非線性與多媒體中的視頻

1、非線性與多媒體中的視頻第四軍醫(yī)大學(xué)教育技術(shù)中心 夏仁康 摘要：隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的快速發(fā)展，視頻信號也逐步成為電腦中的重要數(shù)據(jù)，非線性編輯系統(tǒng)就是以計(jì)算機(jī)為核心的電視節(jié)目編輯制作系統(tǒng)，同時(shí)視頻信號作為多媒體教材的一個(gè)重要媒體形成也經(jīng)常在電腦里出現(xiàn)，一個(gè)是電視機(jī)，一個(gè)是電腦顯示器，兩個(gè)看起來極相似的顯示裝置，由于其顯示方式制式的不同，往往在制作上有一定的差異。本文試圖闡述非線性編輯和多媒體制作中的視頻特點(diǎn)以及制作技巧，以使我們的制作上一個(gè)新臺階。關(guān)鍵詞：視頻、非線性編輯、多媒體教材我們常常在電視上看到一些欄目片頭、節(jié)目介紹、廣告宣傳等等，其畫面靚麗、動感強(qiáng)勁、信息量大。它們長則30秒至一兩分鐘，短

2、則10秒、5秒，扣人心弦，回味無窮。它們的制作大多采用非線性設(shè)備，采取多層畫面巧妙組合，疊加合成，有些加入三維動畫、二維圖文等多種信息，制作起來除創(chuàng)意上的獨(dú)特構(gòu)思，還有技術(shù)上的周密設(shè)置，才能使作品美不勝收。然而并非所有的作品都盡善盡美，在一些地方臺的節(jié)目中，有些甚至是中央臺的節(jié)目中，也常常出現(xiàn)一些美中不足，比如，畫面的抖動現(xiàn)象，尤其是橫向移動時(shí)抖動的畫面讓人極不舒服，在此筆者不是求全責(zé)備，而是一些制作人員不了解電視制式及其特點(diǎn)和電腦顯示特點(diǎn)的區(qū)別，一個(gè)小小的失誤而留下遺憾。其次，在多媒體教材制作中，視頻也越來越顯示出其獨(dú)特的媒體優(yōu)勢，甚至可以認(rèn)為，沒有視頻的多媒體教學(xué)軟件似乎是缺憾的軟件，然而

3、電腦中顯示的視頻和電視中的視頻有什么不一樣？怎樣才能更好地制作出符合電腦顯示的視頻信號呢？本文擬對這些問題作一些剖析。一、視頻信號的特點(diǎn)視頻信號一般是指用攝像機(jī)拍攝記錄在磁帶上的圖像，當(dāng)然也可以不用磁帶的介質(zhì)直接通過專用的視頻捕捉卡采集在計(jì)算機(jī)硬盤里，通常這種捕捉卡和硬盤都是專用的，在軟件的支持下，就可以將這些視頻信號進(jìn)行編輯處理，經(jīng)編輯后的節(jié)目輸出到電視上就是電視節(jié)目，經(jīng)過適當(dāng)?shù)膲嚎s處理用在多媒體教材中就是多媒體中的視頻。從視頻信號的攝取采集編輯合成播出，關(guān)鍵的硬件在于視頻捕捉卡，信號采集時(shí)，需經(jīng)過壓縮，回放時(shí)需經(jīng)過解壓縮（高檔的視頻卡已做到無壓縮）。分析視頻信息就可得知，視頻圖像是由一幅幅

4、單獨(dú)的畫面（稱為幀frame）序列，這些畫面以一定的速率（每秒鐘顯示的幀數(shù)FPS）連續(xù)地投射在屏幕上，使觀察者具有圖像連續(xù)運(yùn)動的感覺。典型的幀率從24FPS到30FPS，這樣的視頻圖像看起來是光滑連續(xù)的。由于世界各地使用的視頻標(biāo)準(zhǔn)不完全相同，主要有NTSC和PAL兩種標(biāo)準(zhǔn)制式。NTSC制標(biāo)準(zhǔn)每秒播放速度是30幀，滿屏顯示尺寸是720480；PAL制標(biāo)準(zhǔn)每秒播放速度是25幀，滿屏顯示尺寸為720576。以PAL制為例，每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量約為33.12MB，這樣大的突發(fā)數(shù)據(jù)量引入計(jì)算機(jī)，一般的微機(jī)硬件環(huán)境是無法承愛的，所以，需要硬件的壓縮和高速硬盤的記錄。通常每秒鐘輸出5M以上的數(shù)據(jù)量即可達(dá)到廣播

5、播出的水平。二、電視畫面與電腦畫面的區(qū)別電視畫面與電腦畫面的區(qū)別在于其顯示設(shè)備的區(qū)別。電視畫面是由電視機(jī)或電視監(jiān)視器顯示的。在我國由于采用PAL彩色制式，其本質(zhì)是采用的隔行倒相式描方式，也就是每秒掃描25幀，每一幀是由兩個(gè)半幀組成，半幀又叫一場（或叫區(qū)域 Field），所以PAL制掃描頻率為每秒50場；NTSC制則是逐行掃描方式，每秒鐘掃描60個(gè)半幀，30幀，這就是場與幀的關(guān)系。電腦顯示器其掃描方式是逐行掃描，其頻率的高低是由顯示器的優(yōu)劣來決定的，高檔的顯示器從每秒60Hz一直到150Hz甚至更高，頻率越高，其穩(wěn)定性越好，人眼看上去越舒服。正是由于電視和電腦顯示設(shè)備制式和頻率的這些差異導(dǎo)致在制

