視頻處理技術(shù)要點課件

1、第4章 視頻處理技術(shù)4.1 視頻技術(shù)概述4.2 視頻壓縮標準4.3 使用Windows Movie Maker制作視頻4.1 視頻技術(shù)概述4.1.1視頻表示4.1.2視頻文件類型4.1.3模擬視頻與數(shù)字視頻4.1.4視頻壓縮基礎 視頻是由許許多多幅按時間序列構(gòu)成的連續(xù)圖像，每幅圖像稱為一幀，幀圖像是視頻信號的基礎。 這些幀以一定的速率(單位為幀頻率的單位，即每秒顯示幀的數(shù)目)連續(xù)地投射在屏幕上，讓人看起來具有連續(xù)運動的動態(tài)效果。4.1.1 視頻表示視頻的每一幀是一幅靜止圖像。 靜止圖像可劃分： 按其灰度等級不同，可分為： 二值圖像和多灰度級黑白圖像； 按圖像的色調(diào)劃分，可分為黑白圖像和彩色圖像

2、； 按圖像所占空間的維數(shù)劃分，可分為二維圖像、三維圖像和多維圖像。 1. AVI文件格式 AVI文件格式是Video For Windows所使用的文件格式，其擴展名為AVI。 2. MOV文件格式 MOV文件格式是QuickTime For Windows所使用的視頻文件格式。4.1.2 視頻文件類型3.MPG文件格式 MPG文件是最新的數(shù)字視頻標準文件，也稱為系統(tǒng)文件或隔行數(shù)據(jù)流，是采用MPEG方法進行壓縮的全運動視頻圖像。4.DAT文件格式 DAT文件是VCD專用的視頻文件格式，也是基于MPEG壓縮/解壓縮技術(shù)的視頻文件格式。1.模擬視頻 普通廣播電視信號是一種典型的模擬視頻信號。 電視

3、攝像機通過電子掃描將時間、空間函數(shù)所描述的景物進行光電轉(zhuǎn)換后，得到單一的時間函數(shù)的電信號，其電平的高低對應于景物亮度的大小，即用一個電信號來表征景物。 4.1.3 模擬視頻與數(shù)字視頻 2.數(shù)字視頻 數(shù)字視頻是指用二進制數(shù)字表示的視頻信號。 數(shù)字視頻既可直接來源于數(shù)字攝像機(例如CCD攝像機等)，也可將模擬視頻信號經(jīng)過數(shù)字化處理變成數(shù)字視頻信號。 模擬視頻信號經(jīng)過采樣、量化和編碼數(shù)字化處理后，就變成由幀幀數(shù)字圖像組成的圖像序列，即數(shù)字視頻信號。 1. 視頻中存在的冗余現(xiàn)象(1) 空間冗余：同一幀圖像中相鄰的像素具有很強的相關性。 (2) 時間冗余：圖像序列中相鄰幀的對應像素具有很強的相關性。(3

4、) 結(jié)構(gòu)冗余：在視頻圖像的紋理區(qū)，像素的亮、色度信息存在著明顯的分布模式，如果知道了分布模式，就可以通過某種算法來生成圖像，即存在結(jié)構(gòu)冗余。 4.1.4 視頻壓縮基礎 (4) 知識冗余：指視頻圖像中所包含的某些信息與人們的一些先驗知識有關。例如在頭肩圖像中，頭、眼、鼻和嘴的相對位置等信息就是人類的共性知識。(5) 視覺冗余：研究發(fā)現(xiàn)人眼的視覺特性是非均勻和非線性的。可以對人眼不敏感的信息少編碼甚至不編碼以壓縮數(shù)據(jù)量。 (6) 信息熵冗余：信息熵是指一組數(shù)據(jù)所攜帶的信息量。信息嫡冗余又稱為編碼冗余，是指信息熵少于數(shù)據(jù)編碼的碼元長度而形成的冗余。 4.2 視頻壓縮標準 4.2.1 視頻壓縮編碼的國

