非线性编辑实验室建设

实 验 室 研 究 与 探 索RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY第 26 卷 第 3 期2007 年 3 月Vol . 26 No . 3Mar . 2007非 线 性 编 辑 实 验 室 建设苏歆海a ,b ,丹b陈(浙江大学 a 计算机科学与技术学院 ,浙江 杭州 310027 ; b 城市学院 ,浙江 杭州 310005)摘要 :非线性编辑技术非常普遍地应用在电视节目制作中 ,而非编实验室的建设却有自身的特点 。介绍了非编技术的原理和发展 ,同时提出了一个基于无卡非编系统的实验室建设方案 。关键词 :非编系统 ;AVID XPRESS ;非编实验室中图分类号 : TP39文献标识码 :B文章编号 :1006 - 7167 (2007) 03 - 0071 - 04The Co n structio n of NL E La boratorySU Xin2hai a , b ,bCHEN dan(a . College of Computer Science and Technology ; b. City College ,Zhejiang Univ. , Hangzhou 310027 ,310005 , China)Abstract : The nonlinear editing (NL E) technology is very common in producing TV program. NL E laboratory has its owncharacters. The paper expounded the NL E technology principle and development and at the same time put forward a scheme of constructing NL E laboratory which is based on the NL E system without board.Key words : NL E system ;AVID XPRESS ;NL E laboratoryCL C number : TP39Document code : AArticle ID : 1006 - 7167 (2007) 03 - 0071 - 04辑系统是以磁带机为核心设备 ,对拍摄素材按照原有的先后顺序进行删减加工等编辑 。而非线性编辑是以 高性能计算机为核心设备 ,对拍摄素材进行任意的编辑组合加工等操作 ,它的自由度非常的大 。同时它具 有设备简单成本低 、维护方便 、编辑效果好 、图像不损 耗等许多优势 。一套完整的非编系统的工作原理如图1 所示 。1 引言随着计算机多媒体技术的发展 ,影视制作与 IT 技术正在全方位的结合 ,由此而产生的非线性编辑技术 正在逐步取代传统的电视制作方法 ,成为目前广播电 视机构节目制作的主要手段 。同时目前许多高校的相 关专业已建成或正在筹建非线性编辑实验室 ,不仅能 在专业教学方面起到非常重要的实践教学作用 ,同时也可以为教师制作视频多媒体课件 ,丰富教学手段 ,还 可以为学校电视台制作相关的节目 。学校的非编实验 室建设不同于电视台的非线性编辑机房 ,也不同于一 些影视制作公司的非编系统 ,它有自己的特点 ,如需要 较多的台套数 ,需要便于教学和管理 ,需要有一个方便 高效的学习评估体系 。如何合理有效的建设适合学校类型的非编实验室是面临的一个实际问题 。图 1 非编系统工作原理2非编系统的工作原理和相关设备非编系统是相对与线性编辑系统而言的 ,线性编由图 1 可看出非编整体的工作步骤分 3 步 : 视音频的采集 、编辑过程 、最终输出 。