电视非线性编辑系统.ppt

电视非线性编辑系统,余胜泉2000/11/10北京师范大学现代教育技术研究所,目录,编辑系统的发展历史非线性编辑概要数字视频技术基础非线性编辑系统的基本构成如何选购非线性产品非线性编辑的发展趋势典型的非线性编辑系统简介,编辑系统的发展历史,概要,非线性编辑系统（Noliner Editing System，简称NLE），是使用数字存储媒体进行数字视频编辑的数字化后期制作系统。它是在高档多媒体电脑的基础上构造的专用数字视频后期制作设备，它不但能完成一台多媒体计算机的大部分工作，还具备了在高画质情况下完成线性编辑系统的所有功能，集成了电视台后期机房中多种传统设备的功能，而且具备了传统线性电视编辑系统所无法比拟的功能。非线性编辑技术是一门新的综合性技术，它覆盖了电视技术和计算机技术的主要领域，包括音频技术、视频技术、数字存储技术、数字图象处理技术、计算机图形技术和网络技术等相关技术，把数字化、多媒体、交互性和网络化带人编辑工作中，它解决了线性编辑存在的缺点，简化了节目编辑流程，提高了编辑效率，特别是方便的剪切和编辑和灵活多变的数字特效处理功能，把制作人员从繁杂的搜寻镜头和修改工作中解脱出来，并给制作者以无限的艺术创造空间。非线性编辑给电视后期制作带来重大的变革。,基本功能,在电视节目制作过程中，典型的非线性编辑系统可以实现以下传统电视编辑设备的功能：硬盘数字录像机：即使是最简单的非线性编辑系统，也能充当一台硬盘录像机进行视频信号的记录和重放。存储节目的最长时间根据硬盘容量和对图像质量的不同要求而定。（非线性）编辑控制器：在硬盘上快速实时的寻找编辑点，设定入点、出点及其它标记，这是非线性编辑系统优于传统编辑控制器的一个重要特点。切换台：在传统的磁带式编辑中，进行对编和A/B卷编辑分别需要一台放机、一台录机或两台放机、一台录机。在非线性编辑系统中，采用了时间线和视频、音频轨的概念，一般来说一条视频轨可以看作一台放像机，因此能用多条轨模拟多通道切换台。特技机：非线性编辑系统可以使用内置软件或用硬件实现特技的功能。软件特技成本低廉，并可不断升级；硬件支持的特技速度较快。字幕和图形创作：在非线性编辑系统中，一般有专门的软件用于制作字幕和图形，并通过软件或硬件方法实现与视频信号的叠加。动画制作：所有动画制作都是由助电脑完成的，尤其是三维动画。在非线性编辑系统中生成的动画采用标准图像文件格式，可以包含透明及抠像信息，便于和视频画面进行合成。数字录音机、音源和调音台：非线性编辑系统中都包含音频输入/输出单元、软件波表或（和）硬件波表及硬件混音器，可以录制高质量的声音，可以用数百种乐器的原始音色演奏MIDI（音乐仪器数字接口）乐曲，也可以配合软件完成多路音频信号电平的调节。除了后期制作，非线性系统开始插足前期制作，有些厂商推出硬盘摄录一体机，如日本池上公司生产的Editcam全数字摄录一体机，即以硬盘作为记录载体。同磁带摄录一体机相比，它能即时记录瞬间即逝的镜头，放像过程中也能立即进入记录状态，不丢失画面，还可以直接通过摄录机磁盘进行简单的节目编辑。,技术优势与特点,与线性系统相比，非线性编辑系统具有高度集成化、功能齐全、操作方便等特性，只需外加一台录像机，非线性编辑系统就能完成一套线性编辑系统所能完成的编辑工作。具体有：（1）数字非线性编辑系统全部的工作过程均以32BIT数字量化压缩算法完成。因此视频信号处理链路基本不受外界噪波干扰，没有传统模拟线性编辑过程中的噪声干扰现象产生，图像质量高。（2）由于是数字信号的编辑，图像质量不会因设备的新旧而出现大的差别。（3）制作节目快捷，高效。（4）节省机时，设备使用寿命长。传统的视频磁头寿命为5001 000小时，计算机硬盘为300 000小时。（5）硬件接口标准化，适应多种编辑软件，可随意制作多种数字特技，增加节目的艺术性。（6）具备多代拷贝而图像质量不会急剧下降的特点。（7）由于编辑系统基于计算机技术，易于构建大型甚至全球视频网络，从而使节目的交换及素材资料资源共享成为可能。（8）由于视频和音频均可以被采集和量化，因而还可以应用静帧冻结技术，制作出多彩多姿的图像电子邮件或软件封面，在多媒体制作领域中加以应用。（9）设备体积小，便携性能好，易于挂接计算机互联网络，编辑、传输工作可以随时随地进行。,线性与非线性,磁盘与磁带对比图,磁盘上信息组织方式,脱机（Offline）与联机（Online）,第一步是“初编”，有人称为“原始编辑”，后来又称其为“草稿编辑（Draft Editing）”，那就是先以大压缩比，如100：1，决定编辑点、特技效果的编辑决定表（EDL），这就是草稿编辑。