視頻基礎(chǔ)知識課件

2.1視頻的基礎(chǔ)知識2.1視頻的基礎(chǔ)知識在人類接受的信息中，有70%來自視覺，其中視頻是最直觀、最具體、信息量最豐富的。我們在日常生活中看到的電視、電影、VCD、DVD以及用攝像機(jī)、手機(jī)等拍攝的活動圖像等都屬于視頻的范疇。在人類接受的信息中，有70%來自視覺，其視頻基礎(chǔ)知識ppt課件視頻基礎(chǔ)知識ppt課件1視頻的定義視頻(Video)就其本質(zhì)而言，是內(nèi)容隨時間變化的一組動態(tài)圖像(25或30幀/秒)，所以視頻又叫作運(yùn)動圖像或活動圖像。一幀就是一幅靜態(tài)畫面，快速連續(xù)地顯示幀，便能形運(yùn)動的圖像，每秒鐘顯示幀數(shù)越多，即幀頻越高，所顯示的動作就會越流暢。1視頻的定義視頻(Video)就其本質(zhì)而言，是內(nèi)容隨時pal:25幀/秒

ntsc:30幀/秒pal:25幀/秒『視覺暫留現(xiàn)象』人眼在觀察景物時，光信號傳人大腦神經(jīng)，需經(jīng)過一段短暫的時間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留現(xiàn)象”。具體應(yīng)用是電影的拍攝和放映。根據(jù)實驗人們發(fā)現(xiàn)要想看到連續(xù)不閃爍的畫面，幀與幀之間的時間間隔最少要達(dá)到是二十四分之一秒?！阂曈X暫留現(xiàn)象』人眼在觀察景物時，光信號傳人大腦神經(jīng)，需經(jīng)過視頻信號具有以下特點：內(nèi)容隨時間而變化有與畫面動作同步的聲音(伴音)圖像與視頻是兩個既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念：靜止的圖片稱為圖像(Image)，運(yùn)動的圖像稱為視頻(Video)。圖像與視頻兩者的信源方式不同，圖像的輸入靠掃描儀、數(shù)字照相機(jī)等設(shè)備；視頻的輸入是電視接收機(jī)、攝象機(jī)、錄象機(jī)、影碟機(jī)以及可以輸出連續(xù)圖像信號的設(shè)備。視頻信號具有以下特點：2.視頻的分類按照處理方式的不同，視頻分為模擬視頻和數(shù)字視頻。模擬視頻（AnalogVideo）模擬視頻是用于傳輸圖像和聲音的隨時間連續(xù)變化的電信號。早期視頻的記錄、存儲和傳輸都采用模擬方式，如在電視上所見到的視頻圖像是以一種模擬電信號的形式來記錄的，并依靠模擬調(diào)幅的手段在空間傳播，再用盒式磁帶錄像機(jī)將其作為模擬信號存放在磁帶上。2.視頻的分類按照處理方式的不同，視頻分為模擬視頻和數(shù)字視模擬視頻的特點：以模擬電信號的形式來記錄依靠模擬調(diào)幅的手段在空間傳播使用磁帶錄象機(jī)將視頻作為模擬信號存放在磁帶上傳統(tǒng)視頻信號以模擬方式進(jìn)行存儲和傳送然而模擬視頻不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，在傳輸效率方面先天不足，而且圖像隨時間和頻道的衰減較大，不便于分類、檢索和編輯。模擬視頻的特點：圖5.1傳統(tǒng)的模擬信號處理設(shè)備圖5.1傳統(tǒng)的模擬信號處理設(shè)備數(shù)字視頻（DigitalVideo）要使計算機(jī)能對視頻進(jìn)行處理，必須把視頻源即來自于電視機(jī)、模擬攝像機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)等設(shè)備的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)要求的數(shù)字視頻形式，這個過程稱為視頻的數(shù)字化過程。數(shù)字視頻可大大降低視頻的傳輸和存儲費用、增加交互性、帶來精確穩(wěn)定的圖像。如今，數(shù)字視頻的應(yīng)用已非常廣泛。包括直接廣播衛(wèi)星(DBS)、有線電視(如圖5.2)、數(shù)字電視在內(nèi)的各種通信應(yīng)用均需要采用數(shù)字視頻。一些消費產(chǎn)品，如VCD和DVD，數(shù)字式便攜攝像機(jī)，都是以MPEG視頻壓縮為基礎(chǔ)的。數(shù)字視頻（DigitalVideo）圖5.2直接廣播衛(wèi)星(DBS)圖5.2直接廣播衛(wèi)星(DBS)數(shù)字化視頻的優(yōu)點適合于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，視頻信息可方便地實現(xiàn)資源共享。視頻數(shù)字信號便于長距離傳輸。