàn)圖像在XY平面上的變化和運(yùn)動(dòng)外，還能使圖像在Z軸上產(chǎn)生遠(yuǎn)近變化的透視效果，從而給人以立體感。這里以二維特技為例介紹數(shù)字特技的基本原理。 首先，把一個(gè)電視圖像的位置定義在一個(gè)坐標(biāo)內(nèi)。圖像屏幕的左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，圖像寬為L(zhǎng)，高為w，如圖又22所示，根據(jù)電視標(biāo)準(zhǔn)L：W=4：3。由于在數(shù)字特技中，各種圖像處理都是一場(chǎng)一場(chǎng)（而不是一幀一幀）進(jìn)行的，所以可以認(rèn)為一幅圖像也就是一場(chǎng)圖像。 當(dāng)一場(chǎng)圖像被數(shù)字化以后，可以想像出一幅由一點(diǎn)一點(diǎn)的樣點(diǎn)組成的數(shù)字圖像。假設(shè)數(shù)字圖像的樣點(diǎn)結(jié)構(gòu)

5、都是正交的，則對(duì)fs=4fsc的取樣頻率來說，在垂直方向上的樣點(diǎn)數(shù)與取樣頻率無(wú)關(guān)。它等于一場(chǎng)的掃描行數(shù)減去場(chǎng)逆程行數(shù)，即 312525=2875288在水平方向，總的樣點(diǎn)數(shù)與取樣頻率有關(guān)，若用TPN表示水平方向總樣點(diǎn)數(shù)，則 TPN 52（s） fs（ MHz） Fs=4fsc4X4.43 MHz177 MHz 則TPN=52 X 177920。同理，對(duì)于fs=3fsc，則TPN=702。 如果把一場(chǎng)數(shù)字化的圖像的樣點(diǎn)結(jié)構(gòu)用坐標(biāo)來表示，則圖像最左上角的一個(gè)樣點(diǎn)就是坐標(biāo)原點(diǎn)，水平方向的長(zhǎng)度為TPN，垂直方向的長(zhǎng)度為288， 顯然，該圖像樣點(diǎn)水平坐標(biāo)與垂直坐標(biāo)之間的關(guān)系不是個(gè)4:3，即：TP N 2

6、88不等于43。 為使圖像樣點(diǎn)結(jié)構(gòu)坐標(biāo)能滿足圖322中的關(guān)系，可將垂直方向兩相鄰樣點(diǎn)間的距離定為一個(gè)空間距離單位，并按 4 ：3的寬高比，將水平方向兩相鄰樣點(diǎn)的空間距離定為（ 288 X4/3）TPN=384TPN（1個(gè)空間距離單位），這樣就得到如圖324所示的數(shù)字電視坐標(biāo)。 在數(shù)字電視坐標(biāo)下，設(shè)輸入圖像任一點(diǎn)的坐標(biāo)值為（H，V），該點(diǎn)在輸出圖像中的位置坐標(biāo)值為（X，y）。二維圖像變換時(shí)，輸出與輸入坐標(biāo)間符合下列數(shù)字關(guān)系 xSHH十K1Vx。 y SVVK2H+y0 數(shù)字特技效果的種類很多，這里簡(jiǎn)單介紹幾種常見的數(shù)字特技。 1圖像的擴(kuò)大與縮小 一幅經(jīng)過數(shù)字化的圖像，按其空間位置與存儲(chǔ)器的地址的

7、對(duì)應(yīng)關(guān)系，順序地把樣值數(shù)據(jù)寫人幀存儲(chǔ)器中，若按正常速度讀出，則在屏幕上顯示原來寫人的圖像；若把行、場(chǎng)方向上的樣點(diǎn)數(shù)均勻地刪除掉一半（相鄰樣點(diǎn)等間隔地保留與刪除），再按正常的速度讀出即可得到壓縮l4的圖像；若將局部圖像的樣點(diǎn)按SH、Sv的大小重復(fù)讀出，便可得到局部放大的圖像效果。如前所述，由于放大效果會(huì)使圖像清晰度下降，因此在實(shí)際中很少采用。 2平滑移動(dòng)效果 平滑移動(dòng)是指整幅畫面在屏幕上沿著水平方向或垂直方向移動(dòng)，畫面的大小尺寸保持不變，如圖328所示。平滑移動(dòng)的實(shí)現(xiàn)原理是在讀寫地址上進(jìn)行加減處理。 3多影效果 多影效果是結(jié)合圖像的連續(xù)擴(kuò)大與縮小和平滑移動(dòng)兩種特技效果，使圖像不斷地縮小和偏移，并

