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整理人: andreas(2000-08-30 09:51:23), 站内信件
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个人VCD制作系统的原理
随着多媒体计算机技术的飞速发展，MPEG视频压缩卡和CD-R刻录机的售
价已经急剧下降，使VCD制作系统的成本已从两年前的30万元下降到目前的3万元
左右，从而促使了个人VCD光盘制作业务的蓬勃兴起。许多单位和个人已推出VCD
光盘制作的服务项目，将婚纱摄影、个人像册和家庭录像等珍贵的个人音像资料
配上自己喜欢的音乐后保存在CD-R光盘中。CD-R光盘在一般环境下的保存时间长
达100年之久，而画面质量丝毫不会受到损失，因此个人VCD制作业务受到了广大
消费者的普遍欢迎。
VCD制作系统是在普通PC机的基础上，增加MPEG压缩卡、CD-R刻录机、视
频特技编辑软件和VCD2.0编辑刻录软件等多媒体软硬件产品组合而成的。由于多
媒体软硬件产品的种类繁多，其性能和兼容性的差别较大，这不仅给VCD制作系统
的集成和使用带来很多技术问题，而且也使用户在选购VCD制作系统性能的优劣，
不少人为购到价高质次制作系统而懊恼不已。有些用户在购买时极力销售商杀价
，其结果必然是得到一套价格低、配置也低、质量和性能更低的VCD制作系统。本
文就此向准备购买或使用VCD制作系统的读者作一简要介绍。
MPEG视频压缩算法的特点
数字化后的数据量之大非常惊人，如果不对原始视频图像数据进行压缩
，则在与VCD 相同的光盘上只能存储20秒钟的中等分辨率（６４０＊４８０）彩
色视频图像。Ｐｈｌｉｐｓ和JVC公司在制定VCD标准时采用了MPEG-1数字图像压
缩编码国际标准（ISO/IEC11172），因此无论是专业或个人VCD 制作系统均使用
支持MPEG-1标准的视频图像压缩卡对视频信号进行压缩。
视频图像在时间和空间视频图像上具有很大的相关性。MPEG 视频压缩算
法主要采用离散余弦变换（DCT）来降低空间冗余度，采用预测编码和运动补偿技
术来减少时间冗余度。MPEG压缩算法中定义了三种不同类型的图像：帧内编码图
像：I。预测图像PC和双向预测图角2。I帧图像是用DCT压缩，不需要其它的图像
作参考。P帧图像采用预测编码和运动补偿技术，只记录相对前面I帧和P帧图像的
预测误差和运动的固执、估值。B帧图像也采用预测编码和运动补偿技术，但记录
的是相对前后I帧或P帧图像的预测误差和运动估值。标准的MPEG压缩编码数据流
是I、P、B三种图像的组合，每隔0。5秒有一帧图像，每两个B图像插在一对I或P
图像之间，因此典型的MPEG视频编码序列为IBBPBBPBB。。。。。。
MPEG算法理论虽然已经非常成熟，但是在技术上却很难克服噪声对图像
质量的影响，对于劣质的视频信号源，MPEG算法会将其误并和缺陷放大，使图像
质量进一步恶化，这就使得MPEG压缩算法对视频节目源的要求非常苛刻。对于快
速变化的背景，叶子沙沙作响的树木、波纹荡漾的水面（特别使有太阳光反射的
水面），MPEG压缩算法有时反而会产生消极的负面影像、，发使压缩图像常常出
现马塞克（小方块）现像。而对那些低对比度、光线柔和、边缘变化缓慢的视频
图像，MPEG压缩算法则具有最佳的压缩效果 。
二、VCD制作系统的组成及制作过程
VCD制作系统通常由计算机、MPEG视频图像压缩卡、CD-R刻录机及高速硬
盘等硬件设备组合而成，配以相应的控制和编辑软件就可完成VCD节目的制作。M
PEG压缩卡首先将录像机输出的模拟视频数字化，并按MPEG?/FONT>1标准规定的压
缩算法对数字视频信号进行压缩编码，再将其变为，MPG格式的压缩文件储存在硬
盘上。然后利用VCD2.0的编辑软件设计播放,MPG音视频文件WAV音频文件和各种静
态图像文件的目录和顺序,创建完VCD2.0播放菜单后,就可利用CD-R刻录机将所选
定的各种音视频文件按VCD2.0格式刻录在CD-R光盘上由于按VCD数据格式刻录的C
D-R盘片,可以在普通VCD影碟机或CD-ROM驱动器上读出,因此刻录好的CD-R盘实际
上就是VCD盘 .
