第01章 數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述本章學習目標

1．了解數(shù)字媒體的基礎知識2．了解非線性編輯與合成的基本概念3．熟悉非線性編輯系統(tǒng)的功能與作用第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述數(shù)字媒體非線性編輯技術是一門新的綜合性技術，它涵蓋了電視技術、數(shù)字媒體技術和計算機技術的主要領域，其關鍵技術主要包括電影與電視編輯技術、數(shù)字視頻與音頻處理技術、數(shù)字圖形與圖像處理技術、數(shù)據(jù)壓縮技術、數(shù)字存儲技術、多媒體網(wǎng)絡技術以及計算機硬件技術等等。隨著關鍵技術的不斷發(fā)展，非線性編輯系統(tǒng)不但在電視臺、電影廠和音像出版社得到了越來越廣泛的應用，而且還在多媒體資源制作、網(wǎng)絡流媒體制作等計算機傳媒領域得到了廣泛的應用。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.1數(shù)字媒體基礎

1.1.1數(shù)字圖形與圖像數(shù)字媒體中的圖形與圖像主要是指靜態(tài)的數(shù)字媒體形式，它不僅包含著諸如形、色、明、暗等外在的信息顯示屬性，而且從產(chǎn)生、處理、傳輸、顯示的過程看，還包含著諸如顏色模型、分辨率、像素深度、文件大小、真/偽彩色等計算機技術的內在屬性。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.1數(shù)字媒體基礎

1.1.1數(shù)字圖形與圖像1.圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系一般來說，圖像所表現(xiàn)的顯示內容是自然界的真實景物，或利用計算機技術逼真地繪制出的帶有光照、陰影等特性的自然界景物。而圖形實際上是對圖像的抽象，組成圖形的畫面元素主要是點、線、面或簡單立體圖形等，與自然界景物的真實感相差很大。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.1數(shù)字媒體基礎

1.1.1數(shù)字圖形與圖像有時為了更好地利用計算機數(shù)字化的特性，圖形也可以用圖像來表示，圖像也可以抽象提取特征轉化為圖形來表示（這種抽象過程，會使原型圖像丟失一些顯示信息）。如下圖所示。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像2.圖形與圖像的像素像素是數(shù)字圖形與圖像中能被單獨處理的最小基本單元。從像素的視覺屬性看，它是一個最小可視單位。從像素的量值屬性看，它的數(shù)據(jù)結構應同時包含有顯示地址、色彩、亮度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就稱為像素值。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像3．圖形與圖像的顏色模型（1）RGB模型RGB模型也稱為加色法混色模型。它是以RGB（紅、綠、藍）三基色光互相疊加來實現(xiàn)混色的方法，因而適合于顯示器等發(fā)光體的顯示。F(物體顏色)=R×（紅色的百分比）+G×（綠色的百分比）+B×（藍色的百分比）第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像（2）CMY模型CMY模型（Cyan，Magenta，Yellow）是采用青、品紅、黃色3種基本顏色按一定比例合成顏色的方法。CMY模型又稱為減色法混色模型，因為色彩的顯示不是直接來自于光線的色彩，而是光線被物體吸收掉一部分之后反射回來的剩余光線所產(chǎn)生的。光線都被吸收時成為黑色，當光線都被反射時成為白色。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像（3）YUV與YIQ模型YUV適用于PAL和SECAM彩色電視制式，而YIQ適用于NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee,國家電視系統(tǒng)委員會）彩色電視制式。其中Y是亮度信號，U和V則是兩個色差信號，分別傳送紅基色分量和藍基色分量與亮度分量的差值信號，在NTSC彩色電視制式中使用YIQ模型，其特性與YUV模型相近。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像（4）HSI顏色模型HSI〔Hue-Saturation-Intensity(Lightness),HSI或HSL〕顏色模型用H、S、I三個參數(shù)描述顏色特性，其中H定義顏色的波長，稱為色調；S表示顏色的深淺程度，稱為飽和度；I表示強度或亮度。這些正是顏色的三要素。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像4．圖形與圖像的基本屬性（1）分辨率分辨率是一個統(tǒng)稱，分為顯示分辨率、圖像分辨率等。顯示分辨率是指某一種顯示方式下，顯示屏上能夠顯示出的像素數(shù)目，以水平和垂直的像素數(shù)表示。圖像分辨率是指組成數(shù)字圖形與圖像的像素數(shù)目，以水平和垂直的像素數(shù)表示。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像（2）顏色深度顏色深度是指圖像中每個像素的顏色（或亮度）信息所占的二進制數(shù)位數(shù)，記作位/像素（bitsperpixel，bpp）。常見顏色深度種類有：4位：這是VGA標準支持的顏色深度，共16種顏色。8位：這是數(shù)字媒體應用中的最低顏色深度，共256種顏色。16位：在16位中，用其中的15位表示RGB三種顏色，每種顏色5位，用剩余的一位表示圖像的其他屬性。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像24位：用三個8位分別表示RGB，稱為三個顏色通道，可生成的顏色數(shù)為16777216種，約16M種顏色，這已成為真彩色。32位：同24位顏色深度一樣，也是用三個8位通道分別表示RGB三種顏色，剩余的8位用來表示圖像的其他屬性。（3）Alpha通道使用32位顏色深度時，用一個8位來表示圖像的透明度信息，這個8位通道稱為Alpha通道。Alpha通道分為兩種類型：Straight和Premultiplied通道。StraightAlpha通道將像素的透明度信息保存在獨立的Alpha通道中，它也被稱為不帶遮罩的Alpha通道。PremultipliedAlpha通道不但保存Alpha通道中的透明度信息，而且同時保存RGB通道中的相同信息，因而它也被稱為帶有背景色遮罩的Alpha通道。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像5．圖形與圖像的基本類型位圖是由許許多多的像素組合而成的平面點陣圖。其中每個像素的顏色、亮度和屬性是用一組二進制像素值來表示的。矢量圖是用一系列數(shù)學公式來描述或處理一幅圖的，描述的對象包括一幅圖中所包含的各圖元的位置、顏色、大小、形狀、輪廓和其他一些特性，也可以用更為復雜的形式表示圖像中的曲面、光照、陰影、材質等效果。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像6．圖形與圖像的處理（1）圖形處理數(shù)字圖形處理包括二維平面及三維空間的圖形處理兩種?，F(xiàn)在圖形處理的具體內容主要包括：幾何變換，如平移、旋轉、縮放、透視和投影等；曲線和曲面擬合；建?；蛟煨停浑[線、隱面消除；陰暗處理；紋理產(chǎn)生；配色，等等。（2）圖像處理數(shù)字圖像處理是指將客觀世界中實際存在的物體映射成數(shù)字化圖像，然后在計算機上用數(shù)學的方法對數(shù)字化圖像進行處理。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.1數(shù)字圖形與圖像（3）圖形處理與圖像處理的區(qū)別圖形處理與圖像處理的區(qū)別在于，圖形處理著重研究怎樣將數(shù)據(jù)和幾何模型變成可視的圖形，這種圖形可能是自然界中根本不存在的，即人工創(chuàng)造的畫面。圖像處理側重于將客觀世界中原來存在的物體映像處理成新的數(shù)字化圖像，關心的問題是如何壓縮數(shù)據(jù)、如何識別、提取特征、三維重建等內容。實際上，圖形與圖像在處理與存儲時均按各自的特定格式和方法進行，而在屏幕上顯示時，二者都是以一定的分辨率和顏色深度在屏幕上以點陣的形式顯示出來。1．動態(tài)圖形與圖像的視覺原理

