第3章素材.

《数字媒体资产管理》第3章素材刘士军[e-mail]数字媒体资产管理2摘要素材是不同形式和格式内容的物理表示，不同用途的素材需要使用大量的用于不同目的的素材格式，一个理想的内容管理系统应当独立于媒体和格式内容管理系统并不仅是一个存储文件的仓库，它还必须理解文件结构、媒体语法、甚至特定部分的语义；提供媒体索引、自动信息检索和流媒体等功能和服务内容管理系统除了对素材进行单纯的管理外，还可以通过自动检索来获得内容的附加信息，实施编辑点检测，浓缩版本生成，转码处理等数字媒体资产管理3本章内容3.1素材的不同形式3.2编码和压缩基础3.3视频3.4音频3.5图片、网页、文本和其他素材格式3.6素材的处理数字媒体资产管理41.素材的不同形式基本素材元素结构化素材格式高码率和浏览格式数字媒体资产管理5基本素材元素基本素材元素是素材的基础组成部分，内容一般会被表示为特定的基础素材类型，例如音频、视频、图像、图形和文本等素材元素可以根据它们的时间和表示特征进行分类。总的来说，分为离散型（非时相关）和连续型（时间相关）媒体一个连续的媒体流由连续的、与时间相关的信息单元描述，这种与时间的相关性是指媒体（或其不同部分）对于用户的呈现。基本的连续媒体素材元素有视频、音频和运动图形离散媒体没有内在的时间要求，其表示的内容也与呈现时间无关，如文本、图像和图形数字媒体资产管理6结构化素材格式在结构化素材格式中，基本素材元素或其他结构化素材元素通过引用和链接组合在一起。例如网页、XML文档和多媒体文件结构化素材格式间的关系不仅由明显的引用来建立，还可以由不同基本元素相联系的时间约束来建立管理结构化素材格式的挑战在于保持它们所表示信息的有效性和连续性需要考虑基本模块可能会被重新部署和改变；必须明确地管理结构化素材对象的外部链接，防止可能导致内容对象的不一致操作数字媒体资产管理7例：基于扩展SMIL的多媒体信息展示数字博物馆中大量的馆藏相关的文字、音频、视频、三维模型、全景图等多媒体资源需要在网络中进行全方位同步展示W3C制订的推荐标准SMIL语言──(SynchronizedMultimediaIntegrationLanguage)通过基于XML的标记语言，表述各种媒体对象之间的同步关系，目前得到了广泛的认可基于Java语言自主开发的支持文本、图像、音频、视频、全景图、SVG图形与三维模型等丰富媒体类型的SMIL展示工具数字媒体资产管理8基于扩展SMIL的多媒体信息展示数字媒体资产管理9SMIL示例：全景图利用Java编制一个可以解析和播放全景图信息的类并融合到整个系统中，在适当的时候调用这个类里面的方法对SMIL文件进行解析，获得全景图元素的信息在该元素定义的有效时间段内，用全景图类里面的方法在屏幕上展现出来可以在SMIL文件定义中自如的加入需要展示的全景图元素例如：“panosrc=”pano/school.jpg“region=”pano_001“begin=”0.3s“scroll=”L“speed=”1“/”这句话的含义是将预先准备好的全景图片“pano/school.jpg”在0.3秒的时刻在“pano_001”区域出现，而且默认的滚动方向是向左，滚动速度为1数字媒体资产管理10高码率和浏览格式是否选用高码率格式是由质量、制作、广播和存档等方面的要求来决定的对低码率格式的需求来自于初选、浏览等工作在一典型的处理视音频材料的工作流中，对视频内容的初选是基于关键帧的。