壹、數字電視節目制作的發展概述
(壹)數字電視節目制作的發展歷程
數字電視節目制作技術的發展是與計算機軟、硬件技術的發展密切相聯的，大致經過了以下幾個重大發展歷程：
1．計算機參與節目制作
計算機誕生之後，早期的產品還是壹個龐然大物，應用範圍也局限於幾個領域。在電視節目中最早應用到計算機是在20世紀50年代的美國總統大選節目中，用它來計算大選的計票結果，在這裏，計算機只是充當了壹個道具。
2．計算機編輯系統的應用
從上世紀60年代開始，隨著電視制作中電子編輯技術的發展，計算機參與到節目制作中來，起到了控制編輯的作用，各種各樣電子編輯系統的出現給節目制作提供了極大的便利，直到現在也還是主要的節目制作設備。
3．計算機動畫的應用
計算機動畫是計算機圖形技術在電視制作上的壹個成功應用。自20世紀80年代末，計算機動畫在廣告、片頭制作中得到了廣泛的應用。它是將傳統的實際拍攝與電腦制作的模型及特技效果緊密結合，從而增強了藝術效果與感染力。
4．電視字幕系統的應用
上世紀80年代末，伴隨著電視字幕機、電視圖文創作系統的出現，數字技術在電視節目制作領域中開辟了壹個新的天地。
5．數字影視制作
20世紀90年代以來，大量的影視制作都離不開計算機的參與。許多精彩的片段是電腦動畫、電腦特技的體現，有的是首先制作出電腦圖像、電腦動畫轉磁帶，然後磁帶轉膠片。例如，日本NHK在2003年制作的紀錄片《四大文明》生動地再現了四大文明古國昔日輝煌時期的歷史建築及當時的人文風俗，如不仔細觀看，很難辨別出裏面的人物是電腦制作的。6．非線性編輯的應用
以非線性編輯為代表的數字電視後期制作技術在近年來得到了突飛猛進的發展，改變了模擬電視節目制作方式。電視編輯從最初的機械剪接，後來的電子編輯，到現在發展成為運用計算機進行處理的先進的非線性編輯。
7．虛擬演播室的應用
虛擬演播室是近年來在計算機圖形技術和傳統視頻色鍵技術基礎上發展起來的新技術，它是將攝像機拍攝的圖像與計算機生成的三維圖形實時地進行合成，從而形成壹種新的電視節目制作系統。虛擬演播室的背景是利用計算機設計制作的，而且攝像機和真實物體都被追蹤，可以隨時根據拍攝內容的改變而變換背景。
8．電視節目制作的網絡化
網絡技術的快速發展，給電視節目制作提供了跨越式發展的契機。將多臺非線性編輯系統、虛擬演播室系統、動畫工作站、音頻工作站等單機系統組成電視節目制作網絡，制作人員便可以進入壹個“只有想不到，沒有做不到”的嶄新電視節目創作空間。網絡中的幾個終端可以同時制作同壹電視節目的不同段落，將傳統的電視節目制作串行工作方式改為並行工作方式，實現了素材***享與協作編輯，大大提高工作效率。
(二)數字電視節目制作的發展趨勢
1．全面數字化
數字技術不只是應用到電視制作的單壹環節中，它還貫穿於電視節目的前期準備到完成電視節目制作的全過程。基於此，數字攝像機、錄像機、特技機、切換臺等大批應用數字技術的設備應運而生，從而大規模的整體性的數字電視節目系統也日趨完善，出現了全數字電視演播室、全數字電視轉播車、數字壓縮的衛星新聞采集轉播車、數字地面廣播、數字衛星直播等。
2．虛擬化
計算機、多媒體技術與數字電視技術相結合產生了非線性編輯系統和虛擬演播室系統。虛擬演播室技術，將計算機與電視技術結合起來，能夠提供逼真的虛擬空間；將計算機制作出來的背景圖像與演播室拍攝的人物完美地結合在壹起，從而制作出傳統設備無法表現的電視節目；將人物置於千變萬化的虛擬三維空間之中，從而增強了電視屏幕的藝術效果。
3．網絡化
多媒體網絡技術的出現，為數字教育電視節目制作、播出網絡化提供了條件。為了提高工作效率，達到資源***享，可以將多臺非線性編輯系統、虛擬演播室系統、動畫工作站、音頻工作站等各類以計算機為操作平臺的系統組成網絡，成為壹個小局域網子系統，實現計算機設備、多媒體設備的互聯和信息交流***享，並支持虛擬網絡之間的信息交換。
