數(shù)字視頻處理技術(shù)在電視節(jié)目編輯制作中的應(yīng)用

數(shù)字視頻處理技術(shù)在電視節(jié)目編輯制作中的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)綜合國(guó)力的快速發(fā)展導(dǎo)致中國(guó)人民的物質(zhì)生活水平不斷提高。同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越重視自己的精神和文化生活，這對(duì)精神和文化生活的發(fā)展提出了更高的要求。傳統(tǒng)落后的電視節(jié)目編輯制作技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代人們的精神文化生活需要。因此,現(xiàn)代化的數(shù)字視頻處理技術(shù)被越來(lái)越頻繁地應(yīng)用到我國(guó)的電視節(jié)目制作中,不斷提升著電視節(jié)目的編輯水平與制作質(zhì)量,從而更好地滿足人們的精神文化需求。一、數(shù)字視頻處理硬件技術(shù)一般計(jì)算機(jī)用來(lái)制作電視節(jié)目的硬件設(shè)備的主要功能有視頻快速捕獲、視頻處理壓縮以及視頻重放等,在編輯制作各類電視節(jié)目時(shí),計(jì)算機(jī)必須借助相應(yīng)的視頻制作硬件設(shè)備才能科學(xué)地處理各類數(shù)字視頻。(一)利用擴(kuò)展設(shè)備進(jìn)行非線性編輯現(xiàn)階段,用于電視節(jié)目編輯制作的多媒體計(jì)算機(jī)通常配置都比較高,并且兼具以下幾個(gè)特征。第一,數(shù)字化;第二,具有性能較高的電腦專用擴(kuò)展設(shè)備;第三,能進(jìn)行非線性編輯;第四,把硬盤當(dāng)作主要的存儲(chǔ)載體。一般用于電視節(jié)目視頻制作的多媒體計(jì)算機(jī)其較為典型的配置是,P4/2.4的電腦CPU,256MB大的內(nèi)存,多在80G的超強(qiáng)硬盤空量以及10MB/s的數(shù)據(jù)信息傳送頻率。這些高性能的配置可以提高多媒體計(jì)算機(jī)的整體運(yùn)行速度以及視頻處理速度,促使整個(gè)電腦系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)保持較好穩(wěn)定性(二)顯示視頻的格式視頻采集卡主要負(fù)責(zé)把計(jì)算機(jī)輸入的各類不同制式的信息模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理,并將它們轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)容易處理、保存、傳送以及顯示播放的信號(hào)格式。所謂視頻采集通常就是把各種視頻源發(fā)出的模擬信號(hào)通過(guò)一定的技術(shù)處理變化成數(shù)字格式的信息,同時(shí)將這些已經(jīng)變化好的數(shù)字信息保存在計(jì)算機(jī)硬盤上的相關(guān)過(guò)程。一般電視臺(tái)普遍采用的視頻采集卡都帶有壓縮和解壓縮的功能硬件或者具有一定的非線性編輯功能(三)適用模擬錄像視頻的原則壓縮和解壓縮卡通常又被業(yè)內(nèi)人士稱作壓縮和回放卡,是一種專門對(duì)動(dòng)態(tài)類的視頻圖像進(jìn)行一定的實(shí)時(shí)壓縮以及回放的硬件設(shè)備。這種硬件設(shè)備的顯著特點(diǎn)是壓縮比與等效圖像質(zhì)量成反比,壓縮比越低,等效圖像的質(zhì)量越高,數(shù)據(jù)文件所占據(jù)的存儲(chǔ)空間也越大。所以電視節(jié)目制作人員必須選擇合適的壓縮和回放卡,從而確保電視節(jié)目的質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。模擬攝錄機(jī)設(shè)備也是用來(lái)輸出視頻信號(hào)的,但它輸出的信號(hào)一般都是非數(shù)字格式的。