通过对所选视音频片断的低码率副本的浏览（听和看）来具体选择特定的内容因为需要快速访问浏览材料，浏览信号应当高度压缩以节省网络带宽和存储空间需要能够根据系统能力提供相应质量水平的可调比特率编码数字媒体资产管理11浏览交换格式——浏览的基本要求EBU和SMPTE（SocietyofMotionPictureandTelevisionEngineers,电影与电视工程师学会）发表了一份浏览交换格式(BrowsingInterchangeFormat,BIF)目标是阐明低码率浏览格式所必须满足的条件BIF用于媒体专业人员的浏览和选择，须具备以下基本特征：视频（准确的帧和时码以及颜色）双声道音频与内容有关的元数据（包括访问权限、IPR管理和保护信息）与材料有关的元数据（时码、唯一ID等）BIF应当支持流和文件传输，而且应当提供技术功能以支持促进至少2种常用的浏览模式：编辑决策列表(EditDecisionList，EDL)和非常窄带浏览，64kb/s的数据率应当足以满足这种应用场合数字媒体资产管理122.编码和压缩基础波形和抽样压缩比特率数字媒体资产管理13数字化什么是信号的数字化？例：音频信号声音信号在空气、液体和固体中是通过介质的振动传播的音频信号可以转化为电、磁信号在电路和空间以振动方式传播数字化将连续变化的输入如声音信号转化为一串分离的单元，在计算机中用0和1表示。通常用模数转换器执行这个转换数字媒体资产管理14数字化的一些特点传输、拷贝和存储时信号不易劣化易于与其它数字进行复用易于进行处理和管理信号压缩数据纠错内容管理加密数字媒体资产管理15举例：胶片电影与数字电影胶片电影是将感光乳剂涂在片基上，通过感光、显影，将形成的影像放映到银幕上；胶片的工作方式与我们眼睛很相像，它可容纳更广泛的反差、色彩范围以及高光和暗部的细节胶片解像力一般可达100cycles/mm，柯达50D能到200cycles/mm，而数字影片2K的像素是2048×1556，相当于40cycles/mm数字影片扫描器规格像素解像力2K2048×155640cycles/mm3K3072×233460cycles/mm4K4096×311280cycles/mm8K8196×6224160cycles/mm目前大量使用的是2K以下的扫描器，解像力远不如胶片，不能准确还原胶片上的细节，使胶片上的细部层次、质感受到损失，而这种损失是不可挽回的数字媒体资产管理16举例：胶片电影与数字电影数字电影的发行不再需要洗印大量的拷贝，即避免了从原始素材到拷贝多次翻制的损失，也免除了运输过程，节约了成本又利于了环保使用胶片储存，数据的密度高，可靠性强，效率高，寿命长，涤纶片的概率寿命在500年以上现阶段数字电影的存储介质多为硬盘，数字媒介厂商明确建议其用户每5~7年，必须转录一次海量数据以防数据出现问题；海量的数据复制也面临困难。一部2K制作的故事片大概需要2.7TB存储空间，我国数字电影年产量2008年已经达到260部，其数据量几乎就是一个天文数字数字媒体资产管理17数字化的缺点数字化处理会造成图像质量、声音质量的损伤数字信号经过处理器时，一般会产生延时数字信号在过载时，将彻底丢失信息误码率高于纠错能力时，信息也将丢失数字媒体资产管理18数字化的意义当所有的媒体都数字化以后，我们会观察到两个有意义的结果第一，比特会毫不费力地相互混合，可以同时或分别地被重复使用。声音、图像和数据的混合被称作“多媒体”，即混合的比特第二，一种新形态的比特诞生了，这种比特会告诉你关于其他比特的事情。它通常是一种“信息标题”（header）‘能说明后面的信息的内容和特征。在你的CD上，也可以找到简单的标题，让你能直接从一首歌跳到另一首歌，有时候，还可以从中获取关于音乐的更多的材料。这些比特看不见，听不到，但却能够告诉你、你的电脑或上台特别的娱乐设备一些与信号相关的事情数字媒体资产管理19数字化的意义这两个现象，混合的比特和关于比特的比特，使媒体世界完全改观数据电视节目中包含了电脑可以读懂的关于节目的自我描述，这将意味对内容的强大控制能力更进一步，这种数字化的描述能够让你在接收端任意选择节目的形式——无论是声音、影像还是文字。相比而言，目前的视频点播就是小儿科了这些都是数字化可能引发的情况。