1.2 数字视频基础

在Premiere中编辑的视频属于数字视频，下面就来了解一下数字视频基础。

1.2.1 视频记录的方式

视频记录方式一般有两种，一种是以数字信号（Digital）的方式记录，另一种是以模拟信号（Analog）的方式记录。

数字信号以0和1记录数据内容，常用于一些新型的视频设备，如DC、Digits、Beta Cam和DV-Cam等。数字信号可以通过有线和无线的方式传播，传输质量不会随着传输距离的变化而变化，但必须使用特殊的传输设置，并且在传输过程中不受外部因素的影响。

模拟信号以连续的波形记录数据，用于传统影音设备，如电视、摄像机、VHS、S-VHS、V8和Hi8摄像机等。模拟信号也可以通过有线和无线的方式传播，传输质量随着传输距离的增加而衰减。

1.2.2 数字视频量化

模拟波形在时间上和幅度上都是连续的。数字视频为了把模拟波形转换成数字信号，必须把这两个量纲转换成不连续的值。数字视频把幅度表示成一个整数值，而把时间表示成一系列按时间轴等步长的整数距离值。数字视频把时间转化成离散值的过程称为采样，而把幅度转换成离散值的过程称为量化。

1.2.3 视频帧速率

如果手头有一卷动态图像的胶片，那么将它对着光就可以看到组成此作品的单个图片帧。如果看得仔细点，就会发现动态图像的每一帧都与前一帧稍微不同。每一帧中视觉信息的改变创造了这种动态错觉。

拿一卷录影带对着光，是看不到任何帧的。但是，摄像机确实已经将这些图片数据电子存储为单个视频帧。标准DV NTSC（北美和日本标准）视频帧速率是29.97帧/秒；欧洲的标准帧速率是25帧/秒，并且欧洲使用逐行倒相（Phase Alternate Line, PAL）系统；电影的标准帧速率是24帧/秒；新高清视频摄像机也以24帧/秒（准确地说是23.976帧/秒）的帧速率录制。

在Premiere Pro中帧速率是非常重要的，因为它能帮助测定项目中动作的平滑度。通常，项目的帧速率与视频影片的帧速率相匹配。例如，如果使用DV设备将视频直接采集到Premiere Pro中，那么采集速率会设置为29.97帧/秒，以匹配Premiere Pro的DV项目设置帧速率。虽然项目帧速率与素材源影片的速率应相同，但如果准备将项目发布到Web中，就可能会以较低的速率导出影片。以较低帧速率导出作品，能使作品快速下载到Web浏览器中。

1.2.4 隔行扫描与逐行扫描

刚刚接触视频的电影制作人或许想知道，为什么不是所有的摄像机都以24帧/秒的帧速率录制和播放影片？答案就在早期电视播放技术的要点中。视频工程师发明了这样一种制作图像的扫描技术，即对视频显示器内部的荧光屏每次发射一行电子束。为防止扫描到达底部之前顶部的行消失，工程师们将视频帧分成两组扫描行，分别为偶数行和奇数行。每次扫描（称作视频场）都会向屏幕下前进1/60秒。在第1次扫描时，视频屏幕的奇数行从右向左绘制（第1、3、5行等），第2次扫描偶数行。因为扫描得太快，所以肉眼看不到闪烁，此过程称作隔行扫描。因为每个视频场都显示1/60秒，所以一个视频帧会每1/30秒出现一次，视频帧速率也就为30帧/秒。视频录制设备就是这样设计的，即以1/60秒的速率创建隔行扫描域。

许多更新的摄像机能一次渲染整个视频帧，因此无需隔行扫描。每个视频帧都是逐行绘制的，从第1行到第2行，再到第3行，依此类推，此过程称作逐行扫描。某些使用逐行扫描技术进行录制的摄像机能以24帧/秒的速度录制，并且能生成比隔行扫描品质更高的图像。因此，未来我们将会看到更多逐行扫描设备的视频作品。在Premiere Pro中编辑逐行扫描视频后，制片人就可以导出到类似Adobe Encore的程序中，在其中可以创建逐行扫描DVD。

