電視非線性編輯系統(tǒng)(參考)

電視非線性編輯系統(tǒng)余勝泉ysq@2000/11/10北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所目錄編輯系統(tǒng)的發(fā)展歷史非線性編輯概要數(shù)字視頻技術(shù)基礎(chǔ)非線性編輯系統(tǒng)的基本構(gòu)成如何選購(gòu)非線性產(chǎn)品非線性編輯的發(fā)展趨勢(shì)典型的非線性編輯系統(tǒng)簡(jiǎn)介編輯系統(tǒng)的發(fā)展歷史物理剪輯1956年，安培公司發(fā)明了2英寸磁帶錄像機(jī)，電視節(jié)目不必像以前那樣借助電影膠片記錄和借助電影銀幕播出了。早期電視節(jié)目編輯沿用了電影的剪加方式，它首先用放大鏡對(duì)磁帶上的磁跡進(jìn)行定位，然后使用刀片或切刀在特定的位置切割磁帶，找出一段段所需的節(jié)目片段后，用膠帶把他們粘在一起。這種編輯對(duì)磁帶的損傷是永久性的，制作過節(jié)目的磁帶以后不能再使用。同時(shí)由于不能在編輯時(shí)查看畫面，編輯點(diǎn)的選擇無法保證精確，編輯人員只能憑經(jīng)驗(yàn)并借助刻度尺來確定每個(gè)鏡頭的大致長(zhǎng)度。電子編輯電視編輯在1961年前后進(jìn)入了電子編輯的階段。由于能夠使用快進(jìn)和快速例帶功能在磁帶上尋找編輯點(diǎn)，以及使用暫停功能控制錄像機(jī)的錄制和重放，編輯人員可以連接一臺(tái)放像機(jī)（放機(jī)）、一臺(tái)錄像機(jī)（錄機(jī)）和相應(yīng)的監(jiān)視器，構(gòu)成一套標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)編系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從素材到節(jié)目的轉(zhuǎn)錄。電子編輯擺脫了物理剪輯的黑箱操作模式，避免了對(duì)磁帶的永久性的物理損傷，節(jié)目制作人員在編輯過程中可以查看編輯結(jié)果，并可以及時(shí)進(jìn)行修改，也可以保存作為節(jié)目源的素材母帶。電子編輯存在的主要問題是精度不高，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的2英寸錄像機(jī)無法逐幀重放。此外，在編輯過程中，由于編輯人員手動(dòng)操作錄像鍵，錄像鍵按下的時(shí)機(jī)掌握需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，一般無法保證編輯點(diǎn)的完全精確。而且錄機(jī)在開始錄像和停止錄像的時(shí)候帶速不均勻，與放機(jī)的走帶速度存在差異，容易造成節(jié)目中各鏡頭接點(diǎn)處的跳幀現(xiàn)象。時(shí)碼編輯受到電影膠片的片孔號(hào)碼定位的啟發(fā)，美國(guó)電子工程公司（EECO）于1967年研制出了EECO時(shí)碼系統(tǒng)。1969年，使用小時(shí)、分鐘、秒和幀對(duì)磁帶位置進(jìn)行標(biāo)記的SMPTE/EBU時(shí)碼在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。其后，在電視節(jié)目后期制作領(lǐng)域，各種基于時(shí)碼的編輯控制設(shè)備不斷涌現(xiàn)，同時(shí)也開發(fā)出了大量新的編輯技術(shù)和編輯手段。例如，錄機(jī)放機(jī)同步預(yù)卷編輯、編輯預(yù)演、自動(dòng)串編、脫機(jī)草編和多對(duì)一編輯等等。同時(shí)，為了改善編輯精度與提高編輯效率，專業(yè)電視設(shè)備廠商在穩(wěn)定帶速和增加搜索速度上也作了很多工作。然而盡管如此，由于信號(hào)記錄媒體的固有限制，電視編輯仍然無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編輯點(diǎn)定位等功能，由于磁帶復(fù)制造成的信號(hào)損失也無法徹底避免。非線性編輯世界上第一臺(tái)非線性編輯系統(tǒng)1970年出現(xiàn)于美國(guó)，在這種早期的模擬非線性編輯系統(tǒng)中，圖像信號(hào)以調(diào)頻方式記錄在可裝卸的磁盤上，編輯時(shí)可以隨機(jī)訪問磁盤以確定編輯點(diǎn)。80年代，出現(xiàn)了純數(shù)字的非線性編輯系統(tǒng)，這些系統(tǒng)使用磁盤和光盤作為數(shù)字視頻信號(hào)的記錄載體。由于當(dāng)時(shí)的磁盤存儲(chǔ)容量小，壓縮硬件也不成熟，所以畫面是以不壓縮的方式記錄的。系統(tǒng)所能處理的節(jié)目總長(zhǎng)度約為幾十秒至幾百秒，因此僅能用于制作簡(jiǎn)短的廣告和片頭。80年代末到90年代初，非線性編輯系統(tǒng)進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)期，這得益于JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)的確立、實(shí)時(shí)壓縮半導(dǎo)體芯片的出現(xiàn)、數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展和其它相關(guān)硬件與軟件技術(shù)的進(jìn)步。同時(shí)，由于多種主要的媒體都以數(shù)字化的形式存在，在存儲(chǔ)和記錄形式上實(shí)現(xiàn)了真正的統(tǒng)一，因此非線性編輯系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也大大超越了傳統(tǒng)的編輯設(shè)備，它不僅能夠編輯視頻和音頻節(jié)目，還可以處理文字、圖形、圖像和動(dòng)畫等多種形式的素材，極大的豐富了電視和多媒體制作的手段。概要非線性編輯系統(tǒng)（NolinerEditingSystem，簡(jiǎn)稱NLE），是使用數(shù)字存儲(chǔ)媒體進(jìn)行數(shù)字視頻編輯的數(shù)字化后期制作系統(tǒng)。它是在高檔多媒體電腦的基礎(chǔ)上構(gòu)造的專用數(shù)字視頻后期制作設(shè)備，它不但能完成一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)的大部分工作，還具備了在高畫質(zhì)情況下完成線性編輯系統(tǒng)的所有功能，集成了電視臺(tái)后期機(jī)房中多種傳統(tǒng)設(shè)備的功能，而且具備了傳統(tǒng)線性電視編輯系統(tǒng)所無法比擬的功能。非線性編輯技術(shù)是一門新的綜合性技術(shù)，它覆蓋了電視技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的主要領(lǐng)域，包括音頻技術(shù)、視頻技術(shù)、數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)字圖象處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，把數(shù)字化、多媒體、交互性和網(wǎng)絡(luò)化帶人編輯工作中，它解決了線性編輯存在的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化了節(jié)目編輯流程，提高了編輯效率，特別是方便的剪切和編輯和靈活多變的數(shù)字特效處理功能，把制作人員從繁雜的搜尋鏡頭和修改工作中解脫出來，并給制作者以無限的藝術(shù)創(chuàng)造空間。非線性編輯給電視后期制作帶來重大的變革。基本功能在電視節(jié)目制作過程中，典型的非線性編輯系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下傳統(tǒng)電視編輯設(shè)備的功能：硬盤數(shù)字錄像機(jī)：即使是最簡(jiǎn)單的非線性編輯系統(tǒng)，也能充當(dāng)一臺(tái)硬盤錄像機(jī)進(jìn)行視頻信號(hào)的記錄和重放。存儲(chǔ)節(jié)目的最長(zhǎng)時(shí)間根據(jù)硬盤容量和對(duì)圖像質(zhì)量的不同要求而定。（非線性）編輯控制器：在硬盤上快速實(shí)時(shí)的尋找編輯點(diǎn)，設(shè)定入點(diǎn)、出點(diǎn)及其它標(biāo)記，這是非線性編輯系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)編輯控制器的一個(gè)重要特點(diǎn)。切換臺(tái)：在傳統(tǒng)的磁帶式編輯中，進(jìn)行對(duì)編和A/B卷編輯分別需要一臺(tái)放機(jī)、一臺(tái)錄機(jī)或兩臺(tái)放機(jī)、一臺(tái)錄機(jī)。在非線性編輯系統(tǒng)中，采用了時(shí)間線和視頻、音頻軌的概念，一般來說一條視頻軌可以看作一臺(tái)放像機(jī)，因此能用多條軌模擬多通道切換臺(tái)。特技機(jī)：非線性編輯系統(tǒng)可以使用內(nèi)置軟件或用硬件實(shí)現(xiàn)特技的功能。軟件特技成本低廉，并可不斷升級(jí)；硬件支持的特技速度較快。字幕和圖形創(chuàng)作：在非線性編輯系統(tǒng)中，一般有專門的軟件用于制作字幕和圖形，并通過軟件或硬件方法實(shí)現(xiàn)與視頻信號(hào)的疊加。動(dòng)畫制作：所有動(dòng)畫制作都是由助電腦完成的，尤其是三維動(dòng)畫。在非線性編輯系統(tǒng)中生成的動(dòng)畫采用標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，可以包含透明及摳像信息，便于和視頻畫面進(jìn)行合成。數(shù)字錄音機(jī)、音源和調(diào)音臺(tái)：非線性編輯系統(tǒng)中都包含音頻輸入/輸出單元、軟件波表或（和）硬件波表及硬件混音器，可以錄制高質(zhì)量的聲音，可以用數(shù)百種樂器的原始音色演奏MIDI（音樂儀器數(shù)字接口）樂曲，也可以配合軟件完成多路音頻信號(hào)電平的調(diào)節(jié)。除了后期制作，非線性系統(tǒng)開始插足前期制作，有些廠商推出硬盤攝錄一體機(jī)，如日本池上公司生產(chǎn)的Editcam全數(shù)字?jǐn)z錄一體機(jī)，即以硬盤作為記錄載體。同磁帶攝錄一體機(jī)相比，它能即時(shí)記錄瞬間即逝的鏡頭，放像過程中也能立即進(jìn)入記錄狀態(tài)，不丟失畫面，還可以直接通過攝錄機(jī)磁盤進(jìn)行簡(jiǎn)單的節(jié)目編輯。技術(shù)優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)與線性系統(tǒng)相比，非線性編輯系統(tǒng)具有高度集成化、功能齊全、操作方便等特性，只需外加一臺(tái)錄像機(jī)，非線性編輯系統(tǒng)就能完成一套線性編輯系統(tǒng)所能完成的編輯工作。具體有：（1）數(shù)字非線性編輯系統(tǒng)全部的工作過程均以32BIT數(shù)字量化壓縮算法完成。因此視頻信號(hào)處理鏈路基本不受外界噪波干擾，沒有傳統(tǒng)模擬線性編輯過程中的噪聲干擾現(xiàn)象產(chǎn)生，圖像質(zhì)量高。（2）由于是數(shù)字信號(hào)的編輯，圖像質(zhì)量不會(huì)因設(shè)備的新舊而出現(xiàn)大的差別。（3）制作節(jié)目快捷，高效。（4）節(jié)省機(jī)時(shí)，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。傳統(tǒng)的視頻磁頭壽命為500～1000小時(shí)，計(jì)算機(jī)硬盤為300000小時(shí)。（5）硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化，適應(yīng)多種編輯軟件，可隨意制作多種數(shù)字特技，增加節(jié)目的藝術(shù)性。（6）具備多代拷貝而圖像質(zhì)量不會(huì)急劇下降的特點(diǎn)。（7）由于編輯系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，易于構(gòu)建大型甚至全球視頻網(wǎng)絡(luò)，從而使節(jié)目的交換及素材資料資源共享成為可能。（8）由于視頻和音頻均可以被采集和量化，因而還可以應(yīng)用靜幀凍結(jié)技術(shù)，制作出多彩多姿的圖像電子郵件或軟件封面，在多媒體制作領(lǐng)域中加以應(yīng)用。（9）設(shè)備體積小，便攜性能好，易于掛接計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，編輯、傳輸工作可以隨時(shí)隨地進(jìn)行。線性與非線性磁盤與磁帶對(duì)比圖磁盤上信息組織方式脫機(jī)（Offline）與聯(lián)機(jī)（Online）第一步是“初編”，有人稱為“原始編輯”，后來又稱其為“草稿編輯（DraftEditing）”，那就是先以大壓縮比，如100：1，決定編輯點(diǎn)、特技效果的編輯決定表（EDL），這就是草稿編輯。節(jié)目制作者在編輯過程中，不斷選擇各種有用的場(chǎng)景片段，這些片段都有一個(gè)地址，這就需要將這些地址存儲(chǔ)在一個(gè)表中，如果需要的話可以直接返回到以前選擇的某一個(gè)過程，這種存儲(chǔ)場(chǎng)景選擇信息的表稱為編輯決策表（EDL）或編輯判決表。利用EDL控制硬盤的快速旋轉(zhuǎn)，在重放過程中只選取EDL中所規(guī)定的視頻和音頻片段，在軟件的高速執(zhí)行過程中，重放無間隙，編輯點(diǎn)處無停頓或閃爍，視頻、音頻、圖形均可隨機(jī)迭加。顯然，草稿編輯目的在于得到EDL。這種原始的草稿編輯過程，稱為“脫機(jī)”編輯。脫機(jī)編輯是非線性的，圖像質(zhì)量達(dá)不到廣播級(jí)水平。第二步，以小壓縮比，如2：1，將存有EDL的軟盤插入編輯控制器內(nèi)，控制廣播級(jí)錄像機(jī)按照EDL進(jìn)行廣播級(jí)成品帶的編輯，這種生產(chǎn)節(jié)目成品帶的過程，稱為“聯(lián)機(jī)”編輯。