人眼具有“視覺暫留”的時間特性，人眼對光像的主觀亮度感覺與光像對人眼作用的時間并不同步,主觀感覺亮度是逐漸下降的,如圖1-2所示。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻圖像亮度視覺t亮度

t

△t圖1-2動態(tài)圖像之間在視覺亮度上的時間重疊特性曲線因而，動態(tài)圖形與圖像是由多幅連續(xù)的、內容相關而又彼此獨立的畫面序列構成的一種離散型時基媒體形式。非線性編輯系統(tǒng)也正是利用了動態(tài)圖形與圖像序列的這種離散時基特性對序列進行剪切、抽取、插入等操作，但仍然保持新序列的圖像之間在視覺亮度上的時間重疊特性，從而完成新的序列編排。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻1．動態(tài)圖形與圖像的視覺原理2．視頻與動畫(注意二者的區(qū)別)動態(tài)圖形與圖像序列根據(jù)每一幅畫面的產(chǎn)生形式，又分為兩種不同的類別。當每一幅畫面是人工繪制或計算機生成的畫面時，稱為動畫；當每一幅畫面是由各種設備實時獲取的自然界景物圖時，稱為動態(tài)影像視頻，簡稱視頻。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻3．視頻信號的描述（1）視頻掃描特性實際上，每秒24幅圖像的刷新率雖不會出現(xiàn)停頓現(xiàn)象，但仍會使人眼感到畫面的閃爍，要消除明顯的閃爍感就要使畫面刷新率提高一倍，即每秒48次以上（如圖1-3所示）。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻圖像亮度視覺t亮度

t

△t圖1-3畫面刷新率每秒48次以上的視覺亮度上的時間重疊特性曲線3．視頻信號的描述（1）視頻掃描特性視頻信號是采用了一種掃描技術來進行傳輸與呈現(xiàn)的。電視技術中是把一幀圖像的每一個像素按從左到右，從上到下的順序逐點掃描傳送的。在PAL制中1幀圖像分625個掃描行，為消除視覺閃爍感，又將原來一幀625掃描行的圖像按奇數(shù)、偶數(shù)掃描行分離為“奇”、“偶”兩幅（又稱為場）畫面，這樣，每場畫面采用隔行交織掃描方式，共312.5行。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻信號發(fā)送時先發(fā)送奇數(shù)場，然后再發(fā)送偶數(shù)場，在接收端先接收到奇數(shù)場光柵，將整幅圖象大致呈現(xiàn)所示），然后再接收偶數(shù)場，并將偶數(shù)場圖象鑲嵌在奇數(shù)場圖像中，從而得到了精細的整幅圖象，如圖1-4所示。

