【毕业学位论文】（Word原稿）电视节目播出制作系统的设计与实现-软件工程

中图分类号： 学校代码： 10055 密级： 公开 硕 士 学 位 论 文 电视节目播出制作系统的设计与实现 of of 要 I 摘 要 伴随着社会的高速发展进步，电视传媒业日益繁荣昌盛起来，受众群体的欣赏水平也随之提高，这就对各类型电视台的制作人员提出了高标准严要求，不仅要制作出新颖创新、寓教于乐的电视节目，其节目本身的后期制作技术层面也更要随之提高。如同计算 机处理其他数据文件一样 ，非线性编辑软件是对电视视频音频文件的编辑和处理，是可以随时随地、反复多次 应用 的 编辑和处理。非线性编辑技 术与以往传统模式的设备有着本质的不同，操作起来更能 提高工作效率，更加便于管理，对于电视画面的处理可更随机 ，不会因为特殊原因造成的画面顺序混乱而受到影响，且各项功能集于一体，物理体积小型化，也更易于和 其他编辑软件及互联网形成网络资源共享，从而为电视从业者提供了工作便利，为电视的制作播出提供更高端、更高质量 的服务。 本文所 设计的电视节目播出制作系统是建立在非线性编辑技术的基础上实现的。 将 大 容量存储设备配置 为 两级分区，加大带宽提高网络速度， 针对运行的可靠性设定了主备两台服务器同时进行数据库的管理应用，并设计了用户信息管理模块、材料采集模块、材料管理模块、节目编辑模块、输出模块等五大系统管理模块。对入网访问进行限制，且进行分级安全管理，通 过设置访问权限和设定用户登录口令密码以保障系统的安全控制。本文 在非线性编辑技术的基础上设计开发 的电视节目播出制作 软件，使节目剪辑工作更加简便 高效。 关键字 ：非线性编辑 电视节目制作 视频文件处理 I of TV is s of to V to As V to is to is It is to It In V is on is as to of is is in is by of on 录 录 摘 要 . I . 一章 绪论 . 1 第一节 研究背景 . 1 第二节 国内外研究现状 . 2 非线性编辑技术的发展趋势 . 3 非线性编辑技术在网络应用的优势 . 3 非线性编辑技术在播出制作中的特点 . 4 第三节 研究内容 . 4 第四节 论文结构 . 5 第二章 系统需求分析 . 7 第一节 系统总体 描述 . 7 第二节 系统用户类型分析 . 9 第三节 功能性需求分析 . 9 用户信息管理功能 . 9 素材采集功能 . 14 素材管理功能 . 15 节目编辑功能 . 16 输出功能 . 16 第四节 非功能需求分析 . 17 系统性能 . 17 先进性 . 17 开放性 . 18 目录 实用性 . 18 安全性 . 18 整体性及可扩展性 . 19 第三章 系统设计 . 20 第一节 系统设计目标 . 20 第二节 系统基础技术 . 21 网络结构 . 21 存储系统 . 21 第三节 系统基础架构设计 . 22 网络带宽分析 . 23 存储容量配置 . 23 服务器的安全设计 . 23 第四节 系统功能模块设计 . 24 用户信息管理模块 . 24 素材采集模块 . 27 材料管理模块 . 27 节目编辑模块 . 28 输出模块 . 30 内容管理 . 31 媒体数据存储管理 . 31 数据存储的流程 . 32 数据的迁移流程 . 33 统计功能 . 33 第五节 系统安全 . 34 计算机网访问安全 . 34 局域网络的安全控制 . 36 第六节 数据库设计 . 38 数据库设计要求 . 39 目录 V 数据库逻辑设计 . 40 数据库表设计 . 40 数据库安全性设计 . 42 第四章 系统实现 . 44 第一节 用户登录 . 44 第二节 素材采集 . 44 模拟视音频信号采集 . 45 通过 1394 采集数字视音频信号 . 46 第三节 素材导入 . 46 导入视、音频 . 46 导入 乐 . 48 第四节 故事板功能的实现 . 50 故事板的创建 . 50 添加材料到轨道 . 50 观看故事板片段 . 52 材料的编辑 . 52 故事板的保存 . 53 第五节 特技模块的实现 . 53 快放与慢放的制作 . 53 静帧的制作 . 55 其他特技的制作 . 56 第五章 总结 . 