节目制作者在编辑过程中，不断选择各种有用的场景片段，这些片段都有一个地址，这就需要将这些地址存储在一个表中，如果需要的话可以直接返回到以前选择的某一个过程，这种存储场景选择信息的表称为编辑决策表（EDL）或编辑判决表。利用EDL控制硬盘的快速旋转，在重放过程中只选取EDL中所规定的视频和音频片段，在软件的高速执行过程中，重放无间隙，编辑点处无停顿或闪烁，视频、音频、图形均可随机迭加。显然，草稿编辑目的在于得到EDL。这种原始的草稿编辑过程，称为“脱机”编辑。脱机编辑是非线性的，图像质量达不到广播级水平。第二步，以小压缩比，如2：1，将存有EDL的软盘插入编辑控制器内，控制广播级录像机按照EDL进行广播级成品带的编辑，这种生产节目成品带的过程，称为“联机”编辑。,非线性编辑系统结构,典型的非性编辑系统,非线性编辑系统组成,信号输入接口单元多媒体素材存储单元中央处理单元信号输出接口单元,非线性编辑系统工作原理,基本的编辑过程,素材采集模拟视频信号源及其设备：模拟视频信号源及其设备：录像机（VCR）、摄像机（VideoCamera或Camcorder），激光视盘机（Laser Disc Player）电视机；模拟设备与非线性主机的连接：VideoOut：VideoIn；AudioOut：LineIn；RFOut：RFIn；SpeakerOut：音箱；数字接口：QSDI接口、CSDI接口、SDI接口和DV接口；设置采集参数：对同一种压缩方法来说，压缩比越小，图像质量越高，相应地占用的存储空间越大。采用不同压缩方式的非线性编辑系统，录制视频素材时的压缩比可能不同，但也可能获得同样的图像质量。,素材分类：素材箱（BIN）,基本的编辑过程,编辑制作素材处理时间线编辑数字特技处理字幕制作音效处理合成输出,时间线编辑,特技制作,视频的基本概念,人的视觉特性人眼依靠视网膜上光敏细胞一杆状细胞和锥状细胞获得了彩色视觉人眼仅对电磁波谱中的可见光区（波长从380nm到780nm）敏感人眼对亮度的敏感程度比对颜色的敏感程度高电视信号及其分类为兼容黑白电视机，因此把彩色信号分成亮度信号和两上色差信号分别传送Y0.30R+0.59G+0.11B色差信号分别为R-Y、G-Y和B-Y亮度信号带宽为6MHZ，色度信号的带宽为1.3MHZ电视制式：PAL制、NTSC制和SECAM制视频信号的产生、处理和传送过程摄像机拍摄、后期编辑、发送与接收视频信号的描述像素、扫描行数、帧频和场频、宽高比,视频信号的数字化,视频序列的SMPTE表示单位SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers）使用的时间码标准，其格式是：小时：分钟：秒：帧，或hours：minutes：seconds：frames 一段长度为00：02：31：15的视频片段的播放时间为2分钟31秒15帧数字视频的采样步骤 滤波、采样、量化 ITU-R BT.601标准规定对YCbCr信号的采样方案为4：2：2，即亮度信号采样频率约为副载波频率的4倍，为13.5MHZ。色度信号的采样频率是亮度信号采样频率的一半，为6.75MHZ。数字视频的采样格式Y：U：V4：1：1，这种方式是在每4个连续的采样点上，取4个亮度Y的样本值，而色差U、V分别取其第一点的样本值，共6个样本。显然这种方式的采样比例与全电视信号中的亮度、色度的带宽比例相同，数据量较小。Y：U：V4：2：2，这种方式是在每4个连续的采样点上，取4个亮度Y的样本值，而色差U、V分别取其第一点和第三点的样本值，共8个样本。这种方式能给信号的转换留有一定余量，效果更好一些。这是通常所用的方式。Y：U：V4：4：4，在这种方式中，对每个采样点，亮度Y、色差U、V各取一个样本。显然这种方式对于原本就是较高质量分量信号的信号源（如SVideo源），可以保证其色彩质量，但信息量大。,数字演播室标准：ITUR601(CCIR601),ITU-601中，包含了如何将模拟视频变为数字形式的技术问题，但是它没有发布物理上的实行方法，对采样频率；采样结构；色彩空间转换等也都作了严格的规定，主要包括：分量视频:ITU-601公布的数字编码应基于使用一个亮度信号和两个不同的色度信号，也就是通常所说的YCrCb色彩空间。