(1) 视音频的采集 。这是非线性编辑的第一步 , 如果素材源是存放在电脑里的或在网络上的或在 DVD 和 VCD 光盘上的数据文件 ,那可以直接将数据文 件通过拷贝的方式采集到非编电脑内部 。如果素材源收稿日期 :2006 - 09 - 22作者简介 :苏歆海(1978 - ) ,男 , 杭州人。助理实验师 , 城市学院传 媒分院实验中心干事。研究方向 : 计算机应用。Tel : 13396816591 ( 0571288018457 (0) ) ; E2mail : suxh zucc . edu. cn数字视音频编码后再将数据流传输到非编电脑中 。校非编网络建设过程中遇到的资金有限 、多种设备混果素材源本身是数字设备 (如一些 DV 录像机和 DV像机) ,那么这些数字视音频信号将通过非编卡上的 码器进行编码后传输到非编电脑中 。(2) 编辑过程 。素材采集到电脑之后就可以通过编软件对这些源素材进行画面和声音上的编辑 ,这 过程除了完成原先线性编辑设备中简单的剪辑操作 外 ,还可以通过各种软件方法制作多轨合成 ,特技 ,音 ,动画字幕等复杂的效果 。而这个过程主要由计 机来完成 ,省去了线性编辑系统中许多昂贵且复杂 设备 ,如字幕机 、特技机 、调音台等等 。(3) 最终输出 。这个部分是非编流程的结束阶,最终编辑好的效果是以数据流的形式存放在硬盘 的 ,当需要回录到模拟设备时 (如电视台将做好的节回录到磁带上) ,就要通过非编卡的 DA 转换 ,输出拟视音频信号 。如果是硬盘直播系统 ,或需要输出 视频光盘 ,那就需要通过特定的软件或非编卡上的 件编码器 ,压缩编码成数据文件 ,再进行播出 。由上面的介绍可以看到计算机是非编系统的核,一台高性能的计算机能够高效的完成节目的后期 作 。计算机的 CPU 、硬盘和内存对非线性编辑速度 影响最大 ,因此在购买设备时计算机的配置很重要 , 过目前的主流配置已能够满足要求 。除此之外 ,非 性编辑卡在整个编辑过程中也起到了很重要的作,一方面视音频数据需要通过非编卡上的接口 ,传输 电脑中或由电脑中输出 。另一方面 ,非编卡上的硬 电路也可以加速非编过程中的编辑速度 。同时 ,外 的摄录设备也是必需的 ,很多时候通过摄像机播放 带 ,然后连接非编卡 ,将素材内容传输到计算机中 。 果资金允许的话 ,也可以用专门的录像机来播放磁,毕竟录像机的耐损耗的性能要比摄像机强的多 ,而 使用也更方便 ,更有利于管理和维护 ,但唯一的缺点 是价格非常昂贵 。此外 ,一套专业的非编系统也往会使用到专业的监视器 ,计算机显示器的显示原理 电视机是有区别的 ,在色彩 ,亮度 ,分辨率方面制作 电脑上看到的效果往往和实际的不一样 ,因此为了 实地反映图像情况 ,需要一台专业的彩色监视器监 画面 ,如有画面问题可以得到及时的调整 。用引起的操作流程 、文件格式互不统一等瓶颈问题 。它采用的是一种“PC 平台 + 软件编解码 + 高速局域网络”的技术架构 。由于目前 PC 的计算能力已经相当强大 , 原先需 要硬件非编卡配合 CPU 来做的视频编辑 ,现在用一块 CPU 也可以解决 。特别在 DV 这个级别上的视频 , 纯 软件的非编结构能够很好的完成几乎所有原来需要硬 件卡才能完成的编辑工作 ,而且使用纯软件架构可以 带来功能上和应用上无限的升级空间 。采用了无卡非编系统后 ,省去了传统的非编板卡 、FC 网络 、高档视频服务器的高成本模式 ,依靠千兆网络技术 、以太网 QOS、NAS 存储和软非编等方面取得的 成就可以建成高质量 、低成本 、高效率 、轻维护的高校非线性编辑网络实验室 。这种无卡非线性编辑网络有3 大关键技术 。(1) 高速的千兆以太网构架 。