音頻、視頻檔案數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、音頻、視頻檔案數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)蘇州大學(xué) 張照余 蔣晨曦摘要 為適應(yīng)實(shí)踐需要，高校檔案學(xué)等信息管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)始將音頻、視頻文件的數(shù)字化列入課程教學(xué)內(nèi)容。為配合理論教學(xué)，本文設(shè)計(jì)了音頻、視頻文件的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理與方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟、實(shí)驗(yàn)分析與實(shí)驗(yàn)報(bào)告等作了具體的分析。關(guān)鍵詞 音頻 視頻 數(shù)字化 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 檔案 隨著檔案數(shù)字化工作的全面展開(kāi)，音頻、視頻檔案的數(shù)字化被提上議事日程。為適應(yīng)實(shí)踐需要，蘇州大學(xué)檔案學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)始將音頻、視頻檔案的數(shù)字化列入數(shù)字檔案管理課程的教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，為提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)其實(shí)際操作能力，在理論授課的同時(shí)增設(shè)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。本文對(duì)音

2、頻、視頻檔案的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，供本、專(zhuān)科教學(xué)和檔案業(yè)務(wù)培訓(xùn)之參考。一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握錄音機(jī)、錄像機(jī)與數(shù)字化采集設(shè)備的連接方法，包括物理連接與軟件設(shè)置；2. 掌握典型音頻、視頻采集軟件的使用，包括參數(shù)設(shè)置與文件存儲(chǔ)；3. 掌握數(shù)字音頻、視頻文件的格式轉(zhuǎn)換方法；4. 了解常見(jiàn)音頻、視頻文件格式及其特點(diǎn)。二、 實(shí)驗(yàn)原理與方法傳統(tǒng)磁帶的音頻檔案和視頻檔案，是一種基于模擬信號(hào)記錄方式的檔案材料。對(duì)它們進(jìn)行數(shù)字化采集、存儲(chǔ)、組織，將有利于其管理和數(shù)字時(shí)代的利用。這項(xiàng)工作的開(kāi)展需要多媒體計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及相應(yīng)設(shè)備的支持。磁帶音頻檔案數(shù)字化采集時(shí)，錄音機(jī)將模擬音頻信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)的音頻采集卡（

3、聲卡），聲卡在計(jì)算機(jī)音頻采集軟件的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣、量化、壓縮編碼，從而讓音頻采集軟件獲得數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。音頻采集的信號(hào)線連接較為簡(jiǎn)單，只要將錄音機(jī)的線路輸出（LINE OUT）與聲卡的線路輸入（LINE IN）相連即可。但這種物理連接的有效性，還要通過(guò)操作系統(tǒng)中“音量控制”程序的軟件設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)。采集得到的數(shù)字音頻文件大小與質(zhì)量，與原模擬音頻的質(zhì)量、數(shù)字化時(shí)的數(shù)據(jù)采樣頻率、量化精度、壓縮編碼方案等相關(guān)。常見(jiàn)的數(shù)字音頻文件格式有：WAV、MP3、WMA等，它們可以采用不同的壓縮編碼方案，因而，可以有不同的音頻文件大小與質(zhì)量。磁帶視頻檔案數(shù)字化采集時(shí)，輸入計(jì)算機(jī)的信號(hào)可以是圖像、音頻合成在一起的射

4、頻信號(hào)，也可以是圖像、音頻已經(jīng)分離的信號(hào)。但不管采用什么形式的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，模擬圖像信號(hào)和模擬音頻信號(hào)最終都將分離，各自輸入計(jì)算機(jī)的視頻采集部件和音頻采集部件，在視頻采集軟件的統(tǒng)一控制下，由視頻采集軟件同步采集視頻、音頻信號(hào)，從而獲得包含有音頻的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。視頻采集的信號(hào)線連接方案有S端-音頻、VIDEO-音頻、RF射頻三種，因此，視頻采集軟件的設(shè)置應(yīng)該與信號(hào)線連接方案一致，這樣才能保證視頻采集軟件正常工作。由于磁帶錄像機(jī)一般不提供S端口，而VIDEO-音頻方案操作簡(jiǎn)單，且理論上圖像采集質(zhì)量?jī)?yōu)于RF射頻方案，故本實(shí)驗(yàn)采用VIDEO-音頻方案。信號(hào)線連接如下：錄像機(jī)的視頻輸出端（VIDEO

