学校用数字视频制作系统的设计与配置

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1、9.2 学校用数字视频制作系统的设计与配置学校用数字视频制作系统的设计与配置在学校里，由于电化教学、网络教学以及多媒体课件制作的 需要，要求构建一个数字视频制作系统，系统的结构框图如图 1： 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 编辑系统完成数字图像的加工处理，达到符合电视播出图像质 量标准，实现电视节目制作，并记录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做点播使用。 一、数字记录设备记录

2、格式的选择：一、数字记录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共有 7 种， 见表 1。 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数字格式DIGITAL-SDVCPRO25DVCPRO 50数字 BetacamBETACAM-SXDVCAMDV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 mm12.656.356.351

3、2.6512.656.356.35磁迹宽度 um20181826321510磁带兼容S-VHSDVDV,DVCPROBETACAM SPBETACAM SPDV推出时间1995199619981993199619971995信号源：信号源： 数字摄像机、数字摄像机、 数字录像机。数字录像机。数字化平台：数字化平台： 非线性编辑系统非线性编辑系统 虚拟演播室系统虚拟演播室系统应用系统：应用系统： 多媒体课件制作、多媒体课件制作、 校园网视频点播。校园网视频点播。上载上载下载下载 下上 载有线电视播出有线电视播出网络传输网络传输VCD/DVD 刻录系统刻录系统记录格式的选择是一项非常重要的内容。在

4、选择格式时，应根据对采样标准的要求，将图像质量、可靠性、可编辑性、兼容性、配套性、价格运行及维护成本等方面综合进行考虑。1. 图像质量图像质量 数字录像机所采用的视频取样结构、量化比特、压缩方式 及压缩比等从根本上决定了其图像质量。Digital Betacam 是唯 一采用 10b 量化的数字格式，具有 4:2:2 取样结构，压缩比仅为 2:1，码率高达 88Mb/s，具有很高的图像质量。DVCPRO25 和 50、Digital-S 及 DVCAM 都采用 8b 量化。其中 DVCPRO25 采 用 4:1:1 取样，色度的水平分辨力降低了一半；DVCAM 采用 4:2:0 取样，色度的垂

5、直分辨力降低了一半。其压缩比都为 5:1，码率为 25Mb/s，图像质量稍差。DVCPRO 50 和 Digital-S 都采用 4:2:2 取样，压缩比为 3.3:1，码率达 50Mb/s，可以得到 较好的图像质量。Betacam SX 采用了 MPEG-2 的压缩编码方式， 但其编辑中有“时域漂移”现象和高达 10 倍的压缩，使之在多代 复制中信号损失较大。在纠错编码方面，Betacam SX 所采用的 二维 RS 码中的校验码附加率最高，达到 41.7%，误码纠错能力 也最强。其它几种格式所采用的 RS 码的校验码附加率基本相 当，接近 20%，都有着较强的误码纠错能力。 2. 兼容性兼

6、容性 数字 Betacam 与 Betacam SX 都可重放 Betacam SP。Digital-S 能重放 S-VHS。DVCPRO 能重放 DV 格式。 DVCAM 则能与 DV 格式双向兼容。 3. 接口与数据的高速传送接口与数据的高速传送 数字录像机都采用 SDI 作为标准数据接口。此外，各厂家 设备还利用高速压缩数据流接口实现 2 倍速或 4 倍速的数据传 送。例如：Betacam SX 和 DVCAM 利用 QSDI 接口实现 4 倍速 的数据传送；DVCPRO 和 Digital-S 则利用 CSDI 接口实现 2 倍 速的数据传送。另外，DVCPRO 和 DVCAM 还配备

7、 IEEE-1394 接口，可实现摄/录、录/录之间压缩比特流的传送。 （IEEE-1394 是一种数字电视标准接口，主要用于家庭网络） 。 4. 可靠性可靠性 由于数字录象机处理的数据率高，因而磁鼓转速很高：如 DVCPRO 和 DVCAM 因磁鼓直径小，其磁鼓转速高达 9000 转/分。Digital-S、Betacam-SX 和数字 Betacam 为都 4500 转/分。如 果以 4 倍速或 2 倍速工作，其转速又明显提高，这样伺服系统、 走带系统的可靠性，磁头及机械的耐磨性等是个重要的问题。 由于 Betacam-SX 所处理的数据率最低，所以其可靠性最高。但 DVCPRO 50 和

