第6章-視頻處理技術(shù)

第6章視頻處理技術(shù)本章概述本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)主要內(nèi)容1本章概述視頻(Video)處理技術(shù)是多媒體技術(shù)中較為復(fù)雜的信息處理技術(shù)，能夠同時(shí)處理運(yùn)動(dòng)圖像和與之相伴的音頻信號(hào)，使計(jì)算機(jī)具備處理視頻信號(hào)的能力。本章主要包括視頻基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)字視頻技術(shù)、視頻采集、格式轉(zhuǎn)換和編輯等相關(guān)處理技術(shù)。2本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)理解視頻頻的基本知識(shí)掌握常用的視頻文件格式理解掌握視頻的采集過(guò)程熟練掌握視頻編輯處理3主要內(nèi)容6.1視頻基礎(chǔ)知識(shí)6.2數(shù)字視頻技術(shù)6.3視頻的采集6.4視頻格式轉(zhuǎn)換工具--格式工廠6.5基于Premiere的視頻處理技術(shù)6.6本章小結(jié)46.1視頻基礎(chǔ)知識(shí)視頻是多幅靜止圖像(圖像幀)與連續(xù)的音頻信息在時(shí)間軸上同步運(yùn)動(dòng)的混合媒體，圖像隨時(shí)間變化而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感，因此視頻也被稱為運(yùn)動(dòng)圖像。在多媒體技術(shù)中，視頻信息的獲取和處理占有舉足輕重的地位，視頻處理技術(shù)是多媒體應(yīng)用的一個(gè)核心技術(shù)。按照視頻的存儲(chǔ)與處理方式不同，可分為模擬視頻和數(shù)字視頻兩種。56.1視頻基礎(chǔ)知識(shí)模擬視頻數(shù)字視頻數(shù)字視頻編緝非線性編輯系統(tǒng)6模擬視頻模擬視頻(AnalogVideo)是以連續(xù)的模擬信號(hào)方式存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)囊曨l信息，所用的存儲(chǔ)介質(zhì)、處理設(shè)備以及傳輸網(wǎng)絡(luò)都是模擬的。例如，采用模擬攝像機(jī)拍攝的視頻畫(huà)面，通過(guò)模擬通信網(wǎng)絡(luò)(有線、無(wú)線)傳輸，使用模擬電視接收機(jī)接收、播放，或者用盒式磁帶錄像機(jī)將其作為模擬信號(hào)存放在磁帶上等。常見(jiàn)的模擬視頻格式有VHS和S-VHS、VHS-C格式。7模擬視頻模擬視頻具有以下的特點(diǎn)：以連續(xù)的模擬信號(hào)形式記錄視頻信息。用隔行掃描方式在輸出設(shè)備(如電視機(jī))上還原圖像。用模擬設(shè)備編輯處理。用模擬調(diào)幅的手段在空間傳播。使用模擬錄像機(jī)將視頻作為模擬信號(hào)存放在磁帶上。傳統(tǒng)的視頻信號(hào)都是以模擬方式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的，在傳輸方面模擬視頻信號(hào)存在不足，圖像會(huì)隨頻道和距離的變化產(chǎn)生較大衰減，且不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。8模擬視頻1．模擬視頻的信號(hào)類型模擬視頻信號(hào)主要包括亮度信號(hào)、色度信號(hào)、復(fù)合同步信號(hào)和伴音信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)模擬視頻在不同環(huán)境下的傳輸和連接，通常提供復(fù)合視頻信號(hào)、分量視頻信號(hào)、分離視頻信號(hào)、射頻信號(hào)等幾種信號(hào)類型。9模擬視頻復(fù)合視頻信號(hào)復(fù)合視頻信號(hào)(CompositeVideoSignal)是指包含亮度信號(hào)、色差信號(hào)和所有定時(shí)信號(hào)的單一模擬信號(hào)。這種類型的視頻信號(hào)不包含伴音信號(hào)，帶寬較窄，一般只能提供240線左右的水平分辨率。大多數(shù)視頻卡都提供這種類型的視頻接口。10模擬視頻分量視頻信號(hào)分量視頻信號(hào)(ComponentVideoSignal)是指每個(gè)基色分量作為獨(dú)立的電視信號(hào)。每個(gè)基色既可以分別用R、G、B表示，也可以用亮度-色差表示，如Y、I、Q或Y、U、V等。使用分量視頻信號(hào)是表示顏色的最好方法，但是需要比較寬的帶寬和同步信號(hào)。計(jì)算機(jī)輸出的VGA視頻信號(hào)是分量形式的。11模擬視頻分離視頻信號(hào)分離視頻信號(hào)S-Video(SeparatedVideo)是分量視頻信號(hào)和復(fù)合視頻信號(hào)的一種折中方案。它將亮度Y和色差信號(hào)C分離，既減少了亮度信號(hào)和色差信號(hào)之間的交叉干擾，又可提高亮度信號(hào)的帶寬。大多數(shù)視頻卡均提供這種類型的視頻接口。