圖a圖b圖c第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻（a）奇數(shù)場圖像（b）偶數(shù)場圖像（c）奇、偶數(shù)場鑲嵌圖1-4隔行掃描圖像再現(xiàn)示意圖除了上述隔行掃描的方式之外，還有逐行掃描的方式，它是計算機屏幕畫面顯示的基礎，具有更好的動態(tài)顯示效果。作為計算機顯示基礎的逐行掃描方式已被吸納到數(shù)字高清晰度電視標準中來，電視第一次在大動態(tài)畫面和高清晰靜止畫面兩方面的顯示都達到了較好的平衡。

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻（2）視頻掃描格式目前掃描格式主要有兩大類：525/59.94和625/50，即：每幀的行數(shù)/每秒的場數(shù)。NTSC制的場頻準確數(shù)值是59.94005994Hz，行頻是15734.26573Hz；PAL制的場頻是50Hz，行頻是1562Hz。在數(shù)字技術中經(jīng)常用水平、垂直像素數(shù)和幀頻來表示掃描格式。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻目前數(shù)字視頻可以分為三種不同的標準：①ATSC(AdvancedTelevisionSystemsCommittee,廣播行業(yè)組織，美國高級電視系統(tǒng)委員會)標準

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻②DVB（TheDigitalVideoBroadcastingProject，數(shù)字視頻廣播節(jié)目）標準（是以歐洲為典型的數(shù)字視頻標準）

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻③ISDB(IntegratedServicesDigitalBroadcasting，綜合業(yè)務數(shù)字廣播)標準它是由歐洲的DVB-T衍生出來的集中在日本的數(shù)字視頻標準，可以說是經(jīng)修改的歐洲方案。與DVB-T相比，ISDB-T增加了部分接收和分層傳輸功能，是一種標準化的復用方案，可以靈活地集成和發(fā)送多節(jié)目的電視和其它數(shù)據(jù)業(yè)務。它可以接收的掃描格式與DVB系統(tǒng)相近。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻

（3）像素與幀的寬高比像素比是指圖像中的一個像素的寬度和高度之比，幀寬高比則是指圖像一幀的寬度和高度之比。在非線性編輯工作中建立新項目時，根據(jù)最終作品的要求都需要設置項目視頻畫面的幀寬高比，當導入的視頻素材使用了與項目設置不同的幀寬高比時，就必須確定如何協(xié)調這兩個不同的參數(shù)值。像素的寬高比為1時是方形像素，其它類型是矩形像素，這主要取決于不同標準的視頻圖像的水平與垂直像素數(shù)目的比值與其幀寬高比是否相同。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻（4）場及其順序視頻素材從掃描的形式上看，可以分為交錯式和非交錯式。在交錯視頻中，每一幀由兩個場(Field)構成，稱為奇場（OddField）和偶場(EvenField)，在Premierepro中稱為上場（UpperField）和下場（LowerField），這些場依順序顯示在NTSC或PAL制式的監(jiān)視器上。在非交錯視頻中，掃描線是按著從上到下的順序全部顯示的，而計算機圖形圖像軟件是以非交錯式顯示視頻的。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻（5）SMPTE時間碼SMPTE將以小時:分鐘:秒:幀的形式確定每一幀的地址。有幾種不同的SMPTE時間碼標準，用于不同的幀率。PAL制采納的是25fps的標準，而NTSC制采納了29.97fps的標準。但NTSC時間碼仍采用30fps的幀速率，這就造成了實際播放和測量的時間長度有0.1的差異。為了定位，制定出一個被稱為DropFrame（掉幀）的格式。多數(shù)視頻編輯系統(tǒng)既裝有掉幀，也裝有不掉幀時間碼格式。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻4．視頻信號的數(shù)字化數(shù)字化過程包括視頻信號的采樣、量化與編碼3個步驟，一般習慣稱其為數(shù)字化三步曲。以適當?shù)臅r間間隔讀取模擬信號波形幅值的過程叫“采樣”，將采樣時刻的信號幅值歸整定量的過程叫“量化”，將量化后的一連串整數(shù)用一個二進制數(shù)碼序列來表示叫做“編碼”。圖1-5是數(shù)字化過程的示意圖。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻幅109.7輸入波形值988.877.1665.8554.94322.311.40t（a）采樣量77輸入波形化66級55數(shù)44444322110t（b）量化（3bit）脈1001100111110100100101100010沖0t（c）編碼圖1-5采樣、量化、編碼示意圖