系统采用基于千兆 铜缆 ( GoC) 技术的千兆以太网构架已相当成熟 , 取代 了传统的 FC + 以太网的网络构架 。在保障系统稳定 性的前提下 ,大幅度降低了成本 。而与传统的千兆以 太网相比 ,则有着更好的稳定性以及更高的带宽 。这 些 ,为非线性制播网络奠定了坚实的网络基础 。(2) CPU + GPU 软件编辑技术 。采用“CPU + GPU”编辑技术作为这种非线性制播网络在编辑环节的关键技术 ,它完全放弃了价格不菲的非线性编辑板卡 ,实现 了纯软件编辑 ,功能达到或超过了中档有卡非线性 +3D 的效果 ,且在特技 、特效 、扩展性 、适应性等方面更 具优势 ,而且它的灵活性和可扩展性是非线性编辑板卡无法比拟的 。凭借此技术 ,用户在保证节目编辑质 量的同时 ,可大幅度降低资金投入 ,同时也减小了出现 故障的几率 。(3) 输入输出接口技术与转码技术的融合 。输入 输出接口技术是这种非线性制播网络在上下载 、播出环节的关键技术 。低成本的输入输出接口卡与成熟的 转码技术无缝融合 ,令用户无需担心信号的格式 。提供了包括模拟 、数字 、MPEG2 I 帧 、MPEG2 IBP 帧 、DV 、DV25 、MPEG4 等广泛的数据接口 。通过整个网络统一的输入输出接口 ,一方面各个工作端可以共享素材来 源 ,不会产生由于各工作端采集格式不同而带来的编辑格式兼容性问题 ,另一方面也可以很好地控制素材无卡网络非编系统虽然非线性编辑出现的时间还不长 ,但它依托着 算机多媒体技术 ,发展十分迅速 。P2 卡非编系统或 于蓝光光盘的非编系统 ,都依赖于计算机 CPU 性能 不断提升和价格的不断下降 ,这些拥有领先技术构 的全新一代的非编系统将全面提升系统的功能 、稳来源 ,避免对整个网络的存储空间造成不必要的浪费 。目前使用这种无卡非编技术的系统有索贝的 E2Net2 电视节目制播网络系统和大洋的 DP Net ,还有比 较适合学校层面的 AVID Xpress 网络非编系统 。AVID Xpress 非编系统运用纯软件的非编技术对苏歆海 ,等 :非线性编辑实验室建设第 3 期73剪辑 、合成 、音频 、动画等多种专业技术进行整合 ,通过网络可以进行良好的协同工作 ,在编辑环境中通过软 件编解码器可以支持 DV2550 、IMX50 、DVCPRO HD 、 HDV 等各种格式的码流 , 不需要进行格式的转换 , 即 提高了效率也避免了格式转换中带来的损耗 。它还使用与有卡机相同的工作界面 ,以便学习者不必再进行 二次学习 。同时 ,这个非编网络的输入输出接口是一 台 DNA (非线性加速器) , 通过它面板上的各种模拟 、 数字接口可以连接各种视频源设备 ,将素材采集到非 编网络的素材服务器上 ,同时它也可以加快后期合成的速度 ,以提高编辑效率 。置后 ,可以让整个非编系统支持高清视频的制作 。(6) 稳定性原则 。要保证在教学实验过程中 ,整 个非编系统不出问题或少出问题 ,一旦出现问题后可 以在最短的时间内得到恢复 ,这样才能使教学实验能 够顺利进行 。(7) 与行业接轨原则 。使学生在编辑制作电视节 目时 ,完全感受到电视台的节目制作方式和理念 ,并且 可以达到在整个非编网络的最高端设备上进行输出后 符合电视台播出要求 。(8) 可管理原则 。要考虑到便于管理 ,充分利用 高速局域网对整个系统进行监控和管理 ,同时提供丰 富的管理手段 ,降低管理成本 ,提高管理效率 。图 2 代表一个基于 AVID Xpress 的网络非编实验 室建设方案 。4 高校非编实验室建设的原则及方案目前各个高校也相继开始建设非编实验室 ,但建 设过程中存在着一些误区 。有的整个系统档次过高 , 完全照搬电视台的一套系统 ,但许多功能却用不到 ,同 时过高质量的画面也没有这个必要 , 因此资金浪费 。 