5、OUT）連接視頻采集卡的視頻輸入端（COMP）；錄像機(jī)的音頻輸出端（AUDIO OUT）連接聲卡的線路輸入端（LINE IN）。采集得到的數(shù)字視頻文件大小與質(zhì)量，與原模擬視頻質(zhì)量、數(shù)字化采集時(shí)的模式、視頻壓縮編碼方案等相關(guān)。數(shù)字視頻采用有損壓縮方案，壓縮比越高，視頻圖像信息損失越多，因而圖像質(zhì)量越低。常見(jiàn)的數(shù)字視頻文件格式有AVI、MPG、WMV、ASF、RM等，它們可以根據(jù)需要采用不同的壓縮方案和壓縮比，因而可以具有不同的視頻文件大小與質(zhì)量。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料1. 錄音機(jī)、音頻檔案磁帶、錄音機(jī)清潔帶、音頻信號(hào)線、電源線2. 錄像機(jī)、視頻檔案磁帶、錄像機(jī)清潔帶、倒帶機(jī)、視頻和音頻信號(hào)線、電源

6、線3. 多媒體計(jì)算機(jī)（方正文博600）硬件：P4/256MB、音頻采集卡、視頻采集卡（PINNACLE-PCTV）軟件：Windows xp、Cool Edit Pro 2.0、PCTV-Vision視頻采集軟件、Premiere 6.5。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 音頻檔案數(shù)字化A 音頻源準(zhǔn)備首先，將音頻檔案磁帶放入錄音機(jī)，快速倒帶一遍；之后，用雙倍速模式，快速播放一遍磁帶；然后，以正常放音方式，用錄音機(jī)清潔帶對(duì)錄音機(jī)磁頭做一次清潔工作。B 設(shè)備連接在關(guān)機(jī)狀態(tài)，用音頻信號(hào)線將錄音機(jī)的線路輸出口（LINE OUT），與聲卡的線路輸入口（LINE IN）物理連接起來(lái)。啟動(dòng)多媒體計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Win

7、dows xp；運(yùn)行“音量控制”程序（附件娛樂(lè)音量控制），使其“線路輸入”的“靜音”選項(xiàng)不被選中；之后，讓錄音機(jī)播放磁帶，使多媒體計(jì)算機(jī)音箱有音量適中的回放聲音。C 音頻采集1運(yùn)行音頻采集軟件Cool Edit Pro 2.0，在“View”菜單中，使“Transport Buttons”工具組可見(jiàn)；選擇菜單“File”“New”來(lái)創(chuàng)建一個(gè)空音頻文件，在彈出的對(duì)話框中選擇參數(shù)（采樣頻率=44100Hz、聲道=Stereo、量化精度=16bit）后確定。讓錄音機(jī)開(kāi)始播放磁帶，同時(shí)迅速單擊“Transport Buttons”工具組中的錄音按鈕，開(kāi)始錄音；在音頻采集3分鐘后停止，再以REC1.WA

8、V文件名（PCM模式）保存在硬盤(pán)上。D 音頻采集2同上。對(duì)同一段音頻磁帶，以采樣頻率=8000Hz、聲道=Mono、量化精度=8bit，采集3分鐘，再以REC2.WAV文件名（PCM模式）保存在硬盤(pán)上。比較音頻文件REC1.WAV與REC2.WAV的文件大小與質(zhì)量。E 音頻文件格式轉(zhuǎn)換將REC1.WAV分別轉(zhuǎn)換為：REC1.MP3和REC1.WMA。方法：運(yùn)行Cool Edit Pro 2.0，選擇“File”“Open”打開(kāi)REC1.WAV；再選擇“Save As”另存為相應(yīng)格式文件；REC1.MP3壓縮質(zhì)量控制為128kbps、REC1.WMA壓縮質(zhì)量控制為128kbps。再次，將REC1

9、.WAV分別轉(zhuǎn)換為：LO.MP3和LO.WMA，壓縮質(zhì)量控制為32kbps。比較REC1.WAV、REC1.MP3、REC1.WMA、LO.MP3、LO.WMA音頻文件大小與質(zhì)量變化。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中表1。2. 視頻檔案數(shù)字化A 視頻源準(zhǔn)備先用倒帶機(jī)對(duì)視頻檔案磁帶快進(jìn)、快倒一遍；之后，快速播放一段磁帶；然后，用錄像機(jī)清潔帶對(duì)錄像機(jī)磁鼓做一次清潔工作。B 設(shè)備連接在關(guān)機(jī)狀態(tài)，用視頻信號(hào)線連接錄像機(jī)的VIDEO OUT與視頻采集卡的COMP；用音頻信號(hào)線連接錄像機(jī)的AUDIO OUT與聲卡的LINE IN。開(kāi)機(jī)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行PCTV-Vision視頻采集軟件；然后，進(jìn)行PCTV-Vision軟件連

