具有帧速率转换的宽带多格式音频/视频制作系统技术方案

一个多格式数字视频制作系统使用户能处理输入视频节目（１００，１０２，１０４，１３４），以便按照一种最终格式来产生该节目的一种输出样式（１２２，１２６，１３０，１３２），上述最终格式可以具有不同的帧速率，不同的像素尺寸，或者两者都有。最好选择一种２４ｆｐｓ的内部制作格式，以便提供跟现有的或计划中的ＨＤＴＶ标准４∶３或宽屏幕１６∶９高分辨率电视以及影片之间的最大的兼容性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及视频制作，摄影图像处理以及计算机图形，并且，更具体地说，涉及一种能保持主题素材的全部带宽和分辨率的多格式数字视频制作系统，同时为打算用于数字电视和包括数字高清晰度电视(HDTV)节目在内的其他应用提供专业级质量的编辑和图像处理。
技术介绍
随着通过各种节目提供方法而变为可用的电视频道的数目继续激增，对节目安排的需求，特别是对高质量HDTV格式的节目安排的需求，从技术方面和财政方面，向节目出品人提出了特殊的挑战。在专业级的编辑和图像处理设备的价格因研究与开发的高成本以及其他因素而继续增长的同时，通用硬件，包括个人计算机，能够以非专业人士甚至初学者都出得起的价格而产生可观的影响。其结果是，介于这两类设备之间的区别已经变得不明显。虽然通用的基于PC的设备永远不允许以实时方式和充分的分辨率来提供专业风格的图像表现，但是每一代新的微处理器都推动了速度越来越快，分辨率越来越高的应用。此外，随着存储器电路和其他数据存储硬件的价格继续降低，这样的装置的容量已经戏剧性地增加，由此使得改进针对这些应用的基于PC的图像处理系统的前景趋于乐观。在专用设备方面，传统上人们都把注意力集中在两类专业的图像处理系统的开发上面那些瞄准最高质量水准以支持影片效果的，以及那些瞄准电视广播，以便在当前广播系统的现实性和经济性的范围内，提供“全35 mm戏剧片质量”。常规的想法认为，在剧场放映的35mm戏剧片的质量等效于1200行以上的分辨率，而照相底片则提供2500行以上的分辨率。其结果是，考虑中的各种图像格式已经被引导指向用于高级制作的具有2500扫描行以上的视频系统，电影制片，HDTV广播，兼容于NTSC和PAL的标准等，这一系列都是通过向下转换这些格式而导出的。虽然隔行扫描被认为是作为演进过程的一部分的可以接受的可供选择的方案，但是大多数场合还是使用逐行扫描。另一个重要问题就是对计算机图形兼容格式的适应性。在计算机和图像处理方面当前的技术方向应当允许制作设备基于1200扫描行以下，通过画面扩展来生成一系列的向上转换格式，用于戏剧片放映，影片效果，以及影片录像。此外，通用硬件的改进应当能够解决制作中的经济问题，这是在任何现有的参考文献中都没有详细地加以考虑的一个主题。在美国电视发展的头50年的历史展现了用于视频制作广播的一种纯粹地基于模拟的系统的连续开发与改进。NTSC系统的特性就是将视频带宽限制在4.2 MHz的范围内，这相当于大约340电视行的分辨率。在使用PAL或SECAM体制的那些国家中，带宽为5.5MHz，这对应于大约440电视行的分辨率。在过去10年中，数字处理已经成为视频制作设备的标准。然而，为了保持跟现有设备与标准的兼容性，典型地已经将视频带宽限制在4-6MHz(分别用于NTSC和PAL应用场合)的范围内。这也有助于在视频制作各步骤中减少明显的阶段损失。在过去5年上下，数字图像压缩技术已经充分地成熟。而且，存在几种不兼容的标准，例如JPEG系统的各种不同形式，Quick-Time系统，MPEG-1，以及MPEG-2标准的多种形式。此外，用于视频制作的最新录像格式已经引入了一组新变化，包括来自索尼公司和三菱公司的1/4英寸DVC格式。多阶段的基于模拟的制作系统的信号恶化特性是众所周知的，由于多种格式的数字视频压缩以及介于这些格式之间的转换所导致的缺点可能恰好就是困难的和不可预测的。在实践中，这些重复的模拟-数字(A/D)转换以及数字一模拟(D/A)转换，还有数据压缩和解压缩步骤，都引入了许多信号伪差以及各种形式的信号噪声。