对电视行业，这些信号直接与如何将整个电视信号编码、与通过基带同轴电缆或是地面广播频率传送、和与在电视监视器或是在磁带录像机上解码有关。2滤波：ITU-601描述了为了获得最高的数字质量，在进行YCrCb采样之前，必须进行滤波。3采样率：ITU-601规定了对PAL和NTSC视频图像的采样率，实现了世界范围的可互操作性。为了保证信号的同步，采样频率必须是电视信号行频的倍数。ITU为NTSC、PAL和SECAM制式制定的共同的电视图像采样标准：f s13.5MHZ 这个采样频率正好是PAL、SECAM制行频的864倍；NTSC制行频的858倍，可以保证采样时采样时钟与行同步信号同步。对于4：2：2的采样格式，亮度信号用fs频率采样；两个色差信号分别用fs26.75MHZ的频率采样。由此可推出色度分量的最小采样率是3.375MHZ。亮度和色度采样方法：ITU-601推荐对色度的采样频率是亮度的一半，这就是所谓的4:2:2采样方法。分辨率：根据采样频率，可算出对于PAL和SECAM制式，每一扫描行采样864个样本点；对于NTSC制则是858个样本点。由于电视信号中每一行都包括一定的同步信号和回扫信号，故有效的图像信号样本点并没有那么多，ITU 601规定对所有的制式，其每一行的有效样本点数为720点。由于不同的制式其每帧的有效行数不同（PAL和SECAM制为576行，NTSC制为484行），ITU 定义720484为高清晰度电视HDTV（High Definition TV）的基本标准。量化：ITU-601提供了一种编码方法，是关于如何将亮度和色度信号从模拟电压转换为数字形式。对亮度通道，黑色是16，白色是235。在16以下和在235以上的数值是用于尖峰值和特殊控制目的的。（一个8位的采样系统允许总共256个数值）。对色度，有很细微的差异。数据量：ITU601规定，每个样本点都按8位数字化，也即有256个等级。但实际上亮度信号占220级；色度信号占225级，其它位作同步、编码等控制用。如果按f s 的采样率、4：2：2的格式采样，则数字视频的数据量为：13.5（MHZ）8（BIT）26.75（MHZ）8（BIT）=27Mbyte/s(黑场空白信号)同样可以算出，如果按4：4：4的方式采样，数字视频的数据量为每秒40兆字节！按每秒27兆字节的数据率计算，一段10秒钟的数字视频要占用270兆字节的存储空间，编辑数字视频的关键问题是数字视频的压缩技术。,数字视频编码,视频压缩编码的基本概念有损（Lossy）和无损（Lossless）压缩帧内（Intraframe）和帧间（Interframe）压缩对称（symmetric）和不对称（asymmetric）编码常用视频压缩技术预测编码：也称为差分脉冲编码调制（DPCM），是根据原始信号的统计特性进行预测，通过相差除去视频图像信号的相关性，达到压缩的目的离散余弦变换（DCT）编码：在变换域里描述视频图像比空间域里简单，利用变换编码，视频图像的相关性明显下降，信号能量集中在几个变换系数上，可有效的压缩数据，具有较强的抗干扰能力，分形图像压缩：分形编码实际就是把图像分割成若干个子图像，子图像通过迭代函数反复迭代而成，这些迭代函数只需几个参数即可确定，因此得到较高的压缩比。小波压缩：采用局部函数在频域和时域同时分析法，将图像信号分解成不同频率区域，然后根据图像统计特性和人眼生理特性，在不同的频域采用不同的压缩方法，是视频数据量减少。非线性编辑系统的常用几种压缩方式目前应用于非线性编辑系统的几种压缩方式包括：Motion JPEG、MPEG、SONY的BETACAM SX、DVCAM，松下公司的DVCPRO，JVC的Digital S，小波压缩格式等。,Motion-JPEG,Motion-JPEG可以理解为活动图像的JPEG压缩，M-JPEG基于静态图像压缩格式JPEG，对活动图像进行实时的帧内压缩，帧内压缩有一个好处就是可以精确的定位每一帧图像，这一点非常适合非线性编辑，在编辑过程中，可以随机存取任意一帧图像，对于帧编辑十分理想。M-JPEG采用DCT编码技术。,JPEG（Joint Photographic Experts Group）即联合图片专家组，是一个联合ISO/ITU-T技术委员会，成立于1986年低，主要工作是为连续色调（灰度或彩色）静止图像压缩制定通用的国际标准，通过用电视测试图像（720576，Y:U:V=4:2:2；每像素16比特；宽高比4:3）进行不同的方案测试，经过多次筛选，于1988年1月完成最终测试和评选，结果选出自适应88DCT方案为最佳方案，1991年正式提交了ISO CD10918号建议草案。