非線性編輯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型的非性編輯系統(tǒng)非線性編輯系統(tǒng)組成信號(hào)輸入接口單元多媒體素材存儲(chǔ)單元中央處理單元信號(hào)輸出接口單元非線性編輯系統(tǒng)工作原理基本的編輯過程素材采集模擬視頻信號(hào)源及其設(shè)備：模擬視頻信號(hào)源及其設(shè)備：錄像機(jī)（VCR）、攝像機(jī)（VideoCamera或Camcorder），激光視盤機(jī)（LaserDiscPlayer）電視機(jī)；模擬設(shè)備與非線性主機(jī)的連接：VideoOut：VideoIn；AudioOut：LineIn；RFOut：RFIn；SpeakerOut：音箱；數(shù)字接口：QSDI接口、CSDI接口、SDI接口和DV接口；設(shè)置采集參數(shù)：對(duì)同一種壓縮方法來說，壓縮比越小，圖像質(zhì)量越高，相應(yīng)地占用的存儲(chǔ)空間越大。采用不同壓縮方式的非線性編輯系統(tǒng)，錄制視頻素材時(shí)的壓縮比可能不同，但也可能獲得同樣的圖像質(zhì)量。素材分類：素材箱（BIN）

基本的編輯過程編輯制作素材處理時(shí)間線編輯數(shù)字特技處理字幕制作音效處理合成輸出時(shí)間線編輯特技制作視頻的基本概念人的視覺特性人眼依靠視網(wǎng)膜上光敏細(xì)胞一桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞獲得了彩色視覺人眼僅對(duì)電磁波譜中的可見光區(qū)（波長(zhǎng)從380nm到780nm）敏感人眼對(duì)亮度的敏感程度比對(duì)顏色的敏感程度高電視信號(hào)及其分類為兼容黑白電視機(jī)，因此把彩色信號(hào)分成亮度信號(hào)和兩上色差信號(hào)分別傳送Y＝0.30R+0.59G+0.11B色差信號(hào)分別為R-Y、G-Y和B-Y亮度信號(hào)帶寬為6MHZ，色度信號(hào)的帶寬為1.3MHZ電視制式：PAL制、NTSC制和SECAM制視頻信號(hào)的產(chǎn)生、處理和傳送過程攝像機(jī)拍攝、后期編輯、發(fā)送與接收視頻信號(hào)的描述像素、掃描行數(shù)、幀頻和場(chǎng)頻、寬高比視頻信號(hào)的數(shù)字化視頻序列的SMPTE表示單位SMPTE（SocietyofMotionPictureandTelevisionEngineers）使用的時(shí)間碼標(biāo)準(zhǔn)，其格式是：小時(shí)：分鐘：秒：幀，或hours：minutes：seconds：frames

