非线性编辑在数字影视节目中的计算机应用

非线性编辑在数字影视节目中的计算机应用

　　在20世纪后期,随着数字技术的飞速发展,非线性编辑被广泛应用于影视的后期制作。非线性编辑主要指以各种类型计算机为中心构成的视音频信息编辑工作;是指将节目采集到计算机后直接从计算机的硬盘中以帧或文件的方式迅速、准确地存取素材进行编辑的方式;是能够随机访问任意素材,不受素材存放时间、区间限制的编辑。从广义上来说,数字影视节目的非线性编辑技术可以包括:视频素材的获得、视频对象的合成、视频素材的编辑、视频特技的生成、绘画和颜色调整、字幕的叠加等六个方面。在非线性编辑系统中,最为重要的是加入了动画模型、数字特技和多层合成等功能,从而使得非线性编辑系统成为影视制作者充分发挥其创造力和想像力的技术平台论文下载。

　　1 非线性编辑系统的构建

　　非线性编辑系统主要应用于广播电视及各类广告制作单位。它主要是由计算机平台(含视音频处理卡、专业显卡、三维特技卡等)、大容量的高速硬盘、音视频输入输出设备、监视器等硬件设备,并配以相应的非线性编辑软件组成。

　　1.1 系统硬件 20世纪90年代中期,非线性编辑开始在我国出现并得到应用。在非线性编辑系统中,最本质的一点是系统处理的是数字信号,如非数字信号输入系则需进行A/D转换,采用数字技术存入计算机硬盘中,并利用节目制作编辑软件在计算机上进行运算、操作。由于非线性编辑系统数据硬盘的存储容量有限,而非压缩的广播电视信号数据十分庞大,如果采用QPSK调制,所需传输带宽在100 MHz以上,故应根据图像质量需求对原始信号进行相应压缩。压缩比越大,可输入的图像信号越多,但图像质量也就越差。

　　1.2 系统软件 非线性编辑系统的软件为非线性编辑系统提供GUI(图形用户界面)和网络骨理等功能,也可用来完成视频剪辑、字幕叠加、三维动画、数字特技、音频制作、颜色渲染等复杂编辑工作。现在世界上非线性编辑软件种类很多,依其功能可以把它们分为两类:第一类:专用型软件,针对硬件的设置而专门开发的,它们可以直接调用非线性卡内设置的硬件特技或专门的特技卡内的硬件特技而形成实时特技或短时间的生成特技,从而大大加快了节目的编辑速度。第二类:通用型软件,通用型软件大都不能直接与非线性编辑板卡挂靠进行输入输出,但可以对已进入了硬盘阵列的视音频素材进行加工、处理和编辑,或者制作自己的二维或三维图像与那些视频素材合成,再由输入输出软件输出。

　　2 非线性编辑技术及其应用

　　2.1 视频素材的获得 三维扫描仪或摄像机将不同角度拍摄的物体照片作为三维模型参数输入到Image Modeler软件中,该软件会通过计算得到物体的多边形网格框架;然后用户根据此框架制作出三维模型;在三维模型建好之后,光学捕捉系统(MotionAnalysis)从实际拍摄的场景中提取出运动参数,输人到Match Mover软件从而实现三维动画的效果;最后,为了使效果更逼真,采用Phoenix Tools for MAYA软件对整个动画进行渲染。

　　2.2 视频图像的合成 数字视频包括以下4个方面的技术:

　　2.2.1 多层叠加 将多层视频对象(图像、文本、图形和动画等)叠加到一起,叠加方式可以是不透明或部分透明。在多层叠加中,每一层视频对象的优先级别不同,屏幕上显示的最外一层的优先级别最高,越往里优先级别越低。每层视频对象还可进行各自的特技处理,如旋转,缩放,滤波等。

　　2.2.2 色键 色健效果首先是将前景中的视频对象从某一单色中抠出(一般为兰色),这一过程称为遮罩(Mask)生成过程。在遮罩上,视频对象内部各像素a=1,外部各像素a=0,通过a值将前景和背景合成,在a=1处显示前景中的视频对象,在a=0处显示背景,从而产生将前景中的视频对象抠出和背景合成的效果,这一技术可用于虚拟演播室。

　　2.2.3 外键 用于选择视频图像的某一部分进行叠加。此时将遮罩单独存为一个图像文件,并将该图像作用到任意视频图像上,然后选择a值,在a=1处显示一个视频图像,在a=0处则显示另一个视频对象。

　　2.3 视频素材的剪辑和视频特技的生成 采用非线性编辑软件,可以对视频素材进行剪接、划像、移动、替换、插入和覆盖等操作,在此过程中,制作人员可以根据需要加入视频特技。最常用的视频特技有淡入淡出、划像,飞像,卷页,翻页等。随着计算机图形学的发展,三维特技也越来越多地被采用。它主要是通过模拟自然的光照,采用表面阴影法、透明、光线追踪等方法,产生图像的纹理,从而使二维的图像产生三维的效果。

　　2.4 颜色校正和字幕叠加 颜色校正即对数字图像的色度信号进行处理。字幕叠加则分硬件和软件两种方式。软件字幕是利用作图软件的原理把字幕作为图形处理,将其调入编辑轨对某一层图像进行抠像贴图,完成字幕功能;硬件字幕通常由一个图形加速器和一个图文帧存组成,图形加速器主要用于对单个像素、专用像素和像素组等图形部件的管理,它具有绘制线段、圆弧和显示模块等高层次图形功能。叠加字幕的过程是将汉字从硬盘的字库中调到计算机内存中,以线性地址写入图文帧存,经属性描述后输出到视频混合器中,将视频图像合成后输出。

　　2.5 数字视频的输出 目前的非线性编辑软件都是在数字视频无压缩的情况下进行处理的,数据量巨大。因此,很多非线性编辑软件都具有视音频压缩编码功能,将经过编辑的节目快速压缩为MPEG-1/2/4,M-JPEG等编码格式输出,从而大大降低了存储的数据量,以适应不同场合的应用。

　　3 非线性编辑技术的新发展

　　演播室制作中涉及大量对编码压缩节目的处理,如不同节目间的拼接,在画面上加字幕、台标等效果。目前,由于演播室非线性编辑系统多采用对没经过压缩的视频信号进行编辑的方式制作节目,这就需要在存储的压缩图像和编辑非压缩图像之间进行格式转换。不仅增加了计算量,还会导致由于编解码和量化而产生的图像降质。在这种情况下,人们需要考虑直接在压缩域对数字视频进行编辑,从而加快电视节目的制作、分配、存储、传输和播出一体化的进程。

　　4 结语

　　数字化电视系统发展的步伐日趋加快,计算机技术逐步渗透到广播电视的各个领域。非线性编辑技术经历了多年的发展,其软硬件技术日趋成熟。既能满足高端的电影特技制作逼真炫目的需要,又能满足低端的新闻剪辑制作。非线性编辑系统功能将更加完善,在广播电视行业占据的地位也会越来越重要,作为一项朝阳技术,其应用一定会迎来一个辉煌时代。