它开创了无穷可能性，前所未有的节目将从全新的资源组合中脱颖而出数字媒体资产管理20数字化的实现过程数字化的历史1937年ALECREEVES提出PCM编码通讯业用于传输广播界用于储存数字岛：数字录音机，CD机，音频工作站全面数字化：交换矩阵，调音台，周边设备网络化：音频工作站联网，矩阵和调音台联网PCM脉冲编码调制是PulseCodeModulation的缩写。主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时按二进制码来表示抽样脉冲的幅值数字媒体资产管理21数字化的实现过程数字化的历史数字化过程采用个别数字设备（CD机、录音机，调音台等）音频工作站系统控制和传输系统数字化内容数字化系统数字化系统网络化数字媒体资产管理22采样和量化信号的数字化对连续的信号（模拟信号）进行：1、采样；2、量化，即可得到数字信号采样就是每隔一定时间就读一次音频信号的幅度量化则是将采样得到的声音信号幅度转换为数字值从本质上讲，采样是时间上的数字化，而量化则是幅度上的数字化选择采样频率应遵循奈奎斯特（Nyquist）采样理论：如果对某一模拟信号进行采样，则采样后可还原的最高信号频率只有采样频率的一半，或者说只要采样频率高于输入信号最高频率的两倍，就能从采样信号系列重构原始信号正常人听觉的频率范围大约在20Hz-20kHz之间，根据奈奎斯特采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应该大于40kHz。高保真的音频采样频率有44.1kHz、48kHz、96kHz以及192kHz等数字媒体资产管理23采样和量化高采样频率和高量化位数，可以获得高音质，同时也增加了系统的开销，包括存储容量、运算速度、传输速率和效率等；另一方面，人耳的分辨率是有限的，所以，可以选择适当的采样频率和量化位数。专业的数字音频系统一般为44.1kHz或48kHz的采样频率，16位的量化1983年CD面世数字媒体资产管理24压缩：缩小比特率压缩的目的：减少系统资源消耗数字化会产生相当高的数据率，数据量很大。应用ITU-RBT601–5标准的4：3电视视频信号的比特率是270Mb/s，每小时的视频就有121.5GB压缩的手段：降低或剔除冗余信息压缩的种类：无损压缩、有损压缩无损压缩：降低或剔除物理冗余信息，信号可完全恢复,如zip、rar等有损压缩：降低或剔除生理和心理冗余信息，信号不可完全恢复，如mp3、wma等多数压缩标准采用混合编码技术，例如，结合熵编码和源编码的JPEG、H．261、MPEG-1、MPEG-2和MPEG–4等数字媒体资产管理25数字信号的纠错数字信号就是一系列按一定规则排列的数位（二进制时，bit比特）数字信号传输时，当将附加的数据(规则)加于数据流之中，在接收端就可通过对附加的数据(规则)进行鉴别来识别出有误码的数位，并给以纠正数字媒体资产管理263.视频视频编码MPEGDV视频格式数字媒体资产管理27视频编码：基础和原理视频图像是用像素（图片元素）表示的，它们是图片中的最小单元图像比例给出了图片的宽度与高度的比例，一般宽高比是4:3彩色影像由红、绿、蓝3种信号(RGB)组成。在传输信号的过程中采用了由1个亮度信号和2色度信号(YUV)表示的方法连续移动的图像，如果帧频在每秒15帧以上，人类眼睛是无法区分单个帧的，这种特征被应用于表示运动图像；欧洲PAL制式使用25Hz的复制率，美国NTSC制式使用29.97Hz数字媒体资产管理28视频编码：基础和原理要从模拟制转为数字制。基本的步骤是抽样、量化和编码。对于视频，灰度或彩色级在这个过程中被抽样到一个MxN的点阵数组内。接下来，连续的值根据点阵数组映射到表示量化区间的离散值（如分成256个区间）对于更为重要的亮度信号可以用