12模擬視頻射頻信號(hào)為了實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，必須把包括亮度信號(hào)、色度信號(hào)、復(fù)合同步信號(hào)和伴音信號(hào)在內(nèi)的全電視信號(hào)調(diào)制成射頻信號(hào)，每個(gè)信號(hào)占用一個(gè)頻道。當(dāng)視頻接收設(shè)備(如電視機(jī))接收到射頻信號(hào)時(shí)，先從射頻信號(hào)中解調(diào)出全電視信號(hào)，再還原成圖像和聲音信號(hào)，一般在TV卡上提供這種接口。為了便于模擬視頻的處理、傳輸和存儲(chǔ)，國(guó)際上形成了相關(guān)的模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)——廣播視頻標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)規(guī)范和統(tǒng)一模擬視頻體系。13模擬視頻2．模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)模擬廣播視頻標(biāo)準(zhǔn)也稱電視制式，世界上最常用的有3種：NTSC、PAL和SECAM。不同制式的區(qū)別主要在于其幀頻（場(chǎng)頻）的不同、信號(hào)帶寬以及載頻的不同、色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系不同等等。14模擬視頻NTSC標(biāo)準(zhǔn)NTSC標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(NationalTelevisionStandardCommittee，NTSC)于1952年制定的一項(xiàng)電視廣播傳輸和接收協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了將信息編碼成電信號(hào)并最終形成電視畫(huà)面的方法，基本內(nèi)容有：視頻信號(hào)的幀由525條水平掃描線構(gòu)成，場(chǎng)頻為每秒60場(chǎng)，幀頻為每秒30幀。為了繪制單幀視頻信號(hào)，電子束實(shí)際要執(zhí)行兩次掃描，第一次掃描所有奇數(shù)行，然后再掃描所有偶數(shù)行。這種分兩次創(chuàng)建一幀視頻的過(guò)程稱為隔行掃描，這種技術(shù)被用來(lái)防止電視機(jī)閃爍。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)分辨率為720×480像素，24比特的色彩位深，畫(huà)面的寬高比為4:3。NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)用于美、日等國(guó)家和地區(qū)。15模擬視頻PAL標(biāo)準(zhǔn)PAL是PhaseAlternatingLine的縮寫(xiě)，即正交平衡調(diào)幅逐行倒相制式。它是西德在1967年指定的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，它采用逐行倒相正交平衡調(diào)幅的技術(shù)方法，克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺點(diǎn)。PAL標(biāo)準(zhǔn)將屏幕分辨率增加到625條線，但是掃描速率被降到了25fps。與NTSC類似，采用隔行掃描方式，奇數(shù)行和偶數(shù)行圖像均需要1/50s的掃描時(shí)間，即刷新頻率為50Hz。該標(biāo)準(zhǔn)主要用于歐洲大部分國(guó)家、澳大利亞、南非、中國(guó)和南美洲。16模擬視頻SECAM標(biāo)準(zhǔn)SECAM是法文SéquentielCouleuràMémoire縮寫(xiě)，意為“按順序傳送彩色與存儲(chǔ)”，1966年由法國(guó)研制成功。該標(biāo)準(zhǔn)主要在法國(guó)、東歐國(guó)家、俄羅斯以及部分非洲國(guó)家。SECAM制式的幀頻每秒25幀，掃描線625行，隔行掃描，畫(huà)面比例4:3，分辨率為720×576，約40萬(wàn)像素，亮度帶寬6.0MHz。它與NTSC和PAL彩色電視系統(tǒng)有所不同，主要區(qū)別在于它使用的基本技術(shù)和廣播方法方面。在歐洲銷售的電視機(jī)一般都使用雙重制式，能夠處理PAL和SECAM標(biāo)準(zhǔn)的視頻。17模擬視頻3種模擬視頻制式的主要技術(shù)參數(shù)18模擬視頻3．DTV數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視(DigitalTelevision，DTV)是繼黑白電視和彩色電視之后的第三代電視，是在拍攝、編輯、制作、播出、傳輸、接收等電視信號(hào)處理的全過(guò)程都使用數(shù)字技術(shù)的電視系統(tǒng)。