第6章 數(shù)字視頻技術(shù)

第6章數(shù)字視頻技術(shù)知識點:6.1視頻概述6.2視頻數(shù)字化技術(shù)6.3視頻卡6.4數(shù)字視頻文件格式6.5數(shù)字視頻編輯軟件AdobePremiereProCS66.1視頻概述6.1.1模擬視頻6.1.2模擬電視信號6.1.3制式

人類獲取信息70%都是通過視覺來獲取的，活動圖形是信息量最豐富、直觀、生動、具體的一種承載信息的媒體。視頻（Video）又叫運(yùn)動圖像，是指內(nèi)容隨時間變化的一組動態(tài)圖像。模擬視頻是一種用于傳輸圖像和聲音并隨時間連續(xù)變化的電信號。

1.模擬視頻的特點：

以模擬電信號的形式來記錄

依靠模擬條幅的手段在空間傳播。

使用錄像機(jī)以模擬信號記錄在SD卡上。6.１.1模擬視頻2.模擬視頻信號的類型：

（1）復(fù)合視頻信號

（2）分量視頻信號（3）分離視頻信號（4）射頻信號（音頻信號）

（1）復(fù)合視頻信號：將色度信號加載到亮度信號上合成為一個單獨信號，占用單倍帶寬傳輸，在復(fù)原時再將顏色分離。視頻卡一般采用復(fù)合視頻輸入端口獲取視頻信號。（2）分量視頻信號：是指每個分量都是一個單獨的單色視頻信號，3個分量完全同步?？梢缘玫阶罴训纳试佻F(xiàn)，但是占用3倍的帶寬。（3）分離視頻信號（高頻信號）：將色度信號組合后加上亮度信號共兩個信號參與傳輸。質(zhì)量優(yōu)于復(fù)合視頻。（4）射頻信號：為了實現(xiàn)模擬視頻信號的遠(yuǎn)距離傳輸，必須把包括亮度信號、色度信號、復(fù)合同步信號和伴音信號在內(nèi)的全電視信號調(diào)制成射頻信號，每個信號占用一個頻道。計算機(jī)輸出的VGA視頻信號為分量視頻信號。掃描方式逐行掃描隔行掃描優(yōu)點：圖像垂直清晰度高，空間處理效果好，有利于電視轉(zhuǎn)換和制式轉(zhuǎn)換，能改善視頻壓縮效率。缺點：數(shù)碼效率高，行掃描頻率增高，硬件實現(xiàn)難度大優(yōu)點：節(jié)省頻帶，硬件實現(xiàn)簡單缺點：不如逐行掃描的圖像質(zhì)量和高清晰度。目前大多電視系統(tǒng)都采用6.１.2模擬電視信號隔行掃描(interlacedscanning)逐行掃描(non-interlacedscanning)

電視信號的標(biāo)準(zhǔn)簡稱制式，可以簡單地理解為用來實現(xiàn)電視圖像或聲音信號所采用的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。常用的制式有：

NTSC制式

SECAM制式

PAL制式6.１.3制式彩色電視的色彩原理在PAL彩色電視制式中采用YUV模型來表示彩色圖像。Y表示亮度、U和V表示色差，是構(gòu)成彩色的兩個分量。

YUV模型的優(yōu)點：亮度信號和色差信號是分離的，容易使彩色電視系統(tǒng)與黑白電視機(jī)亮度信號兼容。YUV6.2視頻數(shù)字化技術(shù)6.2.1數(shù)字視頻的采樣6.2.2數(shù)字視頻的量化6.2.3數(shù)字視頻的編碼6.2.4數(shù)字視頻的優(yōu)勢視頻數(shù)字化是將模擬視頻信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和彩色空間變換為計算機(jī)可處理的數(shù)字信號。計算機(jī)要對輸入的模擬視頻信息進(jìn)行采樣和量化，并經(jīng)編碼變成數(shù)字化圖像。電視圖像數(shù)字化常用的兩種方法：復(fù)合數(shù)字化：先將全電視信號進(jìn)行數(shù)字化，然后在進(jìn)行亮度和色度的分離，最后轉(zhuǎn)換成RGB模式。分量數(shù)字化：先分離出亮度信號和色度信號，然后再用3個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行數(shù)字化，最后轉(zhuǎn)換成RGB模式。模擬視頻信號的數(shù)字化根據(jù)電視信號的特征，亮度信號的帶寬是色度信號帶寬的兩倍。因此其數(shù)字化時可采用顏色采樣法，即對信號的色差分量的采樣率低于對亮度分量的采樣率。用Y:U:V來表示YUV三分量的采樣比例,則數(shù)字視頻的采樣格式分別有4:1:1、4:2:2和4:4:4三種。電視圖像既是空間的函數(shù),也是時間的函數(shù),而且又是隔行掃描式,所以其采樣方式比掃描儀掃描圖像的方式要復(fù)雜得多。分量采樣時采到的是隔行樣本點,要把隔行樣本組合成逐行樣本,然后進(jìn)行樣本點的量化,YUV到RGB色彩空間的轉(zhuǎn)換等等,最后才能得到數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。

