从实用角度分析非线编软、硬件结构

时间:2008-12-03   来源:   网友评论:0   人气: 343 作者:

视频非线性编辑(以下简称非线性编辑)在计算机技术的支持下,充分运用数字处理技术的研究成果,以低成本、高效率、高质量、效果变换无穷的姿态迅速进入了广播电视领域,对传统的线性编辑工艺技术造成了极大冲击,同时也给许多电视从务人员(包括那些对线性编辑/特技技术非常熟悉的人们)带来了许多困惑,非线性编辑给他们的印象怕只限于在该系统中影片素材可以任意调度裁剪,而对非线性编辑系统很难建立起一个完整的概念,更不用说进行纯熟的操作了。当然,如果要从技术理论上来描述非线性编辑系统,涉及到计算机技术、数字信号处理技术等等,更为令人眼花缭乱,摸不着边际。但颇为幸运的是由于计算机技术和超大规模集成电路制造工艺的高速发展,使得整个非线性编辑系统内部高度集成化、模块化,大大简化了系统的结构,降低了操作的难度。

1 非线性编辑系统的结构

  我们进入非线性编辑系统,首先要改变以前线性编辑的固有观念。在线性编辑设备群中,所有单台设备的性能、功能在你的系统设计中一旦确定下来,信号的流向也就基本确定。你要做的工作是在熟悉各个单项设备操作的基础上,依照编辑脚本的要求,按各路信号的先后秩序,将其依次编辑输出,所有的操作都是以实时信号流为基础,一切都按部就班的进行。在这样的系统中,我们最熟悉的语言是“某路信号过来了吗?”

  但在进行非线性编辑时,我们却经常听到“某个文件在哪里?”的问话,不言而喻,这句问话已经提示了我们,非线性编辑是以文件为操作基础的。事实上,非线性编辑系统是一个扩展的计算机系统,它的一切操作都符合计算机的操作规范,非线性编辑系统进行工作时首先要将所有需要编辑的素材(包括录象带上的视频信号、线路上传输的视频信号)经过数字化采集后转换成图象文件的形式,只不过这个图象文件不同于以往常见的计算机单帧固定画面图象文件,它的文件内容是活动图像,画面的内容随时间的变化而变化,也就是说这是一个有时间长度的图像文件,我们且称它们为视频文件。这个转换的理解非常重要,由传统的信号流在时间轴上连续按顺序的操作转变为在计算机内部对含有时间信息的视频文件进行无须按照时间顺序的任意操作,完成了在视频信号编辑操作概念上的根本性变化。

  在非线性编辑系统内部,对视频文件的操作非常简单,完全是在指定的时间轴上进行文件的拼接,只要没有最后生成影片输出或留档,对这些文件在时间轴上的摆放位置和时间长度的修改都是非常随意的,这也就是所谓的非线性编辑。但是作为一个系统,非线性编辑的意义并不仅限于此,我们要了解更多的信息,还需从系统的结构谈起。

  1.1 非线性编辑系统的硬件结构

  前面已提到,非线性编辑系统实质上是一个扩展的计算机系统。更为直截了当地说,就是一台高性能计算机加一块或一套视音频输入/输出卡(俗称非线性卡)和一些辅助卡,再配上一个大容量SCSI硬盘阵列便构成了一个非线性编辑系统的基本硬件。这三者相互配合,缺一不可。

 现在的非线性已经将视音频采集、压缩与解压缩、视音频回放、部分实时特技全部集成在同一块卡或一套卡上,使得整个系统的硬件结构非常简洁。这些卡实际上是模拟信号与数字信号的分水岭,所有模拟视音频信号在此经过A/D变换后,每一段素材都成为了一个视频文件存放在SCSI硬盘阵列中,供计算机进行数字域的处理。需要输出的视音频数码流经过D/A变换成为可供记录或直播的模拟视音频信号。非线性卡上的模拟信号接口有复合、分量、S-VIDEO,已涵盖现有模拟电视系统的几乎所有接口形式,所以非线性编辑系统与现有的模拟电视系统有良好的兼容性。

  压缩与解压缩是非线性卡的核心内容。在数字视频信号不能被有效而高质量地压缩时,非线性编辑都是在昂贵的计算机工作站上实现的。因为庞大的数字视频数据量使苹果机和普通PC机都不堪重负,不能正常处理数码率高达216Mb/s的无压缩数字分量视频信号或者142Mb/s的无压缩数字复合数字视频信号,从而无法胜任无压缩数字视频信号的非线性编辑工作。然而,随着数字图像压缩技术的发展,各种图像压缩算法日臻成熟,使得在苹果机(Power PC 9600)和性能提升后的PC机这些比工作站低一档次的计算机上进行视频非线性编辑成为了现实,这些图像压缩算法是实现相对廉价的视频非线性编辑的关键所在。目前,我国拥有的非线性编辑系统无论是进口的或是国产的,大都是采用M-JPEG算法。这种压缩算法对活动的视频图像通过实行实时帧内编码过程单独地压缩每一帧,可以进行精确到帧的后期编辑。M-JPEG的压缩和解压是对称的,可以由相同的硬件和软件来实现,这对压缩/解压电路实现高度集成化有帮助。由于这种算法不太复杂,可以用很小的压缩比(2:1)进行全帧采集,从而实现广播级指标所要求的无损压缩。


 

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