一段長(zhǎng)度為00：02：31：15的視頻片段的播放時(shí)間為2分鐘31秒15幀數(shù)字視頻的采樣步驟濾波、采樣、量化ITU-RBT.601標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)YCbCr信號(hào)的采樣方案為4：2：2，即亮度信號(hào)采樣頻率約為副載波頻率的4倍，為13.5MHZ。色度信號(hào)的采樣頻率是亮度信號(hào)采樣頻率的一半，為6.75MHZ。數(shù)字視頻的采樣格式Y(jié)：U：V＝4：1：1，這種方式是在每4個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)上，取4個(gè)亮度Y的樣本值，而色差U、V分別取其第一點(diǎn)的樣本值，共6個(gè)樣本。顯然這種方式的采樣比例與全電視信號(hào)中的亮度、色度的帶寬比例相同，數(shù)據(jù)量較小。Y：U：V＝4：2：2，這種方式是在每4個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)上，取4個(gè)亮度Y的樣本值，而色差U、V分別取其第一點(diǎn)和第三點(diǎn)的樣本值，共8個(gè)樣本。這種方式能給信號(hào)的轉(zhuǎn)換留有一定余量，效果更好一些。這是通常所用的方式。Y：U：V＝4：4：4，在這種方式中，對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)，亮度Y、色差U、V各取一個(gè)樣本。顯然這種方式對(duì)于原本就是較高質(zhì)量分量信號(hào)的信號(hào)源（如S－Video源），可以保證其色彩質(zhì)量，但信息量大。數(shù)字演播室標(biāo)準(zhǔn)：ITUR601(CCIR601)ITU-601中，包含了如何將模擬視頻變?yōu)閿?shù)字形式的技術(shù)問題，但是它沒有發(fā)布物理上的實(shí)行方法，對(duì)采樣頻率；采樣結(jié)構(gòu)；色彩空間轉(zhuǎn)換等也都作了嚴(yán)格的規(guī)定，主要包括：分量視頻:ITU-601公布的數(shù)字編碼應(yīng)基于使用一個(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)不同的色度信號(hào)，也就是通常所說的YCrCb色彩空間。對(duì)電視行業(yè)，這些信號(hào)直接與如何將整個(gè)電視信號(hào)編碼、與通過基帶同軸電纜或是地面廣播頻率傳送、和與在電視監(jiān)視器或是在磁帶錄像機(jī)上解碼有關(guān)。2．濾波：ITU-601描述了為了獲得最高的數(shù)字質(zhì)量，在進(jìn)行YCrCb采樣之前，必須進(jìn)行濾波。3．采樣率：ITU-601規(guī)定了對(duì)PAL和NTSC視頻圖像的采樣率，實(shí)現(xiàn)了世界范圍的可互操作性。為了保證信號(hào)的同步，采樣頻率必須是電視信號(hào)行頻的倍數(shù)。ITU為NTSC、PAL和SECAM制式制定的共同的電視圖像采樣標(biāo)準(zhǔn)：fs＝13.5MHZ這個(gè)采樣頻率正好是PAL、SECAM制行頻的864倍；NTSC制行頻的858倍，可以保證采樣時(shí)采樣時(shí)鐘與行同步信號(hào)同步。對(duì)于4：2：2的采樣格式，亮度信號(hào)用fs頻率采樣；兩個(gè)色差信號(hào)分別用fs／2＝6.75MHZ的頻率采樣。由此可推出色度分量的最小采樣率是3.375MHZ。亮度和色度采樣方法：ITU-601推薦對(duì)色度的采樣頻率是亮度的一半，這就是所謂的4:2:2采樣方法。分辨率：根據(jù)采樣頻率，可算出對(duì)于PAL和SECAM制式，每一掃描行采樣864個(gè)樣本點(diǎn)；對(duì)于NTSC制則是858個(gè)樣本點(diǎn)。由于電視信號(hào)中每一行都包括一定的同步信號(hào)和回掃信號(hào)，故有效的圖像信號(hào)樣本點(diǎn)并沒有那么多，ITU601規(guī)定對(duì)所有的制式，其每一行的有效樣本點(diǎn)數(shù)為720點(diǎn)。由于不同的制式其每幀的有效行數(shù)不同（PAL和SECAM制為576行，NTSC制為484行），ITU定義720×484為高清晰度電視HDTV（HighDefinitionTV）的基本標(biāo)準(zhǔn)。量化：ITU-601提供了一種編碼方法，是關(guān)于如何將亮度和色度信號(hào)從模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。對(duì)亮度通道，黑色是16，白色是235。在16以下和在235以上的數(shù)值是用于尖峰值和特殊控制目的的。（一個(gè)8位的采樣系統(tǒng)允許總共256個(gè)數(shù)值）。對(duì)色度，有很細(xì)微的差異。數(shù)據(jù)量：ITU601規(guī)定，每個(gè)樣本點(diǎn)都按8位數(shù)字化，也即有256個(gè)等級(jí)。但實(shí)際上亮度信號(hào)占220級(jí)；色度信號(hào)占225級(jí)，其它位作同步、編碼等控制用。如果按fs的采樣率、4：2：2的格式采樣，則數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量為：13.5（MHZ）×8（BIT）＋2×6.75（MHZ）×8（BIT）=27Mbyte/s(黑場(chǎng)空白信號(hào))同樣可以算出，如果按4：4：4的方式采樣，數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量為每秒40兆字節(jié)！按每秒27兆字節(jié)的數(shù)據(jù)率計(jì)算，一段10秒鐘的數(shù)字視頻要占用270兆字節(jié)的存儲(chǔ)空間，編輯數(shù)字視頻的關(guān)鍵問題是數(shù)字視頻的壓縮技術(shù)。數(shù)字視頻編碼視頻壓縮編碼的基本概念有損（Lossy）和無損（Lossless）壓縮幀內(nèi)（Intraframe）和幀間（Interframe）壓縮對(duì)稱（symmetric）和不對(duì)稱（asymmetric）編碼常用視頻壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)編碼：也稱為差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM），是根據(jù)原始信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過相差除去視頻圖像信號(hào)的相關(guān)性，達(dá)到壓縮的目的離散余弦變換（DCT）編碼：在變換域里描述視頻圖像比空間域里簡(jiǎn)單，利用變換編碼，視頻圖像的相關(guān)性明顯下降，信號(hào)能量集中在幾個(gè)變換系數(shù)上，可有效的壓縮數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，分形圖像壓縮：分形編碼實(shí)際就是把圖像分割成若干個(gè)子圖像，子圖像通過迭代函數(shù)反復(fù)迭代而成，這些迭代函數(shù)只需幾個(gè)參數(shù)即可確定，因此得到較高的壓縮比。小波壓縮：采用局部函數(shù)在頻域和時(shí)域同時(shí)分析法，將圖像信號(hào)分解成不同頻率區(qū)域，然后根據(jù)圖像統(tǒng)計(jì)特性和人眼生理特性，在不同的頻域采用不同的壓縮方法，是視頻數(shù)據(jù)量減少。非線性編輯系統(tǒng)的常用幾種壓縮方式目前應(yīng)用于非線性編輯系統(tǒng)的幾種壓縮方式包括：MotionJPEG、MPEG、SONY的BETACAMSX、DVCAM，松下公司的DVCPRO，JVC的DigitalS，小波壓縮格式等。Motion-JPEGMotion-JPEG可以理解為活動(dòng)圖像的JPEG壓縮，M-JPEG基于靜態(tài)圖像壓縮格式JPEG，對(duì)活動(dòng)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的幀內(nèi)壓縮，幀內(nèi)壓縮有一個(gè)好處就是可以精確的定位每一幀圖像，這一點(diǎn)非常適合非線性編輯，在編輯過程中，可以隨機(jī)存取任意一幀圖像，對(duì)于幀編輯十分理想。M-JPEG采用DCT編碼技術(shù)。JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）即聯(lián)合圖片專家組，是一個(gè)聯(lián)合ISO/ITU-T技術(shù)委員會(huì)，成立于1986年低，主要工作是為連續(xù)色調(diào)（灰度或彩色）靜止圖像壓縮制定通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通過用電視測(cè)試圖像（720×576，Y:U:V=4:2:2；每像素16比特；寬高比4:3）進(jìn)行不同的方案測(cè)試，經(jīng)過多次篩選，于1988年1月完成最終測(cè)試和評(píng)選，結(jié)果選出自適應(yīng)8×8DCT方案為最佳方案，1991年正式提交了ISOCD10918號(hào)建議草案。JPEG提供了3種壓縮算法：基本系統(tǒng)（BaselineSystem）、擴(kuò)展系統(tǒng)（ExtendedSystem）和無失真壓縮（Lossless）。所有的JPEG編碼器和解碼器必須支持基本系統(tǒng)，另外兩種壓縮算法適用于特定環(huán)境。基本系統(tǒng)基于DCT和可變長(zhǎng)編碼（VLC）壓縮技術(shù)，能提供高達(dá)100：1的壓縮比，且能保證可接受的重建圖像質(zhì)量，由于DCT編碼有失真，故重建圖像不能精確地再現(xiàn)原始圖像，其圖像的失真程度與壓縮比密切相關(guān)。JPEG最初雖然是為靜止圖像設(shè)計(jì)的，但實(shí)際上，只要硬件處理速度足夠快，完全可以應(yīng)用與視頻壓縮，因此，許多非線性編輯系統(tǒng)生產(chǎn)廠家在JPEG的基礎(chǔ)上開發(fā)了M-JPEG壓縮技術(shù)。M－JPEG的壓縮過程色抽樣：在視頻處理器中處理的是分量信號(hào)（YUV），因此輸入的信號(hào)不是分量信號(hào)，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，亮度信號(hào)（Y）、色度信號(hào)（UV）各用8比特表示，每個(gè)采樣共用24比特。信號(hào)轉(zhuǎn)換后，亮度信號(hào)直接進(jìn)入DCT編碼器中，而色度信號(hào)需要進(jìn)行再抽樣、同步，然后進(jìn)入DCT編碼器，這個(gè)過程是個(gè)有損失的過程，有些信息丟失后無法還原。色度抽樣時(shí)，處理U分量的同時(shí)，丟失V分量；處理V分量時(shí)，丟失U分量，這樣減少了數(shù)據(jù)量，本來需要24比特來表示一個(gè)抽樣，現(xiàn)在只用16比特（8比特的亮度信號(hào)，8比特的色度信號(hào)），這就是常說的4：2：2（Y：U：V）。不同的廠家可能有不同的處理方法，有的會(huì)提高壓縮比，有的可能不做處理，而采用24比特的無損信號(hào)。色度抽樣完成后，色度信號(hào)與亮度信號(hào)輸入到DCT變換器中，DCT變換器的作用主要是用頻率變換來表示圖像。DCT：分量信號(hào)的圖像進(jìn)入DCT變換器中，每幀被分割成許多8′8（像素）的正方形，一幅圖像可以分割成幾千個(gè)這樣的正方形，DCT變換器對(duì)這些正方形進(jìn)行分析，計(jì)算出其灰度變化，然后用頻率表示其灰度值，比如大塊圖形或輪廓變化不大的部分用低頻表示，對(duì)邊緣或細(xì)節(jié)這樣變化大的部分用高頻表示，DCT變換器對(duì)所有正方形分析完后，在對(duì)下一幅圖像進(jìn)行分析。從DCT變換器輸出的亮色信號(hào)使用頻率來表示的，進(jìn)入下一個(gè)過程-量化。量化：量化過程決定了整個(gè)壓縮過程的壓縮程度，可以采用有損壓縮或無損壓縮，一旦進(jìn)行有損壓縮，丟失的信息無法還原。M-JPEG一般采用2：1的壓縮比，在回放時(shí)，可以達(dá)到無壓縮時(shí)的視覺效果。根據(jù)對(duì)人類視覺系統(tǒng)的分析，人眼對(duì)亮度和色度的敏感程度不同，在辨別一幅圖形時(shí)，亮度信號(hào)對(duì)人眼的刺激更為重要，而色度信號(hào)在損失90%的情況下，人眼仍然可以分辨出圖形。數(shù)字視頻壓縮技術(shù)參考了人眼的這個(gè)特點(diǎn)，對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行壓縮，來得到較高的壓縮比。量化級(jí)數(shù)是量化的重要參數(shù)，其范圍從0到255，級(jí)數(shù)越大，圖像信息丟失越多，圖像質(zhì)量越差，可以得到較高的壓縮比。量化級(jí)數(shù)與每幀的數(shù)據(jù)量成反比，級(jí)數(shù)大，每幀圖像的數(shù)據(jù)量小，反之亦然。通過量化，把圖像的頻率數(shù)據(jù)根據(jù)量化轉(zhuǎn)換成一系列的數(shù)，記錄了圖像的信息。零記數(shù)：量化過程產(chǎn)生一個(gè)數(shù)組，通過計(jì)算數(shù)組中的零的個(gè)數(shù)，來幫助在傳輸過程中判斷數(shù)組的尾端。這個(gè)過程多采用RLE（run-lengthencoding）算法。霍夫曼編碼：霍夫曼編碼是DCT編碼的最后一步，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余計(jì)算，把多余的信息去掉，傳遞更少的數(shù)據(jù)?；舴蚵幋a得到的結(jié)果，就是存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)磁盤上的數(shù)據(jù)。如果要看視頻影象，將這些數(shù)據(jù)解碼，然后通過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，得到模擬的視頻信號(hào)，又可以在監(jiān)視器上瀏覽或記錄在錄像帶上了。壓縮比與碼速率、記錄時(shí)間和圖像質(zhì)量比較壓縮比碼速率MB／S記錄時(shí)間（每GB）圖像質(zhì)量119.7852秒D1、D51.612.361分2秒D2、D329.891分43秒DVW36.592分35秒BatacamSP、M244.953分26秒BatacamM53.964分19秒U(xiǎn)-maticSP82.476分54秒SVHS、Hi8101.988分37秒U(xiǎn)-maticVO200.9917分23秒VHSMPEG編碼MPEG（MovingPicturesExpertsGroup）即活動(dòng)圖像專家組，建立于1988年，MPEG的主要任務(wù)是為了把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和廣播電視系統(tǒng)結(jié)合起來，建立統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)。在制定MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)前，確定出標(biāo)準(zhǔn)建立的要求，規(guī)定質(zhì)量和當(dāng)前錄像機(jī)所達(dá)到的水平相當(dāng)，壓縮圖像和伴音總碼率為1.5Mbps，數(shù)字存儲(chǔ)適合當(dāng)前應(yīng)用的幾種媒體。MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)于1990年制訂，是一種既可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以同過硬件實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。M-JPEG是基于靜態(tài)圖像的壓縮技術(shù)，MPEG卻是基于動(dòng)態(tài)圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。MPEG也采用8′8DCT壓縮編碼技術(shù)，編碼過程和前面介紹的類似，但在分析運(yùn)動(dòng)部分時(shí)，會(huì)采用更大面積的分塊。MPEG壓縮技術(shù)有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如VCD、非線性編輯、電視會(huì)議、VOD等。MPEG有好幾個(gè)版本，各有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用：(1)MPEG-1：MPEG-1以4：2：0采樣壓縮，每秒1．2MBITS的傳輸碼率，圖像大小352′240，掃描頻率30場(chǎng)/秒。MPEG-1采用幀間編碼技術(shù)，幀間編碼比幀內(nèi)編碼可達(dá)到的壓縮比高，而且能夠自適應(yīng)幀內(nèi)/幀間編碼，圖像活動(dòng)劇烈時(shí)，視頻信號(hào)的幀間相關(guān)性下降，幀內(nèi)相關(guān)性增強(qiáng)，圖像活動(dòng)緩慢或靜止時(shí)，幀間相關(guān)性增強(qiáng)，因此自適應(yīng)幀內(nèi)/幀間編碼使幀間預(yù)測(cè)誤差減小，提高編碼效率。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)提供的圖像質(zhì)量比電視略強(qiáng)，適合于非專業(yè)視頻領(lǐng)域，如VCD等，但用于廣播電視方面，其視頻質(zhì)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。(2)MPEG-2：MPEG-2是一種高質(zhì)量視頻的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，也有人稱它為用于廣播電視的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖像格式采用720×480像素，這與ITU．601標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的演播室用數(shù)字電視像素相同，是MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)所定像素的4倍，同時(shí)規(guī)定傳輸碼率為4~10Mbps，差不多是MPEG-1傳輸碼率的4倍，MPEG-2采用10比特量化方式，MPEG-2與MPEG-1完全兼容。MPEG-2的專業(yè)版本（ProfessionalProfile@mainlevel）采用4：2：2采樣壓縮，傳輸碼率可達(dá)50-60Mbps。MPEG-2視頻體系包括5類（簡(jiǎn)單類、主類、SNR可分級(jí)類、空間可分級(jí)類、高類）、4個(gè)等級(jí)（低級(jí)、主級(jí)、高1440級(jí)、高級(jí)），適應(yīng)廣播、通信、計(jì)算機(jī)和家電視聽工業(yè)的不同需求。在同等視頻質(zhì)量下，MPEG-2所占空間為M-JPEG的10%～15%，同時(shí)MPEG-2已經(jīng)成為DVD和DVB的標(biāo)準(zhǔn)，因此，有些非線性編輯系統(tǒng)也采用MPEG-2這種壓縮方式，目前基于MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字壓縮格式有SONY的BETACOMSX（4：2：2P@ML）和松下的DVCPRO（4：2：0）等。(3)MPEG-4：MPEG-4正在制訂中，是一種廣域傳輸標(biāo)準(zhǔn)，傳輸碼率在10kbps到1Mbps之間。交換格式在產(chǎn)品的后期處理過程中，我們經(jīng)常強(qiáng)烈需要將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)從一個(gè)應(yīng)用程序平滑地傳送到另一個(gè)應(yīng)用程序。為此，不同應(yīng)用程序之間為了相互交換數(shù)據(jù)而共同遵守某一共同的交換文件格式是非常重要的，常用有兩種視頻交換文件格式。1．OMFOMF就是開放媒體格式（OpenMediaFormat）的縮寫。OMF交換是為方便各種不同的系統(tǒng)協(xié)作處理數(shù)字媒體數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的一種交換格式。目前OMF是異質(zhì)平臺(tái)上交換數(shù)字媒體的文件標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)使用OMF存儲(chǔ)數(shù)字媒體時(shí)，視頻數(shù)據(jù)從一個(gè)應(yīng)用程序傳遞到另一個(gè)時(shí)就不需要重新采樣：只需將其輸出成OMF文件格式，再在另一個(gè)程序中從OMF格式文件中導(dǎo)入即可。OMF在專業(yè)質(zhì)量級(jí)別上定義了一個(gè)交換數(shù)字媒體的標(biāo)準(zhǔn)方法。它被設(shè)計(jì)成可擴(kuò)展的并且隨著數(shù)字媒體使用的廣泛性和復(fù)雜性的增長(zhǎng)而演化。創(chuàng)建、編輯和播放數(shù)字媒體所需要的所有信息都可以在某個(gè)OMF交換文件中封裝；盡管OMF主要是被設(shè)計(jì)用來交換的但它的結(jié)構(gòu)同樣適于直接播放。最初是AVID公司開始研制OMF的，但現(xiàn)在有400多家生產(chǎn)廠商和終端公司一起在參與OMF標(biāo)準(zhǔn)的制定。但根據(jù)我們目前所了解的情況和市場(chǎng)前景（從不同的制造商獲取的信息），主要的非線形編輯系統(tǒng)的制造商都不愿意遵守OMF。他們中的一些人認(rèn)為OMF是AVID公司所專有的格式?jīng)]有成為標(biāo)準(zhǔn)的潛在可能。2．OpenDMLOpenDML最初由Microsoft、D-vision、DynatechEML、JVC、Montage、PinnacleSystems、C-Cube、Truvision和Adobe等大公司一起制定。OpenDML是一個(gè)通用的數(shù)字媒體文件格式。它允許用戶直接讀取任何公司產(chǎn)品中的同一塊視頻數(shù)據(jù)。OpenDML是一個(gè)在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的程序，這就意味著所有基于Mac的的產(chǎn)品將被排除在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之外。OMF方法與OpenDML方法有著本質(zhì)上的區(qū)別：它們并不是對(duì)立的，而是一種互補(bǔ)的關(guān)系。OMF是一種在兩個(gè)不同的非兼容格式下的交換格式，OpenDML是一種通用文件格式。AVID正在準(zhǔn)備與OpenDML靠攏，但其它公司如Panasonic、Sony、Quantel等卻都沒有絲毫靠攏的跡象。數(shù)字音頻技術(shù)聲音的本質(zhì)：通過空氣、水或物體中分子的震動(dòng)傳播的一種縱向波。聲音描述：振幅與頻率，聽覺頻率范圍稍有差異，但一般認(rèn)為是在20HZ到20000HZ聲音的記錄原理：物理存儲(chǔ)（電流信號(hào)）、磁存儲(chǔ)和光存儲(chǔ)聲音的數(shù)字化:采樣、量化音頻采樣類型聲音類型采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)存儲(chǔ)量（每分鐘）電話質(zhì)量的語音11.025KHZ8單聲道662KB高質(zhì)量的語音11.025KHZ16單聲道1.32MB音樂22.05KHZ16單聲道2.65MB音樂22.95KHZ16立體聲5.3MBCD質(zhì)量的音頻44.1KHZ16立體聲10.6MB

