非线性与多媒体中的视频

1、非线性与多媒体中的视频第四军医大学教育技术中心 夏仁康 摘要：随着计算机软硬件的快速发展，视频信号也逐步成为电脑中的重要数据，非线性编辑系统就是以计算机为核心的电视节目编辑制作系统，同时视频信号作为多媒体教材的一个重要媒体形成也经常在电脑里出现，一个是电视机，一个是电脑显示器，两个看起来极相似的显示装置，由于其显示方式制式的不同，往往在制作上有一定的差异。本文试图阐述非线性编辑和多媒体制作中的视频特点以及制作技巧，以使我们的制作上一个新台阶。关键词：视频、非线性编辑、多媒体教材我们常常在电视上看到一些栏目片头、节目介绍、广告宣传等等，其画面靓丽、动感强劲、信息量大。它们长则30秒至一两分钟，短

2、则10秒、5秒，扣人心弦，回味无穷。它们的制作大多采用非线性设备，采取多层画面巧妙组合，叠加合成，有些加入三维动画、二维图文等多种信息，制作起来除创意上的独特构思，还有技术上的周密设置，才能使作品美不胜收。然而并非所有的作品都尽善尽美，在一些地方台的节目中，有些甚至是中央台的节目中，也常常出现一些美中不足，比如，画面的抖动现象，尤其是横向移动时抖动的画面让人极不舒服，在此笔者不是求全责备，而是一些制作人员不了解电视制式及其特点和电脑显示特点的区别，一个小小的失误而留下遗憾。其次，在多媒体教材制作中，视频也越来越显示出其独特的媒体优势，甚至可以认为，没有视频的多媒体教学软件似乎是缺憾的软件，然而

3、电脑中显示的视频和电视中的视频有什么不一样？怎样才能更好地制作出符合电脑显示的视频信号呢？本文拟对这些问题作一些剖析。一、视频信号的特点视频信号一般是指用摄像机拍摄记录在磁带上的图像，当然也可以不用磁带的介质直接通过专用的视频捕捉卡采集在计算机硬盘里，通常这种捕捉卡和硬盘都是专用的，在软件的支持下，就可以将这些视频信号进行编辑处理，经编辑后的节目输出到电视上就是电视节目，经过适当的压缩处理用在多媒体教材中就是多媒体中的视频。从视频信号的摄取采集编辑合成播出，关键的硬件在于视频捕捉卡，信号采集时，需经过压缩，回放时需经过解压缩（高档的视频卡已做到无压缩）。分析视频信息就可得知，视频图像是由一幅幅

4、单独的画面（称为帧frame）序列，这些画面以一定的速率（每秒钟显示的帧数FPS）连续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。典型的帧率从24FPS到30FPS，这样的视频图像看起来是光滑连续的。由于世界各地使用的视频标准不完全相同，主要有NTSC和PAL两种标准制式。NTSC制标准每秒播放速度是30帧，满屏显示尺寸是720480；PAL制标准每秒播放速度是25帧，满屏显示尺寸为720576。以PAL制为例，每秒钟传输的数据量约为33.12MB，这样大的突发数据量引入计算机，一般的微机硬件环境是无法承爱的，所以，需要硬件的压缩和高速硬盘的记录。通常每秒钟输出5M以上的数据量即可达到广播

5、播出的水平。二、电视画面与电脑画面的区别电视画面与电脑画面的区别在于其显示设备的区别。电视画面是由电视机或电视监视器显示的。在我国由于采用PAL彩色制式，其本质是采用的隔行倒相式描方式，也就是每秒扫描25帧，每一帧是由两个半帧组成，半帧又叫一场（或叫区域 Field），所以PAL制扫描频率为每秒50场；NTSC制则是逐行扫描方式，每秒钟扫描60个半帧，30帧，这就是场与帧的关系。电脑显示器其扫描方式是逐行扫描，其频率的高低是由显示器的优劣来决定的，高档的显示器从每秒60Hz一直到150Hz甚至更高，频率越高，其稳定性越好，人眼看上去越舒服。正是由于电视和电脑显示设备制式和频率的这些差异导致在制

