高等院校多媒体视频制作系统的构建与实现

1高等院校多媒体视频制作系统的构建与实现王健刘家勋王健男辽宁师范大学教育技术系硕士研究生刘家勋男辽宁师范大学教育技术系系主任教授地址：大连市黄河路850号邮编：116029电话：[phone]E-mail:[e-mail]中文摘要：根据国内外多媒体技术和视频制作设备现状和发展趋势，结合当代教育技术的研究内容与发展趋势，笔者经过电视教材和多媒体教学课件制作的实践，构建出一套多媒体视频制作系统。根据多媒体视频制作系统的需要，介绍了几种数字摄像机、数字录像机和数字视频处理卡，并列举了两种多媒体视频制作系统实例。关键词：多媒体，系统模式，设备配置国际互联网的普及、计算机多媒体技术的应用必定会对未来的高等教育产生深远的影响，这种影响不仅表现在教学手段、教学方法的改变上，而且将引起教学模式和教育体制的根本变革，同时也引发了对教育资源的需求。电视制作设备的数字化和国际上数字电视的推广应用为视频图像处理提供了设备保证。国内电视、信息技术的发展正在追踪国际新技术发展，为国内信息化发展创造条件。1、数字化多媒体视频制作系统的构建目前在发达国家，教育技术的应用大体上有以下四种模式:基于传统教学媒体的“常规模式”；基于多媒体计算机的“多媒体模式”；基于Internet的“网络模式”；基于计算机仿真技术的“虚拟现实模式”。在重视常规模式的同时，对于当前正在迅猛发展的“多媒体模式”和基于Internet的“网络模式”，我们也应给予充分的注意。因为这些新模式代表教育技术的发展方向，也代表教育技术的未来。正是基于这样的观点，结合电视制作设备的数字化、网络化和多媒体课件制作的实际需要，构建出多媒体数字化平台为核心的多媒体视频制作系统，满足多媒体课件中视频素材的需要、常规电视节目的播放和网络视频传输的需要。多媒体视频制作系统构成如图1。图1、多媒体视频制作系统模式该系统以数字化平台为核心，各环节之间全部采用数字信号传输，数字摄像机拍摄的高清晰、数字化图像信号，通过数字录像机无损失、无失真地高速传送给非线性编辑系统，非线性编辑系统作为数字化平台连接数字摄录编设备和应用系统之间的桥梁和纽带，完成数字图像信息加工处理，达到符合电视台播出图像质量标准，实现电视节目制作，下载到录像带上用于电视节目播出或刻录在光盘中存储。还可输出各种数字化视频格式供多媒体教学课件制作和放在校园网服务器的硬盘上共享使用。2、前期数字化设备记录格式的选择：目前国际上采用磁带为记录媒体的数字分量格式有7种，见表1。从技术上看，Sony的数字Betacam和BetacamSX、松下的DVCPRO50及JVC的Digital-S较成熟，采用国际标准4:2:2取样，具有优异的图像质量，清晰的亮度细节和细致的色彩分辨，达到广播档的要求。DVCAM和DVCPRO属于专业档设备，具有小巧、轻量、低价和能多代复制等优点，可作为高校数字格式的首选型号。民用DV格式摄像机价格较低，摄制的磁带可以在DVCAM、DVCPRO格式的机器中重放，可满足一般性制作要求。表1、几种数字分量格式生产厂家JVC松下松下索尼索尼索尼信号源：数字摄像机、数字录像机。数字化平台：非线性编辑系统虚拟演播室系统应用系统：多媒体课件制作、校园网视频点播。上载下载下上载有线电视播出网络传输VCD/DVD刻录系统2数字格式DIGITAL-SDVCPRODVCPRO50数字BetacamBETACAMSXDVCAMDV取样比4:2:24:1:14:2:24:2:24:2:24:2:04:2:0量化比特88810888压缩方式帧内压缩帧内压缩帧内压缩帧内压缩MPEG-2帧内压缩帧内压缩压缩比3.3:15:13.3:12:110:15:15:1数据率Mbps50255088182525磁带宽度mm12.656.356.3512.6512.656.356.35磁迹宽度um20181826321510磁带兼容S-VHSDVDV,DVCPROBETACAMSPBETACAMSPDV推出时间19951996199819931996199719953、数字摄像机、数字录像机、非线性编辑系统的选择与配置只有高质量的节目源，才会有好的输出质量。