音頻卡中聲音信號(hào)的處理過程輸入的模擬音頻信號(hào)經(jīng)過前置放大器放大后，由程序可控增益放大器進(jìn)一步對(duì)輸入信號(hào)的幅度進(jìn)行控制?？够鞛V波器根據(jù)采樣頻率濾除可能引起噪聲的頻率。經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）和采樣保持（S/H）電路，得到8位或16位數(shù)字化聲音數(shù)據(jù)。DSP芯片對(duì)聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行ADPCM壓縮，以DMA傳送方式，通過PC總線將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤上。聲音重放輸出的過程正好相反，從硬盤讀出的編碼聲音數(shù)據(jù)，被系統(tǒng)以DMA方式傳道到DSP處理器，經(jīng)DSP解碼和數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A），變成模擬信號(hào)，再由重建濾波器進(jìn)行低通平滑（sinx/x）濾波。聲音信號(hào)的輸出電平在軟件的控制下，經(jīng)過功率放大器輸出。數(shù)字音頻的壓縮編碼及文件存儲(chǔ)編碼和壓縮ADPCM：高質(zhì)、高數(shù)據(jù)率的無損音頻壓縮算法，可用于任何類型聲音的編碼。MPEGLayer3低數(shù)據(jù)率、高質(zhì)量的復(fù)合音頻壓縮方法，對(duì)混合類型的聲音比對(duì)純語壓縮的效果要好，在Internet網(wǎng)上應(yīng)用比較普遍。DSPGroupTrueSpeech：一種中低速碼率的、面向語音的壓縮編碼方法。（CCITT）G711A-Lawandu-Law:電話質(zhì)量的語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)率比較低。“指令”格式又稱“創(chuàng)作”格式，一般由音樂作曲和創(chuàng)作人員設(shè)計(jì)完成，其典型的文件類型是MIDI文件。在這種文件中記錄了一系列的發(fā)聲指令，其中包含音色、音調(diào)和聲音的延續(xù)長(zhǎng)度等信息。MIDI文件只占用很小的硬盤存儲(chǔ)空間，但需要比較復(fù)雜的硬件和軟件（例如波表音源）相配合才能使用，而且在不同的音源上演奏的效果相差非常遠(yuǎn)；“數(shù)據(jù)”格式又稱“記錄”格式，這種類型的音頻文件一般用來保存真實(shí)世界中發(fā)生的語音、音樂和音響。常用的音頻文件幾種：*.aif：蘋果Macintosh多媒體計(jì)算機(jī)中標(biāo)準(zhǔn)音頻文件格式；*.asf：微軟所定義的流式音頻格式，支持多種壓縮編碼方案，適用于14.4KBPS和28.8KBPS的低速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，該種格式的文件中除了保存原始音頻信號(hào)之外，還能記錄附加的數(shù)據(jù)信息。*.avi：一種常見的視頻文件格式，也可用于記錄采用多種壓縮算法的多軌音頻信號(hào)；*.ra：一種網(wǎng)絡(luò)流式音頻格式，適用于14.4KBPS和28.8KBPS的低速連接；*.voc：用于多媒體PC計(jì)算機(jī)的音頻數(shù)據(jù)格式，支持8比特和16比特?cái)?shù)字采樣，由創(chuàng)通公司定義；*.wav：標(biāo)準(zhǔn)的Windows音頻數(shù)據(jù)格式，支持多種壓縮算法、8比特和16比特?cái)?shù)字采樣和單聲道與立體聲通道。*.mov：蘋果Macintosh多媒體計(jì)算機(jī)中視音頻文件記錄格式，可以不包括視頻畫面只包含音頻信號(hào)。非線性編輯系統(tǒng)的基本構(gòu)成一套完整的非線性編輯系統(tǒng)主要包括：計(jì)算機(jī)主機(jī)及顯示器、視音頻處理卡、硬盤陣列箱、接線盒、錄像機(jī)、監(jiān)視器、音箱、網(wǎng)絡(luò)接口、軟件，另外還有許多擴(kuò)展設(shè)備如特技卡等。錄像機(jī)在非線性編輯系統(tǒng)中起著播放素材帶和錄制母帶的做用，不參與節(jié)目的制作工作，錄像機(jī)是視音頻信號(hào)源，其質(zhì)量決定了信號(hào)的質(zhì)量。監(jiān)視器是監(jiān)視視頻信號(hào)的設(shè)備，由于現(xiàn)在電視制作基本都采用分量信號(hào)，因此，監(jiān)視器應(yīng)該具備監(jiān)視分量信號(hào)的功能。音箱是用來監(jiān)聽音頻信號(hào)的設(shè)備，在音頻編輯的過程中，要監(jiān)聽制作的音響效果，因此音箱的質(zhì)量不能太差，一般使用木制有源音箱。計(jì)算機(jī)平臺(tái)非線性編輯系統(tǒng)中，視音頻信號(hào)的處理編輯都是在計(jì)算機(jī)中完成的，計(jì)算機(jī)可以說是非線性編輯系統(tǒng)的最基本的部分，提供給整個(gè)系統(tǒng)各種軟硬件資源。一般非線性編輯系統(tǒng)采用的計(jì)算機(jī)平臺(tái)主要是蘋果計(jì)算機(jī)和高檔PC機(jī)，也有一些廠商采用價(jià)格不菲的SGI工作站。1991年SGI推出了真正完整的非線性編輯工作站——Indigo2。其中央處理器采用的分別是33、50和75MHz的R3000、R4000和R4400RISC芯片，這些處理器的速度獨(dú)立于系統(tǒng)總線速度。主板上除了CPU、FPU以及兩級(jí)高速緩存Cache外，還在總線上設(shè)置了專用集成電路芯片，這些特別設(shè)計(jì)的ASIC芯片可以在不需要CPU參與的情況下，執(zhí)行內(nèi)存和處理器的中斷、I/O處理、總線控制、像素填充、圖形繪制等操作。CPU總線與用于連接處理器核心、主內(nèi)存、I/O系統(tǒng)、擴(kuò)展槽以及圖形板的GIO總線分別以不同的速度運(yùn)行，擁有不同的時(shí)鐘，使二者的能力得到最大限度的發(fā)揮，因而可以快速高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。SGI工作站的圖形和動(dòng)畫功能很強(qiáng)，但其昂貴的價(jià)格常令用戶望而卻步。蘋果計(jì)算機(jī)在視頻領(lǐng)域里發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)先進(jìn)，操作系統(tǒng)穩(wěn)定，特別是其64位PCI總線技術(shù)，為數(shù)據(jù)的高速傳輸?shù)於嘶A(chǔ)，蘋果機(jī)一開始就具有多媒體功能，使用PCI總線和SCSI外設(shè)，速度比PC機(jī)具有明顯優(yōu)勢(shì)。最早進(jìn)行非線性編輯系統(tǒng)開發(fā)的也采用蘋果機(jī)器，如美國(guó)AVID公司的MC系列，其核心部件都集中在Mac主機(jī)里，包括Nuvista圖像板（將視頻信號(hào)數(shù)字化并負(fù)責(zé)控制編輯顯示器上的顯示）、JPEG板（用來實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮信號(hào)）、音頻板（進(jìn)行音頻信號(hào)的數(shù)字化和處理）和硬盤加速卡（能以16BIT位長(zhǎng)傳輸字節(jié)，保證視頻采集和重放時(shí)需要的硬盤性能）。Mac機(jī)雖然在印刷、平面設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著較穩(wěn)固的地位，但是基于Windows/Intel體系結(jié)構(gòu)的PC機(jī)與蘋果機(jī)相比，硬件配件的可選范圍和軟件種類更多，數(shù)據(jù)格式通用性更強(qiáng)，而且有較多的開發(fā)工具可供編程，因此生產(chǎn)和開發(fā)廠家越來越將目光轉(zhuǎn)移到PC機(jī)平臺(tái)。比起蘋果計(jì)算機(jī)來，PC機(jī)雖然占有計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的主要份額，但在圖像方面上，還是稍遜一籌，不過PC機(jī)也在視頻方面不斷的發(fā)展，與蘋果機(jī)競(jìng)爭(zhēng)視頻行業(yè)的市場(chǎng)，特別近幾年P(guān)C機(jī)的CPU主頻飛速提高，而且伴隨的總線技術(shù)也有較大進(jìn)步，因此基于WindowsNT平臺(tái)的非線性系統(tǒng)大量涌現(xiàn)，同時(shí)工作站的價(jià)格也在不斷下降，由于其優(yōu)越的圖形處理功能，使工作站在非線性編輯中占有一席之地。存儲(chǔ)介質(zhì)非線性系統(tǒng)采用的外部存儲(chǔ)器主要是磁盤和光盤，判斷存儲(chǔ)器的性能考慮三個(gè)因素：容量、數(shù)據(jù)傳輸速率和訪問時(shí)間。磁盤以“0”、“1”這樣的數(shù)字信號(hào)記錄數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確、無損失的記錄、復(fù)制、傳輸各種數(shù)據(jù)，而且可以迅速訪問磁盤上任意位置的數(shù)據(jù)。磁盤目前朝著高容量、高速度的方向發(fā)展，磁盤容量從幾十MB發(fā)展到上百GB，更大的磁盤還在不斷出現(xiàn)。由于計(jì)算機(jī)的CPU主頻迅速提高，處理數(shù)據(jù)速度已經(jīng)非?？炝?，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里的瓶頸主要在于數(shù)據(jù)傳輸，因此對(duì)磁盤的性能和接口速度的要求也在不斷的提高。磁盤可以分為軟盤和硬盤兩種。磁盤陣列：RAID的本意是為了容錯(cuò)。容錯(cuò)系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)化的，RAID結(jié)構(gòu)稱為級(jí)（Level），不同級(jí)有各自的特點(diǎn)，并不是級(jí)序越高、性能全面的就好，應(yīng)該根據(jù)不同的應(yīng)用選擇不同的級(jí)別，才能達(dá)到最佳使用狀態(tài)。RAID共分為0、1、3、5、10、30和50七個(gè)級(jí)別，0、1、3、5級(jí)已標(biāo)準(zhǔn)化，10、30、50仍在討論中。在非線性編輯系統(tǒng)中，硬盤中的數(shù)據(jù)是從錄像帶上上載的，容錯(cuò)起碼在目前是不重要的，而傳輸速度才是最迫切需要解決的問題。因而，RAID的第0級(jí)，即帶區(qū)集是非線性編輯系統(tǒng)中最受歡迎的方式。帶區(qū)集雖不提供任何容錯(cuò)，但能使組成帶區(qū)的邏輯盤讀寫速度提高數(shù)倍。用3—10只8MB/S的廉價(jià)SCSI硬盤組成帶區(qū)集速度能達(dá)到16—40MB/S，基本上能與UltraWideSCSI總線的速度相匹配，使無損壓縮和無壓縮的單路視頻采集不丟幀，并能實(shí)現(xiàn)視頻壓縮數(shù)據(jù)的多路采集和回放。光盤存儲(chǔ)器作為大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)，以其體積小、密度高、容量大、數(shù)據(jù)保存壽命長(zhǎng)、介質(zhì)可換、工作安全可靠、抗灰塵能力強(qiáng)、單位價(jià)格低廉以及應(yīng)用多樣化的特點(diǎn)，已成為一種重要的外設(shè)。光盤大致分為兩類：WORM（writeonce，readmany一次寫盤，多次讀盤）和WMRM（writemany，readmany多次讀寫），WORM只能進(jìn)行一次寫盤，數(shù)據(jù)一旦寫到盤上，就不能刪去重寫，寫盤后只供讀取數(shù)據(jù)用，和CD-ROM的區(qū)別在于CD-ROM上已經(jīng)由生產(chǎn)廠家寫好數(shù)據(jù)供用戶讀取使用，WORM需用戶自己往盤上寫數(shù)據(jù)。WMRM是可擦寫光盤，就象磁盤一樣，數(shù)據(jù)寫到盤上還可以刪除，寫入新的數(shù)據(jù)。RAID0級(jí)1級(jí)3級(jí)5級(jí)SCSI、SSA、FC、IEEE1394接口接口類型時(shí)鐘速度數(shù)據(jù)寬度傳輸率SCSI-15MHz1字節(jié)5MB/秒高速窄口（Fast，Narrow）SCSI

