浅析非线性编辑系统中的数字视频压缩技术

文丨李红杰

（西安电视台，西安 710061）

1 数字视频以及压缩技术的引进

很多家庭以及企业的业务活动都开始使用计算机、录像机以及电视等，很长一段时间以来，多数都是利用模拟格式来存储和传输视频影像，相对于模拟视频来讲，数字视频具有很多优势，同模拟视频不同的是，数字视频能够比较容易被压缩，具有较高的传输和存储效率，可以被重构和传输，并且影响不会具有比较明显的损伤，数字格式也可以对用户提供可以随机获得的更高编辑能力。

2 数字视频压缩算法的性能分析

Motion JPEG所具有的特点。Motion JPEG是当前在节目制作的过程中使用广泛的一种压缩标准，采用Matrox公司所生产的 DigiLE 视频卡能够实现Motion JPEG的解压缩以及压缩功能，并可以组成原型系统用来对Motion JPEG的压缩算法性能进行相应的测试，结果如下表所示：

表1

因为采用的是帧内压缩，能够便于对帧的精度进行编辑，从而实现质量可调的相关有损压缩，由于不能利用视频流所具备的时间冗余，就会使得压缩比受到一定的限制，如果压缩比比较大，就会使得图像产生明显的方块效应，在压缩比在8：1的情况下能够达到演播室所要求的视频播放质量，为了可以保证节目质量在多次解压和压缩之后仍然可以保持广播级，就必须要将其压缩比控制在4：1之下。图像的数据交换中，Motion JPEG并不是一个完整的结构，对Motion JPEG的数据流所下的定义基本是根据译码器所需要的具体内容来实现的，这就使得Motion JPEG并没有较为标准的一个文件格式，容易造成不同的数字视频在进行系统间的数据交换时会遇到一定的困难。

3 对非线性编辑系统所进行的设计

3.1 非线性编辑的定义

电视主要是通过电子的方式对磁带进行顺序搜索，要调换节目的顺序就必须对视频进行重新录制，多次的复制很容易对图像的质量造成损坏，这样的方式被称作是线性编辑，顺序的概念指的就是磁带录制时间的先后顺序，电视编辑多年以来采用的都是录、放像机所录制的电视节目。近些年理啊，电视编辑逐渐开始将计算机作为主要使用工具，利用类似于电影编辑的的方法对节目进行编辑，即快捷方便，又不会损害图像的质量，这种方式就是所谓的非线性编辑，非线性所指的是一种时间顺序，并不是数学意义上的概念。

3.2 非线性编辑系统所具有的特点

电视系统主要是由播、编、录、摄四个主要部分构成，利用非线性的编辑系统可以代替字幕机、调音台、帧同步机、切换台、特技发生器、编辑控制器以及数字录像机等，是电视后期制作由模拟化向数字化过渡的一条有效途径。

3.3 非线性编辑系统设计

要想彻底解决视频压缩格式所具有的不兼容性，使得系统能够具有比较强的独立性是最好的办法，采用Matrox 公司所设计的 Digi LE 卡能够提供实时的双通道音频视频 IO 以及实时的切换方法，在系统的设计过程中加入一层硬件的抽象层（Hardware Abstraction Layer），能够有效减小系统对特定的视频卡所产生的依赖性，有助于使系统可以支持多种的视频硬件以及压缩格式，随着视频的硬件系统不断进步和发展，可以将系统快速移植到具有更好性能的视频卡上，应用层不会直接同Digi LEAPI有关系，而是通过HAL所提供接口的调用视频卡产生一定的功能，在系统进行移植时，可以只修改硬件的抽象层，不需要对系统的应用程序代码进行改动，充分保证移植的稳定性和效率。硬件抽象层的对象模型如下图所示：

图1 硬件抽象层的对象模型

硬件的抽象层主要包括压缩、解压缩、采集、播放四个主要接口部件，如图1所示，播放部件能够提供给视频图文字幕以及音频素材的一系列播放功能，在进行播放时能够加入进多种的实时特技，主要包括动态背景、抠像、放缩、位移以及切换特技等，所播放的画面可以再专业的监视器以及计算机屏幕上显示出来，采集的部件提供的主要是手动采集以及批处理的采集功能，能够分别通过计算机遥控录像以及人工控制的录像机对音频和视频信号进行采集，压缩以及解压缩的部件可以把所播放的音频和视频信息通过压缩所形成的文件存储到相应的硬盘上，在以后使用时可以反复使用。

4 结 语

当今社会，多媒体技术伴随着互联网技术得以快速发展，使得音视频内容能够快速传播到网络上，不同的媒体格式不断出现，怎样在最小程度上降低视频条件的情况下减小宽带的需求以及视频文件的大小，成为视频压缩技术发展的重点，数字视频压缩技术是非线性编辑系统中的一项关键应用技术，Motion JPG 和MPEG - 2 P@ML是用于节目制作的两种主要的视频压缩格式，Motion J PEG的不同硬件平台之间具有不兼容性，这就为非线性编辑系统的实现和设计造成一定的困难，在对非线性编辑系统进行设计时加入一定的硬件抽象层，不断减少应用系统对硬件所产生的依赖性，是一种比较好的解决办法。

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