JPEG提供了3种压缩算法：基本系统（Baseline System）、扩展系统（Extended System）和无失真压缩（Lossless）。所有的JPEG编码器和解码器必须支持基本系统，另外两种压缩算法适用于特定环境。基本系统基于DCT和可变长编码（VLC）压缩技术，能提供高达100：1的压缩比，且能保证可接受的重建图像质量，由于DCT编码有失真，故重建图像不能精确地再现原始图像，其图像的失真程度与压缩比密切相关。JPEG最初虽然是为静止图像设计的，但实际上，只要硬件处理速度足够快，完全可以应用与视频压缩，因此，许多非线性编辑系统生产厂家在JPEG的基础上开发了M-JPEG压缩技术。,MJPEG的压缩过程,色抽样：在视频处理器中处理的是分量信号（YUV），因此输入的信号不是分量信号，需要进行转换，亮度信号（Y）、色度信号（UV）各用8比特表示，每个采样共用24比特。信号转换后，亮度信号直接进入DCT编码器中，而色度信号需要进行再抽样、同步，然后进入DCT编码器，这个过程是个有损失的过程，有些信息丢失后无法还原。色度抽样时，处理U分量的同时，丢失V分量；处理V分量时，丢失U分量，这样减少了数据量，本来需要24比特来表示一个抽样，现在只用16比特（8比特的亮度信号，8比特的色度信号），这就是常说的4：2：2（Y：U：V）。不同的厂家可能有不同的处理方法，有的会提高压缩比，有的可能不做处理，而采用24比特的无损信号。色度抽样完成后，色度信号与亮度信号输入到DCT变换器中，DCT变换器的作用主要是用频率变换来表示图像。DCT：分量信号的图像进入DCT变换器中，每帧被分割成许多88（像素）的正方形，一幅图像可以分割成几千个这样的正方形，DCT变换器对这些正方形进行分析，计算出其灰度变化，然后用频率表示其灰度值，比如大块图形或轮廓变化不大的部分用低频表示，对边缘或细节这样变化大的部分用高频表示，DCT变换器对所有正方形分析完后，在对下一幅图像进行分析。从DCT变换器输出的亮色信号使用频率来表示的，进入下一个过程-量化。量化：量化过程决定了整个压缩过程的压缩程度，可以采用有损压缩或无损压缩，一旦进行有损压缩，丢失的信息无法还原。M-JPEG一般采用2：1的压缩比，在回放时，可以达到无压缩时的视觉效果。根据对人类视觉系统的分析，人眼对亮度和色度的敏感程度不同，在辨别一幅图形时，亮度信号对人眼的刺激更为重要，而色度信号在损失90%的情况下，人眼仍然可以分辨出图形。数字视频压缩技术参考了人眼的这个特点，对色度信号进行压缩，来得到较高的压缩比。量化级数是量化的重要参数，其范围从0到255，级数越大，图像信息丢失越多，图像质量越差，可以得到较高的压缩比。量化级数与每帧的数据量成反比，级数大，每帧图像的数据量小，反之亦然。通过量化，把图像的频率数据根据量化转换成一系列的数，记录了图像的信息。零记数：量化过程产生一个数组，通过计算数组中的零的个数，来帮助在传输过程中判断数组的尾端。这个过程多采用RLE（run-length encoding）算法。霍夫曼编码：霍夫曼编码是DCT编码的最后一步，对数据进行冗余计算，把多余的信息去掉，传递更少的数据。霍夫曼编码得到的结果，就是存储到计算机磁盘上的数据。如果要看视频影象，将这些数据解码，然后通过数字/模拟转换，得到模拟的视频信号，又可以在监视器上浏览或记录在录像带上了。,压缩比与码速率、记录时间和图像质量比较,MPEG编码,MPEG（Moving Pictures Experts Group）即活动图像专家组，建立于1988年，MPEG的主要任务是为了把计算机系统和广播电视系统结合起来，建立统一的信息网络。在制定MPEG-1标准前，确定出标准建立的要求，规定质量和当前录像机所达到的水平相当，压缩图像和伴音总码率为1.5Mbps，数字存储适合当前应用的几种媒体。MPEG压缩标准于1990年制订，是一种既可以通过软件实现，也可以同过硬件实现的标准。M-JPEG是基于静态图像的压缩技术，MPEG却是基于动态图像的压缩标准。MPEG也采用88DCT压缩编码技术，编码过程和前面介绍的类似，但在分析运动部分时，会采用更大面积的分块。MPEG压缩技术有广泛的应用领域，如VCD、非线性编辑、电视会议、VOD等。