第五章數(shù)字媒體及應(yīng)用轉(zhuǎn)

5.4

數(shù)字視頻及應(yīng)用數(shù)字視頻基礎(chǔ)數(shù)字視頻的壓縮編碼數(shù)字視頻的編輯合成視頻——計(jì)算機(jī)動(dòng)畫數(shù)字視頻的應(yīng)用5.4.1

數(shù)字視頻基礎(chǔ)彩色電視信號(hào)的發(fā)送與接收彩色電視信號(hào)的發(fā)送與接收：PAL制彩色電視信號(hào)的顏色不使用RGB表示，而是使用亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色度信號(hào)U、V來表示為進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸必須進(jìn)行調(diào)制RGBRGBYUV復(fù)合調(diào)制攝像機(jī)話筒發(fā)射天線YUVRGB分路解調(diào)接收天線RGB將Y、U、V信號(hào)轉(zhuǎn)換成為R、G、B信號(hào)，然后再進(jìn)行顯示使用Y、U，V彩色空間的原因：①與黑白電視保持兼容②利用人的視覺特性來節(jié)省電視信號(hào)的帶寬和發(fā)射功率數(shù)字視頻信號(hào)的獲取視頻信號(hào)的數(shù)字化過程:與圖像、聲音的數(shù)字化過程相仿，但更復(fù)雜一些(8-10bits)濾波取樣量化編碼數(shù)字視頻信息YUV模擬Y視頻U信號(hào)V數(shù)字視頻的獲取設(shè)備：視頻采集卡（簡(jiǎn)稱視頻卡）數(shù)字?jǐn)z像頭，通過光學(xué)鏡頭和

CCD器件采集動(dòng)態(tài)圖像，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并輸入PC機(jī)脫機(jī)獲取設(shè)備：數(shù)碼攝像機(jī)視頻捕獲(采集)卡的功能從多種視頻源中選擇一種作為視頻輸入;支持不同的電視制式;能同時(shí)處理圖像信號(hào)的伴音;可在顯示器上監(jiān)看輸入的視頻信號(hào),其位置及大小可調(diào);能將計(jì)算機(jī)生成的圖像/圖形/文本與視頻圖像迭加處理;可隨時(shí)凍結(jié)(定格)一幅畫面,并按指定格式保存;可實(shí)時(shí)壓縮與存儲(chǔ)視頻及其伴音信息;可實(shí)時(shí)解壓縮并播放視頻及其伴音信息,輸出設(shè)備可選(VGA監(jiān)視器、電視機(jī)、錄相機(jī)等)視頻卡、顯卡與主機(jī)的關(guān)系視頻捕獲器視頻緩沖器圖形控制器顯示存儲(chǔ)器內(nèi)存CPUDSP處理器視頻信號(hào)顯示器TV機(jī)硬硬盤盤（視頻卡和顯示卡）PCI總線（主機(jī)）視頻信號(hào)數(shù)字化并存入硬盤在屏在幕電上腦監(jiān)上看播視放頻視信頻號(hào)疊加/轉(zhuǎn)換器在電視機(jī)上播放視頻TV編碼器計(jì)算機(jī)圖形文字輸出5.4.2

數(shù)字視頻的壓縮編碼數(shù)字視頻的壓縮編碼視頻數(shù)據(jù)壓縮的可能性：數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量大得驚人，1分鐘的數(shù)字電視圖像未壓縮時(shí)其數(shù)據(jù)量約為1G字節(jié)，對(duì)存儲(chǔ)、傳輸和處理都有很大的困難視頻數(shù)據(jù)壓縮的可能性：視頻信息的每個(gè)畫面內(nèi)部有很多信息冗余相鄰畫面的內(nèi)容有高度的連貫性人眼的視覺靈敏度有限，允許畫面有一定失真結(jié)論：數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量可壓縮幾十倍甚至幾百倍數(shù)字視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)名稱圖像格式壓縮后的碼率主要應(yīng)用MPEG-1360×288大約1.2

Mb/s

~1.5Mb/s適用于VCD、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等H.261360×288

或180×144Px64kb/s

(P=1、2時(shí)，只支持180×144

格式，P≥6

時(shí)，

可支持360×288格式)應(yīng)用于視頻通信，如可視電話、會(huì)議電視等MPEG-2(MP@ML)720×5765

Mb/s

~15Mb/s用途最廣,如DVD、衛(wèi)星電視直播、數(shù)字有線電視等MPEG-2高清格式1440×11521920×115280

Mb/s

~100Mb/s高清晰度電視（HDTV）領(lǐng)域MPEG-4(H.

