第1章 基础知识
本章知识索引
1.1 概述
很多视频设计师在进入这个领域的时候,往往都会直接忽略掉这部分知识,甚至认为这些基本概念没什么大用,其实不然。在影视制作中,由于不同硬件设备、平台和各种软件的组合使用,以及不同视频标准的差别,由此引发的诸如“画面产生变形或抖动”和“视频分辨率和像素比不一致”等一系列问题,都会极大地影响画面的最终效果。本节将针对影视制作中所涉及的基础知识做简要讲解,这些知识点虽然很枯燥,但是非常关键,对设计师来说都是非常重要的、必须深刻理解的概念。
1.2 视频基础知识
本节知识概要
After Effects是一个图形视频处理软件,因此它涉及了很多多媒体方面的专业知识,在学习After Effects之前,掌握相关的专业知识,可以很快理解后面的知识点。
1.2.1 数字化
将摄像机拍摄的素材,采集到计算机硬盘中,通过非线性编辑软件对这些素材进行处理,将处理好的画面内容输出,最后在电视或相应的设备上播放,以上的过程,就可以理解为数字化应用的过程。数字化非线性编辑技术的应用,颠覆了传统工作流程中十分复杂的线性编辑技术和应用模式,极大提升了现代视频设计师创作的自由度和灵活度,同时也将视频制作水平提升到了一个新的层次。
1.2.2 电视标准
电视标准是对电视信号的传输方式及各项技术指标的规定,包括黑白电视体制、彩色电视制式和频道划分。全球有多种电视制式,每种制式都有各自的特点,下面介绍3种常见制式。
1.NTSC制式
NTSC(国家电视标准委员会,National Television Standards Committee)制式奠定了“标清”的基础。不过该制式从产生以来除了增加了色彩信号的新参数之外没有太大的变化,且信号不能直接兼容于计算机系统。
NTSC制式的电视播放标准如下。
· 分辨率720像素×480像素。
· 画面的宽高比为4:3。
· 每秒播放29.97帧(简化为30帧)。
· 扫描线数为525。
目前,美国、加拿大等大部分西半球国家以及日本、韩国、菲律宾等在使用该制式。
2.PAL制式
PAL制式又称为帕尔制,是在NTSC制式的技术基础上研制出来的一种改进方案,并克服了NTSC制式对相位失真的敏感性。
PAL制式的电视播放标准如下。
· 分辨率720像素×576像素。
· 画面的宽高比为4:3。
· 每秒播放25帧。
· 扫描线数为625。
目前,中国、印度、巴基斯坦、新加坡、澳大利亚、新西兰以及一些西欧国家和地区在使用该制式。
3.SECAM制式
SECAM(法文Sequentiel Couleur A Memoire的缩写,意思是“按顺序传送彩色与存储”)制式又称塞康制,由法国研制,SECAM制式的特点是不怕干扰,彩色效果好,但兼容性差。
SECAM制式的电视播放标准如下。
· 画面的宽高比为4:3。
· 每秒可播放25帧。
· 扫描线数为819。
SECAM制式有3种形式:一是法国SECAM (SECAM-L),主要用在法国;二是SECAM-B/G,用在中东和希腊;三是SECAM D/K,用在俄罗斯和西欧。
1.2.3 分辨率
分辨率(Resolution,也称之为“解析度”)是指单位长度内包含的像素点的数量,它的单位通常为像素/英寸(ppi)。
由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的,因此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就越多。以分辨率为720像素×576像素的屏幕来说,即每一条水平线上包含有720个像素点,共576条线,即扫描列数为720列,行数为576行。
目前显示器的主流分辨率是1920×1080,2K分辨率(指屏幕横向像素达到2000以上)的显示器正逐渐普及,而4K(指屏幕横向像素达到4000以上)是未来显示器的趋势。在After Effects软件中,可以在新建“合成”面板中设置分辨率,如图1-1所示。
图1-1
1.2.4 像素比
像素比是指图像中的一个像素的宽度与高度的比。使用计算机图像软件制作生成的图像大多使用方形像素,即图像的像素比为1:1,而电视设备所产生的视频图像,就不一定是1:1。
PAL制式规定的画面宽高比为4:3,分辨率为720×576。如果在像素为1:1的情况下,可根据宽高比的定义来推算,PAL制式图像分辨率应为768×576。而实际PAL制式的分辨率为720×576,因此,实际PAL制式图像的像素比是768:720=16:15=1.07。即通过将正方形像素“拉长”的方法,保证了画面4:3的宽高比例。
在After Effects软件中,可以在新建合成的面板中设置画面的像素比,如图1-2所示。或者在项目窗口中,选择相应的素材,按Ctrl+Alt+G组合键,打开素材属性设置面板,对素材的像素比进行设置,如图1-3所示。
图1-2
图1-3
After Effects可以利用“关键帧”“表达式”“关键帧助手”和“曲线编辑器”等技术来对滤镜里面的参数或图层属性制作动画。此外,After Effects还可以使用“运动稳定”和“跟踪控制”来制作关键帧,并且可以将这些关键帧应用到其他图层中产生动画,同时也可以通过嵌套关系来让子图层跟随父图层产生动画。