MPEG有好几个版本，各有不同的特点和应用：(1)MPEG-1：MPEG-1以4：2：0采样压缩，每秒12MBITS的传输码率，图像大小352240，扫描频率30场/秒。MPEG-1采用帧间编码技术，帧间编码比帧内编码可达到的压缩比高，而且能够自适应帧内/帧间编码，图像活动剧烈时，视频信号的帧间相关性下降，帧内相关性增强，图像活动缓慢或静止时，帧间相关性增强，因此自适应帧内/帧间编码使帧间预测误差减小，提高编码效率。MPEG-1标准提供的图像质量比电视略强，适合于非专业视频领域，如VCD等，但用于广播电视方面，其视频质量是远远不够的。(2)MPEG-2：MPEG-2是一种高质量视频的压缩标准，也有人称它为用于广播电视的视频压缩标准。MPEG-2标准的视频图像格式采用720480像素，这与ITU601标准规定的演播室用数字电视像素相同，是MPEG-1标准所定像素的4倍，同时规定传输码率为410Mbps，差不多是MPEG-1传输码率的4倍，MPEG-2采用10比特量化方式，MPEG-2与MPEG-1完全兼容。MPEG-2的专业版本（Professional Profile main level）采用4：2：2采样压缩，传输码率可达50-60Mbps。MPEG-2视频体系包括5类（简单类、主类、SNR可分级类、空间可分级类、高类）、4个等级（低级、主级、高1440级、高级），适应广播、通信、计算机和家电视听工业的不同需求。在同等视频质量下，MPEG-2所占空间为M-JPEG的10%15%，同时MPEG-2已经成为DVD和DVB的标准，因此，有些非线性编辑系统也采用MPEG-2这种压缩方式，目前基于MPEG-2标准的数字压缩格式有SONY的BETACOM SX（4：2：2PML）和松下的DVCPRO（4：2：0）等。(3)MPEG-4：MPEG-4正在制订中，是一种广域传输标准，传输码率在10kbps到1Mbps之间。,交换格式,在产品的后期处理过程中，我们经常强烈需要将数字视频数据从一个应用程序平滑地传送到另一个应用程序。为此，不同应用程序之间为了相互交换数据而共同遵守某一共同的交换文件格式是非常重要的，常用有两种视频交换文件格式。1OMFOMF就是开放媒体格式（Open Media Format）的缩写。OMF交换是为方便各种不同的系统协作处理数字媒体数据而设计的一种交换格式。目前OMF是异质平台上交换数字媒体的文件标准。当使用OMF存储数字媒体时，视频数据从一个应用程序传递到另一个时就不需要重新采样：只需将其输出成OMF文件格式，再在另一个程序中从OMF格式文件中导入即可。OMF在专业质量级别上定义了一个交换数字媒体的标准方法。它被设计成可扩展的并且随着数字媒体使用的广泛性和复杂性的增长而演化。创建、编辑和播放数字媒体所需要的所有信息都可以在某个OMF交换文件中封装；尽管OMF主要是被设计用来交换的但它的结构同样适于直接播放。最初是AVID公司开始研制OMF的，但现在有400多家生产厂商和终端公司一起在参与OMF标准的制定。但根据我们目前所了解的情况和市场前景（从不同的制造商获取的信息），主要的非线形编辑系统的制造商都不愿意遵守OMF。他们中的一些人认为OMF是AVID公司所专有的格式没有成为标准的潜在可能。2 Open DMLOpen DML最初由Microsoft、D-vision、Dynatech EML、JVC、Montage、Pinnacle Systems、C-Cube、Truvision和Adobe等大公司一起制定。Open DML是一个通用的数字媒体文件格式。它允许用户直接读取任何公司产品中的同一块视频数据。Open DML是一个在Windows平台上运行的程序，这就意味着所有基于Mac的的产品将被排除在这个标准之外。OMF方法与Open DML方法有着本质上的区别：它们并不是对立的，而是一种互补的关系。OMF是一种在两个不同的非兼容格式下的交换格式，Open DML是一种通用文件格式。AVID正在准备与Open DML靠拢，但其它公司如Panasonic、Sony、Quantel等却都没有丝毫靠拢的迹象。,数字音频技术,声音的本质：通过空气、水或物体中分子的震动传播的一种纵向波。声音描述：振幅与频率，听觉频率范围稍有差异，但一般认为是在20HZ到20000HZ声音的记录原理：物理存储（电流信号）、磁存储和光存储声音的数字化:采样、量化,音频采样类型,音频卡中声音信号的处理过程,输入的模拟音频信号经过前置放大器放大后，由程序可控增益放大器进一步对输入信号的幅度进行控制。