4．信息化
數字化和網絡化只是手段，信息化才是目的。數字化與網絡化使信息能在廣播電視、計算機網絡等多種通道中傳送。數字化也使傳輸的信息發生很大變化，信息不再是簡單的聲音、圖形、圖像，而是多種格式和媒體的組合。加強信息資源建設，應該發揮廣播電視在動態方面的優勢，要加大力度建設廣播影視音像數據庫和視頻點播節目庫，廣泛開拓它在教育、教學、培訓等領域的應用，從而提高學生的學習興趣與記憶效果。
二、數字教育電視節目的制作特點
(壹)利用數字技術控制電視制作設備
在電視節目制作中，電視設備的控制大部分采用各種專業的電子控制臺，例如調光臺、調音臺、攝像機控制臺、導播切換臺等。然而正由於此，壹臺電視節目的制作需要眾多的操作人員，人海戰術使工作顯得繁瑣。於是人們開始嘗試開發計算機軟件來控制它們。例如對燈光設備的控制，首先用計算機CAD輔助制圖軟件繪制演播室的布光圖，然後設置燈位，並為每壹盞燈設定諸如色彩、亮度、柔和度等不同的參數。使用時，只要進行壹定的選擇，相應的燈位得到控制，拍攝現場也得到相應的照明效果。當然，也可用新技術對攝像機、後期制作設備、編排播放設備，甚至背景、道具等，實施不同程度的控制。
(二)利用數字技術對電視節目進行藝術加工
利用數字技術對電視節目進行藝術加工或創建動畫、情節。可以用計算機圖形設計軟件和動畫制作軟件，例如Freehand、Coredraw、Animator、3DMAX等，平面圖像處理軟件Photoshop以及讓創作者充分發揮想象，隨心所欲地創建動畫“演員”、“道具”，構建情節或對現有的電視畫面進行再創作。同樣，也可利用計算機音頻軟件，例如SoundForge、MIDIMae—stro等來創作樂曲、自然聲等音響效果。
(三)利用非線性編輯系統進行後期編輯
目前，傳統的以磁帶為介質的線性編輯已逐步被以硬盤為介質的非線性編輯所替代，因為非線性編輯有其獨特的優點：信號損失小、素材使用方便、功能齊全、具有開放的特性。
(四)利用網絡技術實現資源的***享和傳輸
制作好的教育電視節目在網絡中傳送，各制作部門就可以隨時查閱或使用其他部門所做的節目。另外，若幹套非線性編輯系統的連網，可讓資源***享。壹個電視節目可由壹個部門完成也可由幾個部門合作來完成，這樣既節省時間、資金，縮短電視節目制作周期，又方便部門之間的運作。
(五)利用虛擬演播室制作教育電視節目
目前，國內較好的虛擬演播室采用先進的圖形算法和跟蹤技術，通過數字光電傳感系統和專業色鍵，最終實現演播室的演員與三維虛擬教育場景無縫的合成。
三、數字教育電視節目的制作過程
模擬教育電視節目制作設備是由具有不同制作功能的各種硬件組合而成的，例如攝像機、錄像機、切換臺、特技臺、調音臺等，將這些利用模擬電視設備在外景地或演播室拍攝下來的電視節目素材，轉錄在錄像帶上，然後可以直接編輯或復制成底帶供脫機編輯用，在脫機編輯中得到鏡頭編輯清單，據此進行聯機編輯，需要時進行圖文制作、特技制作、聲音的混錄等。
由於計算機參與了電視節目制作的全過程，數字技術提高了電視制作的速度、效率和靈活性以及數字電視節目制作系統強大的處理能力，可以完成任何壹種視聽媒介的錄制、編輯和傳輸。以數字系統為基礎的制作環境是將圖像、文字、聲音等信息作為數字數據統壹處理，例如選材、合成和編輯都是以綜合方式來完成的。圖像、文字、聲音是直接作為數字數據記錄在服務器上，外景素材儲存在磁盤存儲器中，然後傳送到服務器上，運用非線性編輯系統進行制作。
由於數字電視節目制作比傳統的視頻磁帶編輯具有更多的優越性，如今，數字化技術已經應用到電視制作的每壹階段和各個領域，極大地提高了工作效率。
