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alpha混合演算法

發布時間:2024-09-19 00:05:21

❶ 廣電行業非編知識,哪裡能幫忙解釋一下詳細點做好謝謝

這個……比較復雜,我從DVedit視頻編輯論壇上拷貝份文章給你看吧,此文章不涉及蒙太奇、硬體插編、字幕製作、時間軸等畫面、視頻處理技巧。(原帖為該論壇版主君臨天下發布)

另外,參考資料里我放入了一個我自己的有關廣電總局審片的流程,裡麵包含部分關於廣電及電視台審片需求(有一些屬於非編范圍的要求)

1 概論
非線性編輯這個名稱是為了與傳統的線性編輯相區別而產生的。叢迅傳統的電子編輯方法是線性編輯。在非線性編輯系統中,視音頻素材存放在盤體表面同心圓狀的磁軌中,磁頭在二維的極坐標環境中定位和讀寫。對於存儲在盤上的任意位置的素材,磁碟與磁頭二者的聯動一般用幾ms就可以找到,找點時間基本上沒有差別,所以稱為非線性編輯。因此,通常把基於磁帶的編輯系統稱為「線性編輯系統」,而把基於磁碟的編輯系統稱為非線性編輯系統。

由於非線性編輯系統的信息存儲位置與接受信息的順序不相關,盤上所存任何文件均可隨時調用或修改,插入內容不需要重錄,大大提高了編輯效率。不僅如此,更重要的是,它還具有許多線性編輯所不具有的功能,可以處理文字、圖形、圖像、動畫等多種形式的素材,實滲租此現了完整意義上的非線性編輯,極大豐富了影視製作的手段。

常見的非編系統分為三類:

1)基於工作站平台的系統。該系統大多建立在SGI圖形工作站基礎上,一般圖形、動畫和特技功能較強,但價格昂貴,軟硬體支持不充分。

2)基於MAC平台的系統。該系統在非線性編輯發展的早期應用得比較廣泛,未來的發展在一定程度上受到蘋果硬體平台的制約。

3)基於PC平台的系統。這類系統以Intel及其兼容晶元為核心,型號豐富,性價比高,裝機量大,發展速度也非常快,是當今的主導型系統。另外,這類非線性編輯系統正在向網路化發展,大大提高了電視台內部的製作播出效率。

下面以基於PC平台的系統為例,介紹非編系統的硬體技術。

2 非編系統的硬體結構
非線性編輯系統技術的重點在於處理圖像和聲音信息。這兩種信息具有數據量大、實時性強的特點。實時的圖像和聲音處理需要有高速的處理器、寬頻數據傳輸裝置、大容量的內存和外存等一系列的硬體環境支持。普通的PC機難於滿足上述要求,經壓縮後的視頻信號要實時地傳送仍很困難,因此,提高運算速度和增加帶寬需要另外採取措施。這些措施包括採用數字信號處理器DSP、專門的視音頻處理晶元及附加電路板,以增強數據處理能力和系統運算速度。在電視系統處於數字島時期,幀同步機、數字特技發生器、數字切換台、字幕機、磁碟錄像機和多軌DAT(數字錄音磁帶)技術已經相當成熟,而藉助當前的超大規模集成電路技術,這些箱級的數字視頻功能已可以在標准長度的板卡上實現。非線性編輯系統板卡上的硬體能直接進行視音頻信號的採集、編解碼、重放,甚至直接管理素材硬碟,計算機則提供GUI(圖形用戶界面)、字幕、網路等功能。同時,計算機本身也在迅速發展,PC機軟硬體的發展已能使操作系統直接支持視音頻操作。下面主要介紹非編系統的視音頻子系統的硬體結構。

視音頻處理子系統通常是以板卡的形式實現的。它有單信道、雙信道和多信道形式。在非線性編輯中,通常應用的是雙通道系統,其視音頻子系統包括:外部視音頻輸入模塊、壓縮採集和解壓縮重放模塊、圖文產生模塊、二維數字特技模塊、三維數字特技模塊、多層疊加模塊、預覽輸出及主輸出模塊。其結構如圖1所示。