10、接設(shè)置為：視頻輸入=復(fù)合、視頻標(biāo)準(zhǔn)=PAL DK，音頻播放輸入=線路輸入、音頻記錄輸入=線路輸入、音頻記錄等級(jí)=50。此后，播放錄像機(jī)中的視頻檔案磁帶，同時(shí)調(diào)節(jié)PCTV-Vision軟件窗口中的色彩設(shè)置、音量設(shè)置，使監(jiān)視圖像、聲音感覺(jué)適中。C 視頻采集1調(diào)整好待采集的視頻源，運(yùn)行視頻采集軟件PCTV-Vision，設(shè)置采集參數(shù)如下：模式標(biāo)準(zhǔn)=MPEG1、圖像尺寸=352*288、數(shù)據(jù)率（碼流）=3.0Mbit/s、采集路徑=E:Video（使用可用空間最大、速度最快的邏輯盤(pán)）。讓錄像機(jī)開(kāi)始播放，同時(shí)迅速單擊采集軟件工具欄上的錄像按鈕，開(kāi)始錄像；在視頻采集5分鐘后停止采集；然后，從視頻采集軟件的

11、圖庫(kù)中，將采集到的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)出，以VID1.MPG文件名保存在硬盤(pán)上。D 視頻采集2同上。對(duì)同一段視頻磁帶，保持其它參數(shù)不變，修改：碼流=1.15Mbit/s，采集5分鐘數(shù)字視頻，以VID2.MPG文件名轉(zhuǎn)出并保存在硬盤(pán)上。比較數(shù)字視頻文件VID1.MPG與VID2.MPG的文件大小和視頻質(zhì)量變化。E 視頻文件格式轉(zhuǎn)換將VID1.MPG分別轉(zhuǎn)換為：VID1.AVI、VID1.WMV、VID1.ASF和VID1.RM。轉(zhuǎn)換為VID1.AVI的方法：運(yùn)行Premiere 6.5，選擇“文件”“打開(kāi)”菜單，打開(kāi)VID1.MPG視頻文件；選擇“文件”“素材輸出”“電影”菜單，在彈出的對(duì)話框中選擇Mic

12、rosoft AVI（Cinepak Codec壓縮），鍵入文件名VID1.AVI后保存。注意：VID1.AVI原始畫(huà)面大小、磁盤(pán)文件大小以及視頻質(zhì)量變化。轉(zhuǎn)換為VID1.WMV、VID1.ASF的方法：同上。選擇“文件”“素材輸出”“Advanced Windows Media”菜單，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置碼流為225kbps，先后鍵入文件名VID1.WMV或VID1.ASF后保存即可。轉(zhuǎn)換為VID1.RM的方法：選擇“文件”“素材輸出”“Advanced RealMedia Export”菜單，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置碼流為225kbps，鍵入文件名VID1.RM后保存。比較VID1.MPG與V

13、ID1.WMV、VID1.ASF和VID1.RM的文件大小與視頻質(zhì)量。再以碼流為32kbps，將VID1.MPG轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)O.WMV，檢查視頻文件大小與質(zhì)量變化。根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中表2。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告與分析1. 表1：不同音頻文件比較文件名REC1.WAVREC2.WAVREC1.MP3REC1.WMALO.MP3LO.WMA大?。ǎ┮纛l質(zhì)量碼流（kbps）2. 表2：不同視頻文件比較文件名VID1.MPGVID2.MPGVID1.AVIVID1.WMVVID1.ASFVID1.RMLO.WMV大?。ǎ┮曨l質(zhì)量碼流（kbps）3. 采集得到的數(shù)字音頻、視頻文件大小與哪些參數(shù)設(shè)置相關(guān)？4. 通常，音頻、視頻文件的大小與其質(zhì)量關(guān)系怎樣？六、 實(shí)驗(yàn)思考題1. Windows 自帶的錄音機(jī)應(yīng)用程序采集音頻檔案時(shí)有什么缺點(diǎn)？2. 如何進(jìn)行數(shù)字音頻、視頻檔案的編輯處理？ 參考文獻(xiàn)：1. 徐朝軍, 李藝 .數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)J. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2003 (1).-9-122. 張?jiān)凑? 論數(shù)字圖書(shū)館音頻資