26L)多種不同的視頻格式與MPEG-1，MPEG-2相當(dāng)?shù)畹涂蛇_(dá)到64kb/s，適合于交互式和移動(dòng)多媒體應(yīng)用，包括虛擬現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程教學(xué)、手機(jī)、MP4播放器等數(shù)字視頻的常用文件格式.mpeg（.mpg，.dat）——使用MPEG編碼的電影文件.mp2——MPEG-2

編碼的電影文件.mp4——MPEG-4

編碼的電影文件.avi

（.navi）——微軟公司的視頻剪輯文件.wmv——微軟公司的流式視頻文件.asf——微軟公司的流式視頻文件.rm(RealAudio)——RealNetworks的流式視頻文件.mov

(.qt)——蘋果公司的流式視頻文件

DivX格式——MPEG-4v3改進(jìn)后的一種格式，在MP4播放器上使用附：什么是MP4？MP4播放器是一種能夠播放視頻的便攜式設(shè)備，也叫做PVP（個(gè)人視頻播放器）或PMP（便攜式媒體播放器）功能：看錄像（電影）播放音樂瀏覽文本和圖片甚至還可以上網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)：自帶2～5英寸的LCD屏存儲(chǔ)容量達(dá)幾十GB5.4.3

數(shù)字視頻的編輯例：簡(jiǎn)單的視頻編輯軟件——Windows

Movie

Maker由微軟公司開發(fā)，在Windows

XP平臺(tái)上運(yùn)行功能：通過攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像頭或其他視頻源將音頻和視頻捕獲到計(jì)算機(jī)中打開已有的音頻、視頻或靜止圖片，對(duì)音頻與視頻內(nèi)容進(jìn)行編輯（包括添加片頭、使用視頻過渡或特技效果等）將制作的視頻保存到硬盤中，或刻錄在CD或DVD光盤上，供“媒體播放器”進(jìn)行播放5.4.4

合成視頻——計(jì)算機(jī)動(dòng)畫什么是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫？計(jì)算機(jī)動(dòng)畫——使用計(jì)算機(jī)生成一系列內(nèi)容連續(xù)的畫面供實(shí)時(shí)演播的一種技術(shù)，它是一種計(jì)算機(jī)合成的數(shù)字視頻，而不是用攝像機(jī)拍攝的“自然視頻”上世紀(jì)九十年代開始，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用于電影特技，如電影“侏羅紀(jì)公園”、《玩具總動(dòng)員》、《泰坦尼克》等，取得轟動(dòng)效應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域：影視和廣告領(lǐng)域：電影特技、動(dòng)畫片、電視廣告制作等教育和培訓(xùn)領(lǐng)域：輔助教學(xué)、駕駛員訓(xùn)練等科技領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算可視化，復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬軍事領(lǐng)域：軍事訓(xùn)練、作戰(zhàn)模擬等游戲計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的制作過程計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作包括：在計(jì)算機(jī)中建立景物的模型、描述它們的運(yùn)動(dòng)、生成一系列逼真的圖像三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作過程分以下幾個(gè)階段：描述景物的形狀與結(jié)構(gòu)（建模）確定景物的顏色和材質(zhì)（紋理）設(shè)置燈光和確定虛擬攝像機(jī)的位置描述場(chǎng)景中物體的運(yùn)動(dòng)和攝像機(jī)的移動(dòng)繪制一系列的圖像輸出動(dòng)畫結(jié)果互聯(lián)網(wǎng)動(dòng)畫：GIF和FlashGIF動(dòng)畫(參見5.2節(jié))：Macromedia公司的Flash動(dòng)畫畫面大小可任意調(diào)節(jié)，用戶可控制播放過程既可生成自動(dòng)可執(zhí)行文件(*.exe)，還可生成用Flash