6、作上的許多差異，也正是由于我們一些從事電腦的制作人員不了解電視，或電視制作人員不了解電腦而出現(xiàn)畫面上的一些遺憾。三、場與幀在視頻合成中的應(yīng)用了解了電視信號的掃描制式，場與幀的概念即其相互關(guān)系就不難理解電視畫面上出現(xiàn)的抖動現(xiàn)象了。在一般的非線性編輯系統(tǒng)中，視頻捕捉卡都是以場的形式采集的，由于組成一幀畫面有兩場，又叫做單場和雙場，或叫上場和下場，所以如果采集卡采集時(shí)的場序和回放時(shí)的場序不一致就會出現(xiàn)畫面抖動現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般不會出現(xiàn)在原始素材（未經(jīng)過任何特技處理的鏡頭）上，而常出現(xiàn)在多層畫面的合成疊化、摳像、快慢動作、運(yùn)動處理等特技在生成或?qū)崟r(shí)播放時(shí)，這里就存在一個(gè)畫面場序的設(shè)定問題，各種不同的硬

7、件，其設(shè)置略有不同，如果是多通道實(shí)時(shí)輸出的硬件只要即時(shí)設(shè)置就可以從監(jiān)視器上看到，大部分是軟件生成時(shí)其輸出設(shè)置上有三個(gè)選項(xiàng)，即幀（full frame）場1（field 1）、場2（field 2），如果要輸出到電視上一定要設(shè)置在“場（field）”上，至于是場1還是場2，則要看采集時(shí)的狀態(tài)，可通過試驗(yàn)生成幾幀來鑒別，一般非線性視頻卡通常是在“field 1”上，這就是問題的關(guān)鍵所在。由此可以看出，一些三維動畫在電視上也有抖動感覺，單幀看時(shí)，畫面很穩(wěn)定，連續(xù)播放時(shí)就出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，這也是在動畫生成時(shí)沒有把“field”選項(xiàng)打開的原因，當(dāng)然，打開“場”著色時(shí)，會增加運(yùn)算時(shí)間，但為使畫面平滑也只有這樣

8、做。尤其是橫向移動和速度較快的物體更為重要，也就是說打開“場”著色，物體運(yùn)動再快或橫向運(yùn)動再明顯輸出的畫面都是平滑穩(wěn)定的。（注意，單幀看時(shí)則出現(xiàn)虛邊或抖動，這是正常的，也正是場序和掃描制式造成的結(jié)果。）這種場的應(yīng)用僅僅適用于電視輸出，而用在多媒體教材制作中則是另外一回事。由于視頻輸出是由專用的硬件和高速硬盤支持的，一般能滿足高清晰度，真彩色，滿屏輸出的要求，而多媒體教材制作中視頻一般是在普通IDE硬盤或在光盤上運(yùn)行，無論是系統(tǒng)總線還是硬盤、光盤速度都無法達(dá)到電視畫面輸出的數(shù)據(jù)流，所以通常是在時(shí)間分辨率即每秒鐘播出的幀數(shù)、空間分辨率即畫面的大小和像素的多少以及顏色分辨率三方面進(jìn)行平衡?？紤]到多媒

9、體教學(xué)軟件的使用環(huán)境不盡相同，一般要求不低于每秒15幀，畫面大小320X240即可滿足要求。而且要求不在硬件解壓縮的條件下也能播放，所以這里就涉及壓縮與輸出的設(shè)置問題。四、壓縮算法對視頻信號的影響通常情況下，用于多媒體的視頻信號比電視信號要求低，所以采集時(shí)，視頻卡也不一定要求很高，如果用非線性編輯專用卡采集可以把數(shù)據(jù)量、尺寸等參數(shù)設(shè)置低一些，如果用較低檔的視頻卡采集可以根據(jù)其卡的參數(shù)設(shè)定。無論是用非線性專業(yè)卡或多媒體級的低檔卡采集的信號都是其硬件自身所具有的壓縮編碼方式，播放時(shí)離不開其硬件環(huán)境的支持，要使其視頻信號在軟件中能用，并能用于其它環(huán)境，就必須將硬件的壓縮編碼方式改變成軟件編碼方式。這

10、就要將視頻信號進(jìn)行編輯處理最后壓縮生成為新的文件。常用的文件格式有AVI、MOV、MPEG等，常用的壓縮方式有：“ Microsoft video 1、Cinepak code by radius、Intel indeo vedeo R3.2、4.0、5.06”等等，這些都是PC機(jī)平臺的壓縮方式，而且根據(jù) windows 版本的不同其壓縮方式也有差別。此外，“Micentosh”平臺的壓縮方式還略有不同。實(shí)踐證明：“Microsoft Video 1”的標(biāo)準(zhǔn)是最通用的AVI格式，它在“Windows”下能順利的播放，但由于其版本低，相對于“Indeo video 3.2”或“5.06”壓縮方式，壓縮質(zhì)量差，且數(shù)據(jù)量大，所以最好不用。“Indeo video 3.2”的壓縮算法是較好的一種，不但數(shù)據(jù)量可以接受、畫面質(zhì)量好，在“Windows95”以上的平臺上均能播放。此外，在輸出選項(xiàng)上與非線性編輯輸出不同，不能選擇場（Field）的形式，而只能選擇幀（Frame）的形式，否則，在電腦顯示器播放時(shí)就會出現(xiàn)毛邊，影響觀看效果。MPEG也是一種較好的壓縮方式，其壓