数字摄像机选购时不必考虑系统的兼容，实用、够用为原则。应尽可能选购带有数字输出/输出接口（DV或SDI）的设备，不必进行模/数转换，无传输损失，可达到性能、指标的最佳化，确保系统的合理性。任何产品都会经历介绍期、成长期、成熟期和衰退期这样一个过程。产品刚推出，技术不成熟，小批量生产，价格高，尚处于测试改进中。随着销售量的增加，生产成本下降，产品处于成长、成熟期，价格趋于合理。当产品需求量迅速下降，价格降到最低水平，处于衰退期，此时产品将面临被淘汰的危险。应该在成长期和成熟期购置产品。必须精于购置高档产品，同时深挖设备的各种潜在功能，培训使用者驾驭新设备的能力，提高技术水平，优化管理，科学合理地利用每一台设备，使之产生最大的效益。几种3CCD数字摄录一体机性能比较见表2。表2、3CCD数字摄录一体机性能比较品牌SONYSONY松下松下松下JVCJVC录像格式DVCAMDVCAMDVCPRODVDVDVDV机器型号DSR-PD100APDSR-250PAJ-D215HAG-EZ35AG-DVC200GY-DV500ECGY-DV700WECCCD尺寸1/41/31/31/41/21/22/3象素数(万)454532484457清晰度(线)500530500500800800800信噪比(dB)58506062灵敏度F5.6F11.0F11.0F11.0体积(mm3)93x112x193241x251x50880x105x192130x245x275275x245x130重量(kg)1.284.45.90.8555.5功率(W)5.312.1177.9182020DV接口有有有有有有有尽可能购置3CCD的数字摄像机，其色彩还原性好；CCD尺寸大，象素数多，图像细节越丰富；摄像机水平清晰度越高，输出图像越清晰、细腻；信噪比越高，传输图像信号质量越高；灵敏度越高，在同样环境下拍摄的图像越清晰、透彻，层次感越强。体积越小，运输和携带越方便；重量越轻，摄像师的负担越小；功率小，耗电越少，同样容量的电池可使用的时间越长，磁带记录的时间也越长；小巧、轻便使专业人员可以迅速、方便地采集素材，轻量的摄像机，即使长时间拍摄也能舒适地扛在肩上。数字录像机的选择配置可以根据数字摄像机的格式和档次配置。几种数字录像机性能比较见表3。表3、几种数字录像机性能比较品牌SONYSONYSONYSONY松下松下松下JVC录像格式DVCAMDVCAMDVCAMDVCAMDVCPRODVCPRODVDV机器型号DSR-V10PDSR-11DSR-30PDSR-70APAJ-D455AJ-D230HAG-DV2700BR-DV600EC3DV接口有有有选购选购选购有有S-视频有有有有有有有有复合视频有有有有有有有有分量视频有有有SDI接口选购选购遥控接口RS-422ARS-422ARS-232CRS-422A体积(mm)148x62x135180x73x265430x129x374211x149x443424x175x415214x132x391445x123x373212x88x324重量(kg)0.972.89.25.814.3773.6功率(W)11.515324695523627非线性编辑系统作为视频制作系统的核心，选购视频处理卡是关键，要考虑与数字摄录编设备的最佳配置（数字接口与压缩格式统一）、实时输出、系统的可扩展性等，建议购置国产非编系统或以PC机为基础购置国外著名的视频处理卡自行组装。几种数字视频处理卡的性能比较见表4。