视频非线性编辑系统概念与操作

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。

若采用广播级指标进行2∶1压缩,经过压缩的数字视频信号其数码率虽然仍有108Mb/s(分量视频)或71Mb/s(复合视频),但对苹果机(PowerPC9600)和提升了性能的PC机(采用PCI总线、奔腾Ⅱ350以上CPU、Windows NT操作系统)而言,已能应付自如,进行实时操作。数字视频信号进入计算机系统后,为了更有效地对其进行处理,整个计算机硬件平台还可以采取一些措施加强非线性编辑系统的性能:(1)外挂大容量SCSI高速AV硬盘阵列作为视频文件存储器,并配以硬盘加速卡。SCSI高速AV硬盘阵列的容量大小视用户的需求来选取,作为电视台来说,该阵列至少需要18G以上,才能有实际使用意义。(2)除了非线性卡上已赋予的部分实时特技,另外增加特技效果卡。将一些复杂的二、三维特技转换效果做成硬件插卡,使之能够方便调用并缩短生成时间。而且不同公司的特技卡有不同的特点,就会有另外意想不到的效果,还可不断升级。

1.2 非线性编辑系统的软件结构

从非线性编辑系统的硬件结构来看,该系统的硬件只是完成了视音频数据的输入/输出、压缩/解压缩、存储等工作,或者说只是提供了一个扩展了的计算机工作平台,还没有涉及到非线性编辑。众所周知,作为一个计算机工作平台,无论我们需要计算机做什么工作时,只要配有相应的应用软件即可。很显然,当我们要进行非线性编辑时,除了计算机工作平台要满足上述非线性编辑硬件要求外,还需要配以非线性编辑应用软件,才能组成一个完善的非线性编辑系统,从而着手进行非线性编辑工作。现在世界上非线性编辑软件种类繁多,但我们仍然可以依据这些软件的功能,用从输入/输出到制作的次序来排定它们的层次。

(1)第一层次:输入/输出。

我们把能与非线性卡相连,直接进行视频的采集输入和输出的软件定位于第一层次。这个层次上的软件大致可分为专用型和通用型。其中专用型的软件大都由非线性编辑系统开发商根据他们所选用的非线性卡的特点而专门开发的。例如目前在国内比较流行的进口产品有Media-100、Avid系列,国产产品有奥维迅、大洋、索贝、新奥特等。值得一提的是国产的广播级产品基本上都是基于加拿大Matrox公司的Digisuite系列套卡上开发的,这就形成了硬件基本相同,软件开发各显其能、百花齐放的竞争格局,这对非线性编辑系统技术的发展是颇为有益的。专用型的软件由于能直接挂在非线性卡上,可以直接进行视音频信号的采集和输出,而且由于对素材的存储区进行了直接管理,使得在编辑和调用这些素材时,显得非常方便。

专用型软件是针对硬件的设置而专门开发的,它们当然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。

作为非线性编辑系统的专用型软件,它首先要满足节目编辑的需要。而电视节目具体可分为新闻、专题、文艺、电视剧等不同类型,在这些节目的编辑工作中,镜头的硬接、过渡性特技占了绝大多数,故非线性编辑系统的节目制作层数只需两层便可满足制作需求,也就是相当于线性编辑中的A/B卷已能完整地制作出上述类型的节目,所以非线性编辑系统的专用型软件一般只设置两层非线性视频,另外再加上图文字幕层便构成了一个齐全的A/B卷编辑系统。至于版头、广告、MTV等需要多层非线性视频制作的节目或者节目片段可由其他软件完成后,再由该系统的专用型软件调入进行编辑后输出。在此值得指出的是,国产的许多非线性编辑系统本身就是由原来的字幕机生产厂商生产的,他们在非线性编辑系统的图文字幕层集成了原本就非常优秀、用户都非常熟悉的国产字幕系统,使得许多非线性编辑系统与同类型的进口产品相比具有相当大的竞争力。当然,为了适应那些多层复杂编辑工作比较多的制作单位,现在国外也已有采用多层非线性视频专用型软件的非线性编辑系统产品出现。

除了专用型的软件外,还有许多非线性卡自带的输入 /输出软件,这些软件我们说它是通用型软件,是因为它只能完成信号的采集和输出的工作,不能进行编辑。编辑工作需要其他的软件来完成。在广播电视行业一般不采用此类软件。
(2)第二层次:第三方软件。

所谓第三方软件指的是该非线性编辑系统生产商以外的软件公司提供的软件。这些软件大都不能直接与非线性卡挂靠,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和三维图像再与那些视频素材合成,合成后的作品再由输入/输出软件输出。这些软件的品种非常丰富,功能十分强大,有些甚至是从工作站转移过来的,可以这么说,非线性编辑系统之所以能做到效果变幻莫测,匪夷所思,吸引众人的视线,完全取决于第三方软件。

由于视频信号经采集后在计算机内部已成为了一个个视频文件,更准确地说是可被计算机处理的活动图像数据文件,它们与计算机二维平面图像软件和三维动画软件制作的计算机图像已无区别,可以进行相当好的融合,计算机技术和电视技术在此得到了高度的统一,为计算机软件开发商拓展了非常大的发展空间,于是大量的计算机图像处理软件进入了非线性编辑系统,而且在不断地升级换代,有力地提升了电视图像的艺术效果。

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