視頻信號輸入後有一路進入數字混合器,可有一路活動背景信號在數字混合器中與其型配它存儲在硬碟中的視頻文件混合。需要壓縮保存的視頻信號進入壓縮/解壓縮通道,經壓縮後變為標準的視頻文件,存放在硬碟中。音頻信號經A/D變換後存入硬碟。使用應用程序將視音頻文件從硬碟中調出,可有兩路視頻信號通過解壓縮進入視頻混合器,由視頻效果控制DSP運行,對進入混合器的視頻信號進行二維、三維特技變換,在混合器中完成掃換、疊化、鍵控等效果。當重放時,由32bit RGB & Alpha圖文幀存產生的圖文在混合器中作實時混合處理,完成圖像和圖文字幕的疊加。音頻信號經數字音頻處理後輸出。3非編系統中應用的硬體技術視音頻處理系統中的硬體之所以能夠完成上述許多功能,主要在於各種硬體技術的應用。這些技術主要有:視頻壓縮技術、數據存儲技術、數字圖像處理技術和圖文字幕疊加技術等。

31 視頻壓縮技術
在非線性編輯系統中,數字視頻信號的數據量非常龐大,必須對原始信號進行必要的壓縮。常見的數字視頻信號的壓縮方法有M-JPEG、MPEG和DV等。

311 M-JPEG壓縮格式

目前非線性編輯系統絕大多數採用M-JPEG圖像數據壓縮標准。1992年,ISO(國際標准化組織)頒布了JPEG標准。這種演算法用於壓縮單幀靜止圖像,在非線性編輯系統中得到了充分的應用。JPEG壓縮綜合了DCT編碼、遊程編碼、霍夫曼編碼等演算法,既可以做到無損壓縮,也可以做到質量完好的有損壓縮。完成JPEG演算法的信號處理器在上世紀90年代發展很快,可以做到以實時的速度完成運動視頻圖像的壓縮。這種處理法稱為Motion-JPEG(M-JPEG)。在錄入素材時,M-JPEG編碼器對活動圖像的每一幀進行實時幀內編碼壓縮,在編輯過程中可以隨機獲取和重放壓縮視頻的任一幀,很好地滿足了精確到幀的後期編輯要求

Motion-JPEG雖然已大量應用於非線性編輯中,但Motion-JPEG與前期廣泛應用的DV及其衍生格式(DVCPRO 25、50和Digital-S等),以及後期在傳輸和存儲領域廣泛應用的MPEG-2都無法進行無縫連接。因此,在非線性編輯網路中應用的主要是DV體系和MPEG格式。

312 DV體系

1993年,包括索尼、松下、JVC以及飛利浦等幾十家公司組成的國際集團聯合開發了具有較好質量、統一標準的家用數字錄像機格式,稱為DV格式。從1996年開始,各公司紛紛推出各自的產品。DV格式的視頻信號採用4∶2∶0取樣、8bit量化。對於625/50制式,一幀記錄576行,每行的樣點數:Y為720;CR、CB各為360,且隔行傳輸。視頻採用幀內約5∶1數據壓縮,視頻數據率約25Mbit/s。DV格式可記錄2路(每路48kHz取樣、16bit量化)或4路(32kHz取樣、12bit量化)無數據壓縮的數字聲音信號。

DVCPRO格式是日本松下公司在家用DV格式基礎上開發的一種專業數字錄象機格式,用於標准清晰度電視廣播制式的模式有兩種,稱為DVCPRO 25 模式和DVCPRO 50 模式。在DVCPRO 25 模式中,視頻信號採用4∶1∶1取樣、8bit量化,一幀記錄576行,每行有效樣點,Y為720,CR、CB各為180,數據壓縮也為5∶1,視頻數據率亦為25Mbit/s。在DVCPRO 50 模式中,視頻信號採用4∶2∶2取樣、8bit量化,一幀記錄576行,每行有效樣點,Y為720,CR、CB各為360,採用幀內約33∶1數據壓縮,視頻數據率約為50Mbit/s。DVCPRO 25模式可記錄2路數字音頻信號,DVCPRO 50 模式可記錄4路數字音頻信號,每路音頻信號都為48kHz取樣、16bit量化。

