數字電視非線性編輯及其相關技術的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著信息技術的飛速發(fā)展，廣播電視領域經歷了由模擬向數字的革命性變革。數字電視從節(jié)目的制作、傳輸和發(fā)射到接收整個過程完全采用數字化，它不僅為消費者提供了更高質量的視頻效果、音響效果和接收效果，而且也為運營商開展更多業(yè)務提供了廣闊的平臺。演播室節(jié)目制作是數字電視技術中重要的一部分，非線性編輯被廣泛應用于這一領域。 本文的研究工作首先從非線性編輯的概念出發(fā)，分析了非線性編輯的理論基礎，概括了非線性編輯系統(tǒng)的種類，回顧了非線性編

2、輯系統(tǒng)演變的歷史軌跡，揭示了非線性編輯技術的發(fā)展趨勢。 然后本文以國家計委專項《國產高清晰度數字視頻板卡研究開發(fā)及產業(yè)化》為依托，基于計算機圖形學、視覺物理學、數字視頻處理等相關領域的理論知識，圍繞非線性編輯軟件系統(tǒng)的方案設計及其實現(xiàn)方法，非線性編輯的軟件特技算法和非線性編輯特技的硬件實時實現(xiàn)等三個方面，總結了作者近幾年來在非線性編輯領域的相關工作經驗和科研成果。 其中，非線性編輯特技算法是本文研究的重點，作者參考Pre

3、mier和Finalcutpro中的軟件特技效果，設計并實現(xiàn)了一系列具有實用價值和科研價值的特技算法，在此基礎上，作者還提出了新穎的任意位置放大縮小切換的算法。同時，作者對特技實現(xiàn)時出現(xiàn)的亮色匹配和斜邊鋸齒等問題進行了探討，并給出了相應的優(yōu)化算法，從而改善了特技的視覺效果。 視頻實時特技是非線性編輯系統(tǒng)的一項重要功能，作者采用視頻特技的軟件實現(xiàn)算法，基于高清視頻板卡的硬件平臺，提出了非線性編輯特技的硬件實時實現(xiàn)方案，并針對由此產

4、生的定點浮點運算轉化、視頻信號同步和亮色分量匹配等技術細節(jié)進行了探討。 最后，作者分別探討了兩類目前最具代表性的基于MPEG-2視頻碼流的非線性編輯方案：第一類是基于非壓縮域的非線性編輯方案，它將輸入的MPEG-2碼流先經過完全解碼，然后在空間域實現(xiàn)非線性編輯和特技添加，最后再次編碼輸出。第二類是基于壓縮域的非線性編輯方案，它將輸入的MPEG-2碼流先經過部分解碼(變長解碼和反量化)，然后采用壓縮域運動補償算法(MC-DCT)，

5、把像素域的非線性編輯和特技轉化為壓縮域的處理，最后編碼輸出。 針對第一類方案，作者通過對傳統(tǒng)的MPEG-2碼流非線性編輯系統(tǒng)的分析，指出非線性編輯特技切換時對視頻圖像的重新壓縮編碼是最耗時的步驟，而其中為獲得最佳運動矢量而進行的全搜索運動估計又占去絕大部分的計算量。由此，作者提出適用于淡入淡出和劃象切換的自適應快速運動估計算法，并在此算法的基礎上設計出基于非壓縮域實現(xiàn)非線性編輯的系統(tǒng)框架，從而大大提高了非線性編輯特技的實現(xiàn)速度。

6、為了進一步提高特技切換的圖像質量，作者通過一系列的實驗分析，在TM5碼率控制算法的基礎上提出了適用于漸變特技切換的編碼策略。實驗表明，該策略能進一步提高經過非線性編輯以后的圖像質量。 針對第二類方案，作者基于DCT壓縮域的圖像處理算法和MC-DCT算法，提出了MPEG-2視頻碼流在不完全解碼情況下實現(xiàn)鏡像特技的算法。該算法利用原始碼流中的運動矢量和相關信息，減少了DCT編解碼等中間過程，從而在保持圖像質量的同時，大大提高了特技編