表4、几种数字视频处理卡的性能比较生产厂家CanopusPinnaclePinnacleMatroxMatroxMatrox品牌DVRexRTProDC2000TARGA3000DTVDigisuiteLXRT2500复合视频有有有有有有S-视频有有有有有有分量视频有有有有有DV接口有选购选购选购选购有SDI接口选购选购选购录像机遥控DV、RS-422ARS-422ARS-422ARS-422ADVDV编辑时使用的压缩格式DVMPEG-2(422P@ML)无压缩,MPEG-2,DV混合编辑DV,DV50,MPEG-2DV,MPEG-2DV,DVCAM,DVCPRO,MPEG-2I帧，MPEG-2IBP实时DV输出是是是是否否输出格式DV,DVD,模拟视频,MPEG-1-2,WMV,QuickTimeDV,模拟视频,MotionCD,交互式DVD,Internet流式视频DV,DVD,CD,Internet流式视频DV，DV50，MPEG－2I帧，MPEG－2IBPMP@ML。DV,DVD,VCDDV,DVD,模拟视频,MPEG-1-2,Real,WMV,QuickTime实时图像叠加可以未知可最多8层超过3层超过3层3层4、多媒体视频制作系统的实现1）、基于DV格式的经济型多媒体视频制作系统，见图2。图2、基于DV格式经济型多媒体视频制作系统摄像机选用民用DV格式数字摄像机，水平清晰度在500线，比较实用。数字录像机（或数字摄像机）的数字视频信号经DV数字输入/输出接口无损失传入非线性编辑系统中，可以做丰富的实时特技加工处理，能够实时输出DV数字信号，制作成本低，信号质量好，可以满足专业电视节目制作的需要。模拟录像机的信号也可通过DVRexRT4的模拟接口转换成数字信号，输入到DVRexRT非线性编辑系统进行处理，使原有的录像资料和素材在非线性编辑中完成各种特技加工，实现原有资源的延续和利用，但图像指标要差一些。由DVRexRT数字视频采集卡组成的非线性编辑系统具有DV数字接口视频实时输出；内置精确到帧的IEEE1394录像机控制器，可以完成精确的素材采集与回放；多达十轨的独立实时运动字幕；准实时的三维特技，丰富多彩的实时特技效果；广泛的输出格式，如MPEG-2、QuickTime、WindowsMedia等文件输出，支持因特网流视频。在保证编辑效果和图像质量的情况下，DVRexRT非线性编辑系统可以仅通过IEEE1394线同一台数字摄像机连接，便可完成采集、编辑和回放的全部功能，从而构成系统的最简方案。DVRexRT非线性编辑系统配合多媒体著作工具、多媒体光盘刻录系统即可完成多媒体课件的制作任务和视频素材的保存，将制作的视频流文件装入校园网服务器，即可实现网上视频点播和远程网络教学。2）、基于ＤＶＣＡＭ／ＤＶＣＰＲＯ格式的专业型多媒体视频制作系统，见图3图3专业型多媒体视频制作系统摄像机选用专业档ＤＶＣＡＭ或ＤＶＣＰＲＯ格式数字摄像机，清晰度高于500线以上，图像指标高，素材带可以直接供给电视台使用。数字录像机通过ＳＤＩ／ＳＤＴＩ数字输入/输出接口连至非线性编辑系统，以保证与非线性编辑系统的数字无损高速传输；数字信号经ＳＤＩ／ＳＤＴＩ接口无需进行转换和压缩，在非线性编辑系统中可以做丰富的、实时的、三维的特技加工处理，同时可以无损失、无转换地进行实时输出数字信号，专业化程度高，信号质量好，可以满足广播电视制作的需要。同时也可以输出模拟信号供各种播放需要。国产非线性编辑系统采用加拿大Matrox公司ＤＴＶ图像卡，它是一款专为数字电视时代而设计的服务器硬件，其出色的实时性能、广播级的图像质量，被国际、国内众多厂商采用。它支持双路采集或四路回放；支持DV25、DV50、MPEG-2多种格式；支持DV至MPEG-2的转码，实现二维、三维的实时特技。先进的MPEG-2视频编辑硬件平台，是新一代数字电视的压缩标准，它代表了未来的发展方向。MPEG-2的数据流格式是设计网络视频传输的最好的选择，可以直接用于刻录DVD光盘。这种专业视频制作系统可满足电视台图像视频制作的需要，也可满足多媒体课件制作和出版发行的需要。多媒体视频制作系统可以将传统的视频制作系统和计算机多媒体制作系统有机地结合起来，使原有