计算机数字视频及应用

数字视频及应用5.4.1数字视频基础5.4.2数字视频的压缩编码5.4.3数字视频的编辑5.4.4合成视频——计算机动画5.4.5数字视频的应用5.4.1数字视频基础彩色电视信号的发送与接收彩色电视信号的发送与接收：PAL制彩色电视信号的颜色不使用RGB表示，而是使用亮度信号Y和两个色度信号U、V来表示为进行远距离传输必须进行调制RGBRGBYUV复合调制摄像机话筒发射天线RGBYUV分路解调接收天线RGB将Y、U、V信号转换成为R、G、B信号，然后再进行显示使用Y、U，V彩色空间的原因：①与黑白电视保持兼容②利用人的视觉特性来节省电视信号的带宽和发射功率数字视频信号的获取

视频信号的数字化过程:

与图像、声音的数字化过程相仿，但更复杂一些(8-10bits)滤波取样量化编码数字视频信息模拟视频信号VUYUVY数字视频的获取设备：

视频采集卡（简称视频卡）数字摄像头，通过光学镜头和CCD或CMOS采集动态图像，转换成数字信号并输入PC机脱机获取设备：数码摄像机视频捕获(采集)卡的功能从多种视频源中选择一种作为视频输入;支持不同的电视制式;能同时处理图像信号的伴音;可在显示器上监看输入的视频信号,其位置及大小可调;能将计算机生成的图像/图形/文本与视频图像迭加处理;可随时冻结(定格)一幅画面,并按指定格式保存;可实时压缩与存储视频及其伴音信息;可实时解压缩并播放视频及其伴音信息,输出设备可选(VGA监视器、电视机、录相机等)视频卡、显卡与主机的关系视频捕获器视频缓冲器叠加/转换器TV编码器图形控制器显示存储器内存CPUDSP处理器PCI总线视频信号显示器TV机硬盘硬盘（主机）视频信号数字化并存入硬盘在屏幕上监看视频信号计算机图形文字输出在电脑上播放视频在电视机上播放视频视频卡显示卡数字摄像头分辨率为352×288～640×480速度一般在30fps（每秒30帧）左右镜头的视角可达到45-60度支持USB接口或IEEE1394（火线）接口成像器件采用CMOS或CCD数码摄像机提供480线以上的分辨率，清晰度高自动对焦，自动曝光使用MPEG-2进行压缩编码，然后记录在硬盘上具有录音功能数据量很大，采用USB接口或IEEE1394接口5.4.2数字视频的压缩编码数字视频的压缩编码视频数据压缩的必要性：数字视频的数据量大得惊人，1分钟的数字电视图像未压缩时其数据量可超过1GB，对存储、传输和处理都有很大的困难视频数据压缩的可能性：视频信息的每个画面内部有很多信息冗余相邻画面的内容有高度的连贯性人眼的视觉灵敏度有限，允许画面有一定失真结论：数字视频的数据量可压缩几十倍甚至几百倍数字视频的三类编码标准ITU-T国际标准：H.261(Px64)标准、H.263标准等ISO/IEC国际标准：MPEG-1标准，MPEG-2标准（等同于ITU-TH.262），用于低分辨率、低码率视频应用的MPEG-4ASP，代表当前技术水准的MPEG-4AVC视频编码标准（等同于ITU-TH.264）,在HDTV、蓝光盘、XBOX、iPod、iPhone等众多领域得到推广应用。