5、際標準 4.2.2視頻壓縮編碼標準化組織 4.2.3 H.26X視頻壓縮編碼標準4.2.4 MPEG視頻壓縮編碼標準表4-1 視頻壓縮編碼的國際標準4.2.1 視頻壓縮編碼的國際標準 標準名稱比特率MPEG-1面向數(shù)字存儲的運動圖像及其伴音編碼1.5Mbit/sMPEG-2運動圖像及其伴音信息的通用編碼1.5-100Mbit/sMPEG-4音視頻對象的通用編碼8Kbit/s-35Mbit/sH.261P64Kbit/s音視頻業(yè)務編解碼P64Kbit/s(P:1-30)H.263低比特率通信視頻編碼8Kbit/s-1.5Mbit/sH.264先進視頻編碼8Kbit/s-100Mbit/s1. I

6、SO MPEG 運動圖像專家組(MPEG)是國際標準化織織(ISO)和國際電工委員會(IEC)的一個工作組， MPEG致力于制定運動圖像(視頻)及音頻的壓縮、處理和播放標準。 MPEG由許多專題子小組組成。 4.2.2 視頻壓縮編碼標準化組織 2. ITU-T VCEG 視頻編碼專家組(VCEG)是國際電信聯(lián)盟標準化部門的一個工作組（下設16個子小組）。 第16子小組致力于制定多媒體、系統(tǒng)和終端的國際標準。 VCEG制定了一系列與電信網(wǎng)絡和計算機網(wǎng)絡有關的視頻通信標準H.26X。3. JVT 聯(lián)合視頻小組(JVT)的成員來自于ISOIEC JTCl SC29WG11(MPEG)和ITU-T S

7、Gl6VCEG)。 JVT的成立緣于MPEG對先進視頻編碼工具的需求。 JVT的主要工作目標是推動H.264MPEG-4第十部分的發(fā)布。 1. H.261 H.261是ITU-T(視頻編碼專家組)針對視頻電話、視頻會議等要求實時編解碼和低時延應用提出的第一個視頻編解碼標準，于1990年12月發(fā)布。2. H.263 H.263標準制定于1995年，是ITU-T針對64kbit/s以下的低比特率視頻應用而制定的標準。 4.2.3 H.26X視頻壓縮編碼標準 3. H.264 是視頻聯(lián)合工作組JVT的工作成果，為2003年通過的ITU-T H.264標準，也成為ISO的MPEG-4標準的第十部分，其

8、名稱為“先進視頻編碼”(Advanced video Coding)。1. MPEG-1 MPEG-1標準是“用于數(shù)字存儲媒體高達約1.5Mb/s的活動圖像和伴隨音頻的編碼”， 1992年11月形成國際標準。 2. MPEG-2 MPEG-2標準是“活動圖像及其伴音的通用編碼”，該標準于1994年11月公布，所規(guī)定的圖像格式符合CCIR60l建議：720576(PAL)和720480(NTSC)，規(guī)定的碼率為3-10 Mbs。 4.2.4 MPEG視頻壓縮編碼標準 3. MPEG-4 MPEG-4標準是“基于音頻和可視對象的編碼”。 與前兩者不同，MPEG-4標準不僅是針對一定比特率下的視頻、

9、音頻編碼，更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。 4.3 使用Windows Movie Maker制作視頻 4.3.1 Movie Make軟件界面與功能4.3.2 素材文件的獲取4.3.3 編輯項目4.3.4 視頻過渡及效果4.3.5 片頭片尾制作4.3.6 處理音頻4.3.7 輸出保存電影 4.3.8 Movie Maker制作實例圖4-1Windows Movie Make主界面 4.3.1 Movie Make軟件界面與功能上排左： “任務”窗格，里面列舉出了大部分可快速激活的任務種類；上排中： “收藏”窗格，不僅是收藏捕捉的視頻片段以及重要視頻文件的地方，同時也是Movie Make