抗混滤波器根据采样频率滤除可能引起噪声的频率。经过模数转换（A/D）和采样保持（S/H）电路，得到8位或16位数字化声音数据。DSP芯片对声音数据进行ADPCM压缩，以DMA传送方式，通过PC总线将数据存储在硬盘上。声音重放输出的过程正好相反，从硬盘读出的编码声音数据，被系统以DMA方式传道到DSP处理器，经DSP解码和数模转换（D/A），变成模拟信号，再由重建滤波器进行低通平滑（sinx/x）滤波。声音信号的输出电平在软件的控制下，经过功率放大器输出。,数字音频的压缩编码及文件存储,编码和压缩ADPCM：高质、高数据率的无损音频压缩算法，可用于任何类型声音的编码。MPEG Layer3低数据率、高质量的复合音频压缩方法，对混合类型的声音比对纯语压缩的效果要好，在Internet网上应用比较普遍。DSP Group TrueSpeech：一种中低速码率的、面向语音的压缩编码方法。（CCITT）G 711 A-Law and u-Law:电话质量的语音压缩标准，数据率比较低。“指令”格式又称“创作”格式，一般由音乐作曲和创作人员设计完成，其典型的文件类型是MIDI文件。在这种文件中记录了一系列的发声指令，其中包含音色、音调和声音的延续长度等信息。MIDI文件只占用很小的硬盘存储空间，但需要比较复杂的硬件和软件（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远；“数据”格式又称“记录”格式，这种类型的音频文件一般用来保存真实世界中发生的语音、音乐和音响。常用的音频文件几种：*.aif：苹果Macintosh多媒体计算机中标准音频文件格式；*.asf：微软所定义的流式音频格式，支持多种压缩编码方案，适用于14.4KBPS和28.8KBPS的低速网络应用，该种格式的文件中除了保存原始音频信号之外，还能记录附加的数据信息。*.avi：一种常见的视频文件格式，也可用于记录采用多种压缩算法的多轨音频信号；*.ra：一种网络流式音频格式，适用于14.4KBPS和28.8KBPS的低速连接；*.voc：用于多媒体PC计算机的音频数据格式，支持8比特和16比特数字采样，由创通公司定义；*.wav：标准的Windows音频数据格式，支持多种压缩算法、8比特和16比特数字采样和单声道与立体声通道。*.mov：苹果Macintosh多媒体计算机中视音频文件记录格式，可以不包括视频画面只包含音频信号。,非线性编辑系统的基本构成,一套完整的非线性编辑系统主要包括：计算机主机及显示器、视音频处理卡、硬盘阵列箱、接线盒、录像机、监视器、音箱、网络接口、软件，另外还有许多扩展设备如特技卡等。录像机在非线性编辑系统中起着播放素材带和录制母带的做用，不参与节目的制作工作，录像机是视音频信号源，其质量决定了信号的质量。监视器是监视视频信号的设备，由于现在电视制作基本都采用分量信号，因此，监视器应该具备监视分量信号的功能。音箱是用来监听音频信号的设备，在音频编辑的过程中，要监听制作的音响效果，因此音箱的质量不能太差，一般使用木制有源音箱。,计算机平台,非线性编辑系统中，视音频信号的处理编辑都是在计算机中完成的，计算机可以说是非线性编辑系统的最基本的部分，提供给整个系统各种软硬件资源。一般非线性编辑系统采用的计算机平台主要是苹果计算机和高档PC机，也有一些厂商采用价格不菲的SGI工作站。1991年SGI推出了真正完整的非线性编辑工作站Indigo2。其中央处理器采用的分别是33、50和75MHz的R3000、R4000和R4400RISC芯片，这些处理器的速度独立于系统总线速度。主板上除了CPU、FPU以及两级高速缓存Cache外，还在总线上设置了专用集成电路芯片，这些特别设计的ASIC芯片可以在不需要CPU参与的情况下，执行内存和处理器的中断、I/O处理、总线控制、像素填充、图形绘制等操作。CPU总线与用于连接处理器核心、主内存、I/O系统、扩展槽以及图形板的GIO总线分别以不同的速度运行，拥有不同的时钟，使二者的能力得到最大限度的发挥，因而可以快速高效地传送大量的数据。SGI工作站的图形和动画功能很强，但其昂贵的价格常令用户望而却步。苹果计算机在视频领域里发展时间长，技术先进，操作系统稳定，特别是其64位PCI总线技术，为数据的高速传输奠定了基础，苹果机一开始就具有多媒体功能，使用PCI总线和SCSI外设，速度比PC机具有明显优势。