8、 Digital-S 数据率高，其可靠性较低。 5. 系统匹配系统匹配 一个系统中若混杂多种格式及多种品牌的设备，在不同的 设备间分配视频码流，可能需要 A-D/D-A 转换、压缩码流和非 压缩码流的转换、不同压缩编码间的转换及不同取样比之间的 转换等，这会造成较大信号损失。一般来说，不同压缩格式视 频码流间的转换所造成的图像损伤，要大于其中一种压缩格式 进行二次压缩编码所造成的图像损伤；不同取样结构的码流的 级联，通常会导致重建图像质量严重下降。 非线性编辑系统有 采用 M-JPEG、MPEG-2 4:2:2、 DVCPRO、DV 等压缩方式， 也有不压缩方式。除了使用最多的 M-JPEG

9、以外，DVCPRO 是 一种较为开放的格式，松下允许其它厂家在其非线性编辑设备 中使用 DVCPRO 压缩格式。 另外，4:2:2 的取样结构符合 CCIR-601 建议的演播室标准， 在演播室中应用的数字设备最好采用这种取样结构。 6、性价比、性价比 数字 Betacam 和 Betacam-SX 格式，虽然性能优异，但价 格也不菲，作为学校教学使用，其性价比较好的可选择 Digital- S、DVCAM 和 DVCPRO。 在 Digital-S、DVCPRO 和 DVCAM 三种格式中，Digital-S 和 DVCPRO50 符合广播级标准在所有 4：2：2 数字分量格式中 价格最低，

10、且可向下兼容重放现有的 S-VHS 和 DVCPRO25 节 目，但其可靠性稍差，而且价格仍较高。和 是适用于专业领域的数字分量记录格式，其 中最便宜。在图象指标符合要求的情况下，可以作 为主要的选择格式。当然，如果视频指标要求不太高时，甚至 可以选择 DV 格式。 二、数字摄像机、数字录像机的选择与配置二、数字摄像机、数字录像机的选择与配置 只有高质量的节目源，才会有好的输出质量。数字摄像机 选购时以实用、够用为原则。应尽可能选购带有数字输入/输出 接口（DV 或 SDI）的设备，这样可以不必进行模/数转换，减小传输损失，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、

11、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。 应该购置成长期和成熟期产品。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-D

12、V700WECCCD 尺寸1/41/31/31/41/21/22/3象素数(万)4545 32484457清晰度(线)500530500500800800800信噪比(dB)58506062 灵敏度F5.6 F11.0F11.0F11.0体积(mm3)93x112x193241x251x508 80x105x192 130x245x275275x245x130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 数字摄象机选购要点： 1、尽可能购置 3CCD 的数字摄像机，其色彩还原性好。 2、CCD 尺寸大，象素数多，图像细节

13、越丰富。 3、摄像机水平清晰度越高，输出图像越清晰、细腻。 4、信噪比越高，传输图像信号质量越高。 5、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。 6、体积越小，运输和携带越方便；重量越轻，摄像师的负 担越小；小巧、轻便使专业人员可以迅速、方便地采集素材。 7、功率越小，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； 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DVCAMDVCAMDVCAMDVCAMDVCPROD

14、VCPRODVDV机器型号DSR-V10PDSR-11DSR-30PDSR-70APAJ-D455AJ-D230HAG-DV2700BR-DV600ECDV 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-232C RS-422A体积(mm)148x62x135 180x73x265430x129x374 211x149x443 424x175x415 214x132x391 445x123x373212x88x324重量(kg)0.972.89.25.814.3773.6功率(W)11.51

15、5324695523627 考虑到教学使用，视频指标要求不太高，所以可以选用DVCAM 格式或者 DV 格式的录象机。重点在于选择接口功能多的机型。三、非线性编辑系统的选配三、非线性编辑系统的选配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DVRex

16、RT ProDC 2000TARGA 3000DTVDigisuite LXRT2500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表中 DVRexRT Pro、DC 2000 等属于中等价位，用于构建专 业级的非编系统；而 TARGA 3000、DTV、Digisuite LX 则价位 较高，可构建广播级的非编系统。在选择系统或板卡时还要注 意一些基本问题：(1)压缩格式:选购非编要注意压缩格式与录像机的配套问 题，尽量使用同一种格式连接，以避免不同格式之间进行转换 带来信号损失。(2)压缩比:压缩比越大，信号损失越大，压缩比越小，信 号损失越小，但要求的存储硬盘更大，系统最小压缩比是评价 一个系统的重要指标，随着大容量硬盘的发展及价格降低，最 好选用压缩比小的产品。 (3)关于音频方面:音频的采集和处理集成到视频处理卡上 的完整的非线性编辑系统，无论是采集、编辑或回放时，都能 自动将音频信号同步于视频信号，而且不会影响到视频信号的 质量，如果采用普通多媒体音频卡不能满足广播电视的要求。(4)系统功