有的整个系统过于简单 ,过于节省 ,使得实验室建成后 像一个网吧 ,大大减弱了实验教学的功能 。因此建设 实验室时 ,必需根据自身特点 ,充分考虑到教学和实验 的效果 ,制定一个符合高校非编实验室建设的整体框 架 ,以达到投资效果最佳化 。4 . 1 非编实验室遵循的几个原则(1) 成本原则 。为保证整个非编操作流程中每个 环节都有相关专业设备 ,只能降低设备档次 ,以增加设 备数量 。同时考虑将多种功能融合到同一网络系统中 ,提高共享性 ,充分考虑非编教学实验室的长期利用 率 ,避免对单一功能的重复性投资 。(2) 质量原则 。以 DV 级别的编辑设备和摄录设 备为主 ,在考虑中间环节的损耗后节目的输出质量能够达到 DVD 的效果 。并在整个系统中要求有一套较 高配置设备能够达到电视台节目的中端质量要求 ,以 达到接轨的目的 。(3) 兼容原则 。整个网络系统软件和硬件都需要 与传统设备和数字设备有较好的兼容性 ,能够通过丰富的接口连接早期的模拟设备 。也可以支持多种较新 的数字设备及相应的数字媒体文件格式 。(4) 编辑效率原则 。学生能够高效地完成编辑过 程 ,每个站点都可以通过 1394 接口进行高码流素材的 上下载 ,可以一次完成精编 、合成 、输出 ,无需进行码流的转换 。同时也要考虑学生在编辑混合格式视频内容 时 ,在一定的计算机配置下 ,编辑画面是否流畅 ,编码 过程是否较快 。(5) 可扩展性原则 。应考虑到非编技术发展 ,整 个网络非编系统的今后升级是否有可能 ,是否方便 ,以及升级过程是否昂贵 。在这点上无卡非编系统比有卡 非编系统有优势 。在进行相对少量投资 ,提高设备配图 2 AVID Xpress 非编实验室方案4 . 2 非编系统网络组成( 1) 教师机的硬件配置 。采用 3 . 0 G 的 CPU +1 . 5 G的内存 + 160 G 的 SATA 硬盘 + 1394 卡 ,教师机非 编软件采用 Avid Xpress Studio HD 多功能后期包装系 统 ,保证教师机强大的软件功能 。此外 ,教师端还接入 一套 AVID MOJO 设备 ,它具有各种接口可以进行多种设备的上下载 ,同时 AVID MOJO 也是一台加速设备 , 可以达到多层视频流的实时输出 ,特技无需生成 。教 师利用这台机器不仅可以实施教学 ,而且可以制作各 种课件 ,并刻录成 DVD 。同时在教师机输出端配置一 台 25M 的专业录像机 ,制作好的成品节目可以直接与电视台接轨 。(2) 素材服务器 。采用高性价比的 SATA 硬盘阵 列 ,容量达到 800 G。在进行实验教学和实践时 , 学生 可以通过素材服务器下载指定的素材 ,并将制作好的 节目作业上传到素材服务器的指定目录中 。教师可以 登陆到素材服务器统一批改和讲解作业 ,而不需要分 别在每台学生机中查看作业 。(3) 网络环境 。使用成本较低的基于千兆铜缆 ( GoC) 技术的千兆以太网构架 , 学生机通过千兆以太 网交换机与教师机和素材服务器连接 ,教师机也可以 通过网络广播的形式将消息和文件传送到各个学生机 上 ,并可以达到互动 ,方便教学 。(4) 网络管理系统 。采用华奇教学互动管理系 统 ,利用教师机可以对所有的学生机进行监控和管理 ,材的采集 。5 结语(6) 录像机 。6 套 DV 录像机分别通过 1394 口连到 6 台学生机 ,用来在学生端进行素材采集 。当实 教学时需要同时进行素材采集的学生组数较多时 ,可以将摄像机连接到其余的 24 台学生机上进行采。(注意 :由于通过摄像机采集时 ,对摄像机磁鼓磨 较大 ,因此尽量使用 DV 录像机进行采集)在教学时采用多媒体教学设备 ,通过投影仪将教机上的内容投射到大屏幕上 ,可以达到更好的效果 。