(壹)數字化的前期準備
數字教育電視節目在拍攝之前，需要進行大量的前期準備工作，前期準備工作的好壞，在很大程度上直接影響到作品的成敗，數字化技術的應用給前期準備工作帶來了極大的便利。
1．拍攝文案的準備
這裏包括數字教育電視劇本的寫作、制片預算計劃、制作時間表的產生。計算機廣泛應用於數字教育電視的前期制作工作。文字處理軟件有效地幫助編寫人員形成和修改劇本。制片人和導演運用計算機軟件制作拍攝計劃和編制預算，還可以直觀地列出電視劇本的每壹場景中需要的設備和人員，並且可以計算出每壹個項目的成本，很快地得到總的預算，同時產生壹個完整的制作時間表。
2．數字化故事版
在數字教育電視節目的劇本、預算或時間表完成後，利用故事版繪制軟件高效率地制作出劇情描繪板，它可為攝影、編輯和整個故事敘述提供視覺化的指導。劇情描繪板由壹系列圖像、影像組成，指明在電視節目中每壹關鍵鏡頭的攝影構圖和組成。
3．形象化預審視
利用場景和燈光設計軟件在開始拍攝之前就進行現場場景的設計，按實際比例建立場景模型，由電腦軟件中的攝影機進行拍攝預演；在實際安裝照明之前提供可視化的燈光模擬照明效果，使照明設計可迅速地進行修改等等。另外，還可以利用軟件使服裝視覺化，並使其在實際制作前進行協調。
4．演員數據庫
計算機化的演員數據庫給演員自我引薦和導演挑選演員提供了極大方便。導演可以迅速、直觀地查閱演員資料，演員也可以通過資料庫擴大知名度。
5．資料準備
計算機數據庫也給外景地的選擇帶來了好處，通過網絡可以提供可選擇的外景地的圖像，從而減少差旅費用和籌備制作時間。
(二)數字化的現場制作
1．數字攝錄設備
新的數字記錄設備為攝像機的拍攝提供了很多優越性。例如，計算機硬盤可附加在攝像機上，數字影像和聲音可在數字非線性編輯系統中立即進行編輯，這就大大加速了節目的制作過程。
2．照明控制
計算機化的數字調光臺使得攝影師或照明師能夠預先編好照明程序，並將它存儲起來。
3．攝像機控制
用帶有電腦控制裝置的攝像機拍攝畫面，壹方面可以拍攝到高難度的鏡頭，壹方面可以用於復雜的場景合成。
4．現場錄音
數字音頻記錄處理技術和設備極大地改進了錄音。例如，數字化記錄的聲音可以比模擬記錄的聲音更有效地濾除不需要的背景雜音，在進行復制和編輯配音時也可以減小噪聲和音質損失。
5．道具控制
用電腦來控制拍攝現場中道具的運動。
(三)數字化的後期制作
數字化技術在電視制作中最有意義的貢獻是在後期制作領域。數字非線性編輯系統使得編輯和修改電視就像操作文字處理軟件壹樣簡單和快捷。數字非線性編輯使得編輯能靈活地瞬間改變聲音和影像的順序及持續時間。沿時間線處理視頻和聲音片斷的能力不僅使編輯過程更靈活，而且也使編輯效率更高並節省費用。非線性編輯用於教育電視節目的制作要經過下面幾個步驟：
1．數字教育電視節目素材的搜集包括相關的模擬視頻信號和數字視頻信號、計算機動畫信號和圖像信號，例如用掃描儀掃描的圖片、Photoshop制作或處理的圖像、3DMAX制作的動畫等高質量的原始信號是非常重要的。
2．數字教育電視節目的視頻采集數字非線性編輯的第壹步是向非線性編輯系統輸入素材，這壹步是通過視頻采集壓縮及相應的軟件來實現的。主要工作是對模擬視頻信號進行動態捕捉、壓縮和存儲，目的是將模擬視頻信號經捕捉、壓縮卡壓縮轉換為計算機中的數字文件。
3．數字教育電視節目的數字視頻編輯數字教育電視節目的數字視頻編輯是指利用非線性編輯軟件如Adobe Premiere、Ulead Media Studio Pro等對采集的數字視頻進行編輯加工。非線性編輯軟件可提供多種編輯處理功能與特技效果，如視音頻剪輯、重新排序，各種素材銜接、特技、字幕等。編輯過程要註意音頻和視頻的同步，編輯人員的經驗對編輯的效果影響很大，如畫面組接、畫面轉場、蒙太奇等效果。