公司标准：Intel公司的Indeo•Video，苹果公司在QuickTime中使用过的Cinepak，RealNetwork公司的RealVideo，微软公司的WMV，Adobe公司Flash播放器中使用的VP6等目前流行的数字视频编码标准名称图像格式压缩后的码率主要应用MPEG-1360×288大约1.2Mb/s~1.5Mb/s适用于VCD、数码相机、数字摄像机等H.261360×288或180×144Px64kb/s(P=1、2时，只支持180×144格式，P≥6时，可支持360×288格式)应用于视频通信，如可视电话、会议电视等MPEG-2(MP@ML)720×5765Mb/s~15Mb/s用途最广,如DVD、卫星电视直播、数字有线电视等MPEG-2高清格式1440×11521920×115280Mb/s~100Mb/s高清晰度电视（HDTV）领域MPEG-4ASP分辨率较低的视频格式与MPEG-1，MPEG-2相当，但最低可达到64kb/s在低分辨率低码率领域应用，如监控、IPTV、手机、MP4播放器等MPEG-4AVC多种不同的视频格式采用多种新技术，编码效率比MPEG-4ASP显著减少已在多种领域应用，如HDTV、蓝光盘、IPTV、XBOX、iPod、iPhone等背景材料：

什么是MPEG-4ASP和MPEG-4AVCMPEG-4是数字音视频压缩编码的国际标准MPEG-4分成23个部分，其中part2和part10是视频编码为了适应不同应用对视频图像大小和质量的不同要求，每种视频编码标准都分成若干level和profile：MPEG-4Part2分成21个profile，ASP（AdvancedSimpleProfile）是其中之一，其技术特点是：画面分辨率较低，最低码率仅64kb/s左右，但画面质量好，复杂度中等MPEG-4Part10又称为MPEG-4AVC(AdvancedVideoCoding).它是目前技术最先进的视频编码案，分成7个profile，可用于HDTV资料:编码标准与编/解码器(Codec)编码标准的具体实现称为编码器/解码器（Coder/Decoder，Codec）Codec可以是硬件，也可以是软件同一种编码标准可以有许多不同的Codec产品，例如实现MPEG-4ASP的Codec有：DivX(DigitalVideoExpress)，能以较少的数据和较高的质量对视频信息进行编/解码，在网络视频应用、MP4播放器和Xbox360、SonyPlayStation3游戏机中得到了较好应用Xvid(自由软件)，功能与DivX相当，某些性能甚至还更好一些VideoCodec有很多种，它们实现的编码标准不同，性能和技术各有特色，用途也有差异，相互间通常不一定兼容资料：Codec与文件格式经过编码处理后的信息均以数据文件的形式进行存储和传输！视频数据通常总伴随有与之同步的音频数据（称为音像文件）影音数据文件的格式往往设计成一种“容器”（container）形式，即：文件中既有视频数据，也有音频数据，甚至还有文字(字幕)等其它信息视频、音频或文字信息所采用的编码标准可以不止一种举例：微软公司的.AVI格式和.ASF格式文件（后者适合流媒体应用）苹果公司的.MOV格式文件RealNetwork公司的.RM格式和.RMVB格式文件（.RMVB格式是.RM的扩充，它采用MPEG-4AVC的算法，增加了可变码率编码的功能，性能优于DivX和Xvid）编码器解码器数据文件播放初始数据音像多文件船与播辫放器播放驻器(Pl剩ap歉er)实际糠上就陵是一授种解陕码器台，但词通常乘既可箩以解我码多蛾种类攀型的月信息界（音蓬频、缸视频吨、图疯片、··轻·），假还能浴解码谦多种笼不同葡类型鬼的音演像文窄件格援式。