3工作流程(1) 教师站点具有独立的视音频上下载功能 ( 接 包括复合 、S2video 、DV1394 、分量) ,可接各种不同的 录编设备 ,进行视音频信号采集 。(2) 通过教师机站点可以将素材采集到素材服务 中 。也可以将素材服务器中学生采集的素材下载到 师机 。(3) 通过投影仪将教师机的操作流程显示在大屏 上 ,供学生学习 。或者通过华奇教学互动管理软件教师机屏幕发送到各个学生站点 ,方便教学实施 。 (4) Avid Mojo 可以移动 ,如果任意一台学生站点 要上下载自己的素材 ,可将 Mojo 连接到此台站点上用 。综上所述 , 目前高校的非编实验室建设 , 应该以DV 级别作为整个系统的质量基础 ,同时引入纯软件非 编系统 ,并通过高速网络来建立整个非编教学体系 。 随着近年来广播电视设备技术的革新 ,价格的平民化 ,越来越多的学校有能力也有意向建设相关实验 室 ,希望以上对非编系统及其实验室建设的分析对相关院校建设非线性编辑实验室有一定的借鉴意义 。参考文献 ( References) :邓永红. 新一代非线性编辑技术与主流产品J . 广电设备与技术 ,2006 (7) :32233 .刘惠安. 试论非线性编辑系统的性能 J . 贵州教育学院学报 ,2001 ,12 (2) :36238 .张歌东. 影视非线性编辑M . 北京 : 中国广播电视体育大学出版 社 ,2003 . 88295 .吴 琳. 板卡型非编和软件型非编之比较J . 现代电视技术 ,2006 (1) :86288 .丁陆爱. 高校新闻专业非线性编辑系统选购策略J . 湘潭师范学院学报 ,2006 ,28 (5) :2122213 .林 卫. 浅谈新闻非线性编辑网络安全策略J . 现代电视技术 ,2005 (8) :92296 .罗向群. 浅谈构建非线性新闻制作网络J . 有线电视技术 ,2005 ,12 (12) :37238 .章 涛 ,王英霞 ,邢 卫. 小型新闻无卡非编网络系统的应用J .广播与电视技术 , 2006 ,33 (3) :93295 .1234567学生站点都配有 1394 接口 ,通过 1394 接口可(5)8连接 1394 设备做输入输出 。(6) 学生站点可以实时处理 DV25 、DV50 、15 :1s 等 频流 , 可支持 5 层 DV25 视频流实时 。做为专业的上接第 57 页)量精确度比小物体好 。脑屏幕上可随意测量任意方向的距离 ,操作十分方,从而可进行大量测定工作 ; 主观影响小 ,测量准;通过电脑进行测定和计算 ,从而避免了不同操作者 人为主观影响和视觉上的误差 ,而且 ,由于形成的图 可以放大数十倍 ,更容易进行精确测量 ; 能有效定不规则面积 ,对不规则面积的测定 ,一直是较难解 的问题 ,常涉及复杂的数学公式或专业的软件编程 昂贵设备支持2 4 ,而本方法利用常见的图像处理 件 PhotoShop 解决这一问题 ,结果表明其准确可靠 , 于在多数实验室应用 ,同时也可用于各领域不规则积的测定 。同时 ,需注意的是 ,由于这种方法是建立在对构成 像的像素测定的基础上 ,因此 ,成像时分辨率越高 , 精度就越好 ;此外 ,对过于微小的物像 ,采用越大的 大倍数进行成像其精度也就越好 ,对较大物体的测参考文献 ( References) :沈 萍 ,范秀容 ,李广武. 微生物学实验M . 北京 : 高等教育出版社 , 1999 : 46248 .姜 军. 显微图像的计算机采集及其应用J . 光子学报 , 2000 ,29 ( Zl) :2152220 .丛 红 ,董爱梅 ,王辉林 ,等. 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