再現(xiàn)性好模擬信號由于是連續(xù)變化的，所以不管復(fù)制時精確度多高，失真不可避免，經(jīng)多次復(fù)制后，誤差就很大。數(shù)字視頻可不失真地進(jìn)行無限次拷貝，其抗干擾能力是模擬圖像無法比擬的。它不會因存儲、傳輸和復(fù)制而產(chǎn)生圖像質(zhì)量的退化，能準(zhǔn)確再現(xiàn)圖像。數(shù)字化視頻的優(yōu)點適合于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用便于計算機(jī)編輯處理模擬信號只能簡單調(diào)整亮度、對比度和顏色等，限制了處理手段和應(yīng)用范圍。而數(shù)字視頻信號可以傳送到計算機(jī)內(nèi)進(jìn)行存儲、處理，很容易進(jìn)行創(chuàng)造性地編輯與合成，并進(jìn)行交互。便于計算機(jī)編輯處理數(shù)字視頻的不足數(shù)字視頻的缺陷是處理速度慢，數(shù)據(jù)存儲空間大，數(shù)字圖像處理成本高。通過對數(shù)字視頻的壓縮，可以節(jié)省大量存儲空間，光盤技術(shù)的應(yīng)用也使得大量視頻信息的存儲成為可能。數(shù)字視頻的不足數(shù)字視頻的缺陷是處理速度慢，數(shù)據(jù)存儲空間大，數(shù)3.視頻的制式電視制式NTSC制式PAL制式SECAM制式3.視頻的制式電視NTSC制式PAL制式SECAM制式三種彩色電視制式的主要技術(shù)指標(biāo)三種彩色電視制式的主要技術(shù)指標(biāo)4.視頻分辨率視頻分辨率指的是視頻的畫面大小，常用圖像的“水平像素×垂直像素”來表示。VCD視頻光盤的標(biāo)準(zhǔn)分辨率為352×288（PAL）或352×240(NTSC)；SVCD視頻光盤的標(biāo)準(zhǔn)分辨率為480×576（PAL）或480×480（NTSC）；DVD視頻光盤的標(biāo)準(zhǔn)分辨率為720×576（PAL）或720×480(NTSC)。普通電視信號的分辨率為640×480；標(biāo)清電視信號分辨率為720×576；高清電視（HDTV）分辨率可達(dá)1920×1080。4.視頻分辨率視頻分辨率指的是視頻的畫面大小，常用圖像的“2.2數(shù)字視頻的生成

數(shù)字視頻有兩種生成方式：一是使用視頻采集卡將模擬視頻信號經(jīng)計算機(jī)模／數(shù)轉(zhuǎn)換后，生成數(shù)字視頻文件，對這些數(shù)字視頻文件進(jìn)行數(shù)字化視頻編輯，制作成數(shù)字視頻文件，利用這種方式處理后的圖像和原圖像相比，信號有一定的損失；二是利用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（硬盤式、光盤式和存儲卡式數(shù)字?jǐn)z像機(jī)）將視頻圖像拍攝下來，從信號源開始，就是無失真的數(shù)字視頻，輸入計算機(jī)后，通過使用的編輯軟件制作成數(shù)字視頻文件。2.2數(shù)字視頻的生成數(shù)字視頻有兩種生成方式：2.3視頻壓縮的一些基本概念視頻壓縮（compression）的目標(biāo)是在盡可能保證視覺效果的前提下減少視頻數(shù)據(jù)率。視頻壓縮比一般指壓縮后的數(shù)據(jù)量與壓縮前的數(shù)據(jù)量之比。由于視頻是連續(xù)的靜態(tài)圖像，因此其壓縮編碼算法與靜態(tài)圖像的壓縮編碼算法有某些共同之處，但是運(yùn)動的視頻還有其自身的特性，因此在壓縮時還應(yīng)考慮其運(yùn)動特性才能達(dá)到高壓縮的目標(biāo)。有損和無損壓縮幀內(nèi)和幀間壓縮對稱和不對稱編碼2.3視頻壓縮的一些基本概念視頻壓縮（compressio有損和無損壓縮在視頻壓縮中有損和無損的概念與靜態(tài)圖像中基本類似。無損壓縮也即壓縮前和解壓縮后的數(shù)據(jù)完全一致。多數(shù)的無損壓縮都采用RLE行程編碼算法。有損壓縮意味著解壓縮后的數(shù)據(jù)與壓縮前的數(shù)據(jù)不一致。在壓縮的過程中要丟失一些人眼和人耳所不敏感的圖像或音頻信息，而且丟失的信息不可恢復(fù)。幾乎所有高壓縮的算法都采用有損壓縮，這樣才能達(dá)到低數(shù)據(jù)率的目標(biāo)。丟失的數(shù)據(jù)率與壓縮比有關(guān)，壓縮比越小，丟失的數(shù)據(jù)越多，解壓縮后的效果一般越差。此外，某些有損壓縮算法采用多次重復(fù)壓縮的方式，這樣還會引起額外的數(shù)據(jù)丟失。有損和無損壓縮幀內(nèi)和幀間壓縮幀內(nèi)壓縮也稱為空間壓縮。