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻采樣編碼量化5．數(shù)字音頻技術能夠被人的聽覺感知并且被人們接受的聲音信號是一種模擬信號,因為它在時間上和幅值上都是連續(xù)（不間斷）變化的信號。同模擬視頻處理一樣，想要將模擬音頻在計算機內進行編輯處理，也要通過數(shù)字化轉換把模擬信號轉換為數(shù)字音頻信號。數(shù)字化轉換過程，同樣由采樣、量化和編碼構成。由于人耳能聽到的聲音最高頻率為20kHZ，也就是音頻的最大帶寬為20kHZ，因而根據(jù)采樣定理要想不失真地重構音頻信號，則采樣頻率必須高于被采樣信號所含最高頻率的兩倍，即采樣率只要高于40kHZ就可，這與視頻采樣速率比較起來低得多。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.2數(shù)字視頻與音頻

數(shù)字化后的視頻與音頻信號由于其所具有的龐大的信息量，還難于直接用在非線性編輯的實時處理工作中，因此數(shù)字化后的視頻與音頻信號還必須要經(jīng)過編碼壓縮。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼1．視頻信號的壓縮編碼在保持信號質量的前提下，設法降低碼率及數(shù)據(jù)量，才能使數(shù)字視頻標準得到應用。而這種降低碼率的過程，被稱為壓縮編碼，或信源編碼。信源之所以可以壓縮是因為視頻圖像信息內存在著大量的規(guī)律性，或稱相關性。由于圖像是以塊和輪廓組成的，在同一幀內（幀內）或相鄰幀之間（幀間）存在著大量相同的內容，在傳輸?shù)那耙粋€樣值中也包含了后一個樣值或后一幀中相關位置或相關頻率的樣值內容，這就是冗余內容。要去除信息中的相關性，去除冗余碼，使樣值獨立，從而提高熵值，降低信息碼流。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼

從視頻圖像壓縮后的質量角度看，壓縮方法基本可分成無損壓縮和有損壓縮兩類。在無損壓縮中，當數(shù)據(jù)被壓縮之后再進行解壓，得到的重現(xiàn)圖像與原始圖像基本相同。其壓縮率通常很小，并不實用。在有損壓縮中，有較高的壓縮比，，雖然解壓后得到的重現(xiàn)圖像相對于原始圖像質量降低了，但引起的微小誤差，不足以使人眼察覺。因此，有損壓縮是視頻處理中更有實用價值的方式。

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼1．視頻信號的壓縮編碼常用的壓縮標準是國際標準化組織推薦的JPEG和MPEG。JPEG是一種針對靜止的連續(xù)色調的圖像壓縮方法，它屬于帖內壓縮（只在本幀范圍內去除冗余量）。它可按大約20:1的比率壓縮圖像，而不會導致太大圖像質量和彩色數(shù)據(jù)的誤差，它的壓縮和解壓是對稱的，這樣壓縮和解壓可以使用相同的硬件或軟件，而且壓縮和解壓時間大致相同。

非線編系統(tǒng)中經(jīng)常使用的壓縮格式是在JPEG基礎上制定的Motion-JPEG標準，它實現(xiàn)了對視頻圖像的實時壓縮和解壓縮。使用Motion-JPEG方式捕獲的視頻在編輯過程中可以隨機編輯任意幀，而與其他幀不相關。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼1．視頻信號的壓縮編碼MPEG是一種不對稱的壓縮算法，壓縮的計算量比解壓縮大得多，所以壓縮常用硬件來執(zhí)行而解壓縮則用軟件、硬件均可執(zhí)行。由于MPEG壓縮形成的數(shù)字視頻不具有幀的定位功能，因此無法對幀進行編輯處理。在視頻制作過程中，往往是非線性編輯系統(tǒng)先采用通用的格式進行編輯，最后再轉換成MPEG文件。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼1．視頻信號的壓縮編碼第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼2．數(shù)字音頻的壓縮編碼音頻數(shù)據(jù)壓縮的方案可以有三方面的考慮，一是降低采樣頻率，二是降低量化位數(shù)，三是去除音頻編碼中的冗余信息。根據(jù)數(shù)字信號采樣定理的要求，根據(jù)音頻信號的帶寬等因素，人們一般將音頻采樣頻率確定為44.1kHz，不可能再降低了，其目的是確保聲音的高質量還原。數(shù)字音頻的壓縮可以從量化方面入手，可以減少每位樣本所需要的量化位數(shù)，然而這種量化位數(shù)的降低應是建立在確保音頻質量的基礎之上的，過于低的量化位數(shù)會導致信息的損失，降低音頻質量。

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼

更多的考慮是去除音頻編碼中的冗余信息。數(shù)字音頻的壓縮可以考慮兩個心理聲學模型，即絕對聽閾和掩蔽效應，以此來確定哪些成分在音頻信號內可能是冗余的。圖1-6反映了人的絕對聽閾的情況。

