1、第五章 数字视频技术,5-2,5.1 数字视频基础,一、视频的基本概念1.视觉暂留现象人眼有一种视觉暂留的生物现象，即人观察的物体消失后，物体映像在人眼的视网膜上会保留一个非常短暂的时间(约0.1s)。利用这一现象，将一系列画面中物体移动或形状改变很小的图像，以 足够快的速度连续播放，就会 产生连续活动的场景。,5-3,5.1 数字视频基础,2.视频的定义视频又称运动图像或活动图像，它是指连续地随着时间变化的一组图像。帧：一幅单独的图像帧率：每秒种播放的帧数，单位是f/s典型的帧率：24f/s、25f/s、30f/s常见的视频信号：电影、电视,5-4,5.1 数字视频基础,3.电视的制式色度信
2、息处理方法三种彩色电视制式NTSC制式(美国、日本、中国台湾等)National Television Systems Committee (1953，美国)30帧/秒(29.97fps)，525行/帧 隔行扫描：2场/帧，262.5行/场 颜色模型：YIQ 宽高比：4:3(帧大小：352*240),5-5,5.1 数字视频基础,PAL制式(中国、德国、英国、朝鲜等)Phase Alternation Line(1962，德国)25帧/秒，625行/帧 隔行扫描：2场/帧，312.5行/场 颜色模型：YUV 宽高比：4:3(帧大小：352*288)SECAM制式(法国、俄罗斯、东欧国家)“轮流
3、传送彩色与存储”(1966年，法国)类似PAL制式,5-6,5.1 数字视频基础,HDTV(高清晰度数字电视)数字电视：拍摄、编辑、制作、传输、播出、接收电视信号全过程都使用数字技术的电视系统。其电视接收器按清晰度等级可分：,收看数字电视：数字机顶盒/AV端子智能卡,5.1 数字视频基础,4.视频的特点与其它媒体相比具有的优点。（1） 与文字相比具有具象性；（2） 具有表现性强的特性，表现事物细节的能力强；（3） 与图形图像相比具有时空变换运动性；（4） 除了表示声音信息外，增加描述事物的感性认识；（5） 纪实性，不同于动画具有一定的虚拟性和假定性。,5-7,5-8,5.1 数字视频基础,二、
4、视频的数字化1.视频数字化过程,视频是连续的图像 图像是离散的视频,5-9,5.1 数字视频基础,2.数字视频的优点与模拟视频相比，其优点：数字视频便于创造性的编辑与合成数字视频可不失真地进行多次复制在网络环境下容易实现资源共享数字视频可与其它媒体组合使用缺陷：处理速度慢数据量大(压缩、光盘),5-10,5.1 数字视频基础,三、视频的文件格式1.AVI文件AVI(Audio Video Interleave)是一种音视频交叉记录的文件格式,微软在1992年推出AVI文件及其应用软件Video for Windows。特点：AVI采用帧内压缩，可用一般的视频编辑软件进行编辑。 提供无硬件视频回
5、 放，其窗口大小和帧率可 根据播放环境调整。,5-11,5.1 数字视频基础,2.MOV文件MOV(Movie digital video)文件是Apple公司在其Macintosh机推出的视频文件格式，其相应的视频应用软件QuickTime。QuickTime for MacintoshQuickTime for WindowsMOV文件格式的压缩算法 Video编码支持16位图像深度 的帧内压缩和帧间压缩。,5-12,5.1 数字视频基础,3.MPG文件MPG文件是采用MPEG算法进行压缩的全运动视频文件格式。它在1024*768的分辨率下可用每秒25或30帧的速率同步播放全运动视频图像和