當(dāng)壓縮一幀圖像時，僅考慮本幀的數(shù)據(jù)而不考慮相鄰幀之間的冗余信息，這實際上與靜態(tài)圖像壓縮類似。幀內(nèi)一般采用有損壓縮算法，由于幀內(nèi)壓縮時各個幀之間沒有相互關(guān)系，所以壓縮后的視頻數(shù)據(jù)仍可以以幀為單位進(jìn)行編輯。幀內(nèi)壓縮一般達(dá)不到很高的壓縮。采用幀間壓縮是基于許多視頻或動畫的連續(xù)前后兩幀具有很大的相關(guān)性，或者說前后兩幀信息變化很小的特點。也即連續(xù)的視頻其相鄰幀之間具有冗余信息，根據(jù)這一特性，壓縮相鄰幀之間的冗余量就可以進(jìn)一步提高壓縮量，減小壓縮比。幀間壓縮也稱為時間壓縮，它通過比較時間軸上不同幀之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。幀間壓縮一般是無損的。幀差值算法是一種典型的時間壓縮法，它通過比較本幀與相鄰幀之間的差異，僅記錄本幀與其相鄰幀的差值，這樣可以大大減少數(shù)據(jù)量。幀內(nèi)和幀間壓縮2.4常見的數(shù)字視頻文件格式

2.4常見的數(shù)字視頻文件格式1.AVI格式

AVI（AudioVideoInterleaved，音頻視頻交錯）格式是一種可以將視頻和音頻交織在一起進(jìn)行同步播放的數(shù)字視頻文件格式。AVI格式由Microsoft公司于1992年推出，隨Windows3.1一起被人們所認(rèn)識和熟知。它采用的壓縮算法沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，除Microsoft公司之外，其他公司也推出有自己的壓縮算法，只要把該算法的驅(qū)動加到Windows系統(tǒng)中，就可以播放該算法壓縮的AVI文件。AVI格式的優(yōu)點是圖像質(zhì)量好，可以跨多個平臺使用，但是其缺點是體積過于龐大，其文件擴(kuò)展名為.avi。1.AVI格式AVI（Audio2.MPEG格式MPEG（MovingPicturesExpertsGroup，動態(tài)圖像專家組）是1988年成立的一個專家組，其任務(wù)是負(fù)責(zé)制訂有關(guān)運(yùn)動圖像和聲音的壓縮、解壓縮、處理以及編碼表示的國際標(biāo)準(zhǔn)。MPEG格式是采用了有損壓縮方法從而減少運(yùn)動圖像中的冗余信息的數(shù)字視頻文件格式。目前MPEG格式有三個壓縮標(biāo)準(zhǔn)，分別是MPEG-1、MPEG-2、和MPEG-4。2.MPEG格式MPEG（MovingPicturesEMPEG-1制定于1992年，它是針對1.5Mbps以下數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運(yùn)動圖像及其伴音編碼而設(shè)計的國際標(biāo)準(zhǔn)。使用MPEG-1的壓縮算法，可以把一部時長120分鐘的電影（視頻文件）壓縮到1.2GB左右。這種數(shù)字視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg以及VCD光盤中的.dat等。MPEG-1制定于1992年，它是針對1.5Mbps以下數(shù)據(jù)MPEG-2制定于1994年，是為高級工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖像質(zhì)量以及更高的傳輸率而設(shè)計的。這種格式主要應(yīng)用在DVD和SVCD的制作（壓縮）方面，同時在一些HDTV（高清晰電視廣播）和一些高要求視頻編輯、處理上面也有較廣的應(yīng)用。使用MPEG-2的壓縮算法，可以把一部時長120分鐘的電影壓縮到4～8GB。這種數(shù)字視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.mpg、．mpe、.mpeg、.m2V及DVD光盤中的.vob等。MPEG-2制定于1994年，是為高級工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖像質(zhì)量以及MPEG-4制定于1998年，是為播放流式媒體的高質(zhì)量視頻而專門設(shè)計的，它可利用很窄的帶度，通過幀重建技術(shù)，壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求使用最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。MPEG-4能夠保存接近于DVD畫質(zhì)的小體積視頻文件，還包括了以前MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)所不具備的比特率的可伸縮性、動畫精靈、交互性甚至版權(quán)保護(hù)等一些特殊功能。使用MPEG-4的壓縮算法的ASF格式可以把一部120min的電影(視頻文件)壓縮到300MB左右的視頻流，可供在線觀看。這種數(shù)字視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.asf和.mov。MPEG-4制定于1998年，是為播放流式媒體的高質(zhì)量視頻而3.RM格式