DVCPRO格式帶盒小、磁鼓小、機芯小,這種格式的一體化攝錄機體積小、重量輕,在全國各地方電視台都用得非常多。因此,在建設電視台的非線性編輯網路時,DVCPRO是非編系統硬體必須支持的數據輸入和壓縮格式。

313 MPEG壓縮格式

MPEG是Motion Picture Expert Group(運動圖像專家組)的簡稱。開始時,MPEG是視頻壓縮光碟(VCD、DVD)的壓縮標准。MPEG-1是VCD的壓縮標准,MPEG-2是DVD的壓縮標准。現在,MPEG-2系列已經發展成為DVB(數字視頻廣播)和HDTV(高清晰度電視)的壓縮標准。非編系統採用MPEG-2為壓縮格式將給影視製作、播出帶來極大方便。MPEG-2壓縮格式與Motion-JPEG最大的不同在於它不僅有每幀圖像的幀內壓縮(JPEG方法),還增加了幀間壓縮,因而能夠獲得比較高的壓縮比。在MPEG-2中,有I幀(獨立幀)、B幀(雙向預測幀)和P幀(前向預測幀)三種形式。其中B幀和P幀都要通過計算才能獲得完整的數據,這給精確到幀的非線性編輯帶來了一定的難度。現在,基於MPEG-2的非線性編輯技術已經成熟,對於網路化的非編系統來說,採用MPEG2-IBP作為高碼率的壓縮格式,將會極大減少網路帶寬和存儲容量,對於需要高質量後期合成的片段可採用MPEG2-I格式。MPEG2-IBP與MPEG2-I幀混編在技術上也已成熟。

32 數據存儲技術

由於非線性編輯要實時地完成視音頻數據處理,系統的數據存儲容量和傳輸速率也非常重要。通常單機的非編系統需應用大容量硬碟、SCSI介面技術,對於網路化的編輯,其在線存儲系統還需使用RAID硬碟管理技術,以提高系統的數據傳輸速率。

321 大容量硬碟

硬碟的容量大小決定了它能記錄多長時間的視音頻節目和其它多媒體信息。以廣播級PAL制電視信號為例,壓縮前,1s視音頻信號的總數據量約為32MB,進行3∶1壓縮後,1min視音頻信號的數據量約為600MB,1h視音頻節目需要約36GB的硬碟容量。近年來硬碟技術發展很快,一個普通家用電腦的硬碟就可以達到40GB,通常專業使用的硬碟容量在100GB左右,因此,現有的硬碟容量完全能夠滿足非線性編輯的需要。
322 SCSI介面技術

數據傳輸率也稱為「讀寫速率」或「傳輸速率」,一般以MB/s表示。它代表在單位時間內存儲設備所能讀寫的數據量。在非線性編輯系統中,硬碟的數據傳輸率是最薄弱的環節。普通硬碟的轉速還不能滿足實時傳輸視音頻節目的需要。為了提高數據傳輸率,計算機使用了SCSI介面技術。SCSI是Small Computer System Interface(小型計算機系統介面)的簡稱。目前SCSI匯流排支持32bit的數據傳輸,並具有多線程I/O功能,可以從多個SCSI設備中同時存取數據。這種方式明顯加快了計算機的數據傳輸速率,如果使用兩個硬碟驅動器並行讀取數據,則所需文件的傳輸時間是原來的1/2。目前8位的SCSI 最大數據傳輸率為20MB/s,16位的Ultra Wide SCSI(超級寬SCSI)為40MB/s,最快的SCSI介面Ultra 320最大數據傳輸率能達到320MB/s。SCSI介面加上與其相配合的高速硬碟,能滿足非線性編輯系統的需要。

