數(shù)字電視非線性編輯及其相關(guān)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，廣播電視領(lǐng)域經(jīng)歷了由模擬向數(shù)字的革命性變革。數(shù)字電視從節(jié)目的制作、傳輸和發(fā)射到接收整個(gè)過程完全采用數(shù)字化，它不僅為消費(fèi)者提供了更高質(zhì)量的視頻效果、音響效果和接收效果，而且也為運(yùn)營商開展更多業(yè)務(wù)提供了廣闊的平臺(tái)。演播室節(jié)目制作是數(shù)字電視技術(shù)中重要的一部分，非線性編輯被廣泛應(yīng)用于這一領(lǐng)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(chǔ)，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(shù)的發(fā)展趨勢。 然后本文以國家計(jì)委專項(xiàng)《國產(chǎn)高清晰度數(shù)字視頻板卡研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化》為依托，基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、視覺物理學(xué)、數(shù)字視頻處理等相關(guān)領(lǐng)域的理論知識(shí)，圍繞非線性編輯軟件系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及其實(shí)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(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)等三個(gè)方面，總結(jié)了作者近幾年來在非線性編輯領(lǐng)域的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)和科研成果。 其中，非線性編輯特技算法是本文研究的重點(diǎn)，作者參考Pre

3、mier和Finalcutpro中的軟件特技效果，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一系列具有實(shí)用價(jià)值和科研價(jià)值的特技算法，在此基礎(chǔ)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(shí)，作者對特技實(shí)現(xiàn)時(shí)出現(xiàn)的亮色匹配和斜邊鋸齒等問題進(jìn)行了探討，并給出了相應(yīng)的優(yōu)化算法，從而改善了特技的視覺效果。 視頻實(shí)時(shí)特技是非線性編輯系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，作者采用視頻特技的軟件實(shí)現(xiàn)算法，基于高清視頻板卡的硬件平臺(tái)，提出了非線性編輯特技的硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)方案，并針對由此產(chǎn)

4、生的定點(diǎn)浮點(diǎn)運(yùn)算轉(zhuǎn)化、視頻信號(hào)同步和亮色分量匹配等技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)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(jīng)過完全解碼，然后在空間域?qū)崿F(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(jīng)過部分解碼(變長解碼和反量化)，然后采用壓縮域運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法(MC-DCT)，

5、把像素域的非線性編輯和特技轉(zhuǎn)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(shí)對視頻圖像的重新壓縮編碼是最耗時(shí)的步驟，而其中為獲得最佳運(yùn)動(dòng)矢量而進(jìn)行的全搜索運(yùn)動(dòng)估計(jì)又占去絕大部分的計(jì)算量。由此，作者提出適用于淡入淡出和劃象切換的自適應(yīng)快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，并在此算法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出基于非壓縮域?qū)崿F(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(shí)現(xiàn)速度。

6、為了進(jìn)一步提高特技切換的圖像質(zhì)量，作者通過一系列的實(shí)驗(yàn)分析，在TM5碼率控制算法的基礎(chǔ)上提出了適用于漸變特技切換的編碼策略。實(shí)驗(yàn)表明，該策略能進(jìn)一步提高經(jīng)過非線性編輯以后的圖像質(zhì)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(shí)現(xiàn)鏡像特技的算法。該算法利用原始碼流中的運(yùn)動(dòng)矢量和相關(guān)信息，減少了DCT編解碼等中間過程，從而在保持圖像質(zhì)量的同時(shí)，大大提高了特技編