RM（RealMedia）格式是Networks公司所制定的音頻視頻壓縮規(guī)范。用戶可以使用RealPlayer或RealOnePlayer對符合RealMedia技術(shù)規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)音頻/視頻資源進(jìn)行實況轉(zhuǎn)播，并且RealMedia還可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率制定出不同的壓縮比率，從而實現(xiàn)在低速率的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行影像數(shù)據(jù)實時傳送和播放。這種數(shù)字視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.rm、.ra和.ram。3.RM格式RM（RealMedia）格式是Network4.RMVB格式RMVB格式是一種由RM視頻格式升級延伸出的新視頻格式，它的先進(jìn)之處在于RMVB視頻格式打破了原先RM格式那種平均壓縮采樣的方式，在保證平均壓縮比的基礎(chǔ)上合理利用比特率資源，也就是說，靜止和動作場面少的畫面場景采用較低的編碼速率，這樣可以留出更多的帶寬空間，而這些帶寬會在出現(xiàn)快速運(yùn)動的畫面場景時被利用。這樣在保證了靜止畫面質(zhì)量的前提下，大幅地提高了運(yùn)動圖像的畫面質(zhì)量，使圖像質(zhì)量和文件大小之間就達(dá)到了微妙的平衡。這種數(shù)字視頻格式的文件擴(kuò)展名為rmvb和.rm。4.RMVB格式RMVB格式是一種由RM視頻格式升級延伸出5.WMV格式WMV（WindowsMediaVideo）格式Microsoft公司將其名下的ASF（AdvancedStreamFormat）格式升級延伸來得一種流媒體格式。WMV格式的主要優(yōu)點包括：本地或網(wǎng)絡(luò)回放、可擴(kuò)充的媒體類型、可伸縮的媒體類型、多語言支持、環(huán)境獨立性、豐富的流間關(guān)系以及擴(kuò)展性等。其文件擴(kuò)展名為.wmv。5.WMV格式WMV（WindowsMediaVideo）6.MOV格式MOV格式是美國Apple公司開發(fā)的一種視頻格式，默認(rèn)的播放器是Apple公司的QuickTimePlayer。MOV格式不僅能支持MacOS，同樣也能支持Windows系列計算機(jī)操作系統(tǒng)，有較高的壓縮比率和較完美的視頻清晰度。MOV格式定義了存儲數(shù)字媒體內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)方法，使用這種文件格式不僅可以存儲單個的媒體內(nèi)容，如視頻幀或音頻采樣數(shù)據(jù)，而且還能保存對該媒體作品的完整描述。因為這種文件格式能用來描述幾乎所有的媒體結(jié)構(gòu)，所以它是不同系統(tǒng)的應(yīng)用程序間交換數(shù)據(jù)的理想格式。這種數(shù)字視頻格式的文件擴(kuò)展名包括.qt、.mov等。6.MOV格式MOV格式是美國Apple公司開發(fā)的一種視頻格7.DivX格式DivX格式是由MPEG-4衍生出的另一種視頻編碼(壓縮)標(biāo)準(zhǔn)，也即我們通常所說的DVDrip格式，它采用了MPEG-4的壓縮算法，同時又綜合了MPEG-4與MP3各方面的技術(shù)，即使用DivX壓縮技術(shù)對DVD盤片的視頻圖像進(jìn)行高質(zhì)量壓縮，同時用MP3或AC3對音頻進(jìn)行壓縮，然后再將視頻與音頻合成并加上相應(yīng)的外掛字幕文件而形成的視頻格式。其畫質(zhì)直逼DVD，但文件大小只有DVD的幾分之一，并且對機(jī)器的要求也不高，因此DivX格式可以說是一種對DVD造成威脅最大的新生視頻壓縮格式。其文件擴(kuò)展名為.avi。