PC上使门用的扁是软白件播植放器守，一绪台计味算机叶可以虹安装肝多个杜不同拖的播帝放器两：微软占公司鱼的“Mi题cr抓os认of违t饰Me唯di惨a剩Pl础ay虹er泪”，苹果吩公司绩的Qu委ic或kT赶im讽e笛Pl永ay耗er和iT荐un遗es，Re泊al公司此的Re呼al血Pl兽ay蔑er颈(简称Re姓al悼On衣e播放讨器)“全能擦”播策放器瓶：St因or溉m俩Pl瓶ay揭er（暴摇风影贼音）骂、Th糕eKM急Pl自ay决er、绚茶彩魅俊影、裙变色堂龙万亏能播饶放器进（PP久St怠re咏am）、婆豪杰百超级黑解霸浙，等谈等硬件期播放劝器（权便携重式）汪：MP眯3播放焰器：弄以播岛放MP病3格式奶的音阅频信谷息为届主，得也能慎收听扔广播愚、观哨看文箭本和酿图片防，功活能更判强一晶些的雹还能闯播放辞视频把信息MP板4播放胀器：清以播白放视盖频为喷主，傲国外梳叫做PV塌P（个誓人视鉴频播预放器石）或PM袖P（便盖携式羽媒体棚播放处器）算，LC腊D屏幕春较大绕，价葵格较表高附：设什么划是MP绳4？MP匆4播放究器是遮一种违能够坐播放痰视频红的便汽携式歇设备举，也寸叫做PV章P（个起人视出频播汽放器忆）或PM格P（便谊携式男媒体路播放尤器）功能甘：看录枝像（爆电影甲）播放困音乐浏览嫁文本馆和图辜片甚至且还可糟以上蜡网技术垒特点争：自带2～5英寸谊的LC洋D屏存储排容量兄达几震十GB5.劲4.估3数字担视频雪的编兆辑例：聋简单必的视五频编勺辑软旅件——糊Wi睡nd利ow鬼s姐Mo牌vi拣e巨Ma难ke康r由微乐软公前司开飞发，北在Wi批nd熊ow芒s桂XP平台恼上运骗行功能其：通过杠摄像竿机、谎数字李摄像痕头或殃其他毯视频缝源将甚音频眉和视赵频捕获到计搅算机抵中打开欢已有启的音续频、非视频翻或静卡止图而片，格对音枣频与搜视频稠内容话进行毅编辑盲（包叠括添哀加片酬头、升使用扁视频炼过渡扛或特较技效煎果等要）将制忌作的贿视频漫保存鉴到硬绪盘中节，或下刻录彩在CD或DV而D光盘机上，谁供“线媒体释播放园器”雄进行休播放5.阴4.脸4合成把视频——计算冠机动皮画什么杏是计句算机芬动画袜？计算帮机动寒画——使用疤计算叹机生收成一信系列驾内容宜连续扎的画巷面供枝实时孟演播傅的一耗种技茫术，己它是敲一种厉计算酬机合骆成的戚数字驾视频京，而育不是遍用摄乞像机挨拍摄哗的“翻自然锹视频午”上世江纪九搭十年匪代开顾始，涉计算耍机动奔画技也术应泡用于腾电影掏特技坦，如钥电影坦“侏揉罗纪丝式公园需”、《玩具勇总动输员》、《泰坦雨尼克》等，搞取得音轰动汪效应应用疯领域邻：影视船和广装告领听域：旋电影蜂特技鼠、动很画片赏、电共视广使告制谋作等教育赢和培每训领钉域：爹辅助曾教学锁、驾平驶员暮训练择等科技欲领域厚：科惨学计掉算可骄视化血，复光杂系款统的郑动态喉模拟军事翼领域朵：军气事训述练、冒作战轮模拟故等游戏选讲膏：计算们机动铲画的忘制作牢过程计算禾机动许画制应作包六括：炉在计青算机聚中建竭立景权物的攻模型奥、描娃述它隶们的涌运动幕、生御成一疮系列弟逼真贞的图越像三维环计算安机动怎画制抄作过役程分闻以下神几个携阶段滚：（1）描图述景肢物的斯形状蠢与结迷构（股建模阅）（2）确芬定景照物的度颜色轮和材发质（樱纹理虫）（3）设然置灯甩光和渐确定堂虚拟队摄像屿机的乖位置（4）描退述场郊景中射物体吗的运戚动和耀摄像拐机的将移动（5）绘喇制一虾系列斩的图桃像（6）输狐出动喂画结知果例：兔三个竞简单情动画例1例2例3例4动画摧制作射软件著名梳的造烈型与包动画才制作惠的商蓄品化邀软件:加拿经大Al采ia欲s公司奏的Po饮we裂r脚an居im尼at董or法国TD充I公司挤的Ex数pl郊or棉e荷兰El紧ec镰tr棕oG吵IG公司情的3D乘GO加拿柏大Ve短rt垄ig律o公司寄的Ve返rt故ig店o美国Wa罪ve粒fr掘on留t公司徐的Ad售va念nc维edVi刷su戚al债iz皇er美国SG贫I公司Al右ia巴s和Wa椒ve滥fr飘on剥t公司徒的MA焰YA美国Au央to肾de淋sk公司Di备sc踢re溉et公司析的3d以s羽ma津x，An惰im卧at松or旧S昂tu府di授o互联捆网动滩画：GI宗F和Fl闹as庄hGI维F动画(参见5.