對非線性編輯系統來說,硬碟是目前最理想的存儲媒介,尤其是SCSI硬碟,其傳輸速率、存儲容量和訪問時間都優於IDE介面硬碟。SCSI的擴充能力也比IDE介面強。增強型IDE介面最多可驅動4個硬碟,SCSI-Ⅰ規范支持7個外部設備,而SCSI-Ⅱ一般可連接15個設備,Ultra 2以上的SCSI可連接31個設備。

323 RAID管理技術

網路化的編輯對非編系統的數據傳輸速率提出了更高的要求。處於網路中心的在線存儲系統通常由許多硬碟組成硬碟陣列。系統要同時傳送幾十路甚至上百路的視音頻數據就需要應用RAID管理電路。該電路把每一個位元組中的位分配給幾個硬碟同時讀寫,提高了速度,整體上等效於一個高速硬碟。這種RAID管理方式不佔用計算機的CPU資源,也與計算機的操作系統無關,傳輸速率可以做到100Mbit/s以上,並且安全性能較高。

33 圖像處理技術

在非線性編輯系統中,我們可以製作豐富多採的「數字視頻特技」(Digital Video Effects,DVE)效果。數字視頻特技有硬體和軟體兩種實現方式。軟體方式以幀或場為單位,經計算機的中央處理器(CPU)運算獲得結果。這種方式能夠實現的特技種類較多,成本低,但速度受CPU運算速度的限制。硬體方式製作數字特技採用專門的運算晶元,每種特技都有大量的參數可以設定和調整。在質量要求較高的非編系統中,數字特技是由硬體或軟體協助硬體完成的,一般能實現部分特技的實時生成。

電視節目鏡頭的組接可分為混合、掃換(劃像)、鍵控、切換4大類。多層數字圖像的合成實際上是圖像的代數運算的一種。它在非線性編輯系統中的應用有兩大類,即全畫面合成與區域選擇合成。在電視節目後期製作中,前者稱為「疊化」,後者在視頻特技中用於「掃換」和「摳像」。多層畫面合成中的層是隨著新型數字切換台的出現而引入的。視頻信號經數字化後在幀存儲器中進行處理才能使層得到實現。所謂的層實際上就是幀存,所有的處理包括劃像、色鍵、亮鍵、多層淡化疊顯等數字處理都是在幀存中進行的。數字視頻混合器是非線性編輯系統中多層畫面疊顯的核心裝置,主要提供疊化、淡入淡出、掃換和鍵控合成等功能。

隨著通用和專用處理器速度的提高,圖像處理技術和特級演算法的改進,以及MMX(Multimedia Extensions,多媒體擴展)技術的應用,許多軟體特技可以做到實時或准實時。隨著由先進的DSP技術和硬體圖像處理技術所設計的特技加速卡的出現,軟體特技處理時間加快了8~20倍。軟體數字特技由於特級效果豐富、靈活、可擴展性強,更能發揮製作人員的創意,因此,在圖像處理中的應用越來越多。

34 圖文字幕疊加技術

字幕是編輯中不可缺少的一部分。在傳統的電視節目製作中,字幕總是疊加在圖像的最上一層。字母機是串接在系統最後一級上的。在非線性編輯中,插入字幕有硬體和軟體兩種方式。軟體字幕是利用作圖軟體的原理把字幕作為圖形鍵處理,生成帶Alpha鍵的點陣圖文件,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。 硬體字幕的硬體構成通常由一個圖形加速器和一個圖文幀存組成。圖形加速器主要用於對單個像素、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,因而明顯減輕了由於大量的圖形管理給CPU帶來的壓力。圖形加速器的效率和功能直接影響圖文字幕的速度和效果。疊加字幕的過程是將漢字從硬碟的字型檔中調到計算機內存中,以線性地址寫入圖文幀存,經屬性描述後輸出到視頻混合器的下游鍵中,將視頻圖像合成後輸出。

4 結束語

非線性編輯技術的發展經歷了20多年的時間。近年來數字電視技術和電腦多媒體技術的高速發展,硬體技術的日趨成熟,使非線性編輯在影視製作中的應用越來越多。隨著設備的不斷小型化,相信這種高質量、高效率的影視製作手段將得到更加廣泛普及的應用

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