一般的家用VHS录像机均采用模拟复合视频信号传输视频图像,由于复合
视频信号将所有的视频分量(亮度色度同步信号等)复合成一个信号,因此会产生亮
度和色度损失等问题,使图像质量降低;专业录像设备均采用S-Video/RGB和YUV等
分量视频信号来提高视频图像的质量,因此专业的VCD 制作系统Hi8,S-VHS,D1,D2
或Betacam播放系统来获得高质量的视频信号.而个人VCD制作系统通常使用VHS录
像带作为视频节目源因此其图像质量必然要比专业音像出版社发行的VCD质量逊色
.
MPEG 压缩算法的压缩比可达200:1,很明显99%以上的数据要被丢掉,因
此MPEG压缩算法必然导致图像细节的丢失而产生压缩失真,使压缩图像的质量有所
下降,MPEG图像的质量决不可能比视频节目源好,因此制作VCD节目时最好使用高质
量的视频节目源，并尽量使用母带,因为录像带每复制一次就增加一次背景噪声,
噪声会大大增加每帧图像得数据量,从而影响压缩图像的质量.如果MPEG有S-Vide
o输入端,要尽可能使用S-Video输入端以提高输入视频的质量.为了提高信噪比,应
尽可能消除各种噪声源, 如定期清洗录像机磁头.使用屏蔽性能较好的视频电缆`
给录像机和计算机设置公共地线.应该特别注意的是,实际景物经过摄像机录于磁
带上,在经录像机重放和视频电缆线的传输后产生的信号失真要比MPEG压缩失真影
响更大 .
由于VCD制作系统中已具有视频采集功能和高速大容量硬盘存储设备，因
此只要再配以数字视频编辑软件，就可构成一台非线形编辑系统，可以代替由多
台录像机、编辑机、特技机、调音台和字幕机等设备组成的传统模拟视频编辑系
统。目前比较流行的非线形编辑软件是美国Adobe公司Premiere软件。Premiere是
一种基于WINDOWS的非线形编辑软件，可提供上百种的特技处理功能，如淡入淡出
、翻转、变焦、镜像、模糊、波纹、球面、负片、水平和垂直移动等，并可配音
或叠加文字和图像。
VCD制作系统实质上也是一套功能强大的多媒体编辑和制作系统，可对文
字、表格、声音、动画和运动视频角等多媒体的数据进行编辑，因此利用VCD制作
系统不仅可以制作CD唱盘和CD-ROM多媒体光盘，还可以用于娱乐、游戏、教学、
演示和查询等众多的应用场合。
三、MPEG视频图像压缩卡
在 VCD制作系统中，MPEG图像压缩卡是一个关键性的核心部件，世界上
第一块基于PC机的MPEG压缩卡是由美国Optivision公司在1993年开发的Optivisi
on 压缩卡，目前国内市场上已有数十种不同品牌MPEG压缩卡，各种MPEG压缩卡的
图像分辨率均为352*240（NTSC）和352*288（PAL）。
从MPEG压缩算法的特点可以看出，MPEG压缩图像的质量主要取决于视频
输入图像的质量。因此对于图像质量较好的节目源，价格低廉的普及型MPEG与价
格昂贵的专业级MPEG压缩卡的图像质量差别不大。专业级MPEG压缩卡与普及型MP
EG 压缩卡在硬件上的主要区别在于，专业压缩卡支持RGB、YUV、D1、D2和Betac
am等专业输入格式，并带有数字滤波和非线形预加重等预处理功能，预处理功能
除了能减小视频信号中的噪声外，还可限制视频信号的动态范围，使输入信号更
容易压缩，有效地降低MPEG压缩算法引起的压缩失真，提高了压缩图像的主观清
晰度。专业MPEG压缩卡的配套软件功能也很强，例如对于快速运动原画面，可以
按自动或手动方式在任意点插入I帧图像，以减少马赛克现像的出现。
到目前为止，要对MPEG文件进行复杂的编辑是非常困难的，、即使采用