6、CD音乐伴音。DAT文件也是基于MPEG 压缩算法的一种文件格式, 它是Video CD和卡拉OK CD 数据文件的扩展名。,5.1 数字视频基础,4.其它文件ASF(Advanced Streaming Format,高级串流格式)是一个开放标准，是Microsoft公司为Windows 98开发的串流多媒体文件格式，能依靠多种协议在多种网络环境下支持数据的传输。DAT（Digital Audio Tape）技术成为数字音频磁带技术，最初是由HP与SONY公司共同开发出来的。以螺旋扫描记录为基础，将数据转化为数字信号后再存储下来。,5-13,5.1 数字视频基础,WMV（Windows Me
7、dia Video）文件格式是由微软公司在ASF视频格式的基础上升级延伸而成的一种数字视频压缩格式。该视频文件一般同时包含视频和音频内容。RM与RMVB，（Real Media）格式是由Real Networks公司所制定的音频视频压缩规范，根据不同的网络传输速率制定不同的压缩比率，实现低速率网络上进行影像数据实时传送和播放。RMVB是由RM升级延伸出的新格式。,5-14,5.1 数字视频基础,MP4，又称MPEG-4，是MPEG压缩标准中的一种压缩算法，是为了播放高质量流媒体视频而设计的视频文件格式，扩展名包括asf、mov和DivXAVI。3GPP文件格式是“第三代合作伙伴项目”指定的一种
8、多媒体标准，使用户能在手机中享受高质量的视频、音频等多媒体内容。,5-15,5.1 数字视频基础,四、视频的采集与处理采集方式：从模拟设备中；从数字设备中；从影视光盘中截取；从网络中获取。视频数据处理方式：（1）压缩视频文件存储空间；（2）消除视频数据干扰信息；（3）处理视频数据内容；（4）视频数据描述和搜索。,5-16,5-17,5.2 运动图像压缩标准,一、视频压缩的基本原理一段时间长度为半分钟，图像尺寸为640*480像素，每秒播放30帧的非压缩彩色视频的数据量为791M（无音频）。帧间编码的技术基础是预测技术。1.条件像素补充法。帧间像素亮度超过阈值，存入缓冲器2.运动补偿技术。关键是
9、运动矢量的计算,5.2 运动图像压缩标准,二、MPEG标准概述MPEG(Moving Picture Experts Group,运动图像专家组)是在1988年由ISO/IEC联合成立的工作组，其主要任务是制订各种运动图像及其伴音信号的数字压缩国际标准。1.MPEG-1标准MPEG-1是92年通过的用于1.5Mbps速率的数字存储媒体运动图像及伴音编码标准。 MPEG-1主要应用：光盘、数字录音带、磁盘、通信网络以及VCD等。,5-18,5-19,5.2 运动图像压缩标准,2.MPEG-2标准MPEG-2是1994年通过的用于4-15Mbps速率的广播级运动图像及伴音编码国际标准。MPEG-2
10、主要应用：DVD、HDTV(高清晰度电视)、视频会议以及多媒体邮件等。3.MPEG-4标准MPEG-4是1998年通过的用于低比特率(64kbps)的视频压缩编码标准。主要应用：可视电话、视听对象(交互),5-20,5.2 运动图像压缩标准,4.MPEG-7标准MPEG-7(Multimedia Content Description Interface，多媒体内容描述接口)规定一套描述符标准，用于描述各种多媒体信息，以便更快更有效地检索信息。主要应用：数字图书馆、广播媒体选择、多媒体编辑以及多媒体索引服务。5.MPEG-21标准多媒体框架(Multimedia Framework),5-21
11、,5.2 运动图像压缩标准,三、视频转换压缩工具AVIMPEG; MPEG/DATAVI（MPEG4）； 视频文件RM/RMVB.WinAVI Video Converter,5-22,5.3 数字摄像头与视频卡,一、数字摄像头计算机摄像机(PC-camera)、电脑眼。1.摄像头的功能数字摄像头是一种数字视频输入设备。应用领域：可视电话(Netmeeting)实时监视视频采集远程医疗,5-23,5.3 数字摄像头与视频卡,2.摄像头的性能指标摄像传感器件CCD-电荷耦合器件(高端技术元件) 特点：成像好、灵敏度高、抗震性强CMOS-互补金属氧化半导体(低端市场) 特点：成本低、反应快、功耗低