140(db)120120方

100SPL

8080方604040方20

00方絕對聽閾曲線-20

20401002004001k2k4k10k20kf(Hz)圖1-6等響度曲線第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼掩蔽閾值/db80強音處掩蔽效應60原絕對聽閾曲線4020001246810121416頻率/kHz圖1-71kHz聲音的掩蔽效應圖1-7反映了聲音的掩蔽效應。人耳對頻域中絕對聽閾曲線以下部分的聲音無法察覺，因而大量的在絕對聽閾曲線以下的音頻信號對人耳來說是毫無意義的，因此不必記錄或傳輸。被強音掩蔽了的弱音也無法被人耳察覺，因此同樣不必記錄或傳輸。另外可以將音頻信號中那些對人耳較不敏感的頻率段用較粗的量化步長量化，以便舍去一些次要信息，而對于人耳聽覺較敏感的頻段則設立較小的量化步長，使用較多的碼位來傳送，以確保必要的聲音信息。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.1數(shù)字媒體基礎

1.1.3數(shù)字壓縮編碼數(shù)字壓縮編碼技術是實現(xiàn)非線性編輯的基石。當前的非線性編輯系統(tǒng)中核心的部分就是視頻與音頻的壓縮與解壓縮硬件和軟件子系統(tǒng)，它在進行非線性編輯的過程中，自始至終擔當著對視頻與音頻信號的壓縮與解壓縮工作，以達到令人滿意的實時處理的視頻畫面和聽覺效果。

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1.1.3數(shù)字壓縮編碼第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎

非線性編輯嚴格意義上說應該稱為數(shù)字媒體非線性編輯，是數(shù)字媒體技術進入廣播電視領域的表征。數(shù)字媒體技術給傳統(tǒng)影視制作帶來的變化是巨大的，這不僅表現(xiàn)在技術手段的數(shù)字化上，而且也表現(xiàn)在新的理論和概念上，非線性編輯概念的出現(xiàn)，就是這一變化的體現(xiàn)

1．物理剪輯方式1956年，安培公司發(fā)明了磁帶錄像機，可以利用電視觀看編輯的節(jié)目了。但節(jié)目編輯形式仍沿用了電影的剪輯方式。這種編輯方式對磁帶有損傷，節(jié)目磁帶不能復用，編輯時也無法實時查看畫面。

第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎

1.2.1影視編輯發(fā)展歷程2．電子編輯方式1961年，錄像技術和錄像機功能不斷完善，電視編輯進入了電子編輯時代，可以利用標準的對編系統(tǒng)，實現(xiàn)從素材到節(jié)目的轉錄。電子編輯避免了對磁帶的損傷，在編輯過程中也可以查看編輯結果，及時修改。電子編輯的編輯精度不高，無法逐幀重放，帶速不均勻造成的接點處出現(xiàn)跳幀現(xiàn)象。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎

1.2.1影視編輯發(fā)展歷程第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎

1.2.1影視編輯發(fā)展歷程3．時碼編輯方式1967年，美國電子工程研制出了EECO時碼系統(tǒng)，1969年，使用SMPTE/EBU時碼對磁帶位置進行標記的方法實現(xiàn)了標準化，利用基于時碼設備的編輯技術和手段不斷涌現(xiàn)，編輯精度和編輯效率有了大幅度的提高。但是電視編輯仍無法實現(xiàn)實時編輯點定位功能，磁帶復制造成的信號損失也沒有徹底解決。。

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1.2非線性編輯基礎

1.2.1影視編輯發(fā)展歷程4．非線性編輯方式1970年，美國造出了第一臺非線性編輯系統(tǒng)，這種早期的模擬非線性編輯系統(tǒng)將圖像信號以調頻方式記錄在磁盤上，可以隨機確定編輯點。80年代出現(xiàn)了純數(shù)字非線性編輯系統(tǒng)，但當時壓縮硬件還不成熟，磁盤存儲容量也很小，因而視頻信號并不是以壓縮方式記錄的，系統(tǒng)也僅限于制作簡單的廣告和片頭。90年代以后，隨著數(shù)字媒體技術和存儲技術的發(fā)展、實時壓縮芯片的出現(xiàn)、壓縮標準的建立以及相關軟件技術的發(fā)展，使得非線性編輯系統(tǒng)進入了快速發(fā)展時期。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎

1.2.2非線性編輯概念

1．線性編輯與非線性編輯在影視編輯領域，“線性”與“非線性”的概念主要是從視音頻信息存儲的方式出發(fā)來區(qū)別的,一般來說，將存儲信息的順序與接受信息的順序相關或一致的方式稱為“線性”，將存儲信息與接受信息的順序不相關或不一致的方式稱為“非線性”。