10MHz1字節(jié)10MB/秒高速寬口（Fast，Wide）SCSI（SCSI-2）10MHz2字節(jié)20MB/秒超高速寬口（Ultra，Wide）SCSI20MHz2字節(jié)40MB/秒SCSI（Smallcomputersysteminterface小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）作為磁盤接口。SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)最早在大型機(jī)里流行，后來蘋果公司在其產(chǎn)品中引入SCSI接口，SCSI接口才在臺(tái)式機(jī)中出現(xiàn)，而后進(jìn)入工作站、PC機(jī)領(lǐng)域。SCSI接口一般應(yīng)用在要求數(shù)據(jù)傳輸量大的系統(tǒng)中，SCSI存儲(chǔ)設(shè)備的性能也比一般的設(shè)備好，對(duì)于數(shù)字視頻系統(tǒng)來說，這可能是最佳選擇。SCSI控制卡是連接CPU和存儲(chǔ)器的接口，由于它提供DMA（directmemoryaccess）通道功能，大大提高了SCSI設(shè)備的傳輸速率，比如只使用SCSI-1型接口的硬盤，可提供1.5MB/秒的傳輸率，如果配置一塊相應(yīng)的SCSI控制卡，傳輸率可達(dá)到5MB/秒。另外SCSI技術(shù)受到距離的限制，最大支持3米的連接距離，超高速寬口SCSI只支持1.5米距離和4個(gè)SCSI設(shè)備。但使用控制卡模式可以增大有效距離，如單端控制卡（Single-endcontrollers）可以支持6米，多端控制卡（Differentialcontrollers）可支持72米（超高速寬口SCSI除外，只能到1.5米）。SSA（Serialstoragearchitecture）是IBM開發(fā)的一種CPU與存儲(chǔ)器之間的高速接口技術(shù)，一般SSA可以提供和SCSI相當(dāng)?shù)膫鬏斔俾剩?0MB/秒，40MB/秒），高速SSA可以達(dá)到100到160MB/秒的傳輸率，利用SSA可以輕松的傳輸無壓縮的ITU-601標(biāo)準(zhǔn)視頻數(shù)據(jù)。但是由于SSA接口沒有被大多磁盤、控制卡制造商采用，這種技術(shù)沒能在非線性系統(tǒng)中流行起來。FC（FibreChannel）是一種采用光通道的高速傳輸技術(shù)，它利用光纖取代了銅芯，傳輸速率可達(dá)250MB/秒，F(xiàn)C-AL（FibreChannelArbitratedLoop）提供125MB/秒的CPU-存儲(chǔ)器傳輸速率。許多廠商開始支持這種光通道技術(shù)，在不久的將來，也許會(huì)在非線性系統(tǒng)領(lǐng)域里展露頭角。IEEE1394是蘋果公司針對(duì)串并行接口（RS232，SCSI等）提出的，1995年底得到認(rèn)可，并且成立商業(yè)聯(lián)盟，這種接口技術(shù)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸能力，并且可以熱插拔和網(wǎng)絡(luò)連接，支持的傳輸速率可達(dá)400MBITS/秒，將來可以達(dá)到1GBITS/秒，甚至更高。目前IEEE1394得到了廣泛支持，相應(yīng)的產(chǎn)品也不斷的出現(xiàn)，如數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)、數(shù)字相機(jī)等，為非線性編輯的前后期一體化提供了支持。備份存儲(chǔ)8mm25-40美元25GBDAT15-20美元25GBDLT99美元20-35GB8mm一代2GB1.5MB/秒（寫速率）8mm二代4GB1.5MB/秒（寫速率）8mm三代15GB1.5MB/秒（寫速率）8mm四代20GB3MB/秒（寫速率）8mm五代30GB5MB/秒（寫速率）目前最常用的大數(shù)據(jù)量備份設(shè)備是磁帶，磁帶不僅能夠記錄模擬的視音頻信號(hào)，而且還可以記錄數(shù)字信號(hào)。市面上有多種格式的磁帶，如：4mm磁帶，8mm磁帶，DAT（digitalaudiotape數(shù)字音頻磁帶），DLT（digitallineartape數(shù)字線性磁帶），不同的磁帶需要不同的磁帶驅(qū)動(dòng)器。磁帶的磁密度高，單位面積記錄的數(shù)據(jù)量大，而且造價(jià)低廉，其傳輸速度相對(duì)較慢，但能滿足備份數(shù)據(jù)的速率要求。下面的列表顯示了磁帶的造價(jià)和傳輸速度的相關(guān)數(shù)據(jù)。DLT一代10GB1.25MB/秒（寫速率）DLT二代15GB1.25MB/秒（寫速率）DLT三代20GB1.5MB/秒（寫速率）DLT四代35GB5MB/秒（寫速率）DAT一代1GB250KB/秒（寫速率）DAT二代4GB500KB/秒（寫速率）DAT三代12GB1.25MB/秒（寫速率）視音頻處理卡