最早进行非线性编辑系统开发的也采用苹果机器，如美国AVID公司的MC系列，其核心部件都集中在Mac主机里，包括Nuvista图像板（将视频信号数字化并负责控制编辑显示器上的显示）、JPEG板（用来实时压缩和解压缩信号）、音频板（进行音频信号的数字化和处理）和硬盘加速卡（能以16BIT位长传输字节，保证视频采集和重放时需要的硬盘性能）。Mac机虽然在印刷、平面设计领域有着较稳固的地位，但是基于Windows/Intel体系结构的PC机与苹果机相比，硬件配件的可选范围和软件种类更多，数据格式通用性更强，而且有较多的开发工具可供编程，因此生产和开发厂家越来越将目光转移到PC机平台。比起苹果计算机来，PC机虽然占有计算机市场的主要份额，但在图像方面上，还是稍逊一筹，不过PC机也在视频方面不断的发展，与苹果机竞争视频行业的市场，特别近几年PC机的CPU主频飞速提高，而且伴随的总线技术也有较大进步，因此基于Windows NT平台的非线性系统大量涌现，同时工作站的价格也在不断下降，由于其优越的图形处理功能，使工作站在非线性编辑中占有一席之地。,存储介质,非线性系统采用的外部存储器主要是磁盘和光盘，判断存储器的性能考虑三个因素：容量、数据传输速率和访问时间。磁盘以“0”、“1”这样的数字信号记录数据，准确、无损失的记录、复制、传输各种数据，而且可以迅速访问磁盘上任意位置的数据。磁盘目前朝着高容量、高速度的方向发展，磁盘容量从几十MB发展到上百GB，更大的磁盘还在不断出现。由于计算机的CPU主频迅速提高，处理数据速度已经非常快了，在计算机系统里的瓶颈主要在于数据传输，因此对磁盘的性能和接口速度的要求也在不断的提高。磁盘可以分为软盘和硬盘两种。磁盘阵列：RAID的本意是为了容错。容错系统是标准化的，RAID结构称为级（Level），不同级有各自的特点，并不是级序越高、性能全面的就好，应该根据不同的应用选择不同的级别，才能达到最佳使用状态。RAID共分为0、1、3、5、10、30和50七个级别，0、1、3、5级已标准化，10、30、50仍在讨论中。在非线性编辑系统中，硬盘中的数据是从录像带上上载的，容错起码在目前是不重要的，而传输速度才是最迫切需要解决的问题。因而，RAID的第0级，即带区集是非线性编辑系统中最受欢迎的方式。带区集虽不提供任何容错，但能使组成带区的逻辑盘读写速度提高数倍。用310只8MB/S的廉价SCSI硬盘组成带区集速度能达到1640MB/S，基本上能与UltraWideSCSI总线的速度相匹配，使无损压缩和无压缩的单路视频采集不丢帧，并能实现视频压缩数据的多路采集和回放。光盘存储器作为大容量的存储介质，以其体积小、密度高、容量大、数据保存寿命长、介质可换、工作安全可靠、抗灰尘能力强、单位价格低廉以及应用多样化的特点，已成为一种重要的外设。光盘大致分为两类：WORM（write once，read many 一次写盘，多次读盘）和WMRM（write many，read many 多次读写），WORM只能进行一次写盘，数据一旦写到盘上，就不能删去重写，写盘后只供读取数据用，和CD-ROM的区别在于CD-ROM上已经由生产厂家写好数据供用户读取使用，WORM需用户自己往盘上写数据。WMRM是可擦写光盘，就象磁盘一样，数据写到盘上还可以删除，写入新的数据。,RAID,0级,1级,3级,5级,SCSI、SSA、FC、IEEE1394接口,SCSI（Small computer system interface 小型计算机系统接口）作为磁盘接口。SCSI接口标准最早在大型机里流行，后来苹果公司在其产品中引入SCSI接口，SCSI接口才在台式机中出现，而后进入工作站、PC机领域。SCSI接口一般应用在要求数据传输量大的系统中，SCSI存储设备的性能也比一般的设备好，对于数字视频系统来说，这可能是最佳选择。SCSI控制卡是连接CPU和存储器的接口，由于它提供DMA（direct memory access）通道功能，大大提高了SCSI设备的传输速率，比如只使用SCSI-1型接口的硬盘，可提供1.5MB/秒的传输率，如果配置一块相应的SCSI控制卡，传输率可达到5MB/秒。,另外SCSI技术受到距离的限制，最大支持3米的连接距离，超高速宽口SCSI只支持1.5米距离和4个SCSI设备。