58 参考文献 . 60 致谢 . 62 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果 . 63 第一章 绪论 1 第一章 绪论 电视节目的剪辑制作除了有前期精细的筹划、拍摄，更重要的还要有工程繁杂的后期制作过程，这个过程包括了画面的剪接、音频的剪接、配乐、配音、音响设计、字幕、动画制作、特效设计等等。传统模式下的后期制作工作，无论是一个长时间的电视节目还是简洁精悍的电视短片，都需要运用到很多专门的设备和大量的时间。 传统的电视节目剪辑制作工作，是在编辑过程中应用计算机、原始录像带的 线性 化和模拟特性进行制作，最后再以编辑成的电子模式为最终成品。由于在整个编辑过程中，所编辑制作的内容都是要按照顺序组合而成的，如果想要切换到之前某一画面进行修改增添或者想要穿插、更换画面场景，那么这个画面场景后面的所有场景都要按顺序重新录制编辑，从而造成整个编辑制作过程冗长，非常耗时，严重影响工作效率和进度。 非线性编辑软件系统正是为了消除传统模式的编辑制作中许多耗费时间、不便捷和影响工作效率等问题应运而生的。非线性编辑软件系统主要是使用计算机进行音视频的制作，拥有强大而智能的对视频和音频的专业处理能力，特技效果和切换方式种类丰富，人性化的操作模式简单易学。 第一节 研究 背景 在各行各业都竞争异常激烈的当下，各类型网络化的应用迅速发展，电视的播出制作技术也在顺应时代而发生变迁，先进的数字化、网络化技术已成为必然趋势。 随着社会的发展进步，电视机早已成为人们日常必不可少的物件，又随着生活物质水平的不断提高，人们对精神层次方面的需求也在增强，对待电视播出水平的要求也大大增添，一个电视节目的完美播出除了要有贴近人心的内容和精彩的演绎之外，整体的播出技术制作才是重中之重。 随着我国将在 2012 年全面以数字信号替代模 拟信号的规划，对电视节目制作播出的数字化、网络化转变的需求与日俱增。电视中的那些若干个不同内容第一章 绪论 2 的画面，都是需要通过剪接再组接，构成一个个完整的画面，以此来取悦满足不同层次的观看者的口味，所以对于电视节目制作播出的从业者来说，掌握好电视制作的编辑处理技术是尤为重要的。 第二节 国内外研究现状 自上世纪 90 年代中期以来，伴随着计算机硬件环境和音视频编辑软件的进一步完善和发展，电视播出的后期制作也进入了数字网络时代。最大的表现特点就是采用了非线性编辑技术，非线性编辑技术是在新世纪迅速发展的技术之一，它将传统模式 的媒体信号剪辑与最先进的计算机通信技术结合起来，使电视播出制作编辑得更加简洁快速，更加提高工作效率。 非线性编辑技术源于欧美等发达国家。如今占据市场主流的依然是国外的技术产品，近几年，国内的几家软件厂商依托在国外硬件平台上相继自主开发出了本土的非线性编辑技术产品，并在很短的几年里占据了相当大的国内市场份额。 近年来，通信技术越来越多的应用到了电视后期制作中，非线性编辑技术因此作为一个全新的技术概念出现了。非线性编辑技术将节目编辑、节目播出、电视信号收录等多种工作连接起来，实现各部门资源共享，大大提升了节目后期制作的效率和播出的精确性。 非线性编辑技术在九十年代初期就已开始应用。早期的系统功能很少而且简单，存储时间短暂，价格成本也颇高，与传统模式的编辑系统相比没有过于明显的优势。随着软件技术的高速发展，非线性编辑技术也在不断地提高，从而使得其在功能和成本上开始明显优于传统模式的编辑系统，最重要的是，非线性编辑顺应了数字化的潮流。 电视节目的编辑和制作就是将画面叠加在一起，有些画面还需要重复的使用，在画面叠加的基础上工作人员需要添加各种特技、动画效果和字幕来是电视节目更加完美，但是在叠加的过程中画面的质量是不能收 到影响的。而恰恰非线性编辑软件系统可以解决问题，实现所需要的一切功能。非线性编辑软件系统是以数字信号的形式存储在计算机硬盘中的，就算一个材料被反复多次的使用后，也不会出现材料损坏和信号下降的情况。 第一章 绪论 3 非线性编辑技术的发展趋势 非线性的编辑的技术是应用在计算机上设备的软件系统，它的发展也将追随着计算机的发展趋势，对于硬件而言，容量越来越大，物理体积却越来越小。