1.4 数字化影视创作基础知识

在计算机技术高度发展的今天，高性能计算机工作站成为了影视后期制作最流行的平台，使用Adobe After Effects CS5软件进行影视后期制作，需要了解并掌握计算机的基础图像知识。

1.4.1 常用计算机图像原理

在影视剪辑过程中，经常需要对素材文件进行色彩与图像的调整。一部优秀的影视作品离不开合适的色彩搭配和优质的画面效果。在制作影视作品时需要对色彩的模式和图像类型以及分辨率等概念有充分的了解，才能灵活地运用各种类型的素材。

1．色彩模式

色彩模式即描述色彩的方式。在Adobe After Effects CS5软件中常用的色彩模式有HSB、HSL、RGB和灰度模式，如图1－4所示。

（1）HSB色彩模式。HSB色彩模式是基于人对颜色的心理感受而形成的。HSB色彩模式将色彩理解成三个要素：Hue（色调）、Saturation（饱和度）和Brightness（亮度），这比较符合人的主观感受，可以让使用者觉得更加直观。它可用底与底对接的两个圆锥体立体模型来表示。其中轴向表示亮度，自上而下由白变黑。径向表示色饱和度，自内向外逐渐变高。而圆周方向则表示色调的变化，形成色环。

（2）HSL色彩模式。HSL色彩模式是工业界的一种颜色标准，通过对Hue (色调)、Saturation (饱和度)和L(亮度)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。HSL色彩模式使用HSL模型为图像中每一个像素的HSL分量分配一个0~255范围内的强度值。HSL图像只使用三种通道，就可以使它们按照不同的比例混合，在屏幕上重现16777216种颜色。在HSL模式下，每个通道都可使用从0到255的值。

（3）RGB色彩模式。RGB是由红、绿、蓝三原色组成的色彩模式。计算机中显示出来的色彩都是由三原色组合而来的。三原色中的每一种颜色一般都可包含256种亮度级别，三个通道合成在一起就可以显示出完整的颜色图像。电视机或监视器等视频设备就是利用光的三原色进行彩色显示的。

RGB图像中的每个通道一般可包含28个不同的色调。通常所提到的RGB图像包含三个通道，在一幅图像中可以有224种（约1670万个）不同的颜色。

在Adobe After Effects CS5软件中可以通过对红、绿、蓝三个通道的数值的调节，来调整对象的色彩，每个颜色通道的取值范围为0～255，当三个通道中的任意两个通道的数值都为0时，图像显示为黑色，当三个通道中的任意两个通道的数值都为255时，图像为白色。

（4）YUV色彩模式。YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法，是PAL和SECAM模拟彩色电视制式采用的颜色空间。在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄影机或彩色CCD摄影机进行取像，然后把取得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y（即U）、B-Y（即V），最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩模式。YUV色彩模式的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。

（5）灰度模式。灰度模式属于非彩色模式，它只包含256种不同的亮度级别，只有一个“Black”（黑色）通道。剪辑人员在图像中看到的各种灰度色调都是由256种不同强度的黑色所表示的。灰度图像中的每个像素的颜色都采用8位二进制数字的方式进行存储。

2．图形术语

计算机上显示的图形一般可分为两种类型：位图图形和矢量图形。

（1）位图图形。位图图形也称为光栅图形，通常也称之为图像，每一幅位图图形都包含着一定数量的像素。每一幅位图图形的像素数量是固定的，当位图图形被放大时，由于像素数量不能满足更大图形尺寸的需求，会产生模糊感，如图1－5所示。剪辑人员在创建位图图形时，必须指定图形的尺寸和分辨率。数字化的视频文件也是由连续的位图图形组成的。

（2）矢量图形。矢量图形通过数学方程式产生，由数学对象所定义的直线和曲线组成。在矢量图形中，所有内容都是由数学定义的曲线（或者路径）组成的，这些路径曲线放在特定位置并填充有特定的颜色。移动、缩放图片或更改图片的颜色都不会降低图形的品质，如图1－6所示。

矢量图形与分辨率无关，将它缩放到任意大小打印在输出设备上都不会遗漏细节或损伤清晰度，是生成文字（尤其是小号文字）的最佳选择，矢量图形还具有文件数据量小的特点。Adobe Premiere Pro CS5中的字幕图形就是矢量图形。

（3）像素。像素是构成图形的基本元素，是位图图形的最小单位。“像素”（pixel）是由picture（图像）和element（元素）这两个单词的字母所组成的，是用来计算数码影像的一种单位，如同摄影的相片一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调，若放大影像数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点组成的。这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”。这种最小的图形单元在屏幕上通常显示为单个的染色点。越高位的像素拥有的色板越丰富，越能表达颜色的真实感。

（4）分辨率。分辨率（resolution）是指屏幕图像的精密度，即显示器所能显示的像素的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。