從硬件構(gòu)成的角度看，視音頻處理卡可分為單通道和雙通道兩種。這里通道的意思是指在內(nèi)部視頻混合器之前的獨(dú)立的視頻回放通道。目前絕大多數(shù)的非線性編輯系統(tǒng)使用的都是M-JPEG算法，因此可分為只有一個(gè)M-JPEGCodec（編解碼器）的單通道系統(tǒng)和有兩個(gè)M-JPEGCodec的雙通道系統(tǒng)。單通道系統(tǒng)只能對(duì)一路視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮記錄和解壓回放，這就意味著系統(tǒng)肯定無法完成多層畫面的實(shí)時(shí)處理。雙通道系統(tǒng)由于可以完成兩路視頻信號(hào)的解壓回放，再與系統(tǒng)內(nèi)部其它處理單元相配合，就可以完成兩路活動(dòng)畫面的實(shí)時(shí)混合處理。目前市場(chǎng)上主流板卡有：Pinnacle公司的Targa系列，它屬于音視頻合一卡，是最早進(jìn)入國(guó)內(nèi)的板卡，突出特點(diǎn)是采集質(zhì)量好、信號(hào)穩(wěn)定，不過支持它的軟件不多，在與三維動(dòng)畫軟件搭配方面有良好的發(fā)揮，至今仍是許多廣告公司手中的利器。DPS公司PRT系列，使用Videoaction軟件，Matrax公司的Digisuite系列，與PRT一樣，是較新的板卡，支持多層實(shí)時(shí)。此外還有Nitro，Reeltime等板卡。支持它們的軟件國(guó)外有Premiere，Speedrazor，Videoaction等。Avid產(chǎn)品與上述產(chǎn)品不同，它自成體系，屬于系統(tǒng)集成商，自己開發(fā)軟、硬件。Avid開發(fā)第一款非線編到今天，經(jīng)過了十年的時(shí)間，推出九代非線編產(chǎn)品，和其他幾十種數(shù)字視頻設(shè)備。單通道系統(tǒng)單通道系統(tǒng)其核心部件就是M-JPEG圖像系統(tǒng)，它需要完成視頻信號(hào)的解碼，壓縮解壓縮和顯示（在計(jì)算機(jī)CRT上顯示）以及信號(hào)的編碼輸出。由于單通道系統(tǒng)的回放通道只有一個(gè)，因此無法實(shí)時(shí)地完成電視節(jié)目制作中常用的特技混合和切換處理。視音頻的處理只能通過軟件來生成。采用軟件生成素材有兩大缺陷：一是由于生成需要不斷對(duì)同一素材進(jìn)行壓縮和解壓縮，造成視頻質(zhì)量的損失；二是通過軟件生成的文件還需再存到硬盤上去，又占據(jù)了硬盤空間。單通道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了降低成本，其著眼點(diǎn)只是具備基本的“采集—壓縮—存儲(chǔ)—解壓—回放”功能。單通道系統(tǒng)（只有一個(gè)壓縮/解壓縮通道）通常在硬件上無數(shù)字特技、數(shù)字混合和字幕疊加部分。它只是完成視音頻信息的采集、壓縮解壓縮和編碼輸出。雙通道系統(tǒng)

雙通道系統(tǒng)有兩路視音頻的采集和回放通道，其視音頻子系統(tǒng)的硬件包括：外部視音頻輸入模塊，壓縮采集解壓縮回放模塊，圖文產(chǎn)生模塊，二維數(shù)字特技模塊，三維數(shù)字特技模塊，多層疊加模塊，預(yù)覽輸出及主輸出模塊。視頻信號(hào)輸入后先進(jìn)入數(shù)字混合器，這樣設(shè)計(jì)的目的是可有一路活動(dòng)的背景信號(hào)在數(shù)字混合器中與其它已存在硬盤中的視頻文件作混合。要壓縮保存的視頻信號(hào)經(jīng)混合器旁路后進(jìn)入壓縮/解壓縮通道進(jìn)行壓縮后變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的視頻文件存放在硬盤中。音頻信號(hào)經(jīng)A/D變換后存入硬盤。在使用應(yīng)用程序進(jìn)行編輯時(shí)，視音頻文件從硬盤中調(diào)出，可有兩路視頻信號(hào)通過解壓縮后進(jìn)入視頻混合器，這時(shí)由視頻效果DSP控制對(duì)進(jìn)入混合器的視頻信號(hào)進(jìn)行二維和三維特技變換。在混合器中還完成掃換、疊化、鍵控等效果。由32BITR.G.B-Alpha圖文幀緩存產(chǎn)生的字幕在回放過程中在混合器中實(shí)時(shí)混合輸出，完成圖像和圖文字幕的疊加。音頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字音頻處理后輸出。在這種雙通道系統(tǒng)中，復(fù)雜的功能由各個(gè)功能模塊組成。壓縮解壓縮是兩個(gè)完全獨(dú)立的通道，因此要求組件盡量小型化和低功耗。由于內(nèi)部實(shí)時(shí)數(shù)字視頻通道對(duì)回放畫面不產(chǎn)生損失，因此最大限度地保證了經(jīng)過特技合成畫面的質(zhì)量。同時(shí)這樣的系統(tǒng)不需要制作人員等待，系統(tǒng)僅存儲(chǔ)視音頻素材及其合成信息，節(jié)省了硬盤資源。雙通道系統(tǒng)通常由兩塊以上的套卡組成。每塊板卡各司其職。視頻信號(hào)的采集和壓縮JPEG算法的好處在于幀內(nèi)壓縮，系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性比較大，既可以做到無損壓縮，也可以做到質(zhì)量尚可的有損壓縮。完成JPEG算法的信號(hào)處理器從90年以來發(fā)展很快，可以達(dá)到以實(shí)時(shí)的速度（PAL制為25幀/秒，NTSC制為30幀/秒）完成運(yùn)動(dòng)視頻圖像的壓縮。因此這時(shí)的壓縮性能被稱為Motion-JPEG。由于專業(yè)視頻編輯常常需要對(duì)場(chǎng)進(jìn)行處理，因此壓縮必須對(duì)場(chǎng)進(jìn)行，而不是幀。這樣在數(shù)字解碼后需經(jīng)過一個(gè)兩場(chǎng)存儲(chǔ)器FRAM才能進(jìn)行后續(xù)壓縮處理。這也是Motion-JPEG與JPEG的最大區(qū)別。此外，由于需要以25幀/秒的速度實(shí)時(shí)地壓縮電視圖像，一般在硬件中是把一場(chǎng)分區(qū)同時(shí)壓縮，以減少一幅圖像的壓縮時(shí)間。在雙通道系統(tǒng)中視頻信號(hào)壓縮解壓縮部分及其接口處理框圖如右圖所示。視頻信號(hào)經(jīng)過輸入解碼后送入壓縮解壓縮Codec，Codec有兩個(gè)接口：與系統(tǒng)其他信號(hào)處理部分的接口通過高速寬帶總線相連；與存儲(chǔ)介質(zhì)相連，通過第二條PCI總線接口，使主PCI總線徹底地解放出來。多層畫面的實(shí)現(xiàn)

多畫面合成在過去主要應(yīng)用于平面設(shè)計(jì)中，為了增強(qiáng)藝術(shù)效果，常把幾層至幾十層畫面合成一層。在平面設(shè)計(jì)中，由于是單幅靜止圖像，處理比較容易。而要把多路活動(dòng)圖像合成一層就要困難得多。傳統(tǒng)的特技發(fā)生器一次只能合成二層圖像。一個(gè)n層畫面則需合成n-1次，因此需采用多代復(fù)制才能實(shí)現(xiàn)多層合成。而如果使用的是模擬分量錄像機(jī)，在多代復(fù)制后圖像質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重下降。切換臺(tái)雖能一次合成多層畫面，但只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的功能，不能滿足廣告和片頭制作的要求。目前非線性編輯系統(tǒng)中的多畫面合成有硬件和軟件兩種類型。軟件合成多用于簡(jiǎn)單的單通道非線性編輯系統(tǒng)中，它是用程序算法一幀幀生成的。生成時(shí)間視合成的層數(shù)和復(fù)雜程度而異，通常生成一分鐘的多層畫面需要很長(zhǎng)時(shí)間。除了最底層的畫面外，其余層的畫面都是通過α通道來合成的。每一層α通道的來源都可以不同，比如說色鍵或是一幅在圖像處理軟件中作出的黑白圖像（α通道圖像）等等。在高檔雙通道非線性編輯系統(tǒng)中都采用硬件合成技術(shù)。硬件合成方式有多次合成和一次合成兩種方法。