现今网络技术的高速发展，非线性编辑软件系统也将于单机状态向网络化的非线性编辑技术转变，随着电视技术逐渐发展成全面的数字化，非线性的编辑技术在 电视节目编辑制作中的应用，将电视节目的形态得到改变。 非线性编辑技术在网络应用的优势 资源共享 通过网络中可以对硬盘中的资源进行共享，按照不同的职能和权限一起使用，从而可以合理的安排资源，同时也是对各种软资源的共享。 便捷的管理 传统的播出制作内容繁多，功能分工不明确，不易于管理，而非线性编辑技术则将制作内容各项职能分工细化，提高效率，形成流水线式工作过程，使整个工作工程便于管理，容易掌控。 提高工作效率。 通过非线性编辑技术资源共享特性的 应用，播出人员可以对存储的所有信息进行共享，各项职能可以根据需要同时进行信息材料的浏览，编辑，下载，以及上载，从而大量的节省工作时间，大大的提高了工作效率，并且，可以兼容不同格式的音视频文件，避免了播出制作中格式转换的麻烦。 增强播出质量 非线性编辑系统拥有大容量的存储介质，可以保证电视节目长时间的安全播出。并且从材料的采集到策划再到制作，始终保证数字化高质量图像，同样使播出的图像质量得到最大限度的满足，还可以避免播出过程中由于更换录像带造成的播出事故，或者由于拷贝出现的信号损失的现象。 第一章 绪论 4 降低制作成本 传统的播出制作所使用的设备寿命相对较短，工作量加大就会出现故障，且维护成本极高。而非线性编辑则可以相应的解决这些问题，非线性编辑系统拥有完善的可升级性，可以根据不同功能来选择设备等级所需的配件，从而使播出制作的成本大幅降低。 非线性编辑技术在播出制作中的特点 非线性编辑的技术拥有丰富的编辑制作手段，电视工作者可以利用各种图形图像支持软件，来完成电视画面的剪接处理以及动画的制作；可以提供实时字幕的插入，并且还可以调动多种特技效果，以此来增添电视画面组接的多样化，让 换面更具观赏性，提高了电视制作水平。 1、在材料采集是获得高质量的信号 存储在计算机硬盘中的，就算一个材料被反复多次的使用，也不会出现材料损坏和材料信号质量降低的情况。 2、提高制作编辑的效率 电视节目的后期制作并不是简单的备份和删除，往往要进行包括音视频剪接、录制、音响设计、配音、配乐、字幕、特效、动画等多种工作内容，在传统模式的编辑制作下，通常要花费太多的时间和人力，而且最后的效果也不是很好。随着非线性编辑软件的出现，电视人可以更简便的操作制作编辑系统，可以随时随地的进行画面内容的修改和替换，极大地提高 了工作效率。 但是现有的非线性编辑软件的操作软件都比较繁琐，对于区县电视台来说反而增添了工作量，使效率降低。而电视节目播出制作系统的设计与开发可以使工作人员的操作更加简易，高效。 第三节 研究 内容 本文通过对电视台播出制作的操作流程和一些视音频剪辑系统软硬件的了解调研，以及对当前电视播出技术的发展趋势的思考，根据用户自身的工作背景、技术能力、管理制度和现有摄像机、播放器等设备的情况，并结合电视播出制作工作所需的非线性编辑软件系统的技术特点，对所设计的电视播出制作第一章 绪论 5 编辑系统进行需求分析，系统设计等活动，以期最 终实现系统得以应用的目的。 第一，本文所提出的设计思路和设计流程，都是不仅仅顺应当下电视播出制作技术的最新发展趋势，同时还结合了现实工作中所出现的问题，在原有完善的技术基础上加以改进和创新，既能达到技术变革的目的，又可以保证实际的工作应用。 第二，在对电视播出制作技术内容、特点的介绍和今后整个电视节目制作行业的技术发展变化现状的研究之后，将以需求分析的情况为基准，更进一步的钻研实现实际需求所必需具有的方法和过程，最为重要的是对电视播出制作系统的进行详细严密的系统设计，并制定相应的规范制度。 第三，在对电视节 目制作播出系统设计的过程中，要重点找出现实工作中的不足，找到技术难点和要点，从而更深入的研究相关的技术方法和与之相关的各类知识。 最后，在初步完成电视播出制作系统设计后，要对系统设计开发的全部流程和实现情况加以总结，还要运用到工作当中进行阶段性测试和调整，更要根据实际工作情况和现有管理制度提出进一步的改善建议。 第四节 论文 结构 论文 总共分为五个章节，每个章节的内容如下： 第一章 我们根据现今电视节目编辑制作技术的发展进程以及对相关技术的了解，介绍了应用于电视节目制作播出的编辑系统的概况和视音频编辑工作的背景， 同时分析了系统的现状。 