（5）色彩深度。模拟信号视频转换为数字化后，能否真实反映原始图像的色彩是十分重要的。在计算机中，采用色彩深度这一概念来衡量处理色彩的能力。色彩深度指的是每个像素可显示出的色彩数。它和数字化过程中的量化数有着密切的关系。因此色彩深度基本上用多少量比数，也就是多少位（bit）来表示，量化比特数越高，每个像素可显示出的色彩数目越多。8位色彩是256色；16位色彩称为中彩色（thousands）;24位色彩称为真彩色，就是百万色（millions）。

1.4.2 常见影视剪辑基础术语

1．数字视频基本概念

（1）场。在普通CRT电视上，每个电视的帧（即每幅画面）包含2个画面，电视机通过隔行扫描技术，把每个电视的帧画面隔行抽掉一半，然后交错合成为1个帧的大小。由隔行扫描技术产生的两个画面被称为场。场是以水平隔线的方式保存帧的内容，在显示时先显示第一个场的交错间隔内容，然后再显示第二个场来填充第一个场留下的缝隙。每一个NTSC视频的帧大约显示1/30s，每一场大约显示1/60s，而PAL制式视频的一帧显示时间是1/25s，每一个场显示为1/50s。

视频素材分为交错式和非交错式。当前大部分广播电视信号是交错式的，而计算机图形软件，包括After Effects是以非交错式显示视频的。交错视频的每一帧由两个场（Field）构成，称为场1和场2或者称为奇场和偶场，在After Effects中称为上场（Upper Field）和下场（Lower Field）。这些场依照顺序显示在NTSC或PAL制式的监视器上，能产生高质量平滑图像。

（2）场顺序。在显示设备将光信号转换为电信号的扫描过程中，扫描总是从图像的左上角开始，水平向前进行，同时扫描点也以较慢的速率向下移动，通常分隔行扫描和逐行扫描两种扫描方式。隔行扫描指显示屏在显示一幅图像时，先扫描奇数行，全部完成奇数行扫描后再扫描偶数行，因此每幅图像需扫描两次才能完成。大部分的广播视频采用两个交换显示的垂直扫描场构成每一帧画面，这叫做交错扫描场。计算机操作系统是以非交错形式显示视频的，它的每一帧画面由一个垂直扫描场完成，电影胶片类似于非交错视频，每次显示整个帧。

场的扫描先后顺序称为场顺序，一般分为上场优先和下场优先两种。

（3）帧。帧是指组成影片的每一幅静态画面。无论是电影或者电视，都是利用动画的原理使图像产生运动。动画就是将一系列差别很小的画面以一定速率连续放映而产生出运动视觉的技术。根据人类的视觉暂留现象，连续的静态画面可以产生运动效果。构成视频素材文件的最小单位元素为帧（Frame），即组成动画的每一幅静态画面，一帧就是一幅静态画面，如图1－7所示。

（4）帧速率。帧速率是指播放视频时每秒钟所播放的画面数量。物体在快速运动时，人眼对于时间上每一个点的物体状态会有短暂的保留现象，如夜晚广场上晃动的探照灯。由于视觉暂留现象，看到的不是一个亮点沿弧线运动，而是一道道的弧线。这是由于探照灯在前一个位置发出的光还在人的眼睛里短暂保留，它与当前探照灯的光芒融合在一起，因此组成一段弧线。由于视觉暂留的时间非常短，为10-1s，所以为了得到平滑连贯的运动画面，必须使画面的更新达到一定标准，即每秒钟所播放的画面要达到一定数量，这就是帧速率。PAL制式的影片的帧速率是25帧/s, NTSC制式的影片的帧速度是29.97帧/s，电影的帧速率是24帧/s。

（5）字幕。字幕可以是移动文字提示、标题、片头或文字标题。

（6）画外音。画外音指影片中声音的画外运用，即不是由画面中的人或物体直接发出的声音，而是来自画面外的声音。旁白、独白、解说是画外音的主要形式。旁白一般分为客观性叙述与主观性自述两种。画外音摆脱了声音依附于画面视像的从属地位，充分发挥声音的创造作用，打破镜头和画面景框的界限，把电影的表现力拓展到镜头和画面之外，不仅使观众能深入感受和理解画面形象的内在涵义，而且能通过具体生动的声音形象获得间接的视觉效果，强化了影片的视听结合功能。画外音和画面内的声音及视像互相补充，互相衬托，可产生各种蒙太奇效果。

（7）转场。转场是指在一个场景结束到另一个场景开始之间出现的内容。段落是影片最基本的结构形式，影片在内容上的结构层次是通过段落表现出来的。而段落与段落、场景与场景之间的过渡或转换，就叫做转场。通过添加转场特效，剪辑人员可以将单独的素材和谐地融合成一部完美的影片。

（8）模拟信号。模拟信号是指用磁带作为载体对视频画面进行记录、保存和编辑的一种视频信号模式。这种模式是将所有的视频信息记录在磁带上。在对视频进行编辑时，是采用线性编辑的模式。随着计算机技术的不断发展，线性编辑这种模式慢慢被非线性编辑模式所代替。

（9）数字信号。数字信号是相对于模拟信号而言的，数字信号是指在视频信号产生后的处理、记录、传送和接收的过程中，使用的都是数字信号，即在时间上和幅度上都是离散化的信号，相应的设备称为数字视频设备。