人們用“線性“這個詞描述磁帶存儲視音頻信號的方式，這是因為磁帶存儲信息的順序與接收信息的順序相關，所以人們也就將基于磁帶存儲的編輯方式稱為線性編輯方式。人們用“非線性“這個詞描述數(shù)字硬盤、光盤等介質存儲數(shù)字化視音頻信息的方式，這是因為數(shù)字化存儲信息的位置是按照盤操作系統(tǒng)規(guī)則(Softwareroutine，一個軟件程序)進行分配的，存儲信息與接受信息的順序可以完全不相關。這樣，基于數(shù)字硬盤或光盤存儲的編輯方式也就被稱為非線性編輯方式。

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1.2.2非線性編輯概念

1．線性編輯與非線性編輯第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.2.2非線性編輯概念

2.脫機編輯與聯(lián)機編輯

“脫機(Off--l1ne)編輯”，即采用較低的分辨率和較大壓縮比（如100：1）將所用原始素材捕獲到計算機中，按照腳本計劃進行編輯操作，完成編輯后輸出EDL（EditDecisionList）表。該表又稱為編輯決策表，它記錄了視音頻編輯的完整信息?！奥?lián)機(On-line)編輯”，即先將EDL表文件輸入到編輯控制器內，然后控制廣播級錄象機以較小壓縮比（如2：1）按照EDL表自動進行廣播級成品帶的編輯及疊加實時特技(硬件特技)等，最終輸出為高質量的成品帶。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎

1.2.2非線性編輯概念

3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性視音頻信息存儲的不同特性從根本上決定了線性與非線性不同的編輯方式。為了對非線形編輯過程有更清晰的認識，首先要對線性編輯過程作一了解。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎

1.2.2非線性編輯概念

3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性

基于磁帶存貯介質進行編輯時，要受到磁帶存儲特性的制約。首先要在各素材帶上對所需的素材片段以時間碼的編號分別順序尋找，然后將找到的各個素材片段按時間碼的順序分別記錄在錄象機節(jié)目磁帶上，形成成品帶，這就是線性編輯過程。顯然，線性編輯過程就是一個內容復制的過程，而且這個復制過程很繁瑣。

以兩個素材帶為例（如圖1-8所示），各素材帶上所需的多個片段的順序與復制到節(jié)目帶上的順序并不相同，根據(jù)場景與劇情排列順序的需要，必須反復進行正走帶4次、倒帶3次、磁帶間轉換5次和復制7次，耗費了大量的時間。這種方式也帶來了對已編好的節(jié)目進行修改或插入新片段的困難。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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1.2.2非線性編輯概念

3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性

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3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性素材帶1走帶2次，倒帶2次兩磁帶間轉換5次素材帶2走帶2次，倒帶1次

編輯節(jié)目帶復制操作7次

圖1-8線性編輯過程0

ABCDEFGHA’B’C’D’E’F’G’H’CD’BC’GEG’

ABCDEFGHA’B’C’D’E’F’G’H’CD’BC’GEG’走帶方向數(shù)字硬磁盤的優(yōu)異的存儲特性決定了視音頻素材的非線性編輯方式。硬磁盤保存的所有數(shù)據(jù)都有地址，因而數(shù)據(jù)的存取可按地址直接進行，與數(shù)據(jù)的排列順序無關，而且其按已知地址尋找數(shù)據(jù)所用的時間極短，所以，硬盤中素材片段相互位置的關系可以理解為是并列平行的、沒有順序的，所編輯的素材片段之間的轉換也可以視為為不需時間的、直接跳躍的。

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3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性

還以兩個素材帶為例，分析非線性編輯的工作過程，如圖1-9所示，將素材帶上所需的素材數(shù)字化后，壓縮并存儲到磁盤上，形成一系列文件，這個過程稱為素材上載或視音頻捕獲過程。上載時兩個素材磁帶只需依次正走帶，不需反復倒帶，素材帶之間只需轉換一次，也不需考慮素材片段存儲到硬盤中的位置和順序。系統(tǒng)可以對素材文件進行非線性編輯，并用EDL文件引導素材文件在編輯中跳轉。

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3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性

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3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性

素材帶1走帶1次

數(shù)字硬磁盤素材間的跳躍

素材帶2走帶1次圖1-9非線性編輯過程ABCDEFGHCEBG硬磁盤素材間C’DD’G’A’B’C’D’E’F’G’H’走帶方向走帶方向非線性編輯的全過程實質是對各素材片段地址指針移動順序的編排過程，編輯時可以隨意改變素材片段地址指針而與其存儲的物理位置無關，因而素材片段間的連接在地址指針的指引下是以一種跳躍方式進行的，而且這種跳躍所用的時間幾乎為零。跳躍轉換是非線性編輯的重要特點，從而也帶來了精確、高效、容易修改的優(yōu)點。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（1）基本條件之一━━數(shù)字化存儲特性