法国Vitec Multimeda公司的Video Clip MPEG软件对I、P、B图像序列进行编辑，
由于其特技编辑功能较弱，运行时间也令人难以忍受。因此人们通常利用专业的
编辑机、特技机和字幕机事先对录像带进行编辑，然后在使用VCD制作系统进行压
缩和刻录。由于编辑机、特技机和字幕机等编辑设备价格比较昂贵，再加上编辑
过程中对模拟视频信号进行的多次复制会造成图像质量的下降，美国SigmaDesjg
ns和Microsoft公司在1994年合作开发出了一种可编辑的MPEG压缩卡-REALmagic
producer。该压缩卡采用了两步MPEG压缩编码过程，首先将数字视频信号中的每
帧图像方式进行压缩，生成video for windows 格式的.AVI文件,然后再利用流行
的Adobe premiere专业视频编辑软件.文件进行编辑。编辑完以后，再将。AVI格
式的文件转换为.MPG格式的文件.
可编辑MPEG压缩卡由于采用两步MPEG压缩编辑码方式,因此其压缩时间是
一般MPEG压缩卡的3倍,可编辑MPEG压缩卡通常称为实时压缩卡,MPEG压缩卡被为非
实时压缩卡, 一般的MPEG压缩卡的3倍,可编辑MPEG压缩卡通常被称为非实时压缩
卡.一般的MPEG压缩卡被称为实时压缩卡。与MPEG压缩卡相比，非实时MPEG压缩卡
不仅价格较底，而且可以使用AVI编辑软件和动画制作软件对。.AVI文件进行逐桢
编辑.从而可使VCD 制作系统省去编辑机、特技机和字幕机等价格昂贵的编辑设备
。与编辑视频文件时所发费的时间相比，非实时压缩卡的压缩时间可以忽略不记
。
目前在国际国内市场上应用最广的是美国Optibase公司 MPEG Lab Suite
压缩卡和 Optivision公司的OptiVideo压缩卡。这两种MPEG压缩卡的预处理功能
略有差异，使得两种压缩卡的图像质量各有千秋。ＯptiVideo压缩卡注重图像的
清晰度，预处理时对视频信号的动态范围压缩比较小，因此压缩图像的明暗对比
显著，图像显得比较清晰。但是较高的亮暗对比度会使数字图像的锯齿状边缘显
得相对明显一些。MPEG Lab Suite正好相反，对视频信号的动态范围压缩比较大
，因此压缩图像的明暗对比度低，使得压缩图像显得比较柔和（模糊），不易看
出数字图像的锯齿状边缘，MPEG Lab Suite 以牺牲图像清晰度为代价来换取不易
看出的锯齿状边缘。从理论上讲，数字图像一定有锯齿状的边缘轮廓，只是亮暗
对比度高的图像边缘锯齿状轮廓显得比较明显，亮暗对比度低的图像边缘锯齿状
轮廓显得不明显罢了。
考察MPEG压缩卡的一项重要指标试看其长时间压缩后，音频和视频信号
是否同步，MPEG LAB SUIT 的音频和视频分别在两块卡上进行，由于两块卡有各
自的时钟基准，因此压缩30分钟后声音和图像不同步。OptiVideo的音频和视频压
缩都在同一块卡上，而且使用同一个时间基准，因此不会出现声像不同步的问题
。
四、CD-R刻录机
CD-R刻录机是VCD制作系统中的的另外一个关键部件。普通VCD光盘实用
金属母盘模压复制出来的，只能读不能写，因此用户无法利用一般的 VCD光盘来
保存自己的内容。CD-R是英文CD-Recordable的简称，意为可些小型光盘。CD-R标
准是由Philips公司于1991年制定出来的，七年前Philips的第一代CD-R刻录机问
世时的售价高大25000美元，而目前市面流行Philips刻录机国内市场售价仅3000
元，从而大大降低了VCD制作系统的成本。
目前国内市场中的CD-R刻录机种类较多，性能和价格的差别也非常大。