4．數字教育電視節目的生成和輸出在非線牲編輯平臺中完成了對素材的裝配和剪輯之後，就可以進行影片文件的生成。這壹階段計算機要做大量的計算工作，所以性能優越的計算機生成數字教育電視節目的效率會較高。數字教育電視節目生成後，可以通過計算機的硬件卡的輸出接口播放到視頻顯示設備上，或錄制到錄像帶、制成光碟等，以供教學使用。
四、數字教育電視的應用
(壹)數字教育電視的載體與傳播方式
數字電視技術、數據廣播技術、衛星多媒體寬帶網、多媒體網絡技術的發展豐富了數字教育電視節目的類型與應用。數字教育電視的教育應用向著多種傳播通道、多樣載體形式、多種媒體組合、天地網結合的方向發展。
1.數字視頻光盤數字視頻光盤是壹種用激光技術存儲高密度信息的載體，其信息存儲密度比錄音帶、錄像帶、計算機軟磁盤、硬磁盤等載體要高得多。光盤以記錄密度高、存儲容量大、存儲成本低、保存時間長、介質可換、檢查方便、攜帶靈活等優點，為當今信息社會提供了先進的存儲和管理手段，從而克服了傳統紙張載體、磁性介質、縮微膠片等信息載體的局限；數字視頻光盤主要有LD、VCD、DVD等形式，現已經廣泛應用到音像市場、電子出版、軟件發行、文檔管理、圖像存儲等領域。
2．多媒體課件與網絡課程中的視頻
多媒體課件是集文字、聲音、圖像等多種媒體信息為壹體的產品。它以計算機為實現手段，具有人機交互和文、圖、聲、像並茂的特點，而且具有強大的數據量。隨著現代教育技術的發展，人們認識到，多媒體不僅是掌握知識、獲取信息的新途徑，而且更重要的是可以作為培養師生的創新精神與實踐能力的工具。
多媒體課件與網絡課程中的視頻格式主要有：AVl視頻和MPEG視頻格式。數字教育電視節目本身是以數字格式存儲的，所以可以方便地運用到媒體教學軟件與網絡課程開發中。
3．網絡流媒體
流媒體在數字教育電視節目的網絡化傳輸中扮演重要角色。流媒體的概念包括以下兩個層面。其壹，流媒體是在計算機網絡，尤其是中低帶Internet／Intranet上，需要實時傳輸的多媒體文件，例如聲音、視頻文件。它在傳輸前需要壓縮處理成多個壓縮包，並附加上與其傳輸有關的信息，例如控制用戶端播放器正確播放的必要的輔助信息等，形成實時數據流。數據流最大的特點是允許播放器及時反應而不用等待整個文件的下載。其二，流媒體是對多媒體信息進行“流化”處理，是壹種解決問題的方式，可以使視頻等對實時性要求嚴格的多媒體文件在Internet／Intranet上，在既無下載等待需求又不占用客戶端硬盤空間的情況下保證實時播放。
目前Internet比較流行的流媒體有Real Networks的Real Media、Microsoft的Windows Media以及Apple公司的QuickTime，它們包括不同的媒體內容，具有不同的格式，都有專用的播放器。以目前網上最常見的Real Media為例，其中包括Real Video、RealAudio、Real Flash，其專用播放器是RealPlayer。在傳輸過程中通過MIME(Multi Purpose Internet Mail Extensions)多用途郵件擴展識別流媒體類型。流媒體技術解決了以視音頻信息為代表的多媒體信息在中低帶網絡上的傳輸問題，在教育領域有著廣闊的應用前景。
4．視頻點播
視頻點播(Video on Demand，簡稱VOD)是近年來新興的傳媒技術，該技術融合了計算機技術、網絡通信技術、多媒體技術、電視技術和數宇壓縮技術等現代高新技術，是多學科、多領域融合的產物。用戶可以根據自己的興趣，不借助傳統的錄像機、影碟機等播放設備，采用交互方式在電腦或電視上(需通過機頂盒)，自由點播視頻服務器節目庫中的視頻節目。視頻點播系統按傳輸方式可分為基於有線電視(CATV)的視頻點播系統、基於計算機網絡(Internet／Intranet)的視頻點播系統。