10、r存放“視頻過渡”和“視頻效果”的地方；上排右：是一個播放器，用來讓用戶預覽編輯好的視頻片段。下面一排：是情節(jié)提要框，在情節(jié)提要框里則可以建立一些關鍵幀，以便用戶從總體上對正在編輯的電影文件進行控制。 4.3.1 Movie Make軟件界面與功能 通過攝像機、Web 攝像機或其它視頻源將音頻和視頻捕獲到計算機上，然后將素材應用到電影中。 也可以將現(xiàn)有的音頻、視頻或靜止圖片導入 Movie Maker，然后在制作的電影中使用。 1. 視頻/音頻文件的導入（1）單擊“文件”菜單，選擇“新建”“項目”命令，新建一個電影項目。（2）選擇“文件”“導入到收藏”命令或選擇“電影任務”窗格中的“捕獲視頻”

11、下的“導入視頻/音頻”，在打開的“導入文件”對話框中選擇相應的文件。4.3.2 素材文件的獲取 （3）導入完成后，在Windows Movie Maker的“收藏”窗格將出現(xiàn)已經(jīng)導入的視頻文件和音頻文件。重復上述步驟的操作，即可完成對所有視頻文件和音頻文件的導入過程。 2. 捕獲視頻（1）選擇“電影任務”窗格/“捕獲視頻”/“從視頻設備捕獲”，打開“視頻捕獲向?qū)А睂υ捒虿⑦x擇視頻捕獲設備。（2）單擊“下一步”；為捕獲的視頻輸入文件名和選擇視頻文件保存位置。（3）單擊“下一步”，在下一對話框中對捕獲視頻進行設置。（4）單擊“下一步”按鈕，在下一對話框中單擊“開始捕獲”按鈕開始捕獲視頻，捕獲完畢單

12、擊“停止捕獲”按鈕。 注意將“完成向?qū)Ш髣?chuàng)建剪輯”打上勾。 （5）單擊“完成“按鈕，視頻文件的錄制工作完成。4.3.2 素材文件的獲取 在Movie Maker的“收藏”中導入了所需的視頻文件之后，就可以進行電影文件的編輯合成工作。在“收藏”窗格中，右擊所要添加到電影中的視頻剪輯，從彈出的快捷菜單中選擇“添加到情節(jié)提要”命令，即可將所選中的視頻剪輯文件一一添加到情節(jié)提要框中的故事板上。點擊故事板上方的“顯示時間線”按鈕，可將“情節(jié)提要”視圖切換為“時間線視圖”。另外三個軌道可用來修剪視頻文件，紅色的修剪指針的使用。 4.3.3 編輯項目1. 視頻過渡 視頻過渡其功能是在兩個相鄰剪輯間建立同時淡

13、出及淡入過渡的效果。 單擊“電影任務”窗格下的“編輯電影”“查看視頻過渡”這一項，界面上將會顯示各種過渡效果。從中挑選一種過渡效果，將圖標拖至兩個相鄰剪輯之間，就能夠?qū)⑦^渡效果插入進去。 4.3.4視頻過渡及效果2. 視頻效果 視頻效果決定了視頻剪輯、圖片或片頭在項目及最終電影中的顯示方式。 單擊“電影任務”窗格下的“編輯電影”“查看視頻效果”這一項，界面上將會顯示各種視頻效果。從中挑選一種視頻效果，將圖標拖至目標剪輯文件的左下角，就能夠?qū)⒁曨l效果插入進去。4.3.4視頻過渡及效果 用戶可以通過向電影添加基于文本的信息來增強其效果（在片頭或片尾）。 單擊“電影任務”-窗格下的“編輯電影”“制作

14、片頭或片尾”；在這個頁面可以選擇添加片頭還是片尾，以制作片頭為例，單擊在“電影開頭添加片頭”；填寫好影片的標題之后，用戶還可以點擊文本框下方的“更改片頭動畫效果”和“更改文本字體和顏色”兩個選項，嘗試不同的動畫效果以及字體顯示方式。 4.3.5 片頭片尾制作 電影文件編輯合成的另外一個主要任務就是將音頻和視頻文件進行結(jié)合，使其在播放視頻文件的同時，也播放音頻文件。 在情節(jié)提要框中單擊“顯示時間線”按鈕，切換到時間線框，從“收藏”窗格中選擇要添加的音頻剪輯文件，單擊鼠標右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“添加到時間線”命令，即可將選中的音頻剪輯文件添加到時間線框中 。 4.3.6 處理音頻 （1）選擇