1.2.5 帧速率
帧速率就是FPS(Frames Per Second),即帧/秒,是指每秒钟可以刷新的图片的数量,或者理解为每秒钟可以播放多少张图片。
帧速率越高,每秒所显示的图片数量就越多,从而画面会更加流畅,视频的品质也越高,当然也会占用更多的带宽。当然,过小的帧速率会使画面播放不流畅,从而产生“跳跃”现象。
在After Effects软件中,可以在新建合成面板中设置画面的帧速率,如图1-4所示。当然也可以在素材属性设置面板进行自定义设置,如图1-5所示。
图1-4
图1-5
1.2.6 运动模糊
运动模糊的英文全称是Motion Blur,运动模糊并不是在两帧之间插入更多的信息,而是将当前帧与前一帧混合在一起所获得的一种效果。
开启运动模糊的最核心的目的是:使每帧画面更接近,减少帧之间因为画面差距大而引起的闪烁或抖动,从而增强画面的真实感和流畅度。当然,应用了运动模糊之后,也会在一定程度上牺牲图像的清晰度。在After Effects软件中,可以在时间线窗口中开启素材的运动模糊和运动模糊总按钮,如图1-6所示。
图1-6
1.2.7 帧混合
帧混合是针对画面变速(快放或慢放)而言的,将一段视频进行慢放处理,在一定时间内没有足够多的画面来表现,因此会出现卡顿的现象,将这段素材进行帧混合处理,就会在一定程度上解决这个现象。在After Effects软件中,可以在时间线窗口中开启素材的帧混合和帧混合总按钮,如图1-7所示。
图1-7
1.2.8 抗锯齿
抗锯齿的英文全称是Anti-aliasing,抗锯齿是指对图像边缘进行柔化处理,使图像边缘看起来更平滑。同时,抗锯齿也是提高画质,使画面变柔和的一种方法。在After Effects软件中,可以在时间线窗口中开启素材的质量和采样,如图1-8所示。
图1-8
1.3 支持的文件格式
本节知识概要
After Effects支持很多种文件格式,常见的图形图像、视频、音频格式都能很好地支持,在对这些文件进行加工后,After Effects可以生成多种格式的文件,以满足用户的不同需要。
1.3.1 图形图像的格式
计算机的图形图像格式大大小小有几十种,每一种都有各自的特点。After Effects支持的常用的图形图像格式,包括为以下10种。
1.GIF格式
GIF是英文Graphics Interchange Format(图形交换格式)的缩写,它的特点是压缩比较高,磁盘空间占用较少,所以这种图像格式迅速得到了广泛的应用。
GIF格式最大只能保存8位色深的数码图像,所以它最多只能用256色来表现物体,对于色彩复杂的物体它就力不从心了。
尽管如此,这种格式仍在网络上大行其道,这和GIF图像文件短小、下载速度快、可用许多具有同样大小的图像文件组成动画等优势是分不开的。
2.FLM格式
FLM格式是Premiere输出的一种图像格式,Premiere将视频片段输出成序列帧图像,每一帧的左下角为时间码,以SMPTE时间编码为标准显示,右下角为帧编号,可以在Photoshop中对其进行处理。
3.JPEG格式
JPEG也是常见的一种图像格式,它的扩展名为.jpg或.jpeg,其压缩技术十分先进,它用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据,在获取极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像。
换句话说,就是可以用最少的磁盘空间得到较好的图像质量。由于JPEG格式的压缩算法是采用平衡像素之间的亮度色彩来压缩的,因而更有利于表现带有渐变色彩且没有清晰轮廓的图像。
4.PNG格式
PNG(Portable Network Graphics)是一种新兴的网络图像格式,它有以下几个优点。
首先,PNG格式是目前保证最不失真的格式,它汲取了GIF和JPEG两者的优点,存贮形式丰富,兼有GIF和JPEG的色彩模式。
它的另一个特点是能把图像文件压缩到极限以利于网络传输,但又能保留所有与图像品质有关的信息,因为PNG采用无损压缩方式来减少文件的大小,这一点与牺牲图像品质以换取高压缩率的JPEG有所不同。
它的第3个特点是显示速度很快,只需下载1/64的图像信息就可以显示出低分辨率的预览图像。
最后,PNG同样支持透明图像的制作,透明图像在制作网页图像的时候很有用,可以把图像背景设为透明,用网页本身的颜色信息来代替设为透明的色彩,这样可让图像和网页背景很和谐地融合在一起。
PNG格式的缺点是不支持动画应用效果。
5.TGA格式
TGA(Tagged Graphics)文件的结构比较简单,是一种图形、图像数据的通用格式,在多媒体领域有着很大影响,是计算机生成图像向电视转换的一种首选格式。
6.TIFF格式
TIFF(Tag Image File Format)是Mac(苹果机)中广泛使用的图像格式,它的特点是存储的图像细微层次的信息非常多。
该格式有压缩和非压缩两种形式,其中压缩可采用LZW无损压缩方案存储。目前在Mac和PC上移植TIFF文件也十分便捷,因而TIFF现在也是PC上使用最广泛的图像文件格式之一。
7.PSD格式