虽然数字视频制作允许多步骤的制作过程免受各种阶段损失，但是当利用各种不兼容的图像数据压缩格式时，由于重复进行A/D和D/A转换，还有数据压缩和解压缩，使得现实情况不是这样。在这期间，在最近20年中，摄像机技术已经推进到超越传统的制作设备性能的地步。视频带宽能力已经从4.2MHz(相当于340电视行的分辨率)提高到大约12MHz(相当于1000电视行的分辨率)。由于常规的广播与制作设备的限制，(在图像中)得不到由今天的高性能摄像系统所产生的大部分细节信息。对HDTV系统来说，一个目标就是产生具有每个画面高度1000电视行的分辨率的图像，它需要大约30MHz的带宽。这又提出了一个关于信噪比的新问题。使用10比特数字处理的常规广播摄像机能产生具有65 dB信噪比的信号，HDTV摄像机典型地产生具有54 dB信噪比的信号，并且仅使用8比特数字处理。此外，典型的HDTV摄像机使用一个2兆像素的电荷耦合器件(CCD)，其中，各部分只有常规广播摄像机的相应尺寸的大约四分之一。这就转化为更低的灵敏度(其损失相当于镜头上的1-2个f档)，更大程度的“模糊不清”，以及较低的明亮部分压缩比。基于模拟的HDTV系统，例如日本的MUSE系统达不到1000电视行的设计目标。实际上，只有四分之一的画面信息被传送。虽然在静止节目素材中，20 MHz的名义降低亮度带宽能提供每个画面高度600电视行的分辨率，但是在发生运动的地方，分辨率戏剧性地降低到只有450电视行。由于子采样方案，使得彩色信号带宽甚至进一步地降低到针对I信号的280电视行以及针对Q信号的190电视行(在静止景物中)，并且降低到针对I信号的140电视行以及针对Q信号的50电视行(在活动景物中)。虽然该系统提供16∶9的宽屏幕纵横比，但是它并没有真正地具备高分辨率电视系统的资格。由于上述的兼容性问题，很明显，常规的录像机不能跟各种现代摄像机系统的技术性能相匹配。虽然“D-6格式”数字录像机是可用的，但是这种设备的价格和复杂性使得这些单元超出了大多数广播电台的经济能力。而且，常规的画面切换台和其他制作设备的能力也仍然不能跟市售的摄像机系统相匹配。已经生产出其他各种录像机，例如半英寸便携式录像机(“Uni-Hi”)，但是这个系统仅能实现42 dB的信噪比，并且在模拟域中进行录像。这些性能使得该单元不适用于多阶段的编辑应用。而且，其亮度信号带宽仅为20MHz，相当于大约600电视行的分辨率。W-VHS(“宽带VHS”)录像机提供一种宽纵横比的图像，但只有300电视行的分辨率，这也使得该单元不适用于任何专业应用。其他分配格式(例如D-VHS)要求该应用项目具有高的压缩比，以限制待录像的数据速率，这样一来，这些格式只能得到W-VHS的质量(低于400电视行的分辨率)。新引入的HD数字Betacam格式(HDCAM)录像机利用一种3∶1∶1数字处理系统，而不用4∶2∶2处理。然而，它具有24MHz的亮度信号带宽，相当于700电视行的分辨率，以及较窄的彩色信号带宽。虽然这个系统明显地优于任何现有的模拟HDTV录像系统，但是它仍然不足以提供由HDTV数字摄像机所产生的全部分辨率。由于它独有的图像数据压缩格式，使得制作过程导致重复的数据压缩和解压缩步骤，还有A/D和D/A转换，后者反过来又导致许多信号伪差和各种形式的信号噪声。概括地说，在市场上可得到的常规技术利用具有30MHz带宽的专业摄像机，并且能达到1000电视行的分辨率。然而，他们所产生的质量水准(在分辨率和信噪比方面)(只能达到)消费者等级设备的特性。此外，这些系统的价格无论在绝对数值方面还是在价格本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生视频节目的方法，包括下列各步骤： 在一种输入格式中接收一个输入视频节目； 必要时，通过以超过１８ＭＨｚ的采样频率对输入节目进行采样，将输入视频节目转换为一种数字制作格式； 使用大容量视频存储装置在选择性的基础上按照制作格式对视频节目进行处理，以便输出视频节目的一种样式，它具有所需的帧速率以及以像素为单位的图像尺寸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金亚沃施诺，
申请(专利权)人：金亚沃施诺，
类型：发明
国别省市：US[美国]