8、存入幀存儲(chǔ)器中，使屏幕上產(chǎn)生圖像的多影效果，如圖329所示。 4凍結(jié)效果 凍結(jié)是指畫面圖像由運(yùn)動(dòng)變化轉(zhuǎn)為凝固靜止。就像電影片的定格和有動(dòng)態(tài)伺服電路的錄像機(jī)停格效果一樣。對(duì)數(shù)字特技來說，它只要令寫入禁止而重復(fù)讀出存儲(chǔ)器中的同一幅圖 像信號(hào)就會(huì)得到靜止畫面，給人以畫面凍結(jié)的感覺。這種效果也可稱為單畫面的靜像效果 5裂像效果 如圖330所示，將原輸入圖像分裂為若干塊并顯示在屏幕上的特技效果稱為裂像效果。實(shí)現(xiàn)裂像的基本過程是，先無(wú)壓縮地寫入原圖像，讀出時(shí)如果在水平地址的某個(gè)位置跳過若干個(gè)地址，即相當(dāng)于增加一個(gè)常數(shù)后再讀出，就得到水平裂像效果。同樣，讀出時(shí)如果在垂直地址的某個(gè)位置跳過若干個(gè)地址再讀出就得

9、到垂直裂像效果。在裂像特技中，水平裂像和垂直裂像是可以同時(shí)進(jìn)行的。 6鏡面效果 在正常情況下，圖像信號(hào)的數(shù)字信號(hào)是按照從左到右，從上到下的順序讀出的，如果把一幅圖像的數(shù)字信號(hào)按自右至左、自下而上的方向讀出時(shí)，便可得到圖像的反轉(zhuǎn)效果。水平方向相反，畫面左、右倒置。垂直方向相反，畫面上、下倒置。若使正、反兩個(gè)圖像分處在畫面中相互對(duì)稱的位置時(shí)，便產(chǎn)生了所謂的鏡面效果， 7馬賽克效果 馬賽克效果是通過降低讀地址線的量化等級(jí)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。 8油畫效果 畫面的油畫效果是一種涂色手段在數(shù)字特技中的運(yùn)用。攝像機(jī)拍攝的畫面的顏色和層次都是很豐富的，如果對(duì)這些畫面進(jìn)行減少亮度和色度信號(hào)的量化級(jí)數(shù)處理，就會(huì)使圖像的色彩和亮度變化的等級(jí)數(shù)減少，出現(xiàn)如同油畫那樣較大塊的著色，給人以神秘和粗礦的感覺。 9旋轉(zhuǎn)效果 讓畫面圍繞某個(gè)軸線做轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為圖像旋轉(zhuǎn)效果，如圖333所示。通常把繞X軸的旋轉(zhuǎn)稱為翻滾（Tumble），而繞y軸的旋轉(zhuǎn)稱為翻轉(zhuǎn)（SPin）。其中，繞z軸旋轉(zhuǎn)的效果可以不考慮透視現(xiàn)象，繞X、y軸的旋轉(zhuǎn)必須考慮透視的影響。如畫面繞y軸的翻轉(zhuǎn)相當(dāng)于圖像翻轉(zhuǎn)時(shí)沿X軸方向的壓縮，而且壓縮的程度也是在變化的。X、y、。軸的坐標(biāo)原點(diǎn)可以不在屏幕中心，而定位在其他位置。 10運(yùn)動(dòng)軌跡效果 運(yùn)動(dòng)