脖2节)：Ad昆ob屠e(粉Ma帆cr蒙om芹ed君ia)公司殃的Fl遥as耽h动画画面押大小减可任搅意调虑节，寇用户塌可控华制播埋放过冷程既可路生成铅自动包可执逐行文豆件(*广.e锁xe这)，还可钓生成颈用Fl五as奇h播放越器播它放的棍文件(*士.S菊WF锹)；既可眯做成色单独太的动喜画，笨也可蝇以嵌部入网万页文候件采用起流式冠传输唇方式熊，可盯以边盾下载网边进堤行播猴放演示5.巨4.蜘5数字胸视频的应晚用VC怜D与DV壁D可视过电话躁与视糖频会层议数字价电视点播傻电视什么费是VC吸D,什么任是DV仁D踢?Vi闹de摧oC救D（简明称VC骄D）：嫌按MP杂EG充-1标准仍将60分钟镰的音滚频/视频角节目摧记录徐在一修张CD光盘越上，柄图像交质量床为VH士S荡(3艘52包×2狼40栗)，即础家用珍录放仰像机亡的水滥平，佛可播巾放立蹲体声DV浓D-丢Vi雾de厦o（简市称为DV客D影碟究）：茶按MP成EG弄-2标准这将音着频/视频韵节目透记录缝在DV循D光盘坦上，骡图像嫩质量扇为广笔播级(7资20贼×5狠76棍)，可驻播放5.舌1声道慰的环激绕立化体声以，单状面单稳层DV插D（容稍量为4.男7G喘B）光紫盘可争记录12莫0分钟贸以上肤的影员视节岔目VC乘D与DV判D的比栏较VCDDVD视频压缩编码标准MPEG-1video，图像分辨率为352×240（家用电视质量）MPEG-2video，图像分辨率为720×480（广播级电视图像质量）音频压缩编码标准MPEG-1audio，层2，支持双声道立体声MPEG-2audio或杜比AC-3,支持5.1声道的三维环绕立体声光盘存储容量650MB左右有多种不同规格。单面单层DVD容量为4.7GB，单面双层为8.5GB播放时间1小时左右单面单层DVD光盘可播放2小时左右其他功能较少支持多种辅助功能，如多种文字字幕，多种语言声音，多种视角，多种宽高比等可视迈电话放和视贞频会木议可视抵电话悲：通耍话双挤方能艳互相眼看见凑的一誉种电辽话系裂统电话候机具贪有摄夺像、心显示具、声躁音等侧功能咳，内祝置高逝质量CC墨D镜头括及MO面DE举M视频欲会议冈：多历人同灿时参地与的货一种涨音/视频枕通信株系统类似形于可闷视电棉话，勿但多占人参醉加通炮话，雹提供斧的功赢能也缸更加炮丰富两种宫实施础方式槐：在电蛋信局贵的数默字通慢信网未上进代行在互概联网组上进访行，集例如担使用存下列切即时辫通信缩慧软件仁：微软逼的MS植N圾Me渔ss瞎en屿ge角r，腾迅热的QQ，网易巴的PO欧PO，新浪下的UC等什么门是数宴字电练视?数字掉电视载指的胃是:电视节目奖的制益作（金摄录静、编跨辑）撒、处咳理、座传输狱、接庸收播帽放全虎过程的数傻字化壁，特辈别是殃将电劫视信杀号进颗行数乐字化慨之后意以数字乌形式智进行涂传输定和接浆收；数字足电视疯的范尤围：高端——全高五清晰纪度电缎视(HD忍TV)，分虽辨率19白20到x1齐02赵4中端——常规既模拟廉电视狸的数战字化蹲（DT滤V），72多0x诊48页0低端——包括箱互联韵网上翻的IP慢TV等节目制作信号处理广播传输接收播放1234数字剃电视输的优晋点(1住)频道允利用结率高可传闹输的桌数字道电视黎节目贵比传钟输模斥拟电它视节辱目增钩加好肠几倍(2党)抗干肿扰能劝力强同等坝传输莲条件影下的顾抗干翅扰能捡力优口于模练拟电谜视(3罩)图像皆清晰叉度高用户役接收卵到的演图像引质量植能达男到演统播室样水平(4享