非線性編輯系統(tǒng)中的視頻壓縮技術(shù)
非線性編輯系統(tǒng)技術(shù)的重點在于處理圖像和聲音信息。這兩種信息具有數(shù)據(jù)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、寬帶數(shù)據(jù)傳輸裝置、大容量的內(nèi)存和外存等一系列的硬件環(huán)境支持。普通的PC機難以滿足上述要求,經(jīng)壓縮后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寬帶需要另外采取措施。這些措施包括采用數(shù)字信號處理器DSP、專門的視音頻處理芯片及附加電路板,以增加數(shù)據(jù)處理的能力和系統(tǒng)運算速度。在電視系統(tǒng)處于數(shù)字化時期,幀同步機、數(shù)字特技發(fā)生器、數(shù)字切換臺、字幕機、磁盤錄像機和多軌DAT(數(shù)字錄音磁帶)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,而借助當(dāng)前的超大規(guī)模集成電路技術(shù),這些數(shù)字視頻功能已可以在標(biāo)準長度的板卡上實現(xiàn)。非線性編輯系統(tǒng)板卡上的硬件能直接進行視音頻信號的采集、編解碼、重放,甚至直接管理素材硬盤,計算機則提供GUI(圖形用戶界面)、字幕、網(wǎng)絡(luò)等功能。同時,計算機本身也在迅速發(fā)展,PC機軟硬件的發(fā)展以能使操作系統(tǒng)直接支持視音頻操作。下面主要介紹非線性編輯系統(tǒng)中應(yīng)用的視頻壓縮技術(shù):
在非線性編輯系統(tǒng)中,數(shù)字視頻信號的數(shù)據(jù)量非常龐大,必須對原始信號進行必要的壓縮。常見的數(shù)字視頻信號的壓縮方法有M-JPEG、MPEG和DV等。
1.M-JPEG壓縮格式
目前非線性編輯系統(tǒng)絕大多數(shù)采用M-JPEG圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準。1992年,ISO(國際標(biāo)準化組織)頒布了JPEG標(biāo)準。這種算法用于壓縮單幀靜止圖像,在非線性編輯系統(tǒng)中得到了充分的應(yīng)用。JPEG壓縮綜合了DCT編碼、游程編碼、霍夫曼編碼等算法,既可以做到無損壓縮,也可以做到質(zhì)量完好的有損壓縮。完成JPEG算法的信號處理器在上世紀90年代發(fā)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(nèi)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后期編輯要求。M-JPEG雖然已大量應(yīng)用于非線性編輯系統(tǒng)中,但M-JPEG與前期廣泛應(yīng)用的DV及其衍生格式(DVCPRO25、50和Digital-S等),以及后期在傳輸和存儲領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的MPEG-2都無法進行無縫連接。因此,在非線性編輯網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的主要是DV體系和MPEG格式。
2.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(lián)合開發(fā)了具有較好質(zhì)量、統(tǒng)一標(biāo)準的家用數(shù)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(chǎn)品。DV格式的視頻信號采用4:2:0取樣、8bit量化。對于625/50制式,一幀記錄576行,每行的樣點數(shù)為:Y為720;CR、CB各為360,且隔行傳輸。視頻采用幀內(nèi)5:1數(shù)據(jù)壓縮,視頻數(shù)據(jù)率約為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(shù)據(jù)壓縮的數(shù)字聲音信號。DVCPRO格式是日本松下公司在家用DV格式基礎(chǔ)上開發(fā)的一種專業(yè)數(shù)字錄象機格式,用于標(biāo)準清晰度電視廣播制式的模式有兩種,稱為DVCPRO25模式和DVCPRO50模式。在DVCPRO25模式中,視頻信號采用4:1:1取樣、8bit量化,一幀記錄576行,每行有效樣點為:Y為720;CR、CB各為180,數(shù)據(jù)壓縮也為5:1,視頻數(shù)據(jù)率亦為25Mbit/s。在DVCPRO50模式中,視頻信號采用4:2:2取樣、8bit量化,一幀記錄576行,每行有效樣點為:Y為720;CR、CB各為360,采用幀內(nèi)約3:1數(shù)據(jù)壓縮,視頻數(shù)據(jù)率約為50Mbit/s。推薦閱讀>>>>>非編技術(shù)與影視藝術(shù)結(jié)合的應(yīng)用
DVCPRO25模式可記錄2路數(shù)字音頻信號,DVCPRO50模式可記錄4路數(shù)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、機心小,這種格式的一體化攝像機體積小、重量輕,在全國各地方電視臺都用得非常多。因此,在建設(shè)電視臺的非線性編輯系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時,DVCPRO是非線性編輯系統(tǒng)硬件必須支持的數(shù)據(jù)輸入和壓縮格式。
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