選擇合理的碼率壓縮方式是實現(xiàn)非線性編輯過程的又一基本條件。這不僅是因為數(shù)字化后的高質量視音頻信號仍然具有非常高的傳輸與存儲碼率，更重要的是非線性編輯過程為了達到令人滿意的質量和效果，需要同步進行素材捕獲與存儲，需要精確到幀的編輯，需要對素材信號疊加轉場、運動、濾鏡等特效，需要合成字幕、圖形和動畫等等，這些工作無一不需要對視音頻信號進行精確地實時處理，那么，當前解決這一問題的最主要方法就是對視音頻信號的合理碼率壓縮。

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1.2.2非線性編輯概念

3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（2）基本條件之二━━合理的碼率壓縮方式

選擇合理的碼率壓縮方式，首先需要考慮的是壓縮方式必須滿足對視音頻信號的非線性編輯精確到幀的工作要求，不適于采用那種幀間壓縮過大的碼率壓縮方式。其次要考慮采用的碼率壓縮方式生成的視音頻壓縮文件應是流行的標準化文件，應具有很好的兼容性。再需考慮的是采用的碼率壓縮方式要有合適的算法和硬件壓縮編碼處理器的支持。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

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3．實現(xiàn)非線性編輯過程的基本條件

（2）基本條件之二━━合理的碼率壓縮方式數(shù)字合成第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念1.數(shù)字合成的基本概念數(shù)字合成概念與數(shù)字編輯不同，它是通過各種操作把兩個以上的源視頻圖像合并成為一個單獨的圖像的過程。這個過程要通過各種操作使源圖像適合于合成，要通過各種手段使多個源圖像合并到一起。這個過程包含許多技術手段，又包含許多藝術方面的規(guī)律。

數(shù)字合成技術給影視制作帶來了巨大變化。例如，將真實拍攝的人物與特技效果合成，就是最常見的數(shù)字合成技術的應用。圖1-11所示的是“魔鬼終結者Ⅱ”中無所不能的“液態(tài)金屬人”。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念1.數(shù)字合成的基本概念圖1-11“魔鬼終結者Ⅱ”中“液態(tài)金屬人”第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念1.數(shù)字合成的基本概念也可以通過兩個毫不相干的視頻影像的合成，誕生出一個讓人信以為真的故事。圖1-12所示的就是“阿甘正傳”中扮演阿甘的演員跟肯尼迪與尼克松總統(tǒng)握手或擁抱的逼真場面。圖1-12“阿甘正傳”中的逼真場面也可以將真實世界根本不可能發(fā)生的或者很危險的事件展現(xiàn)給觀眾。圖1-13就是在《精靈鼠小弟》和《勇敢者游戲》中，創(chuàng)作者運用電腦動畫技術制作了逼真的動物形象，并且將其與真實拍攝的環(huán)境場景合成的效果。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念1.數(shù)字合成的基本概念圖1-13電腦動畫與真實拍攝的場景合成

從處理內容的角度來說，數(shù)字合成過程更傾向于對圖像畫面中的元素進行各種變形、調色、跟蹤、摳像、修飾等處理；對不同的元素進行邏輯關系的調整、疊加、組合、替換等處理；對不同的圖像畫面完成繪圖、拚接、融合、模擬各種自然效果（煙霧、下雨、火光、閃電等）等處理；在圖像畫面中加入文字動畫；特技效果疊加等等。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程從處理過程的角度來說，數(shù)字合成技術是通過以上各種操作把兩個以上的源圖像（視頻）合并為一個單獨的圖像（視頻）。這里包含著這樣的過程：要通過各種操作使源圖像適合于合成；要通過各種操作實現(xiàn)各源圖像的合成。

（1）圖像的調整在圖像合成之前，要對圖像進行調整操作，使之適合于合成。

①較色一般指的是修改圖像中各個像素的顏色。合成前的較色，主要是對前景和背景畫面較色，以保持色調的一致，便于合成。②幾何變換幾何變換指的是移動像素在圖像畫面中的位置。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程③濾鏡特效濾鏡特效實質上是利用畫面一定范圍內相鄰的像素進行計算，得出新的像素值，從而產(chǎn)生畫面的變化。④關鍵幀動畫如果使以上操作所產(chǎn)生的效果隨時間變化，就會形成動畫效果。在某些關鍵幀上設置各種參數(shù)值，通過計算機自動算出其它幀上相應的值，從而產(chǎn)生連續(xù)的變化，這種方式就是關鍵幀動畫。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程（1）圖像的調整

（2）圖像的合成圖像的合成有很多常見的方式，有的合成軟件可以提供數(shù)十種合成兩個畫面的方式，高檔的軟件還允許創(chuàng)作者自己寫一個簡單的數(shù)學表達式來控制對兩個畫面的合成操作，一般可以用以下幾個符號來表示運算中的變量：A表示合成前景；B表示合成背景；M表示單獨的Alpha通道值；O表示合成的結果；Am表示A自帶的Alpha通道；Bm表示B自帶的Alpha通道。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程例如，覆蓋是一種最常用的合成方式，其合成表達式可以寫為：O＝A*M＋B*（1－M）。覆蓋合成結果參見圖1-15。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程（2）圖像的合成