1.2.5 画幅大小扫描

数字视频作品的画幅大小决定了Premiere Pro项目的宽度和高度。在Premiere Pro中，画幅大小是以像素为单位进行衡量的，像素是计算机监视器上能显示的最小图片元素。如果正在工作的项目使用的是DV影片，那么通常使用DV标准画幅大小为720像素×480像素，HDV视频摄像机（索尼和JVC）可以录制1280像素×720像素和1400像素×1080像素的大小，高清（HD）设备能以1920像素×1080像素进行拍摄。

在Premiere Pro中，也可以在不同于原始视频画幅大小的项目中进行工作。例如，即使正在使用DV影片（720像素×480像素），也可以用于iPod或手机视频的设置创建项目。此项目的编辑画幅大小将是640像素×480像素，但它将会以240像素×480像素的QVGA（四分之一视频图形阵列）画幅大小进行输出，也可以以其他画幅大小进行编辑，以创建自定义画幅大小。

1.2.6 非正方形像素和像素纵横比

在DV出现之前，多数台式机视频系统中使用的标准画幅大小是640像素×480像素。计算机图像是由正方形像素组成的，因此640像素×480像素和320像素×240像素（用于多媒体）的画幅大小非常符合电视的纵横比（宽度比高度），即4∶3（每4个正方形横向像素，对应3个正方形纵向像素）。但是在使用720像素×480像素或720像素×486像素的DV画幅大小进行工作时，计算不是很清晰。问题在于，如果创建的是720像素×480像素的画幅大小，那么纵横比就是3∶2，而不是4∶3的电视标准。如何将720像素×480像素压缩为4∶3的纵横比呢？答案是使用矩形像素，比宽度更高的非正方形像素（在PAL DV系统中指720像素×576像素，即长度大于宽度）。

如果读者对正方形与非正方形像素的概念感到迷惑，那么只需记住，640像素×480像素能提供4∶3的纵横比。这里要用到一点中学数学知识，720乘以多少等于640？答案是0.9，即640是720的0.9倍。因此，如果每个正方形像素都能削减到自身宽度的9/10，那么就可以将720像素×480像素转换为4∶3的纵横比。如果正在使用DV进行工作，可能会频繁地看到数字0.9（即0.9∶1的缩写），这称作像素纵横比。

在Premiere Pro中创建DV项目时，可以看到DV像素纵横比设置为0.9而不是1（用于正方形像素），如图1-1所示。此外，如果向Premiere Pro中导入画幅大小为720像素×480像素的影片，那么像素纵横比将自动设置为0.9。

在Premiere Pro中创建DV项目时，像素纵横比是自动选取的。Premiere Pro也会调整计算机显示器，保证在正方形像素的计算机显示器上查看非正方形像素影片时，不会造成变形。尽管如此，理解正方形与非正方形像素的概念还是很有帮助的，因为可能需要将DV项目导出到Web、多媒体应用程序、手机或iPod（它们都显示正方形像素，因为是在逐行扫描显示器上查看）。在工作的项目中，素材源可能同时包含有正方形像素和非正方形像素。例如，如果向DV项目导入的影片是由模拟视频卡数字化的（使用正方形像素数字化），或者将计算机图形程序创建的图像导入包含DV影片的DV项目中，那么视频区就会有两种类型的像素。为防止变形，用户可以使用Premiere Pro的“解释素材”命令合理设置导入图形或影片的画幅大小。

即学即用将像素纵横比转换回方形像素

素材文件：素材文件>第1章>即学即用：将像素纵横比转换回方形像素

素材位置：素材文件>第1章>即学即用：将像素纵横比转换回方形像素

技术掌握：将像素纵横比转换回方形像素的方法

01 打开光盘中的“素材文件>第1章>即学即用：将像素纵横比转换回方形像素>即学即用：将像素纵横比转换回方形像素．Prproj”文件，然后在“项目”面板中选择需要校正为方形像素的01.jpg文件，如图1-2所示。

02 在该图像文件名称上单击鼠标右键，然后从打开的菜单中选择“修改>解释素材”命令，如图1-3所示。

03 在打开的“修改素材”对话框中，设置“符合为”为“方形像素（1.0）”，然后单击“确定”按钮，如图1-4所示。此时，“项目”面板中的列表即可表示图像已经被转换为方形像素。