第二章 对电视节目编辑制作系统进行全方位整体的需求分析，根据分析所设计系统针对编辑工作发挥的作用和主要功能，进行详细的模块区分，并对各项模块的功能进行简单的说明。 第三章 对前一章需求分析所区分出的模块的实现进行具体的系统设计，通过对系统实现的可行性分析，再结合所设计的系统各个模块的特点和需求，建立出整体的系统架构设计方案，并按照软件工程专业的设计流程展开细致的设计，其中包括对软件数据库结构设计，相关的设计简图等。 第四章 在对电视节目编辑系统进行了需求分析和系统总体设计的基础上，基于前两章的工作内容 ， 对系统中的各个模块的实现情况逐一做介绍。 第一章 绪论 6 第五章 最后为 设计的电视节目编辑制作系统进行总结，简单描述设计和实现的过程，结合实际工作情况指出系统中存在的不足，并依此提出合理的改善建议。第二章 系统需求分析 7 第二章 系统需求分析 通过对电视节目制作播出相关工作的了解，再根据电视台的要求，得到以下结论： 首先，传统模式的播出制作技术已经不能跟上飞速发展的数字化播出系统的步伐，先进的音视频编辑系统的出现不仅带来了电视制作技术上的革新，还带来了电视制作工作的高效率和高精准度。其次，传统模式的电视播出制作技术滞后，操作方法繁琐、安全性不确定 ，电视播出制作编辑系统在继承了传统制作模式中的优势之外，还将原有系统存在的各种弊端进行了纠正和完善。第三，根据电视台目前的工作现状和发展需要，电视播出制作技术和所需软硬件设备实现系统化、信息化已经成为必然的趋势，确定了开展对电视播出制作中的非线性编辑技术的设计研究工作。 通过对国内外非线性编辑技术相关软件、设备的技术研发的调研和了解，充分掌握了非线性编辑技术的优缺点，以及整体设计开发流程。在进一步的分析后，认识到非线性编辑技术技术为电视后期制作工作带来的重要意义。非线性编辑技术为电视制作播出带来了全新的技术 概念，提高了工作效率，更为电视业实现数字化进程提供了保障。 第一节 系统总体描述 电视节目播出制作编辑系统是一个应对电视节目播出制作所研发设计的编辑技术系统。电视节目制作编辑系统的设计为电视的播出制作营造了一个高端完善的制作环境，使得电视编辑制作工作规划的更加整体性，更加的专业性，将传统模式的繁琐冗长的电视制作工作进行了修正和整合。电视后期制作中所需要的包括视频剪接、音频编辑、字幕编排、动画设计、特技效果等工作统一到系统之中。另外，电视播出制作编辑系统基于计算机网络技术上，真正实现制作过程联网，并对其他相 关制作设备提供信息化支持。电视播出制作编辑系统相较于传统模式的电视制作技术最大的特性就是，可以更便于连接互联网进行工作，并与其他耗材产品设备更好的相融合。 第二章 系统需求分析 8 电视播出制作编辑系统具有三项操作内容： 1、将摄制成品由模拟信号通过采集卡转换为数字信号； 2、在计算机硬盘中进行存储； 3、采用专业编辑软件后期编辑、修改所存储的播出材料。 随心所欲地控制制作内容的时间长短，可以根据需要任意修改，这是传统模式的线性编辑系统无法比拟的功能，传统的线性编辑系统仅能做到画面场景的替换和修改，所以制作出来的内容总不能做到至善尽美。 电 视播出制作编辑系统制作还可以随时随地的添加各种特技效果、融入各类图形、动画、字幕、配乐等，再由音视频采集卡将数字信号还原成模拟信号，转录到所需的原始录像带上，或直接输出数字信号。具体来说有以下几个环节 :首先，由于该系统采用数字信号处理，除了 A/D, D/A 转换，压缩与解压缩等，可能会引起一些信号损失外，其它处理均能保证图像的原有质量，没有传统的线性编辑系统制作过程中出现的缺失信号、影响图像质量、背景噪音增添等现象，在采集动态视频信号时，还可以对图像的亮度，色彩度，对比度等参数进行修改，在处理视频信号时，应该 根据计算机硬盘空间的大小，所制作的节目长短和所编辑材料的大小，适当调整压缩比值。软件系统的结构功能如图 图 节目制作 编辑系统功能结构图 节目制作编辑系统 用户信息管理 素 材 编 辑 声音 输 出 采集 管理 1394 采集 视音频采集 特技 动画 第二章 系统需求分析 9 第二节 系统用户类型分析 从系统需求的角度分析，在本系统中主要涉及系统管理员，记者以及编辑三类用户，他们都有其相应的操作权限和管理内容。 