12、像素分辨率10万像素352*28830-100万像素640*480以上,5-24,5.3 数字摄像头与视频卡,颜色深度24位、30位捕获速度采用最大分辨率的流畅度。25-30f/s(出现延迟或跳帧)接口方式USB接口、并口(淘汰产品)(品牌：朗视、创新、罗技等),5-25,5.3 数字摄像头与视频卡,3.摄像头的使用,5.3 数字摄像头与视频卡,二、数字摄像机1.数字摄像机的功能与分类数字摄像机是一种专门获取和保存数字影像，并且按照指定的视频存储格式进行存储的视频采集设备。按用途分类：广播级、专业级、消费级按存储介质：磁带、光盘、硬盘、存储卡按感光器类型：CMOS、CCD按外型：立式、卧式,5
13、-26,5.3 数字摄像头与视频卡,2.数字摄像机的性能指标(1)清晰度(2)最低照度(3)自动增益控制(4)信噪比(5)背景光补偿(6)电子快门,5-27,5-28,5.4 视频编辑软件,一、Premiere概述Premiere是Adobe公司推出的一种专业视频编辑软件，能产生广播级的视频质量。1.发展简史早期的Premiere只有Macintosh版本。,5-29,2.基本功能非线性编辑与制作软件配合多种硬件进行视频捕获和输出提供各种视频编辑工具有关术语：Frame帧 Clip剪辑 Capture获取,5.4 视频编辑软件,5.4 视频编辑软件,3.处理流程（1）素材采集与导入；（2）素材
14、编辑；（3）效果处理与编辑；（4）字幕制作；（5）视频生成与输出。,5-30,5.4 视频编辑软件,4.Premiere的启动、退出和向导启动：开始/所有程序/Premiere CS退出：文件/退出；关闭向导：新建项目；打开项目；帮助；最近使用项目。“新建项目”向导：加载预置自定义设置,5-31,5-32,5.窗口组成,5.4 视频编辑软件,5.4 视频编辑软件,（1）标题栏（2）菜单栏（3）项目窗口，组织管理可用素材（4）监视器，预览和编辑素材（5）时间线窗口，组织和编辑素材 包括时间标尺、轨道区域、工具窗 口、音频主控电平、时间帧刻度调整钮、 调音台窗口、信息窗口、节目窗口、效果 窗口、历
15、史窗口。,5-33,5-34,二、转场效果1.视频转场效果视频转场效果是指一段视频剪辑结束后，另一段视频剪辑开始时的电影镜头转换过程。无效果切换：立即切换效果切换：以某种效果逐渐过渡效果窗口包括11类视频转场效果。效果控制窗口包括效果预览、持续时间、校准方式、切入切出点设置等功能。,5.4 视频编辑软件,5.4 视频编辑软件,视频转场效果的设置方法：（1）将相应的转场效果拖拽到时间线窗口中素材的开头或结束部分；（2）设置校准点，并调整效果；（3）设置属性值，包括边框的颜色、厚度等；（4）通过“抗锯齿品质 ”选项对切换过程进行优化；（5）预览视频转场效果。,5-35,2.音频转场效果音频转场效果
16、与视频转场功能相似，在不用音频素材切换时增加切换效果。无效果切换：立即切换效果切换：增加某种效果包括恒定增益和恒定放大两种效果。音频转场过程：将音频切换效果拖拽到音频轨道上相邻音频素材的首部和尾部；对增加的音频切换方式进行定义；播放音频切换片段。,5-36,5-37,三、特殊效果1.视频效果是指由Premiere封装专门处理视频像素的程序，并且按照指定的要求实现各种效果。比如：修补、变换、风格化等18大类。视频效果的使用与设置： 将视频效果拖入到时间线窗口中的指定素材上即可完成视频效果的添加；增加视频效果以后，还可以对视频效果进行设置。,5.4 视频编辑软件,5.4 视频编辑软件,视频效果实例