多次合成硬件結(jié)構(gòu)多次合成硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只要有1—2個(gè)DVE發(fā)生器和一個(gè)數(shù)字混合器就可實(shí)現(xiàn)。采用的方法是把兩路編輯軌上的畫面分別賦予特技，先經(jīng)過數(shù)字混合器合成一個(gè)文件保存在硬盤中，再調(diào)出后與第三層畫面用同樣的方法進(jìn)行合成。這種合成方式與錄像機(jī)多代復(fù)制原理一樣，但混合是在數(shù)字級(jí)上進(jìn)行的，質(zhì)量損失很小。它的特點(diǎn)是硬件成本較低，但操作時(shí)效率不高，需要等待，等待時(shí)間要比純粹用軟件生成要快，而且硬盤利用率低。

一次合成硬件結(jié)構(gòu)一次合成的硬件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。一次合成幾層畫面，就得動(dòng)用幾個(gè)DVE發(fā)生器，并且需要多路劃像器、多路色鍵、亮鍵和多軌DAT。這種方式是最理想的。圖像質(zhì)量最好，制作效率最高。這種合成方式以Digisuite為代表。它內(nèi)部包含兩個(gè)5層數(shù)字視頻混合器，5個(gè)板上2DDVE，用DSP控制的掃換發(fā)生器，兩個(gè)亮度鍵，兩個(gè)色度鍵和七個(gè)背景發(fā)生器?？梢酝瑫r(shí)合成五層畫面：A路視頻、B路視頻、錄像機(jī)直通信號(hào)、一層圖文字幕和背景圖案。這五層畫面的合成是下載過程中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的，所保存的為編輯鏈表文件（容量很小，只有幾十K）。合成時(shí)不需要中間存儲(chǔ)介質(zhì)，硬盤利用率很高，可修改性極好。這種方式硬件成本較高。圖中示出的是由三層圖像，三個(gè)DVE，兩個(gè)數(shù)字混合器，一個(gè)掃換波形發(fā)生器，一個(gè)色鍵發(fā)生器和一個(gè)亮鍵發(fā)生器構(gòu)成的多層畫面合成的硬件結(jié)構(gòu)。數(shù)字視頻特技單元數(shù)字特技又稱數(shù)字視頻效果（DigitalVideoEffect，DVE），是對(duì)視頻圖像的尺寸、位置、色彩、方向等運(yùn)用數(shù)學(xué)模型經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算完成變換的技術(shù)。數(shù)學(xué)運(yùn)算必須依靠一定的數(shù)學(xué)模型，而這些數(shù)學(xué)模型就是數(shù)字特技算法。一幅圖像對(duì)應(yīng)的是一個(gè)二維空間的矩形點(diǎn)陣，設(shè)（x，y）為變換前原圖像函數(shù)f（x，y）任意點(diǎn)坐標(biāo)，（x'，y'）為變換后圖像函數(shù)f（x'，y'）任意點(diǎn)坐標(biāo)。二維變換的數(shù)學(xué)模型為：x'=ax+by+cy'=dx+ey+f當(dāng)a，b，c，d，e，f為常系數(shù)值時(shí)就是二維線性特技變換，通過調(diào)整各系數(shù)值可得到各種方式的二維特技。當(dāng)a，b，c，d，e，f為非常數(shù)值，即是（x，y）的函數(shù)時(shí)，則屬于二維非線性變換，通常的二維特技有畫面平移、鏡頭變焦、平面畸變、平面旋轉(zhuǎn)等。三維變換的數(shù)學(xué)模型為：x'=ax+by+c/gx+hy+Iy'=dx+ey+f/gx+hy+i三維特技是通過對(duì)二維畫面的變換形成一種三維空間形體，即由大到小，由遠(yuǎn)到近的三維空間運(yùn)動(dòng)的透視效果。常用的如卷頁、翻滾、水波紋等。DVE算法所需的計(jì)算量很大，一般只有靠專用的高速硬件處理芯片做成強(qiáng)大硬件支持才能完成真正的實(shí)時(shí)三維特技運(yùn)算。它最基本的形式是將視頻以一定的時(shí)鐘和地址寫入存儲(chǔ)器，然后再用與特技算法相關(guān)的時(shí)鐘和地址從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)，如下圖所示。圖文字幕的疊加硬件字幕需要專門的電路支持。其硬件構(gòu)成通常由一個(gè)圖形加速器和一個(gè)圖文幀緩存構(gòu)成。圖形加速器的效率和功能將直接影響圖文字幕的速度和效果。一層字幕必須有對(duì)應(yīng)的一頁R.G.B-Alpha32BIT全PAL分辨率（720*576）幀緩存。一般4MWRAM圖文幀緩存可實(shí)現(xiàn)兩頁圖文。疊加字幕的工作過程是將漢字從硬盤字庫中調(diào)到計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，從線性地址寫入圖文幀緩存，經(jīng)屬性描述后輸出到圖像混合器的下游鍵中，與圖像合成后輸出。一層字幕的硬件開銷比一層圖像要復(fù)雜。圖像幀緩存是Y.Cr.Cb4:2:2結(jié)構(gòu)，一個(gè)像素用16BIT描述；圖文幀緩存是R.G.B-Alpha4:4:4結(jié)構(gòu)，一個(gè)像素用32BIT描述，幀緩存規(guī)模比圖像大1倍。Alpha是線性鍵是一層8BIT的黑白圖像，用作鍵信號(hào)，能使圖文具有256階漸進(jìn)半透明。它不僅可以改善圖文與背景視頻疊加的效果，而且經(jīng)過軟件運(yùn)算還可以實(shí)現(xiàn)字幕邊緣的抗混疊（Anti-aliase）處理。即通過對(duì)像素突變處插入不同透明度的像素來平滑字幕的邊緣，消除斜線鋸齒效應(yīng)和單線閃爍現(xiàn)象，極大地提高字幕邊緣的質(zhì)量。一個(gè)圖文幀緩存只具備了一層靜態(tài)字幕的功能。要使字幕實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)，還需2個(gè)DVE專門為字幕作特技，一個(gè)賦予24BIT的R.G.B幀緩存；另一個(gè)賦予8BIT的Alpha幀緩存。2個(gè)DVE還必須同步工作，才能實(shí)時(shí)完成字幕的二維和三維運(yùn)動(dòng)。依次類推n層字幕就需n個(gè)32BIT的圖文幀緩存和2n個(gè)DVE?？梢娪布帜坏脑靸r(jià)是很高的，因而一般非線性編輯系統(tǒng)中只有一層實(shí)時(shí)字幕。字幕播出可鋪在視頻編輯軌上或是按照傳統(tǒng)的方式眼觀圖像手敲鍵盤上字幕。軟件字幕是利用作圖軟件的原理，把字幕作為圖形鍵處理，生成帶Alpha鍵的位圖文件。將其調(diào)入編輯軌對(duì)某一層圖像進(jìn)行摳像貼圖，完成字幕功能。軟件貼圖需逐個(gè)像素生成，字幕功能簡(jiǎn)單，成本較低，不需要硬件開銷。國(guó)內(nèi)一些非線性編輯生產(chǎn)廠家專門開發(fā)了非線性編輯用字幕軟件，可以插入到圖像編輯軟件中使用，沒有這些軟件時(shí)也可用專用的作圖軟件，如Photoshop制作貼圖字幕，作臨時(shí)湊合之用，當(dāng)然功能比專用字幕軟件要差一些。視音頻信號(hào)的連接專業(yè)非線性編輯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，必須用多塊板卡組合起來才能實(shí)現(xiàn)非線性編輯系統(tǒng)的基本功能。這些板卡都插在計(jì)算機(jī)主板的總線槽上。主板上的總線并沒有足夠的富裕帶寬來傳輸視音頻數(shù)據(jù)，于是人們?cè)O(shè)計(jì)了在板卡之間傳輸連續(xù)高速數(shù)據(jù)流的介質(zhì)流總線（MediaStreamBus）。介質(zhì)流總線是各種媒體傳輸總線的總稱，直至目前仍在發(fā)展之中。

Movie-2總線是符合ITU-R601標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)流總線，可容納14路視頻數(shù)據(jù)和4路串行數(shù)字音頻數(shù)據(jù)，總線速率超過242MB/S?？偩€有兩個(gè)高密度接口CON1和CON2。CON1是一個(gè)90芯接口，提供板卡的雙向I/O，基準(zhǔn)和同步。CON2是一個(gè)70芯接口，傳送往返DVE信號(hào)和鍵信號(hào)，與CON1有相同的基準(zhǔn)和同步。連接在Movie總線上的多塊板卡中，任一板都可以是主板或從板。但在某一段時(shí)間里，只能有一塊是主板，其它是從板。Movie-2總線可同時(shí)傳輸下列信號(hào)：8路獨(dú)立的ITU-R601標(biāo)準(zhǔn)8BIT或10BIT不壓縮數(shù)字視頻數(shù)據(jù)（并行D1）6路獨(dú)立的ITU-R601標(biāo)準(zhǔn)的8BIT鍵信號(hào)4路串行數(shù)字音頻數(shù)據(jù)（AES/EBU和S/PDIF兼容）IIC總線協(xié)議控制信號(hào)或其它控制信號(hào)視頻和音頻定時(shí)基準(zhǔn)Movie-2總線上的數(shù)據(jù)是高速連續(xù)傳輸?shù)?，不需要FIFO緩沖器。視頻采樣時(shí)鐘是13.5MHz，音頻采樣時(shí)鐘是12.288MHz，都是由27MHz的主基準(zhǔn)分頻得到的，保證了視音頻的準(zhǔn)確同步。Movie-2總線是目前最先進(jìn)的視頻總線，受到全世界主要視頻廠家的認(rèn)可，已成功應(yīng)用在DigiSuite、Genie、ReelTime和PerceptionRT等板卡中。視頻信號(hào)的輸出和顯示如果在計(jì)算機(jī)屏幕的GUI窗口中看到正在采集或回放視頻可以免去在視頻監(jiān)視器和計(jì)算機(jī)顯示器之間來回轉(zhuǎn)動(dòng)腦袋之苦，這在技術(shù)上要解決逐行掃描的VGA圖形與隔行掃描的電視圖像迭顯的問題。視頻和計(jì)算機(jī)的迭顯一般有兩種實(shí)現(xiàn)方式：硬件實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn)。軟件迭顯是指系統(tǒng)的視頻迭顯機(jī)制是由軟件實(shí)現(xiàn)的。它通過建立對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)圖形子系統(tǒng)的圖形顯示存儲(chǔ)區(qū)的顯示映射區(qū)，對(duì)相應(yīng)的控制寄存器進(jìn)行控制，將變換過大小和彩色空間的視頻像素傳送至圖形顯示存儲(chǔ)區(qū)，在圖形子系統(tǒng)中完成視頻迭顯。這種迭顯方式由于需要逐點(diǎn)計(jì)算，因而占用了CPU大量時(shí)間。由于視頻和壓縮數(shù)據(jù)都由CPU和總線技術(shù)來管理，因此容易出現(xiàn)計(jì)算機(jī)顯示器上顯示的視頻圖像不連續(xù)的現(xiàn)象。有的非線性編輯系統(tǒng)因此不用這種軟件迭顯的方式，而是直接將視頻信號(hào)編碼輸出，從TV監(jiān)視器上觀看。軟件迭顯常用在廉價(jià)非線性系統(tǒng)中。硬件迭顯的核心部件是圖形加速器。隨著芯片集成度的日益提高，原先的VGA控制器被高性能的圖形加速器所代替。這些圖形加速器雖然沒有超出VGA的原理框架，但它的硬件具有了刷新緩沖區(qū)的基本管理機(jī)制。這種管理機(jī)制主要是對(duì)于單個(gè)像素、專用像素和像素組等圖形單元和圖形部件的管理，增加了對(duì)繪制線段、圓弧和顯示模塊等高層次圖形功能。因而明顯減輕了由于眾多的圖形管理給CPU帶來的壓力。圍繞高集成度的圖形加速器的視頻迭顯方案可使顯示系統(tǒng)無須再單獨(dú)為視頻數(shù)據(jù)增加一塊幀緩存，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)單。高性能的圖形加速器，如Trident的9685和Matrox的MGA2964W都支持不同的數(shù)據(jù)格式輸入，視頻數(shù)據(jù)可以送入常規(guī)的圖形幀緩存中，和圖形數(shù)據(jù)分開存放，兩種顯示方式互不影響。圖形加速器可通過其本身的視頻顯示機(jī)制，將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為VGA格式的信號(hào)，迭顯在計(jì)算機(jī)顯示屏上。用這種圖形加速器構(gòu)成的高檔顯示卡可接收不同格式的視頻數(shù)據(jù)，由軟件配合在計(jì)算機(jī)顯示器上開不同大小的視頻窗口，因而可以單獨(dú)地完成視頻輸入和顯示的功能。典型的視音頻卡介紹