播放器播放的文件(*.SWF)；既可做成單獨(dú)的動(dòng)畫，也可以嵌入網(wǎng)頁文件采用流式傳輸方式，可以邊下載邊進(jìn)行播放演示5.4.5

數(shù)字視頻的應(yīng)用VCD與DVD可視電話與視頻會(huì)議數(shù)字電視點(diǎn)播電視什么是VCD,

什么是DVD?VideoCD（簡(jiǎn)稱VCD）：按MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)將60分鐘的音頻/視頻節(jié)目記錄在一張CD光盤上，圖像質(zhì)量為

VHS(352×240)，即家用錄放像機(jī)的水平，可播放立體聲DVD-Video（簡(jiǎn)稱為DVD）：按MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)將音頻/視頻節(jié)目記錄在DVD光盤上，圖像質(zhì)量為廣播級(jí)

(720×576)，可播放5.1聲道的環(huán)繞立體聲，單面單層

DVD（容量為4.7GB）光盤可記錄120分鐘以上的影視節(jié)目VCD與DVD的比較VCDDVD視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1video，圖像分辨率為352×240（家用電視質(zhì)量）MPEG-2

video，圖像分辨率為

720×480（廣播級(jí)電視圖像質(zhì)量）音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1audio，層2，支持雙聲道立體聲MPEG-2audio或杜比AC-3,支持5.1聲道的三維環(huán)繞立體聲光盤存儲(chǔ)容量650MB左右有多種不同規(guī)格。單面單層DVD容量為4.7GB，單面雙層為8.5GB播放時(shí)間1小時(shí)左右單面單層DVD光盤可播放2小時(shí)左右其他功能較少支持多種輔助功能，如多種文字字幕，多種語言聲音，多種視角，多種寬高

比等可視電話和視頻會(huì)議可視電話：通話雙方能互相看見的一種電話系統(tǒng)電話機(jī)具有攝像、顯示、聲音等功能，內(nèi)置高質(zhì)量CCD鏡頭及MODEM視頻會(huì)議：多人同時(shí)參與的一種音/視頻通信系統(tǒng)類似于可視電話，但多人參加通話，提供的功能也更加豐富兩種實(shí)施方式：在電信局的數(shù)字通信網(wǎng)上進(jìn)行在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行，例如使用下列即時(shí)通信軟件：微軟的MSNMessenger，騰迅的QQ，網(wǎng)易的POPO，新浪的UC等什么是數(shù)字電視?數(shù)字電視指的是:電視節(jié)目的制作（攝錄、編輯）、處理、傳輸、接收播放全過程的數(shù)字化，特別是將電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化之后以數(shù)字形式進(jìn)行傳輸和接收；高端——高清晰度電視(HDTV)，分辨率1920x1024中端——常規(guī)模擬電視的數(shù)字化（DTV）低端——包括互聯(lián)網(wǎng)上的IPTV等節(jié)目制作信號(hào)處理廣播傳輸接收播放1

2

3數(shù)字電視的范圍：4數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)頻道利用率高可傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目比傳輸模擬電視節(jié)目增加好幾倍抗干擾能力強(qiáng)同等傳輸條件下的抗干擾能力優(yōu)于模擬電視圖像清晰度高用戶接收到的圖像質(zhì)量能達(dá)到演播室水平音響效果好具有CD級(jí)音質(zhì)效果，可支持5.1環(huán)繞立體聲家庭影院可開展基于TV的交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括電視購(gòu)物、電視銀行、電視商務(wù)、電視游戲、點(diǎn)播電視等業(yè)務(wù)數(shù)字電視的傳播途徑數(shù)字視頻節(jié)目制作視頻服務(wù)器光盤地面無線(DVB-T)衛(wèi)星(DVB-S)數(shù)字CATV(DVB-C)Internet(IPTV)VCD制作DVD解碼器電視機(jī)PC機(jī)什么是點(diǎn)播電視(VOD)？VOD（點(diǎn)播電視）指用戶可以