系统管理员主要对用户信息管理功能进行管理，主要包括级别管理、角色管理、部门管理、用户管理以及流程管理等方面。可以创建，修改，删除角色、部门以及用户。同时还可以根 据需求设置相应用户以及部门的权限，是负责整个系统正常运行的重要部分。 记者主要负责素材 （也称材料） 的采集和管理工作，素材的采集都是由记者来完成，同时记者还需要根据需求对已存在的数据进行添加删除等操作。 编辑人员主要负责节目的编辑工作，他们可以根据其相应的权限对素材进行选择、编辑、剪接等操作，同时还需要将故事板输出成为播出文件。 第三 节 功能性需求分析 根据需求，电视播出制作系统需要分为用户信息管理、材料采集、材料管理、节目编辑、输出五个模块。其中，材料采集包括音视频采集和 1394 采集。具体功能说明如下： 用户信息管理功能 系统管理需要完成数据资料计算机管理系统的用户级别管理、权限管理、部门管理和用户管理。用户管理功能 结构 图如图 示。 第二章 系统需求分析 10 图 用户管理功能 结构 图 级别管理 级别管理中可以为不同类型的节目播出设定不同级别的保密方式，级别管理同用户管理密切关联，保证对节目播出数据的分级安全存取。根据不同性质的数据资料，需要根据保密程度进行分级存储，需要根据分配权限的高低访问不同级别的节目数据。用户级别管理功能如图 示。 图 用户级别管理用例图 用户管理 增加用户 编辑用户 删除用 户 编辑用户角色 编辑用户使用权限 编辑所属部门 第二章 系统需求分析 11 角色管理 角色管理的设定限定了对播出系统的使用范围，增添了系统的使用和管理上安全性。设置角色的权限是按照整个播出系统的工作流程中的各个环节分配设定，再根据播出制作过程中不同职能分配给指定不同的角色。 角色分配到不同的权限，可以对每一个所使用的权限进行细致的区分，以明确该权限在播出工作中的职能范围，限制其不可进行其权限范围之外的操作。所有这些操作都有细致的级别区分。角色分配管理如图 示。 图 用户角色管理用例图 部门管理 每个权限的使用必须与指定的部门相联系，系统通过相关操作部门的管理，进行相应的增添、修改、删除 ，如图 示 。系统可以为部门设定一个或若干个角色，用户继承部门具有的角色属性。 第二章 系统需求分析 12 图 用户部门管理用例图 用户管理 用户管理采用分层管理方式，首先根据使用的具体情况定制若干部门，并赋予相应的所属权限，然后再分门别类的归入相应的部门。一个用户可以归属多个部门，这样当其中一个部门的属性发生改变时，只要修改部门的属性权限就可以了，不再需逐个修改部门中每个用户的权限了。用户管理结 构如表 用户管理用例图如图 示。 表 用户管理功能结构表 类别 数据项名称 描述 用户管理 增添用户 添加新的用户 编辑用户 修改用户权限、密码等信息 删除用户 删除已有用户 第二章 系统需求分析 13 图 用户管理用例图 流程管理 在以往的操作系统中，整个工作流程在系统搭建完成后便封装。但是当流程出现变化，操作内容复杂化时，就会导致很多应用模块发生很大的变化，由此也导致应用层混乱。 本文所设计的播出制作系统引入工作流程管理功能，以满足所在电视台对制作流程的各项需求， 提供用户流程更改的权利和功能。当操作中组织结构发生变化而引起工作流程变化时，无需对原有的内容及应用模块进行大幅度更改，而是通过“流程配置程序”直接更改业务流程便可，使得系统流程管理更加流畅便捷。 操作流程的完善配置以及灵活的应用，既可以满足播出制作中调整的需要，又可以因我台将来根据业务发展调整系统时，避免系统出现结构性的变化，用以留存现有资源。因此，在设计本系统时，我们将操作流程的管理与实际的客户端软件逻辑脱离，以实现用户灵活配置工作流程的需求，并基于 供可视化的管理手段，使得播出工作的 管理更加高效和直观。任何时候都能够监管执行的状态还可以进行远程的调控。 系统中需要一个系统管理员，系统管理员可以创建用户信息的管理功能，第二章 系统需求分析 14 并且可以根据需求进行删除、设置账户密码的功能。其他编辑制作人员没有权利创建和删除账户。系统管理员可以根据不同的需求设置编辑与记者之间，部门与部门之间的操作权限。 素材采集功能 图 材料采集用例图 素材 （材料） 搜集的方式和渠道很多，既有来自于传统音视频制作系统中的原始资