板卡指標(biāo)PerceptionRTTarga2000RTX/SDXReelTimeDigiSuitLEDigiSuit實(shí)時(shí)項(xiàng)目劃像劃像、色鍵、亮鍵劃像、色鍵、亮鍵劃像、2層色鍵、2層亮鍵、2層二維劃像、2層色鍵、2層亮鍵、3層二維圖象層數(shù)2層2層3層5層5層最小壓縮比2：11.5：11.6:11.3:1可關(guān)閉DCTSDI接口有SDX有可選可選有IEEE1394接口無無可選無無聲音平衡支持無有有有有聲音I/O通道數(shù)22244數(shù)字AES/EBU無SDX有無可選有數(shù)字S/PDIF無無無有有專業(yè)DAT質(zhì)量無無無有有劃像種類200200130>200>2002DDVE無1個(gè)無2個(gè)5個(gè)色/亮鍵層數(shù)01122常見的雙通道圖像處理卡DigiSuite板卡功能DigiMix圖像處理卡DigiMotion雙通道壓縮/解壓縮卡DigiDesktop帶Trimedia通道雙屏四電視窗口X、Y定標(biāo)顯示卡MarvelMillenium單屏單電視窗口顯示卡DigiLink數(shù)字視頻接口卡

一般PCI接口12.1“*4.2”，2PCI槽，遵循V2.1遵循的規(guī)則FCCA類，

CEMarkA類視頻特點(diǎn)同步鎖定黑場(chǎng)輸入輸入3個(gè)復(fù)合，3Y/C或2個(gè)模擬分量串行數(shù)字可選輸出復(fù)合、模擬分量，串行數(shù)字可

可選預(yù)預(yù)監(jiān)：復(fù)合

Y/C線形鍵視頻格式ITU-R60YUV4：2：2NTSC720*486PAL720*576音頻特性與視頻同步鎖定遵循SMPTE-272M和AES11-1991模擬音頻I/O4in/4out，

平衡（XLR）或平衡（RCA）和立體聲預(yù)監(jiān)輸出采樣方法16位48KHZ128X過采樣聽音室17db視頻codecs基線M-JPEG遵循ISO10918-1和MicrosoftPEGDIB無損壓縮質(zhì)量Haffmom和運(yùn)行長(zhǎng)度平均信息量編碼內(nèi)置SICI控制器

AdaptecAIC7880p，40MB/SUltraWideSICI，支持15個(gè)設(shè)備內(nèi)置處理器視頻特技控制器T1TM320BC52100MHz音頻控制器AmlogDevius

z106232位33MHZ圖形控制器Matrox

MGA－2064W２ＤＤＶＤ處理器Matrox

Fiesta－1（5位）視頻混合器Matrox

Siestea-1110位YUV4:2:2處理DigiSuite是Matrox公司的一組套卡，5塊板卡組成。這是一組用Movie-2總線連接在一起的雙通道板卡，卡上的硬件資源較豐富，有五個(gè)二維DVE、兩個(gè)五路數(shù)字混合器、兩個(gè)劃像器、兩個(gè)數(shù)字色鍵、兩個(gè)數(shù)字亮鍵、七個(gè)電子背景發(fā)生器、一個(gè)圖文幀緩存、五個(gè)特技幀緩存。四路八軌DAT處理器。卡上自帶UltraWideSCSI接口，能直接以RAID帶區(qū)方式管理多達(dá)14個(gè)素材硬盤?？申P(guān)閉DCT，只做熵編碼，實(shí)現(xiàn)無損壓縮。能實(shí)時(shí)處理放機(jī)圖像、兩路硬盤回放圖像、電子背景和字幕共五層畫面，軟件底層支持開放的DirectShow。這套板卡中缺少三維特技處理功能，應(yīng)用中須配一塊Pinnacle公司的三維特技卡Genie。音頻處理和視頻處理卡一樣，音頻處理卡對(duì)音頻信號(hào)的處理也是一個(gè)編解碼的過程。音頻信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，使用壓縮技術(shù)通過編碼量化，記錄在磁盤上。音頻壓縮系統(tǒng)是將音頻信號(hào)的表示從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，以實(shí)現(xiàn)基于心理聲學(xué)的音頻壓縮，所得的頻域系數(shù)即是接下來要編碼的內(nèi)容，頻域系數(shù)可數(shù)字量化，因?yàn)楫a(chǎn)生的量化噪聲將與音頻信號(hào)在同一頻率上，由于心理聲學(xué)掩蔽效應(yīng)，對(duì)低的信噪比是可接受的，基于人類聽覺的心理聲學(xué)模型，對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的頻率系數(shù)，比特分配操作決定了什么樣的SNR（信噪比）可以接受，最后，頻域系數(shù)數(shù)字量化到所需精度，并格式化音頻的基本碼流?；敬a流包括了使音頻解碼器實(shí)現(xiàn)相同（對(duì)編碼器）比特分配的必要信息，這樣，解碼器將基本碼流頻率系數(shù)進(jìn)行分組拆裝和反量化，從而重建頻率系數(shù)。合成濾波器組是分組濾波器組的逆過程，它將重建的頻率系數(shù)還原為時(shí)域信號(hào)。采樣頻率（kHz）最大比特?cái)?shù)存儲(chǔ)量（kB/分鐘）聲音質(zhì)量11．025811廣播講話，一般語言22．05822調(diào)頻廣播音樂44．11688．2CD光盤音樂481696數(shù)字磁帶錄音（錄像）機(jī)音樂在質(zhì)量較好的非線性編輯系統(tǒng)中，音頻處理卡與視頻處理卡往往是集成在一塊卡上的，稱之為視音頻處理卡，完成視音頻處理工作，如采集、合成、輸出等。某些非線性編輯系統(tǒng)由于主處理卡沒有音頻處理功能，是通過外插音頻處理卡來解決音頻處理問題，如果使用普通的多媒體音頻卡，其音頻通道的頻響、信噪比、接口形式及是否平衡輸出都滿足不了廣播電視的要求，而且，這種低檔的音頻卡，處理速度緩慢，在采集和回放時(shí)，跟不上視頻卡處理的速度，出現(xiàn)視音頻信號(hào)不同步現(xiàn)象，為了保持視音頻同步，就會(huì)出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。雖然使用外插卡往往造成不同步現(xiàn)象，并不是說使用外插卡就一定不能滿足要求，有些高檔的專業(yè)音頻處理卡，性能優(yōu)越，可以保持視音頻信號(hào)的同步，提供專業(yè)音頻接口，只不過價(jià)格相當(dāng)高昂。所以音視頻處理集成在一塊卡上是比較合理的設(shè)計(jì)，既能保證音視頻信號(hào)的同步，又降低了成本，在非線性編輯系統(tǒng)中普遍使用。編輯軟件視頻效果：AfterEffects、Primier、BorisEffects、Transjammer、MediaPaint、ElasticReality、Debabelizer、MovieFlow、Morphy、Finaleffects。繪畫／合成：Photoshop、CorelDraw、KPTBryce、Xres、Collage、Painter、Texturescape。三維動(dòng)畫：3DMax、ElectricImage、Infini-D、Extreme3-D、RayDream、Macromodel、3DStudio、Typestry、LogoMotion、Stratavision3-D。數(shù)字音頻：DeckII、CyberSound、Digitrax、SoundEdit16、SoundDesignerII、DigitalPerformer?；竟δ埽河布O(shè)置、軟件設(shè)置、素材采集、素材管理、視頻編輯、音頻編輯、輸出視頻網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器14.4kBITS/秒、33.6kBITS/秒、56kBITS/秒租用專線56kBITS/秒ISDN64kBITS/秒（每通道）AppleTalk：230kBITS/秒以太網(wǎng)：10MBITS/秒、100MBITS/秒、1000MBIT/秒T1：1.5MBITS/秒T3：45MBITS/秒FDDI：100MBITS/秒、200MBITS/秒ATM：155MBITS/秒、622MBITS/秒（OC1=51.8MBITS/秒，OC2=155MBITS/秒，OC3=622MBITS/秒，OC48=2.4GBITS/秒）FibreChannel（光通道）：133MBITS/秒、1GBITS/秒、4GBITS/秒FireWire：400MBITS/秒、1GBITS/秒、HiPPI（highperformanceparallelinterface，高性能并行接口）：800MBITS/秒、1600MBITS/秒非線性編輯系統(tǒng)的選購(gòu)計(jì)算機(jī)平臺(tái)視音頻處理卡系統(tǒng)的處理速度編輯功能軟件功能素材管理集成性的寫作和效果兼容性開放的解決方案系統(tǒng)的可靠性和售后服務(wù)壓縮比相應(yīng)的模擬視頻指標(biāo)每個(gè)GB存儲(chǔ)的錄像時(shí)間1：1無壓縮DI49秒2：1數(shù)字Batac