6、作上的许多差异，也正是由于我们一些从事电脑的制作人员不了解电视，或电视制作人员不了解电脑而出现画面上的一些遗憾。三、场与帧在视频合成中的应用了解了电视信号的扫描制式，场与帧的概念即其相互关系就不难理解电视画面上出现的抖动现象了。在一般的非线性编辑系统中，视频捕捉卡都是以场的形式采集的，由于组成一帧画面有两场，又叫做单场和双场，或叫上场和下场，所以如果采集卡采集时的场序和回放时的场序不一致就会出现画面抖动现象。这种现象一般不会出现在原始素材（未经过任何特技处理的镜头）上，而常出现在多层画面的合成叠化、抠像、快慢动作、运动处理等特技在生成或实时播放时，这里就存在一个画面场序的设定问题，各种不同的硬

7、件，其设置略有不同，如果是多通道实时输出的硬件只要即时设置就可以从监视器上看到，大部分是软件生成时其输出设置上有三个选项，即帧（full frame）场1（field 1）、场2（field 2），如果要输出到电视上一定要设置在“场（field）”上，至于是场1还是场2，则要看采集时的状态，可通过试验生成几帧来鉴别，一般非线性视频卡通常是在“field 1”上，这就是问题的关键所在。由此可以看出，一些三维动画在电视上也有抖动感觉，单帧看时，画面很稳定，连续播放时就出现抖动现象，这也是在动画生成时没有把“field”选项打开的原因，当然，打开“场”着色时，会增加运算时间，但为使画面平滑也只有这样

8、做。尤其是横向移动和速度较快的物体更为重要，也就是说打开“场”着色，物体运动再快或横向运动再明显输出的画面都是平滑稳定的。（注意，单帧看时则出现虚边或抖动，这是正常的，也正是场序和扫描制式造成的结果。）这种场的应用仅仅适用于电视输出，而用在多媒体教材制作中则是另外一回事。由于视频输出是由专用的硬件和高速硬盘支持的，一般能满足高清晰度，真彩色，满屏输出的要求，而多媒体教材制作中视频一般是在普通IDE硬盘或在光盘上运行，无论是系统总线还是硬盘、光盘速度都无法达到电视画面输出的数据流，所以通常是在时间分辨率即每秒钟播出的帧数、空间分辨率即画面的大小和像素的多少以及颜色分辨率三方面进行平衡。考虑到多媒

9、体教学软件的使用环境不尽相同，一般要求不低于每秒15帧，画面大小320X240即可满足要求。而且要求不在硬件解压缩的条件下也能播放，所以这里就涉及压缩与输出的设置问题。四、压缩算法对视频信号的影响通常情况下，用于多媒体的视频信号比电视信号要求低，所以采集时，视频卡也不一定要求很高，如果用非线性编辑专用卡采集可以把数据量、尺寸等参数设置低一些，如果用较低档的视频卡采集可以根据其卡的参数设定。无论是用非线性专业卡或多媒体级的低档卡采集的信号都是其硬件自身所具有的压缩编码方式，播放时离不开其硬件环境的支持，要使其视频信号在软件中能用，并能用于其它环境，就必须将硬件的压缩编码方式改变成软件编码方式。这

10、就要将视频信号进行编辑处理最后压缩生成为新的文件。常用的文件格式有AVI、MOV、MPEG等，常用的压缩方式有：“ Microsoft video 1、Cinepak code by radius、Intel indeo vedeo R3.2、4.0、5.06”等等，这些都是PC机平台的压缩方式，而且根据 windows 版本的不同其压缩方式也有差别。此外，“Micentosh”平台的压缩方式还略有不同。实践证明：“Microsoft Video 1”的标准是最通用的AVI格式，它在“Windows”下能顺利的播放，但由于其版本低，相对于“Indeo video 3.2”或“5.06”压缩方式，压缩质量差，且数据量大，所以最好不用。“Indeo video 3.2”的压缩算法是较好的一种，不但数据量可以接受、画面质量好，在“Windows95”以上的平台上均能播放。此外，在输出选项上与非线性编辑输出不同，不能选择场（Field）的形式，而只能选择帧（Frame）的形式，否则，在电脑显示器播放时就会出现毛边，影响观看效果。MPEG也是一种较好的压缩方式，其压