这是著名的Adobe公司的图像处理软件Photoshop的专用格式Photoshop Document(PSD)。PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张草稿图,它里面包含有各种图层、通道、遮罩等多种设计的样稿,以便于下次打开文件时可以修改上一次的设计。
在Photoshop所支持的各种图像格式中,PSD的存取速度比其他格式快很多,功能也很强大。
8.AI格式
AI是Adobe Illustrator的标准文件格式,是一种矢量图形格式。
9.WMF格式
WMF即图元文件,扩展名包括.wmf和.emf两种。它是微软公司定义的一种Windows平台下的矢量图形文件格式。
10.DXF格式
DXF格式是由Autodesk公司开发的,用于AutoCAD与其他软件之间进行CAD数据交换的CAD数据文件格式,它是一种矢量图形文件。
1.3.2 视频编码的格式
计算机的视频格式大大小小有几十种,每一种都有各自的特点。After Effects支持的常用的视频格式,包括为以下6种。
1.AVI格式
它的英文全称为Audio Video Interleaved,即音频视频交错格式。所谓“音频视频交错”,就是可以将视频和音频交织在一起进行同步播放。这种视频格式的优点是图像质量好,可以跨多个平台使用。缺点是体积过于庞大,而且更加糟糕的是压缩标准不统一,因此经常会遇到高版本Windows媒体播放器播放不了采用早期编码编辑的AVI格式视频,而低版本Windows媒体播放器又播放不了采用最新编码编辑的AVI格式视频。其实解决的方法也非常简单,本书将在后面的视频转换、视频修复部分中给出解决的方案。
2.MPEG格式
MPEG的英文全称为Moving Picture Expert Group,即运动图像专家组格式,家里常看的VCD、SVCD、DVD就是这种格式。MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准,它采用了有损压缩方法,从而减少运动图像中的冗余信息。MPEG的压缩方法就是保留相邻两幅画面绝大多数相同的部分,而把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除,从而达到压缩的目的。目前MPEG格式有3个压缩标准,分别是MPEG-1、MPEG-2、和MPEG-4。
MPEG-1:它是针对1.5Mbit/s以下数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音编码而设计的国际标准,也就是通常所见到的VCD制作格式,这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg及VCD光盘中的.dat文件等。
MPEG-2:设计目标为高级工业标准的图像质量以及更高的传输率,这种格式主要应用在DVD/SVCD的制作(压缩)方面,同时在一些HDTV(高清晰电视广播)和一些高要求的视频编辑、处理上面也有相当的应用。这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盘上的.vob文件等。
MPEG-4:MPEG-4是为了播放流式媒体的高质量视频而专门设计的,它可利用很窄的带宽,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求使用最少的数据获得最佳的图像质量。MPEG-4最有吸引力的地方在于它能够保存接近于DVD画质的小容量视频文件。这种视频格式的文件扩展名包括.asf、.mov和DivX、AVI等。
3.MOV格式
美国Apple公司开发的一种视频格式,默认的播放器是苹果的Quick Time Player。具有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度。MOV的最大的特点还是跨平台性,既能支持MacOS,又能支持Windows系列。
4.ASF格式
ASF的英文全称是Advanced Streaming Format,它是微软为了和现在的Real Player竞争而推出的一种视频格式,用户可以直接使用Windows自带的Windows Media Player对其进行播放。由于它使用了MPEG-4的压缩算法,所以压缩率和图像的质量都很不错。
5.FLC格式
FLC是Autodesk公司的动画文件格式,这是以3DS中的标准格式。是一个8位动画文件,每一帧都是一个GIF图像。
6.RMVB格式
这是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式,它的先进之处在于RMVB视频格式打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式,在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源,就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率,这样可以留出更多的带宽空间,而这些带宽会在出现快速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下,大幅地提高了运动图像的画面质量,从而图像质量和文件大小之间就达到了微妙的平衡。
