非线性编辑系统中的视频压缩技术
非线性编辑系统技术的重点在于处理图像和声音信息。这两种信息具有数据量大、实时性强的特点。实时的图像和声音处理需要有高速的处理器、宽带数据传输装置、大容量的内存和外存等一系列的硬件环境支持。普通的PC机难以满足上述要求,经压缩后的视频信号要实时地传送仍很困难,因此,提高运算速度和增加宽带需要另外采取措施。这些措施包括采用数字信号处理器DSP、专门的视音频处理芯片及附加电路板,以增加数据处理的能力和系统运算速度。在电视系统处于数字化时期,帧同步机、数字特技发生器、数字切换台、字幕机、磁盘录像机和多轨DAT(数字录音磁带)技术已经相当成熟,而借助当前的超大规模集成电路技术,这些数字视频功能已可以在标准长度的板卡上实现。非线性编辑系统板卡上的硬件能直接进行视音频信号的采集、编解码、重放,甚至直接管理素材硬盘,计算机则提供GUI(图形用户界面)、字幕、网络等功能。同时,计算机本身也在迅速发展,PC机软硬件的发展以能使操作系统直接支持视音频操作。下面主要介绍非线性编辑系统中应用的视频压缩技术:
在非线性编辑系统中,数字视频信号的数据量非常庞大,必须对原始信号进行必要的压缩。常见的数字视频信号的压缩方法有M-JPEG、MPEG和DV等。
1.M-JPEG压缩格式
目前非线性编辑系统绝大多数采用M-JPEG图像数据压缩标准。1992年,ISO(国际标准化组织)颁布了JPEG标准。这种算法用于压缩单帧静止图像,在非线性编辑系统中得到了充分的应用。JPEG压缩综合了DCT编码、游程编码、霍夫曼编码等算法,既可以做到无损压缩,也可以做到质量完好的有损压缩。完成JPEG算法的信号处理器在上世纪90年代发展很快,可以做到以实时的速度完成运动视频图像的压缩。这种处理法称为Motion-JPEG(M-JPEG)。在录入素材时,M-JPEG编码器对活动图像的每一帧进行实时帧内编码压缩,在编辑过程中可以随机获取和重放压缩视频的任一帧,很好地满足了精确到帧的后期编辑要求。M-JPEG虽然已大量应用于非线性编辑系统中,但M-JPEG与前期广泛应用的DV及其衍生格式(DVCPRO25、50和Digital-S等),以及后期在传输和存储领域广泛应用的MPEG-2都无法进行无缝连接。因此,在非线性编辑网络中应用的主要是DV体系和MPEG格式。
2.DV体系
1993年,包括索尼、松下、JVC以及飞利浦等几十家公司组成的国际集团联合开发了具有较好质量、统一标准的家用数字录像机格式,称为DV格式。从1996年开始,各公司纷纷推出各自的产品。DV格式的视频信号采用4:2:0取样、8bit量化。对于625/50制式,一帧记录576行,每行的样点数为:Y为720;CR、CB各为360,且隔行传输。视频采用帧内5:1数据压缩,视频数据率约为25Mbit/s。DV格式可记录2路(每路48KHz取样、16bit量化)或4路(32KHz取样、12bit量化)无数据压缩的数字声音信号。DVCPRO格式是日本松下公司在家用DV格式基础上开发的一种专业数字录象机格式,用于标准清晰度电视广播制式的模式有两种,称为DVCPRO25模式和DVCPRO50模式。在DVCPRO25模式中,视频信号采用4:1:1取样、8bit量化,一帧记录576行,每行有效样点为:Y为720;CR、CB各为180,数据压缩也为5:1,视频数据率亦为25Mbit/s。在DVCPRO50模式中,视频信号采用4:2:2取样、8bit量化,一帧记录576行,每行有效样点为:Y为720;CR、CB各为360,采用帧内约3:1数据压缩,视频数据率约为50Mbit/s。推荐阅读>>>>>非编技术与影视艺术结合的应用
DVCPRO25模式可记录2路数字音频信号,DVCPRO50模式可记录4路数字音频信号,每路音频信号都为48KHz取样、16bit量化。DVCPRO格式带盒小、磁鼓小、机心小,这种格式的一体化摄像机体积小、重量轻,在全国各地方电视台都用得非常多。因此,在建设电视台的非线性编辑系统网络时,DVCPRO是非线性编辑系统硬件必须支持的数据输入和压缩格式。
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