(二)數字教育電視的教育應用方式
1．課堂教學
將傳統教學錄像帶經數字化壓縮後放到視頻服務器中，教師可在與互聯網或校園網相連的多媒體教室中，通過客戶端統壹的點播界面，自由點播這些課件，也可自制多媒體課件作為點播節目源。
2．自主學習
可實現在任何時間，任何與互聯網、校園網、電子圖書館相連接的地方，任何年級的學生，點播視頻服務器上的適合自身學習需求的教學節目，從而為學生自主學習創造條件。例如視頻點播系統中配置光盤塔、光盤庫或虛擬光碟，便可成為網上電子閱覽室，學生或教師可在網上任意點播教學或文化娛樂光盤節目，從而滿足全校師生的教學和文化娛樂需求。
3．廣播教學
在課堂教學中，通過攝像機和話筒，將主講教師的圖像、聲音采集到視頻廣播服務器中，利用視頻廣播系統實時廣播課堂教學實況，凡在與校園網相連的電腦終端上都可進行收看。
4．遠程教學
數字教育電視節目可通過廣域網絡，實現跨地域的遠程教學。遠程接收站點可以首先將遠端視頻服務器上的電視節目下載到本地服務器上，然後在當地的局域網範圍內點播；也可以通過互聯網，利用標準的網絡瀏覽器，例如IE或Netscape及插件，點播遠端服務器中的教學課件或實時收看遠端廣播服務器傳送的教學內容。
(三)IP和VBI數據廣播的教育應用
中國教育衛星寬帶多媒體傳輸平臺從2000年10月31日開始起用。這—平臺的開通，改變了中國衛星電視教育只能單純傳輸電視節目的狀況，代之以同時傳輸數字電視、多媒體信息、IP數據廣播、VBI數據廣播、語音廣播等十幾個不同速率頻道的節目。
該系統開展的因特網接入服務，可將衛星通訊網與地面的中國教育科研網高速連接，它標誌著中國現代遠程教育步人壹個天地合壹、遠程雙向交流的新階段。
VBI數據廣播是利用電視節目的場逆程進行傳輸，而IP數據廣播則是利用場正程進行傳輸。但IP數據廣播不屬於搭載傳輸，它需要占用專門的衛星通道，與VBI數據廣播相比，IP數據廣播傳輸的數據文件圖像質量更高。接收IP數據廣播的方法和接收VBI數據廣播壹樣，只要在計算機中插入壹塊PC卡即可接收到相應的數據廣播。IP和VBI數據廣播的教育節目主要有三個方面：教育資源信息、交互式多媒體遠程教學、實時學術活動。
1．教育資源信息
目前，IP和VBI數據廣播的教育資源信息有下列內容：電子報刊，可以查閱到20多種國內主要報刊的電子版；由國家信息中心主辦的“星空放送”的信息，主要是傳播教育、經貿、新聞、科技、中央電大教學信息、計算機教學等內容；綠色出版物，由西安交大通視公司與中國教育電視臺合辦的綠色出版系統，是利用VBI技術傳播多媒體出版物的專門數據廣播項目，通過它可以選擇收視音樂和錄像節目。
2．交互式多媒體遠程教學
IP和VBI數據廣播能將廣播電視實時傳遞視聽信息的特點與網絡交互傳播的特點相結合，形成壹種嶄新的交互式多媒體遠程教學方式。可以在計算機屏幕畫面左上角為主講教師講課播出錄像畫面，聲音也伴隨播出。右半面為當前板書內容，以超鏈接的文本同步出現，左下角畫面為當前IP和VBI工作狀態顯示。學習者在學習過程中，可根據自己的情況，通過操作左窗滾動條或操作右半窗的進度按鈕，調整本節進度或重復學習本節內容。節間選擇可通過操作左邊上下窗間的下拉式列表框進行。學習者在學習過程中碰到的關鍵概念、公式、原理或實驗內容，可通過超鏈接調出進壹步深入學習。
3．實時的學術活動
IP和VBI數據廣播可以將計算機屏幕上的視音頻信號源窗口的錄像信號改為攝像信號，遠距離實時廣播學術活動，它既能將活動的現場信息以傳統的視音頻的形式直播，又同時傳播了相關的文字及其他多媒體信息。