由于CD-R刻录机是利用聚焦激光束将有机染料烧黑后变成光痕来记录数据的，因
此为了保证VCD光盘上的数据安全性和可靠性，需要使用光学性能优良的CD-R刻录
机。Philips 公司CDD3610刻录机是目前唯一采用ROPC（Running Optimum Power
Control运行最优功率控制）控制方法的CD-R刻录机，ROPC可以使CD-R刻录机的
错误率小于10-16 （一般的CD-R刻录机为10-12），从而使ROPC技CDD3610刻录的
数据极为可靠。采用ROPC方法还可对不同品牌盘片的反射率进行自动补偿，使其
达到Red Book中规定的要求，因而CDD3610可以刻录和读取任何品牌的CD-R盘片；
即使盘片上有一些×指纹、灰尘、甚至划痕，CDD3610也能正确地刻录和读出数据
。
衡量CD-R刻录机的性能指标较多，如读写速度、所支持的CD格式种类、
刻录方式、缓存器大小和平均无故障时间（MTBF）等等，但是用户在购买CD-R刻
录机时往往只注意CD-R刻录机的刻录速度。目前市场中有1×，2×，4×三种刻录
速度，其价格也与刻录速度呈正比 。对于那些专业级且追求快速刻录效果的用户
，可选择刻录速度较快的CD-R刻录机。但是一定要注意：如果计算机速度不够快
的话，使用4 ×刻录机往往会出现缓冲器欠载（Buffer Underrun）错错误，使刻
录过程中断，从而报废CD-R盘。Philips的CDD3610刻录机只能以2×的速度进行刻
录，但是它采用了1MB的缓存器，并采用了独有的“直接局域拷贝（Drect Local
Copy）”功能，从而避免了在刻录过程中出现缓存器欠载运行错误。
另外，购买CD-R 刻录机时要注意是否支持CD-DA，CD-ROM，VCD-CD-Bri
dge和CD-UDF等格式，并具备轨道刻写（Track-at-Once）分段刻写（Multi-sess
ion）和增量包刻写（Incremental Packet Writing）四种刻录方式，支持CD-UD
F数据格式和增量包刻写方式的刻录机在DOS和Windows升级操作系统中，将被视作
逻辑驱动器。用户无须使用CD-R刻录软件，就可在操作系统或应用软件中直接对
CD-R刻录机进行读写操作。
由于技术上的原因，CD-R盘片与各种驱动器之间存在兼容性问题。其中
中牵涉到CD-R盘片的质量、CD-R刻录机的刻录性能以及CD-ROM驱动器和VCD影碟机
的读盘性能。用户制作VCD光盘的目的是为了长期保存珍贵的声像资料，因此建议
使用较好的Philips CD-R光盘。使用劣质CD-R光盘不仅在播放时会产生马赛克和
停帧现象，而且在刻录时往往中断刻录过程时盘片报废，反而得不偿失。
五、计算机系统配置
为了达到令人满意的视频画面质量和听觉效果，VCD制作系统必须要对数
据量很大得数字视频信号和音频信号进行实时处理。因此要求PC机的处理速度尽
可能地快，存储容量尽可能地大，从而对PC机的CPU速度和硬盘速度提出了较高的
要求。整个计算机系统推荐配置如下：
.IBM PC PENTIUM 166 以上。
.内存32MB 以上。
.硬盘2GB以上（转速5400转以上）。
.Windows 95 操作环境
.Adobe Premire 数字视频编辑软件
.Videopack VCD2.0 编辑刻录软件
计算机主板、内存、声卡及显示卡的选择也许认真考虑，这些通用部件
的性能和兼容性往往会影响整个VCD制作系统的正常使用。
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