前景Alpha通道圖1-15背景合成結果

又如，混合也是一種最常用的合成方式，其合成表達式可以寫為：O＝A*mv＋B*（1－mv）?；旌鲜侵苯影褍蓚€圖像畫面按一定的比例混合在一起。mv就是用來表示混合比例的。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程（2）圖像的合成

圖1-16兩個圖像畫面的混合

（3）通道提取實際拍攝的圖像畫面是沒有Alpha通道的，為了合成的需要，利用計算機技術從圖像畫面中提取通道，這是數(shù)字合成的重要功能。從合成結果的角度講，可將通道提取法稱為摳像合成。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程

圖1-16摳像合成

（4）復制合成有時由于作品內容的需要，圖像畫面的某些部分可能需要與畫面的另一部分取相同的、近似的、鏡像的、或旋轉的內容，這在真實拍攝上是比較困難的。通過數(shù)字復制合成以及輔助一些其它圖像調整的方法，就可以實現(xiàn)這一目標。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程圖1-16源圖像畫面鏡像復制合成復制部分添加濾鏡（5）運動跟蹤與穩(wěn)定數(shù)字合成圖像畫面是由幾個來源不同的影視畫面疊加而成的，當需要表現(xiàn)攝影機鏡頭運動的情景時，需要這些圖像畫面有完全一致的鏡頭運動效果，否則合成效果很不真實，數(shù)字合成中的跟蹤技術可以在一定程度上解決這個問題。

第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程

選擇合成前一個主要源圖像畫面上的一個跟蹤點，這會由合成工具軟件自動分析得到一系列的移動數(shù)據(jù)。然后把另外一個源圖像畫面中的主要物體按照這一系列的移動數(shù)據(jù)貼到源跟蹤點的畫面上，使得這個物體與跟蹤點畫面同步運動，從而產(chǎn)生兩個合成畫面有完全一致的鏡頭運動效果。也可以反向利用這一系列的移動數(shù)據(jù)，把跟蹤圖像畫面反向移動相應距離，以抵消源畫面鏡頭的運動，使得鏡頭好像是與物體相對靜止的一樣，這種方法被稱為“穩(wěn)定”。

第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程（5）運動跟蹤與穩(wěn)定（6）手工修補與增強數(shù)字合成圖像畫面之后，總會有些無法用合成軟件自動處理的問題，因而手工修補和增強就是不可避免的了。手工修補是與自動處理相對應而言的，這些工作大都可以在計算機中手工完成，其主要工作就是數(shù)字繪景和抹除工作。數(shù)字繪景是對已拍攝的圖像畫面內容的補充，抹除工作是抹除一些圖像畫面中不該出現(xiàn)的東西，或拍攝時造成的畫面上的劃痕、污點、毀跡等。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.3數(shù)字合成概念2.數(shù)字合成基本過程隨著數(shù)字媒體技術的高速發(fā)展，以其為基礎的數(shù)字編輯技術和數(shù)字合成技術也在不斷地發(fā)展。值得注意的一個發(fā)展趨勢是：二者的硬件及軟件工具的工作模式之間兼容性越來越強、功能互補性越來越明顯。從發(fā)展的角度看，數(shù)字媒體非線性編輯的概念已被進一步擴展，它已具有了數(shù)字編輯與數(shù)字合成的雙重含義。數(shù)字編輯與數(shù)字合成軟件和諧地統(tǒng)一于數(shù)字媒體非線性編輯系統(tǒng)之內也已成為一種趨勢，二者和諧地結合使用，發(fā)揮各自的優(yōu)勢與特長，實現(xiàn)最佳效果，這是將數(shù)字影視媒體制作推向一個新境界的良好方式。第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.4數(shù)字編輯與合成的關系在這種發(fā)展趨勢下，數(shù)字編輯與數(shù)字合成軟件工具開發(fā)商也已越來越多地注意到二者之間的兼容性與互補性。以Adobe公司出產(chǎn)的非線性編輯軟件Premiere和數(shù)字合成軟件AfterEffects為例，它們二者各司其職、互為補充、互為增強，是Adobe公司中一對姊妹軟件。兩種軟件本身就提供了在數(shù)據(jù)交換上的基本方法，AfterEffects提供了打開Premiere項目文件的方法，可以方便地將在Premiere中制作的影片及其效果導入AfterEffects的合成系統(tǒng)中，在Premiere中也可以將AfterEffects制作的合成項目文件導入進來，進行相應的后續(xù)編輯操作。這兩個典型軟件的使用將是本書討論的重點第1章數(shù)字媒體非線性編輯技術概述

1.2非線性編輯基礎1.2.4數(shù)字編輯與合成的關系非線性編輯系統(tǒng)（Non-linearEditingSys