1.2.7 RGB色彩和位数深度

计算机屏幕上的彩色图像是由不同数量的红、绿、蓝色组成的。在数字图像程序中，如Premiere Pro和Photoshop，红色、绿色和蓝色成分通常称作通道。每个通道可以提供256种颜色（28，通常称作8位色彩，因为一个字节是8位）,256种红色×256种绿色×256种蓝色的组合，可以生成约1760万种颜色。因此，在Premiere Pro中创建项目时，可以看到大多数色彩深度选项设置为数百万种色彩。几百万种色彩的色彩深度通常称作24位色彩（224），某些新式高清摄像机能以10位每像素进行录制，可以为每种红色、绿色和蓝色像素提供1024种颜色，这远远大于红、绿、蓝色通道的256种颜色。尽管如此，多数视频仍然以8位每像素进行采样，所以10位色彩也许并不比8位色彩更有制作优势。

1.2.8 数字视频编码压缩

由胶片制作的模拟视频、模拟摄像机捕捉的视频信号，都可以称为模拟视频。而数字视频的出现带来了巨大革命，在成本、制作流程和应用范围等方面，都大大超越了模拟视频。但是数字视频和模拟视频又息息相关，很多数字视频都是通过模拟信号数字化后得到的。

模拟视频被数字化后，具有相当大的数据率，为了节省空间和方便管理，需要使用特定的方法对模拟视频进行压缩。根据视频压缩方法的不同，主要可以分为如下3种类型。

1．有损和无损压缩

在视频压缩中有损（Loss）和无损（Lossless）的概念与对静态图像的压缩处理基本类似。无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据完全一致，多数的无损压缩都采用RLE行程编码算法。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致，要得到体积更小的文件，就必须通过对其进行损耗来得到，在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不可恢复。几乎所有高压缩的算法都采用有损压缩，这样才能达到低数据率的目标。丢失的数据率与压缩比有关，压缩比越小，丢失的数据越多，解压缩后的效果一般越差。此外，某些有损压缩算法采用多次重复压缩的方式，这样还会引起额外的数据丢失。

2．帧内和帧间压缩

帧内（Intraframe）压缩也称为空间压缩（Spatial compression）。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有相互关系，所以压缩后的视频数据仍以帧为单位进行编辑。另外，帧内压缩一般达不到很高的压缩。

帧间（Interframe）压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧，具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点，也就是连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息。根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩（Temporal compression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩，对帧图像的影响非常小，所以帧间压缩一般是无损的。帧差值（Frame differencing）算法是一种典型的时间压缩法，它通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记录本帧与其相邻帧的差值，这样可以大大减少数据量。

3．对称和不对称压缩

对称性（symmetric）是压缩编码的一个关键特征。对称意味着压缩和解压缩占用相同的计算处理能力和时间，对称算法适合于实时压缩和传送视频，如视频会议应用就以对称压缩编码算法为好。而在电子出版和其他多媒体应用中，都是先把视频内容压缩处理好，然后在需要的时候播放，因此可以采用不对称（asymmetric）编码算法。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间，而解压缩时则能较好地实时回放，也就是需要不同的速度进行压缩和解压缩。一般情况下，压缩一段视频的时间比回放（解压缩）该视频的时间要多得多。例如，压缩一段3分钟的视频片断可能需要十多分钟的时间，而该片断实时回放时间只有3分钟。

1.2.9 SMPTE时间码

在视频编辑中，通常用时间码来识别和记录视频数据流中的每一帧，从一段视频的起始帧到终止帧，这期间的每一帧都有一个唯一的时间码地址。根据动画和电视工程师协会（Society of Motion Picture and Television Engineers, SMPTE）使用的时间码标准，其格式是“小时∶分钟∶秒∶帧”，或“hours∶minutes∶seconds∶frames”。一段长度为00∶02∶31∶15的视频片段的播放时间为2分钟31秒15帧，如果以30帧/秒的速率播放，则播放时间为2分钟31.5秒。

根据电影、录像和电视工业中使用的不同帧速率，各有其对应的SMPTE标准。由于技术的原因，NTSC制式实际使用的帧率是29.97fps而不是30fps，因此在时间码与实际播放时间之间有0.1%的误差。为了解决这个误差问题，设计出丢帧（drop-frame）格式，即在播放时每分钟要丢2帧（实际上是有两帧不显示，而不是从文件中删除），这样可以保证时间码与实际播放时间一致。与丢帧格式对应的是不丢帧（nondrop-frame）格式，它忽略时间码与实际播放帧之间的误差。