但使用控制卡模式可以增大有效距离，如单端控制卡（Single-end controllers）可以支持6米，多端控制卡（Differential controllers）可支持72米（超高速宽口SCSI除外，只能到1.5米）。SSA（Serial storage architecture）是IBM开发的一种CPU与存储器之间的高速接口技术，一般SSA可以提供和SCSI相当的传输速率（20MB/秒，40MB/秒），高速SSA可以达到100到160MB/秒的传输率，利用SSA可以轻松的传输无压缩的ITU-601标准视频数据。但是由于SSA接口没有被大多磁盘、控制卡制造商采用，这种技术没能在非线性系统中流行起来。FC（Fibre Channel）是一种采用光通道的高速传输技术，它利用光纤取代了铜芯，传输速率可达250MB/秒，FC-AL（Fibre Channel Arbitrated Loop）提供125MB/秒的CPU-存储器传输速率。许多厂商开始支持这种光通道技术，在不久的将来，也许会在非线性系统领域里展露头角。IEEE1394是苹果公司针对串并行接口（RS232，SCSI等）提出的，1995年底得到认可，并且成立商业联盟，这种接口技术具有实时数据传输能力，并且可以热插拔和网络连接，支持的传输速率可达400MBITS/秒，将来可以达到1GBITS/秒，甚至更高。目前IEEE1394得到了广泛支持，相应的产品也不断的出现，如数字摄录机、数字相机等，为非线性编辑的前后期一体化提供了支持。,备份存储,8mm 25-40美元 25GBDAT 15-20美元 25GBDLT 99美元20-35GB8mm 一代 2GB 1.5MB/秒（写速率）8mm 二代 4GB 1.5MB/秒（写速率）8mm 三代 15GB1.5MB/秒（写速率）8mm 四代 20GB3MB/秒（写速率）8mm 五代 30GB5MB/秒（写速率）,目前最常用的大数据量备份设备是磁带，磁带不仅能够记录模拟的视音频信号，而且还可以记录数字信号。市面上有多种格式的磁带，如：4mm磁带，8mm磁带，DAT（digital audio tape数字音频磁带），DLT（digital linear tape数字线性磁带），不同的磁带需要不同的磁带驱动器。磁带的磁密度高，单位面积记录的数据量大，而且造价低廉，其传输速度相对较慢，但能满足备份数据的速率要求。下面的列表显示了磁带的造价和传输速度的相关数据。,DLT 一代 10GB1.25MB/秒（写速率）DLT 二代 15GB1.25MB/秒（写速率）DLT 三代 20GB1.5MB/秒（写速率）DLT 四代 35GB5MB/秒（写速率）DAT 一代 1GB 250KB/秒（写速率）DAT 二代 4GB 500KB/秒（写速率）DAT 三代 12GB1.25MB/秒（写速率）,视音频处理卡,从硬件构成的角度看，视音频处理卡可分为单通道和双通道两种。这里通道的意思是指在内部视频混合器之前的独立的视频回放通道。目前绝大多数的非线性编辑系统使用的都是M-JPEG算法，因此可分为只有一个M-JPEG Codec（编解码器）的单通道系统和有两个M-JPEG Codec的双通道系统。单通道系统只能对一路视频信号进行压缩记录和解压回放，这就意味着系统肯定无法完成多层画面的实时处理。双通道系统由于可以完成两路视频信号的解压回放，再与系统内部其它处理单元相配合，就可以完成两路活动画面的实时混合处理。目前市场上主流板卡有：Pinnacle公司的Targa系列，它属于音视频合一卡，是最早进入国内的板卡，突出特点是采集质量好、信号稳定，不过支持它的软件不多，在与三维动画软件搭配方面有良好的发挥，至今仍是许多广告公司手中的利器。DPS公司PRT系列，使用Videoaction软件，Matrax公司的Digisuite系列，与PRT一样，是较新的板卡，支持多层实时。此外还有Nitro，Reeltime等板卡。支持它们的软件国外有Premiere，Speedrazor，Videoaction等。Avid产品与上述产品不同，它自成体系，属于系统集成商，自己开发软、硬件。Avid开发第一款非线编到今天，经过了十年的时间，推出九代非线编产品，和其他几十种数字视频设备。,单通道系统,单通道系统其核心部件就是M-JPEG图像系统，它需要完成视频信号的解码，压缩解压缩和显示（在计算机CRT上显示）以及信号的编码输出。由于单通道系统的回放通道只有一个，因此无法实时地完成电视节目制作中常用的特技混合和切换处理。视音频的处理只能通过软件来