17、：a. 垂直翻转和摄像机视图效果。垂直翻转效果将源视频进行垂直翻转；摄像机视图效果模拟摄像机视角来浏览视频素材。b. 蓝屏键效果。键控又称为抠像，是一种分割屏幕的效果。蓝屏键视频效果为键控效果中的一种，能够将复杂的视频对象从蓝色背景中提取出来。d. 浮雕效果。指将电影片段的图像中的物体边缘突出，降低颜色表现效果。,5-38,5.4 视频编辑软件,2.音频效果音频效果处理，能够对制作中的音频素材进行渲染。比如：修补剪辑中的缺陷、除去剪辑中的杂音、音频剪辑添加配音或回音等。四、视频制作过程创建工程文件 导入素材 编排素材 播放影片 添加效果 输出电影,5-39,5-40,5.4 视频编辑软件,五、
18、字幕与标题狭义：用在片头片尾设计，人物对白。广义：文字和图形两种类型。1.字幕窗口文件/新建/字幕字幕窗口a. 字幕工作区b. 字幕工具窗口c. 我的字幕窗口,5.4 视频编辑软件,d. 字幕动作窗口e. 字幕属性窗口f. 字幕样式窗口2.添加字幕效果字幕资源和其他视频资源一样，可以与主视频进行合并。Premiere提供了静止字幕、滚动字幕、向左移动字幕、向右移动字幕四种效果。,5-41,5-42,5.4 视频编辑软件,添加字幕的使用方法：新建工程文件，导入一段视频剪辑将视频剪辑拖放到视频轨道1A文件/新建/字幕字幕窗口字幕/模板模板对话框输入文字并设置其字体、大小、颜色关闭字幕设计器窗口，保
19、存字幕文件将字幕文件拖放到视频轨道2,5-43,5.5 VCD制作系统,VCD(Video Compact Disc)盘片可存储视频信息长度为74分钟。(易保存、不怕磁)一、系统的基本组成1.VCD制作系统组成框图,5-44,5.5 VCD制作系统,2.VCD制作的基本环境硬件PC机：CPU速度快、内存容量大视频压缩卡、光盘刻录机、摄像机软件视频采集软件：压缩卡或摄像机自带视频编辑软件：Adobe Premiere光盘刻录软件：Video Pack光盘封面制作软件：CD Labeler,5-45,5.5 VCD制作系统,3.VCD制作的基本流程,DV格式：IEEE1394/iLink/Fire
20、wire数字采集软件 SONY：USB影像流动技术,5-46,5.5 VCD制作系统,二、视频压缩卡1.视频压缩卡的功能视频压缩卡是将摄像机或录像机播放的模拟信号数字化，并按照MPEG-1标准进行压缩编码，生成MPEG压缩文件。2.视频压缩卡的种类专业级压缩卡、普及型压缩卡,5-47,5.5 VCD制作系统,3.Snazzi视频压缩卡Snazzi是一块能提供广播级质量的视频压缩卡，它结合软、硬件技术进行实时视频编码、编辑、创作和回放。特点：MPEG-1/MPEG-2编码VCD/DVD编辑与制作MPEG-1/MPEG-2回放VGA和TV输出,5-48,5.5 VCD制作系统,Snazzi的主要性
21、能,5-49,5.5 VCD制作系统,三、光盘刻录机1.光盘刻录技术光盘(CD-Compact Disc，高密盘)特点：存储容量大：CD-ROM650MB DVD4.7GB记录密度高：107-108bit/cm2长期保存信息：10-100年非接触方式、价格低廉,5-50,5.5 VCD制作系统,CD-ROM技术CD-ROM是只读光盘或固定型光盘(只能读，不能改-重写、擦除)。一张普通光盘可以存储650MB数据,它包括文本、表格、图形、图 像、视频、音频等文件。凹坑0平坦1,5-51,5.5 VCD制作系统,CD-ROM的工作原理：CD-ROM驱动器读取数据时由激光束照射到光盘的平面上，当激光束
22、射到光盘的平坦部分时，有70-80%的光反射并传输到光检测器中，记下ON1；当激光束照在凹 坑上时，激光束由于 散射而无法接收到反 射信号，则光检测器 记下OFF0。,5-52,5.5 VCD制作系统,CD-R技术CD-R是只写一次型光盘或追记型光盘(可写一次，写过后不能修改，只能读写)。CD-R光盘主要用于 信息存档或备份大型系 统，它比CD-ROM多了一 层塑料层(记忆数据)。,5-53,5.5 VCD制作系统,CD-R光盘的工作原理：刻录机将数据写入CD-R光盘时，以高功率激光束照射光盘的塑料层。该位置的有机染料会融化并产生化学反应(类似凹坑)，而没有被高功率激光束照射的位置可以靠反射层