（10）时间码。时间码（Time Code）是摄像机在记录图像信号的时候，针对每一幅图像记录的唯一的时间编码。一种应用于流的数字信号。该信号为视频中的每个帧都分配一个数字，用以表示小时、分钟、秒钟和帧数。现在所有的数码摄像机都具有时间码功能，模拟摄像机基本没有此功能。

（11）宽高比。宽高比是视频标准中的重要参数，一般可分为帧宽高比和像素宽高比两种。帧宽高比指的是视频素材中每帧图像的长度与宽度的比例，如标准PAL制式（PAL D1/DV）画面尺寸720×576的帧宽高比为5∶4，标准NTSC制式(NTSC DV)画面尺寸720×480的帧宽高比为3∶2，标准高清视频的帧宽高比为16∶9。像素宽高比是指图像中像素的宽与高之比。计算机显示器的像素形态为正方形，像素宽高比为1∶1，传统电视设备的像素形态为长方形，标准PAL制式的像素比例为1.09，标准NTSC制式的像素比为0.91。因此，在计算机显示器上看起来合适的图像在电视屏幕上会变形，显示球形图像时尤其明显。在影视后期工作中建立新项目时，根据最终作品的要求需要设置项目视频画面的帧宽高比与像素宽高比，当导入的视频素材使用了与项目设置不同的宽高比时，必须确定如何协调这两个不同的参数值。

2．电视制式

电视信号的标准也称为电视的制式，目前各国的电视制式不尽相同。电视制式的区分主要在于其帧频（场频）的不同、分解率的不同、信号带宽以及载频的不同、色彩空间的转换关系不同等。彩色电视制式是在满足黑白电视技术标准的前提下研制的，为了实现黑白和彩色信号的兼容，色度编码对副载波的调制有三种不同方法，形成了三种彩色电视制式，即NTSC制、PAL制和SECAM制。

（1）NTSC制式。全称为：正交平衡调幅制——National Television Systems Committee。采用这种制式的主要国家有美国、加拿大和日本等。这种制式的帧速率为29.97帧/s，每帧525行262线，标准画面尺寸为720×480（像素）。

（2）PAL制式。全称为：正交平衡调幅逐行倒相制——Phase-Alternative Line。中国、德国、英国和其他一些西北欧国家采用这种制式。这种制式帧速率为25帧/s，每帧625行312线，标准画面尺寸为720×576（像素）。

（3）SECAM制式。全称为：行轮换调频制——Séquential Couleur á Mémoire（法语）。采用这种制式的有法国、前苏联和东欧一些国家。这种制式帧速率为25帧/s，每帧625行312线，标准画面尺寸为720×576（像素）。

3．网络流媒体与移动流媒体

（1）网络流媒体。网络流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式。流媒体又称为流式媒体，服务商用一个视频传送服务器把节目当成数据包发出，传送到网络上；用户通过解压设备对这些数据进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。

流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式，而非一种新的媒体，流式传输方式将视音频及3D等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕，而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用解压设备（硬件或软件）对压缩的A/V、3D等多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。

（2）移动流媒体。移动流媒体是指在移动设备上实现的视频播放功能，现在智能手机操作系统（采用Sb3、Windows Phone 7、iOS 4、Android 2.3等系统）发展越来越快，在这些手机上可以下载流媒体播放器实现流媒体播放。近几年来，基于宽带有线网络的流媒体技术应用获得了长足发展，基于移动通信网络的流媒体技术也日益走向成熟。

当前，3G网络为移动流媒体业务发展提供了更有效的支撑。由于3G网络拥有更高的数据传输速率和数据业务支撑能力，3G运营商不仅可以向用户提供高质量的语音业务，而且还能够提供高速率的流媒体业务。日本和韩国以及欧美地区的一些移动运营商已相继推出了基于移动流媒体技术的视频业务，国内3G业务也有了长足发展。移动流媒体业务已成为3G网络的核心业务和热点业务。

常见的可以用流式传输方式播放的视频文件格式有3GP、RA、RM、RMVB、ASF、FLV、WMV、SWF等。

4．标清与高清

标清与高清是两种不同的视频标准，标清是指标准清晰度视频，而高清是指高清晰度视频，它们的不同体现在文件尺寸和质量上。

就制式而言，PAL制式标清视频尺寸为720×576，大于这个尺寸的称为高清视频，如1280×720、1920×1080等。相对于标清视频而言，高清视频的画质有很大幅度的提高，同时在声音方面因为采用了先进的解码与环绕立体声技术，可以带来更真实的现场感受。

就存储发行介质而言，一般标准DVD光盘存储的是标清视频，画面大小一般为720×576像素（PAL制式）或者720×480（像素）（NTSC制式），而蓝光光盘一般存储高清视频，画面大小一般为1280×720（像素）或者1920×1080（像素）。

高清视频可以分为多个层次，各层次的区别在于画面尺寸和帧速率，如表1－1所示。