h.264在非线性编辑系统中的应用研究

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1、http://www.paper.edu.cn1H.264在非线性编辑系统中的应用研究肖娅，马华东北京邮电大学智能通信软件与多媒体北京市重点实验室，北京(100876)E-mail：sylvia225@sohu.com摘要：H.264是继MPEG-2标准之后最新最具影响力的国际视频编解码标准，在数字广播电视领域有广阔的应用前景，然而其出色的压缩效率给精确到帧的非线性编辑带来了更大的困难。本文首先通过H.264与MPEG-2码流结构的异同，对H.264视频流在非线性编辑系统中的随机定位，帧精确剪接等关键问题提出了可行的解决方案。关键词：非线性编辑系统，H.264，随机定位，帧精

2、确剪接1.引言近年来，随着计算机技术和数字化电视技术的高速发展，非线性编辑被广泛应用于影视的后期制作。作为视频编辑制作领域的新秀，非线性编辑系统以数字技术为依托，因其无损编辑，节目剪辑灵活，运行成本低，视觉效果佳等独特的优势，已经渐渐取代传统线性编辑设备成为数字化系统的核心。视频压缩技术是非线性编辑系统的关键技术之一，对系统的应用推广有至关重要的影响。目前非线性编辑系统中流行使用的压缩格式主要是M-JPEG，DV和MPEG-2，存在着存储空间需求大，网络带宽要求高等局限性。而H.264作为一种新兴的压缩格式，具有高压缩比和低带宽需求，因此日益受到非线性编辑系统厂商的重视。本文

3、首先对非线性编辑系统及其主要视频压缩技术做了简要介绍，通过对H.264与MPEG-2的比较，以非线性编辑系统对MPEG-2视频流的处理方式为参考，提出了对H.264视频流随机定位以及帧精确剪接的解决方案。2.非线性编辑系统[1]非线性编辑是相对于线性编辑而言的。线性编辑是传统的电视编辑方式，它是以磁带为基础在编辑机上进行的。编辑机通常由一台放机和录机组成，首先通过放机选择一段合适的节目素材，然后记录到录机的磁带上，接着再寻找下一个镜头。这种方式的优点是直观、实时，但致命的缺点是无法随机的、飞跃式的选择素材。而且由于磁带记录画面是顺序的，无法在已有的画面之间插入一个镜头，也无法

4、删除一个镜头，只能通过复制再编的方法解决，工作量大并伴随着信号质量的损失。而非线性编辑方式，将素材记录到计算机中，利用计算机进行剪辑，可以在任意时间对任意画面精细编辑，修改，可以不按时间顺序对镜头拾取，简单灵活并且图像质量不受损失。非线性编辑系统(简称NLE或非编系统)，是使用数字存储媒体进行数字视频编辑的数字化[2]后期制作系统。从技术角度上讲，非线性编辑系统实质上是一个扩展的计算机系统：计算机属于基础硬件平台，它主要完成数据存储管理、视音频处理卡工作控制、软件运行等任务；大容量视频高速存储硬盘可以根据用户的需求而灵活配置；非线性编辑软件是一整套指令，它指挥着计算机和其它必

5、需设备去实现非线性编辑所需的一切功能。在这个扩展计算机平台上，非线性系统对数字化的视频、图形、动画、字幕等进行综合处理，完成视频图像编辑、1本课题得到北京市中关村开放实验室专项重大项目，教育部高等学校博士点基金(No.20050013010)及北京市教委共建项目(项目编号SYS100130422)的资助。-1-http://www.paper.edu.cn声音编辑、特技、动画、字幕制作等绝大部分电视制作工作，一个典型的非线性编辑系统的基本构成及其流程如图1所示。主机显示视频监视器工作显示器视频压缩视频编辑视频高速硬盘SCSI加速视频采集设备音频压缩监控音箱主机串口图1非线性编

6、辑系统的基本构成非线性编辑系统的应用使广播电视领域的数字化得以实现，而数字化这个大背景又促使非线性编辑系统飞速的普及和发展，并在广电领域占据着越来越重要的位置。3.非线性编辑系统中的主要压缩技术视频压缩技术是非线性编辑系统的核心技术，正是由于视频压缩技术的飞速发展，低码率的图像质量有很大提高，才推动了非线性编辑在专业视频领域中的应用。目前，M-JPEG，MPEG-2，DV是非线性编辑系统所采用的3种主要压缩技术。除此之外，新一代视频压缩标准MPEG-4和H.264也被渐渐应用到非编系统中。3.1M-JPEG[3]M-JPEG(Motion-JoinPhotographicEx

7、pertsGroup)，是基于JPEG技术开发出来的，广泛应用于非线性编辑领域。M-JPEG把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，对运动图像进行实时的帧内压缩。帧内压缩有一个好处就是可以精确的定位每一帧图像，这一点非常适合非线性编辑。但M-JPEG并不是完全统一的压缩标准，不同厂家的编解码器和存储方式并没有统一的规定格式，而且由于M-JPEG只对帧内空间冗余压缩，没有帧间冗余压缩，因此压缩效率不高，这些都限制了它的发展空间。3.2MPEG-2[4]MPEG组织于1994年推出MPEG-2压缩标准，是