數(shù)字視頻的采樣就是在每條水平掃描線上,等間隔地抽取視頻圖像的值,并只處理和傳輸這些采樣值。6.2.1數(shù)字視頻的采樣

經(jīng)過采樣后的視頻圖像,只是空間上的離散像素陣列,而每個像素的值仍是連續(xù)的,必須將它轉(zhuǎn)化為有限個離散值。這個過程稱為量化。6.2.2數(shù)字視頻的量化

模擬視頻經(jīng)采樣、量化后，需轉(zhuǎn)換成數(shù)字符號才能進(jìn)行存儲、傳輸?shù)炔僮?，這一過程稱為編碼。

編碼過程就是將量化的取樣值用一組二進(jìn)制碼表示。6.2.3數(shù)字視頻的編碼1.信號的數(shù)字化精度主要表現(xiàn)在一個信號由模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量之后。2.集成電路可以應(yīng)付復(fù)雜的數(shù)字功能，這使得非常專業(yè)的信號處理技術(shù)變得簡單和經(jīng)濟(jì)。3.數(shù)字信號能夠被儲存在記憶設(shè)備中，這種可存儲性帶來了信號間制式和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換上的便利。4.利用視頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，傳輸數(shù)字化視頻比傳輸?shù)攘康哪M視頻所需的頻帶寬度要小的多。5.在質(zhì)量相當(dāng)?shù)那疤嵯?，?shù)字設(shè)備要比模擬設(shè)備價格便宜，而且伴隨集成電路的價格下降，數(shù)字設(shè)備將會越來越便宜。6.2.4數(shù)字視頻的優(yōu)勢6.3視頻卡6.3.1視頻卡的功能6.3.2視頻卡的安裝6.3.3視頻卡的選擇1.視頻采集卡2.視頻壓縮卡3.視頻輸出卡4.電視卡6.3.1視頻卡的功能視頻采集卡視頻采集卡按照其用途可以分為：廣播級視頻采集卡，

專業(yè)級視頻采集卡，

民用級視頻采集卡。

視頻卡的安裝非常重要，它是決定視頻操作成敗的關(guān)鍵因素，因此，視頻卡的每個安裝環(huán)節(jié)都必須要仔細(xì)、周到，具體操作如下：

1.斷開主機(jī)的電源和需要斷開的連線，打開主機(jī)的側(cè)面擋板，你會看到里面最大的一塊板子，也就是：主板。2.在主板的下方會有乳白色（大多數(shù)）的插槽（大板一般會有5個，小板一般會有3個），就是PCI插槽。3.把視頻卡插進(jìn)任一PCI插槽里，如果你的PCI插槽中已經(jīng)安裝了其他的卡，那么最好和這個卡隔開一個插槽。4.用螺絲固定好視頻卡。裝好主機(jī)的側(cè)面擋板連接好相應(yīng)的連線和主機(jī)電源。5.開機(jī)，如果你的是1394采集卡和Windows系統(tǒng)，那么系統(tǒng)會自動認(rèn)出視頻卡，如果不是那就把視頻卡附送的光盤放入光驅(qū)，安裝視頻卡所需要的驅(qū)動和一些程序。6.右鍵單擊我的電腦，左鍵單擊屬性，左鍵單擊硬件選項卡，左鍵單擊設(shè)備管理器選項卡，看看里面有沒有顯示黃色的問號。如果沒有黃色的問號，表示視頻卡安裝正確，可以使用。如果有黃色的問號，表示視頻卡沒有安裝好或者驅(qū)動沒有安裝好，或者有其他方面的問題。6.3.2視頻卡的安裝