23、反射激光。读取CD-R光盘数据与CD-ROM相同，但由于它使用有机染料，降低了光反射率，因此用金或银作为反射层以提高对光的反射率。,5-54,5.5 VCD制作系统,CD-RW技术CD-RW是可擦写型光盘，采用重复写入技术(可读，可擦除，可重写)。与CD-R光盘相比，CD-RW具有以下特点：塑料层变为染料层(硒或碲的结晶层)相变技术：通过激光照射能将染料层呈现结晶(平面)和非结晶(凹坑)两种状态。,5-55,5.5 VCD制作系统,CD-R与CD-RW的比较,5-56,5.5 VCD制作系统,2.光盘刻录机的性能指标读写速度,Philips PCRW1610：161040写入速度擦写速度读取速
24、度 标准的光驱数据传输率150Kb/s,5-57,5.5 VCD制作系统,接口方式,缓存容量缓存的作用是暂时存放待刻录的数据。光盘刻录机的缓存容量：4MB-8MB,5-58,5.5 VCD制作系统,兼容性光盘刻录机支持以下光盘数据格式：CD-ROM：用于计算机软件CD-ROM/XA：用于多媒体出版物CD-DA： 用于激光唱盘CD-I： 用于交互式光盘VCD： 用于VCD电影,5-59,3.光盘格式与标准CD-DA标准(红皮书)CD-DA(Compact Disc-Digital Audio)数字式激光唱盘、CD唱盘1982Sony/Philips合作开发数字光盘音响系统，主要应用在存储数字化的
25、高保真立体声音乐。CD-ROM标准(黄皮书)1985Sony/Philips公司联合推出了CD-ROM的光盘规范。,5.5 VCD制作系统,5-60,5.5 VCD制作系统,音频CD：只能存放音乐CD-ROM：可以存放文本、图形、声音和视频，存放计算机数据(增加错误检测)。1988ISO制定了ISO 9660标准,它定义CD-ROM光盘上通用信息交换的文件规范，适用的平台包括：DOS/Windows系统UNIX/LinuxMacintoshOS/2,5-61,5.5 VCD制作系统,CD-I标准(绿皮书)1986Sony/Philips发布的用于交互式系统规范，CD-I(CD-Interact
26、ive)标准在同一张光盘上有音频和视频数据。CD-I光盘可存放教育培训程序、游戏、百科全书、卡拉OK以及影片等内容。CD-ROM XA标准(黄皮书扩展)1989Philips/Sony/Microsoft补充制定的具有多媒体方面的规范。,5-62,5.5 VCD制作系统,CD-R标准(橙皮书)CD-R(Compact Disk Recordable),可记录光盘是一种可刻录多次的光盘。CD-R空白光盘没有记录任何信息，若按某种文件格式(CD-DA,CD-ROM,VCD)并通过刻录程序和设备，就可长期保存数据。,5-63,Video-CD标准(白皮书)1993Philips/JVC/Matsus
27、hita/Sony制定的允许在一张光盘上存储最多74分钟的MPEG-1视频和ADPCM数字音频数据。352*288(25帧/秒)，双声道立体声DVD规范数字视频光盘，DVD(MPEG-2)，4.7GB720*576(50帧/秒)杜比环绕立体声,5.5 VCD制作系统,5-64,5.5 VCD制作系统,四、光盘刻录软件常见的光盘刻录软件：Nero Burning RomEasy CD CreatorRoxio VideoPack,5-65,5.5 VCD制作系统,VCD光盘刻录的操作步骤：影碟设置单击SettingsGeneral setting对话框素材连接单击New element空播放项单击Routing自动连线,5-66,5.5 VCD制作系统,素材嵌入菜单设置光盘刻录RecordRecord,