1.3.3 音频编码的格式
计算机的音频格式大大小小有几十种,每一种都有各自的特点。After Effects支持的常用的音频格式,包括为以下6种。
1.WAV格式
WAV是微软公司开发的一种声音文件格式,它符合RIFF(Resource Interchange File Format)文件规范,用于保存Windows平台的音频信息资源,被Windows平台及其应用程序所支持。WAV格式支持MSADPCM、CCITT A LAW等多种压缩算法,支持多种音频位数、采样频率和声道,标准格式的WAV文件和CD格式一样,也是44.1kH/z的采样频率、速率88KB/s秒、16位量化位数。WAV格式的声音文件质量和CD相差无几,也是目前PC上广为流行的声音文件格式,几乎所有的音频编辑软件都识别WAV格式。
由苹果公司开发的AIFF(Audio Interchange File Format)格式和为UNIX系统开发的AU格式,它们都和WAV非常相像,大多数音频编辑软件也都支持这几种常见的音乐格式。
2.MP3格式
MP3格式诞生于20世纪80年代的德国,所谓MP3也就是指MPEG标准中的音频部分,也就是MPEG音频层。根据压缩质量和编码处理的不同分为3层,分别对应.mp1、.mp2和.mp3这3种声音文件。
MPEG音频文件的压缩是一种有损压缩,MPEG3音频编码具有10:1~12:1的高压缩率,同时基本保持低音频部分不失真,但是牺牲了声音文件中12~16kHz高音频这部分的质量来换取文件的尺寸。
相同长度的音乐文件,用MP3格式来存储,文件大小一般只有WAV文件的1/10,而音质要次于CD格式或WAV格式的声音文件。
但是MP3音乐的版权问题一直是找不到办法解决,因为MP3没有版权保护技术,说白了也就是谁都可以用。
MP3格式压缩音乐的采样频率有很多种,可以用64kHz或更低的采样频率节省空间,也可以320kHz的标准达到极高的音质。用装有Fraunhofer IIS Mpeg Lyaer3的 MP3编码器(现在效果最好的编码器) Music Match Jukebox 6.0在128kHz的频率下编码一首3分钟的歌曲,得到2.82MB的MP3文件。
采用缺省的CBR(固定采样频率)技术可以以固定的频率采样一首歌曲,而VBR(可变采样频率)则可以在音乐“忙”的时候加大采样的频率获取更高的音质,不过产生的MP3文件可能在某些播放器上无法播放。
3.MIDI格式
MIDI(Musical Instrument Digital Interface)允许数字合成器和其他设备交换数据。MIDI文件并不是一段录制好的声音,而是记录声音的信息,然后告诉声卡如何再现音乐的一组指令。这样一个MIDI文件每存1分钟的音乐只用5~10KB。
MIDI文件主要用于原始乐器作品、流行歌曲的业余表演、游戏音轨以及电子贺卡等。MIDI文件重放的效果完全依赖声卡的档次。MIDI格式的最大用处是在计算机作曲领域。MIDI文件可以用作曲软件写出,也可以通过声卡的MIDI口把外接音序器演奏的乐曲输入计算机里,制成MID文件。
4.WMA格式
WMA(Windows Media Audio)音质要强于MP3格式,更远胜于RA格式,它和日本YAMAHA公司开发的VQF格式一样,是以减少数据流量但保持音质的方法来达到比MP3压缩率更高的目的,WMA的压缩率一般都可以达到1:18左右。
WMA的另一个优点是内容提供商可以通过DRM (Digital Rights Management)方案(如Windows Media Rights Manager 7)加入防拷贝保护。这种内置了版权保护技术可以限制播放时间和播放次数,甚至于播放的机器等,这对被盗版搅得焦头烂额的音乐公司来说可是一个福音,另外WMA还支持音频流(Stream)技术,适合在网络上在线播放。
WMA这种格式在录制时可以对音质进行调节。同一格式,音质好的可与CD媲美,压缩率较高的可用于网络广播。
5.Real Audio格式
RealAudio主要适用于网络上的在线播放。现在的RealAudio文件格式主要有RA(RealAudio)、RM (RealMedia, RealAudio G2)、RMX(RealAudio Secured)3种,这些文件的共同性在于随着网络带宽的不同而改变声音的质量,在保证大多数人听到流畅声音的前提下,令带宽较宽敞的听众获得较好的音质。
6.AIF格式
AIF/AIFF是音频交换文件格式(Audio Interchange File Format)的英文缩写,是Apple公司开发的一种声音文件格式,被Macintosh平台及其应用程序所支持,Netscape Navigator浏览器中的LiveAudio也支持AIFF格式,SGI及其他专业音频软件包也同样支持AIFF格式。
1.4 本章总结
本章主要介绍了后期处理的基础知识和After Effects支持的格式,通过本章的学习,可以了解After Effects相关专业名词的概念,为后面的课程预热,以提高高级技术和技巧的学习效率。