這些視頻信號(hào)必須在視頻捕獲卡采集以及模數(shù)轉(zhuǎn)換之后,轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)更易于識(shí)別的數(shù)字格式視頻信號(hào),才能被進(jìn)一步處理。通常配置DV數(shù)字輸入或者輸出接口的高性能數(shù)字?jǐn)z像機(jī)能夠和非線性編輯系統(tǒng)之間進(jìn)行無(wú)損傳輸,DV信號(hào)通過(guò)DV接口時(shí),不需要額外的進(jìn)行轉(zhuǎn)換和壓縮處理,即可直接傳輸二、mpeg-2碼率壓縮技術(shù)把各類視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的過(guò)程中,電視節(jié)目制作人員可以利用壓縮技術(shù)有效減少視頻圖像的額定數(shù)據(jù)量,節(jié)省計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間,最大限度地提升視頻圖像的存取速度。視頻壓縮技術(shù)不僅能夠通過(guò)空間冗余方式、頻譜冗余方式以及心理視覺(jué)冗余方式對(duì)各類視頻圖像進(jìn)行不同程度的幀內(nèi)壓縮,還可以通過(guò)時(shí)間冗余(通?；趦蓚€(gè)或者多個(gè)鄰近圖像幀之間的基本相似性而產(chǎn)生)方式對(duì)各類視頻圖像進(jìn)行不同程度的幀間壓縮。MPEG-2是一種專門針對(duì)DVD播放機(jī)、數(shù)字電視以及現(xiàn)代高清晰度電視的信號(hào)傳播應(yīng)用設(shè)備,它的傳輸速率一般介于2Mbit/s至8Mbit/s之間。為了盡可能地實(shí)現(xiàn)高倍數(shù)的壓縮,工作人員通常在MPEG-2中應(yīng)用多種先進(jìn)的碼率壓縮技術(shù),其中最常用的碼率壓縮技術(shù)主要有三種。第一,通過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償有效預(yù)測(cè)信號(hào)編碼的方式清除視頻圖像信號(hào)內(nèi)的一些時(shí)間冗余類的信息。而常見(jiàn)的信號(hào)編碼圖像主要有三種類型即幀內(nèi)編碼圖像、預(yù)測(cè)編碼圖像和雙向預(yù)測(cè)編碼圖像。在這三種常見(jiàn)的信號(hào)編碼圖像中,幀內(nèi)編碼圖像,又被業(yè)內(nèi)人士稱作I-pictures,因?yàn)樗诋a(chǎn)生時(shí)沒(méi)有應(yīng)用基準(zhǔn)圖像的一些編碼,所以這種編碼圖像一般壓縮率都處于中間水平;預(yù)測(cè)編碼圖像,一般又被簡(jiǎn)要稱作P-pictures,這種圖像合成時(shí),通常需要從最為鄰近的上個(gè)I-picture圖像或者P-picture圖像中專門進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè),這類編碼圖像的優(yōu)點(diǎn)是效率比較高,而不足則是傳播編碼容易出現(xiàn)誤差;雙向預(yù)測(cè)編碼圖像,通常又稱作B-pictures圖像,它的產(chǎn)生是以前面的I或P-picture圖像以及后面的那個(gè)I或P-picture圖像為基準(zhǔn)進(jìn)行適度的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償之后預(yù)測(cè)編碼的結(jié)果。這類圖像通常具有壓縮率超大、編碼傳播精確的優(yōu)點(diǎn),但它的缺點(diǎn)也較為明顯,那就是解碼器中必須要配置額外的存儲(chǔ)器,而且等待時(shí)間也通常較為漫長(zhǎng)。第二,通過(guò)離散余弦直接變換(DCT)的方式清除運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)出來(lái)的視頻圖像信號(hào)中的各種空間冗余信息。第三,通過(guò)可變長(zhǎng)度編碼科學(xué)編碼運(yùn)動(dòng)向量以及DCT產(chǎn)生的變換系數(shù),進(jìn)而充分有效地利用通道帶寬。