15、“電影任務”窗格中的“保存到我的計算機”，打開 “保存電影向?qū)А睂υ捒颍瑸楸４娴碾娪拜斎胛募捅４骐娪暗奈恢?。?）在“保存電影向?qū)А睂υ捒蛑袉螕簟跋乱徊健卑粹o；繼續(xù)單擊“下一步”按鈕。（3）制作電影完畢后，系統(tǒng)彈出Windows Movie Maker對話框，提示用戶電影文件已經(jīng)保存至計算機。 這樣就生成了一個獨立的電影文件( .wmv) 可用Windows Media Player8 播放，把原來毫無關系的視頻音頻文件結(jié)合在一起。 4.3.7 輸出保存電影 【實例4-1】 由多個獨立的視頻剪輯文件、音頻文件合成制作為電影。(1) 打開Movie Maker, 單擊“文件”菜單，選擇“新建

16、”“項目”命令，新建一個電影項目。(2) 選擇“文件”“導入到收藏”命令或選擇“電影任務”窗格中的“捕獲視頻”下的“導入視頻”；在打開的“導入文件”對話框中選擇相應的.avi視頻文件，單擊“導入”。(3) 選擇“文件”“導入到收藏”命令或選擇“電影任務”窗格中的“捕獲視頻”下的“導入音頻或音樂”，在打開的“導入文件”對話框中選擇一個相應的.wav音頻文件。 4.3.8 Movie Maker制作實例(4) 在“收藏”窗格中，右擊所要添加到電影中的視頻剪輯，從快捷菜單中選擇“添加到情節(jié)提要”命令，將所選中的視頻剪輯文件添加到情節(jié)提要框中。(5) 單擊“電影任務”-窗格下的“編輯電影”“制作片頭或

17、片尾”，在窗口中單擊“在電影開頭添加片頭”。【實例4-1】 由多個獨立的視頻剪輯文件、音頻文件合成制作為電影。(6)輸入片頭文本，并“更改片頭動畫效果”為“滾動，透視”，單擊“完成，為電影添加片頭”。類似地給電影加上片尾。(7)單擊“電影任務”窗格下的“編輯電影”“查看視頻過渡”，從窗格中選一種過渡效果，將圖標拖至兩個相鄰剪輯之間。(8)單擊“電影任務”窗格下的“編輯電影”“查看視頻效果”，從中挑選一種視頻效果，將圖標拖至目標剪輯的左下角。(4.3.8 Movie Maker制作實例9)在情節(jié)提要框中單擊“顯示時間線”按鈕，切換到時間線框，從“收藏”窗格中選擇要添加的.wav音頻剪輯文件，單擊

18、鼠標右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“添加到時間線”命令。(10)將鼠標移到音頻文件的邊緣處，點擊出現(xiàn)的紅色修剪指針，拖動鼠標，使視頻和音頻剪輯都在同一時間結(jié)束。 (11)在時間線框中，選擇音頻，然后單擊鼠標右鍵，選擇“淡入/淡出”， 使音頻達到平穩(wěn)過渡的效果。(12) 選擇“電影任務”窗格中的“保存到我的計算機”打開保存電影向?qū)?，輸入文件名，并將電影保存到磁盤文件夾?！緦嵗?-2】由多個靜態(tài)圖片文件合成制作為電影式的電子相冊。原理：如果將單個視頻素材文件換成一幅幅的靜態(tài)圖片文件，按照類似制作實例4-1的操作方法，可以由許多靜態(tài)圖片制作成一套電影式的電子相冊。4.3.8 Movie Maker制作實例(1) 將靜態(tài)數(shù)碼照片導入到Movie Maker中。點擊“任務”窗格中的“導入圖片”，導入數(shù)碼照片，然后將它拖動到時間線視圖中的“視頻欄”的任何位置處。 (2) 將已經(jīng)導入的圖片添加到時間線的情節(jié)提要框中。在“收藏”窗格中，選中所要添加到電子相冊中的靜態(tài)圖片，將所選中的圖片文件添加到情節(jié)提要框中。 (3) 加入過渡效果在圖片與圖片之間也可以添加過渡效果，方法同前?！緦嵗?-3】制作自動電影。Movie Maker的另一