在選購視頻卡時要明確使用目的，同時也要考慮效果、分辨率、視頻格式、功能和價格等因素。6.3.3視頻卡的選擇AVI格式AVI文件是目前比較流行的視頻文件格式。采用Intel公司的Indeo視頻有損壓縮技術(shù)將視頻信息和音頻信息混合交錯地存儲在同一文件中，從而解決了視頻和音頻同步的問題。2.MPEG格式MPEG文件格式通常用于視頻的壓縮，其壓縮的速度非?？欤鈮嚎s的速度幾乎可以達(dá)到實時的效果。目前在市面上的產(chǎn)品大多將MPEG的壓縮/解壓縮操作做成硬件式配卡的形式，如此一來可達(dá)到1.5MB/s～3.0MB/s的效率，可以在個人計算機(jī)上播放30幀/s全屏幕畫面的電影。

6.4數(shù)字視頻文件格式3.WMV格式

WMV（WindowsMediaVideo）是微軟公司將其名下的ASF（AdvancedSystemsFormat）格式升級而成的一種流媒體格式，希望取代QuickTime之類的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及WAV、AVI之類的文件。WMV格式也是一種獨立于編碼方式在Internet上實時傳播數(shù)字媒體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它提供了比MP3音樂文件更大的壓縮比，而在音樂文件的還原方面做的卻一點兒不差。4.RM/RMVB格式RM（RealMedia）格式是RealNetworks公司開發(fā)的一種

流媒體視頻文件格式，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌俾手贫ú煌膲嚎s比率，從而實現(xiàn)在低速率的Internet上進(jìn)行視頻文件的實時傳送和播放，這種數(shù)字視頻格式的文件擴(kuò)展名是.rm。

5.MOV格式

MOV（MovieDigitalVideo）即QuickTime影片格式，它是Apple公司開發(fā)的一種音頻、視頻文件格式，用于存儲常用數(shù)字媒體類型。

6.ASF格式

ASF是微軟公司W(wǎng)indowsMedia的核心，可以直接使用Windows自帶的WindowsMediaPlayer對其進(jìn)行播放。這是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本的數(shù)據(jù)格式，以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的形式傳輸，實現(xiàn)流式數(shù)字媒體內(nèi)容發(fā)布，是一個可以在Internet上實現(xiàn)實時播放的標(biāo)準(zhǔn)。其中視頻部分采用最先進(jìn)的MPEG-4壓縮算法，音頻部分采用的是比MP3還要好的壓縮格式WMA。6.5數(shù)字視頻編輯軟件AdobePremiereProCS6AdobePremiere是由Adobe公司開發(fā)的一款常用的視頻編輯軟件，它具有較好的畫面質(zhì)量和兼容性，并且可以與Adobe公司推出的其他軟件相互協(xié)作。目前這款軟件廣泛應(yīng)用于廣告制作和電視節(jié)目制作中。AdobePremiereProCS6相對于先前的版本，功能更強(qiáng)大、更高效，專業(yè)工具更完善，制作影視節(jié)目的過程更簡單易操作。6.5.2AdobePremiereProCS6操作6.5.1AdobePremiereProCS6的工作界面6.5數(shù)字視頻編輯軟件AdobePremiereProCS66.5.1AdobePremiereProCS6的工作界面6.5.2AdobePremiereProCS6操作AdobePremiereProCS6操作詳見教材：打開AdobePremiereProCS6軟件以后，先詳細(xì)的介紹各個工具和功能模塊的使用，然后按照教材的詳細(xì)案例進(jìn)行操作。思考與練習(xí)1.常見的視頻播放軟件有哪些？各有什么特點？2.什么是模擬視頻？模擬視頻的特點和類型是什么？3.什么是電視信號？電視信號包含了哪些重要信息？4.什么是隔行掃描？什么是逐行掃描？舉例說明各自的應(yīng)用領(lǐng)域。5.闡述電視制式的概念，并列舉出幾種常見的電視制式。