三、數(shù)據(jù)安全的保存成本對(duì)各類視頻信息進(jìn)行數(shù)字化處理之后,其數(shù)據(jù)量通常十分巨大。比如分量編碼類型的數(shù)字電視信號(hào),這類信號(hào)的數(shù)據(jù)率最高可達(dá)到216Mbit/s。在這種情況下,1小時(shí)長(zhǎng)的電視節(jié)目就需要占用將近80GB大的存儲(chǔ)空間,如果對(duì)這類速率較高的數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送,通常需要占用108MHz至216MHz大的數(shù)字信號(hào)寬帶。這種大數(shù)碼率的信號(hào)在現(xiàn)代數(shù)字信道中直接傳輸或者在現(xiàn)代媒體設(shè)備上直接傳輸、直接存儲(chǔ),其所需要的傳送、保存成本都是比較高的。對(duì)于一些計(jì)算機(jī)圖像來(lái)說(shuō),在VGA的圖像顯示模式下,如果圖像的分辨率是640乘以480,那么256色類型的1幀圖像其自身的數(shù)據(jù)量一般為307200Byte,如果想要實(shí)現(xiàn)高達(dá)30幀/S的動(dòng)態(tài)顯示,圖像的數(shù)據(jù)率也高達(dá)每秒9.2Mbis,所以為了盡可能的提高信道有效利用率,在有限的數(shù)字信道容量下順利傳輸盡可能多的數(shù)字圖像信號(hào),電視節(jié)目制作人員必須科學(xué)地壓縮各種數(shù)字圖像數(shù)據(jù)四、非線性數(shù)字編輯系統(tǒng)節(jié)目的素材制作近幾年來(lái),由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的大規(guī)模普及和現(xiàn)代數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展,非線性編輯技術(shù)被越來(lái)越多的應(yīng)用到電視節(jié)目的編輯制作中。所謂非線性編輯,就是一種現(xiàn)代數(shù)碼技術(shù)緊密結(jié)合多媒體計(jì)算機(jī)之后,產(chǎn)生的一種電視節(jié)目編輯制作技術(shù)。這種電視節(jié)目編輯制作技術(shù)可以隨機(jī)性地訪問(wèn)各個(gè)類型的視頻制作素材,同時(shí)又不受限于素材的存放時(shí)間。與傳統(tǒng)的以磁帶模擬為基礎(chǔ)的視頻編輯系統(tǒng)相比,在現(xiàn)代新型的非線性數(shù)字編輯技術(shù)中,計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字化方式將全部的視頻片斷科學(xué)記錄同時(shí)把它們統(tǒng)一存儲(chǔ)在電腦硬盤上。因?yàn)橛?jì)算機(jī)與媒體設(shè)備之間的交互關(guān)系,工作人員能夠反復(fù)更新和多次編輯存儲(chǔ)好的視頻。一般對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行非線性編輯的基本過(guò)程是:第一,創(chuàng)建一個(gè)全新的編輯過(guò)程平臺(tái),把需要進(jìn)行數(shù)字化處理的各類視頻材料逐一放進(jìn)這個(gè)新的編輯過(guò)程平臺(tái)中;第二,自由設(shè)置平臺(tái)內(nèi)視頻資料展開(kāi)的信息,可以通過(guò)逐幀方式展開(kāi)、逐秒方式展開(kāi);第三,利用編輯軟件的各項(xiàng)功能對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行諸如剪輯、添加特效、添加字幕等多項(xiàng)編輯?？偟膩?lái)說(shuō),非線性編輯軟件主要具有以下五種功能,第一,采集各類動(dòng)態(tài)的視音頻信息;第二,非線性編輯采集好的視音頻信息;第三,對(duì)視音頻信息進(jìn)行數(shù)字特效處理;第四,鍵控功能;第五,輸入多種格式的文件大規(guī)模使用,效果不同綜上所述,在當(dāng)今的電視節(jié)