7.DivX格式DivX格式是由MPEG-4衍生出的另一種視8.FLV格式FLV（FLASHVIDEO）格式是隨著FlashMX的推出發(fā)展而來的流媒體視頻格式。它的出現(xiàn)有效地解決了視頻文件導(dǎo)入Flash后，使導(dǎo)出的SWF文件體積龐大，不能在網(wǎng)絡(luò)上很好的使用等缺點。FLV文件體積極小，1分鐘清晰的FLV視頻大小在1MB左右，加上CPU占用率低，視頻質(zhì)量良好等特點使其在網(wǎng)絡(luò)上極為盛行。目前網(wǎng)上多數(shù)視頻網(wǎng)站使用的都是這種格式的視頻。其文件擴(kuò)展名為.flv。8.FLV格式FLV（FLASHVIDEO）格式是隨著F9.3GP格式3GP是一種3G流媒體的視頻編碼格式，主要是為了配合3G網(wǎng)絡(luò)的高傳輸速度而開發(fā)的一種媒體格式，具有很高的壓縮比，特別適合手機(jī)上觀看電影。3GP格式的視頻文件體積小，移動性強(qiáng)，適合在手機(jī)、PSP等移動設(shè)備使用，缺點是在PC機(jī)上兼容性差，支持軟件少，且播放質(zhì)量差，幀數(shù)低，較AVI等格式相差很多。其文件擴(kuò)展名為.3gp。9.3GP格式3GP是一種3G流媒體的視頻編碼格式，主要是10.MTS格式

MTS視頻格式是一種新興的高清視頻格式，常見于sony高清DV錄制的視頻，其視頻編碼通常采用H264，音頻編碼采用AC-3，分辨率為1920×1080或1440×1080，是一種達(dá)到高清甚至全高清標(biāo)準(zhǔn)的格式，也是一種藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)的格式。播放MTS視頻格式不同于AVI等傳統(tǒng)格式，所有電腦都能良好的兼容播放，如果機(jī)器性能較弱，就有可能發(fā)生播放不流暢的情況。MTS視頻格式畫質(zhì)非常高，也就決定了它體積非常大，所以通過高清錄像機(jī)錄制的MTS，常常需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以減小視頻的體積，另外，如果需要在影碟機(jī)上播放錄制的視頻，也需要轉(zhuǎn)換成DVD格式。其文件擴(kuò)展名為.mts。10.MTS格式MTS視頻格式是一種新興的高清視頻格式2.5數(shù)字視頻格式轉(zhuǎn)換視頻格式轉(zhuǎn)換軟件很多，并且每種軟件都有自己的獨特之處，操作起來也不盡相同，以下介紹幾種常用的視頻格式轉(zhuǎn)換軟件。2.5數(shù)字視頻格式轉(zhuǎn)換視頻格式轉(zhuǎn)換軟件很多，并且每種軟件都1.WinAVIVideoConverterWinAVIVideoConverter是一款非常優(yōu)秀的視頻格式轉(zhuǎn)換軟件。該軟件內(nèi)置有RealDolbyAC3音頻解碼器和RealDVD導(dǎo)航器，支持DirectAC3技術(shù)，可以將AVI、MOV、WMV、ASF、RM、RMVB、SWF、MPG、MKV、VOB以及OGG等格式轉(zhuǎn)化至DVD、VCD、SVCD、MPEG1、MPEG2、AVI、WMV和RM等格式。該軟件還支持對輸出視頻的質(zhì)量、分辨率和長寬比的設(shè)置，具有視頻合并、批量轉(zhuǎn)換、實時預(yù)覽，完成自動關(guān)機(jī)，燒錄VCD、SVCD和DVD的功能。1.WinAVIVideoConverterWinA視頻基礎(chǔ)知識ppt課件2.TotalVideoConverterTotalVideoConverter是一款功能強(qiáng)大的視頻格式轉(zhuǎn)換軟件。該軟件內(nèi)置有強(qiáng)大的轉(zhuǎn)換引擎，能快速的進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換?？梢园咽喾N視頻格式轉(zhuǎn)換成手機(jī)、PDA、蘋果iPOD、MP3播放器等便攜設(shè)備使用的視頻格式，能把各種視頻轉(zhuǎn)換并燒制成標(biāo)準(zhǔn)的DVD/SVCD/VCD光盤，具有將多段視頻文件的合并成一個文件，從視頻文件中提取視頻或音頻，將視頻和音頻合并成一個文件，按時間切割視頻的功能。該軟件支持導(dǎo)入擴(kuò)展名為.rm、.rmvb、.mpg、.vob、.dat、.mov、.avi、.wmv、.asf、.flv、.ogg、.3gp等的視頻文件，可以轉(zhuǎn)換輸出成擴(kuò)展名為.3gp、.asf、.avi、.flv、.mpg、.mov、.wmv、.mkv等的