數(shù)字電視可大幅度提高收視質(zhì)量和頻道數(shù)量，還可以實(shí)現(xiàn)雙向交互式服務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)多媒體與寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，許多國(guó)家都在制訂新的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，以支持高清晰度電視。19模擬視頻數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)把電視圖像的清晰度分為普通清晰度電視(PureDigitalTelevision，PDTV)、標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(StandardDefinitionTelevision，SDTV)、高清晰度電視(HighDefinitionTelevision，HDTV)3個(gè)等級(jí)，支持隔行和逐行兩種場(chǎng)掃描方式。數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)20模擬視頻事實(shí)上，在HDTV達(dá)到1920×1080分辨率之前，還有一個(gè)過(guò)渡性標(biāo)準(zhǔn)HDTV-720P，其垂直分辨率為720線，掃描方式為逐行掃描。從技術(shù)原理上講，同分辨率的逐行掃描方式要比隔行掃描方式所形成的畫(huà)面質(zhì)量穩(wěn)定。近年來(lái)，平板電視逐漸盛行，有液晶平板(LCD)、等離子平板(PDP)、光顯平板(DLP)等，這些平板電視都已經(jīng)達(dá)到1920×1080像素的分辨率水平，完全符合HDTV的要求。21數(shù)字視頻數(shù)字視頻(DigitalVideo)是以離散的數(shù)字信號(hào)方式表示、存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)囊曨l信息，所用的存儲(chǔ)介質(zhì)、處理設(shè)備以及傳輸網(wǎng)絡(luò)都是數(shù)字化的。例如，采用數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備直接拍攝的視頻畫(huà)面，通過(guò)數(shù)字寬帶網(wǎng)絡(luò)(光纖網(wǎng)、數(shù)字衛(wèi)星網(wǎng)等)傳輸，使用數(shù)字設(shè)備(數(shù)字電視接收機(jī)或模擬電視+機(jī)頂盒、多媒體計(jì)算機(jī))接收播放或用數(shù)字化設(shè)備將視頻信息存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)(光盤、磁盤、數(shù)字磁帶等)上，如VCD、DVD等。22數(shù)字視頻數(shù)字視頻具有以下特點(diǎn)：以離散的數(shù)字信號(hào)形式記錄視頻信息。用逐行掃描方式在輸出設(shè)備(如顯示器)上還原圖像。用數(shù)字化設(shè)備編輯處理。通過(guò)數(shù)字化寬帶網(wǎng)絡(luò)傳播。可將視頻信息存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)媒體上。23數(shù)字視頻多媒體技術(shù)中的數(shù)字視頻，主要指以多媒體計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字視頻處理體系。要使多媒體計(jì)算機(jī)能夠?qū)σ曨l進(jìn)行處理，除了直接拍攝數(shù)字視頻信息外，還必須把模擬視頻源——來(lái)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(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻。24數(shù)字視頻與模擬視頻相比，數(shù)字視頻還具有以下優(yōu)點(diǎn)：可用計(jì)算機(jī)編輯處理：視頻信息可方便地在多媒體計(jì)算機(jī)中進(jìn)行采集、編碼、編輯、存儲(chǔ)、傳輸?shù)忍幚恚材芡ㄟ^(guò)專門的視頻編輯軟件，進(jìn)行精確的剪裁、拼接、合成以及其他各種效果編輯等技術(shù)處理，并能提供動(dòng)態(tài)交互能力。再現(xiàn)性好：數(shù)字視頻可以不失真地進(jìn)行無(wú)限次復(fù)制，其抗干擾能力是模擬圖像無(wú)法比擬的。數(shù)字視頻也不會(huì)因存儲(chǔ)、傳輸和復(fù)制而產(chǎn)生圖像質(zhì)量的退化。適合于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，數(shù)字視頻信息可以很方便地實(shí)現(xiàn)資源的共享。數(shù)字視頻信號(hào)可長(zhǎng)距離傳輸而不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)衰減。25數(shù)字視頻數(shù)字視頻的缺陷：數(shù)據(jù)量巨大，因而需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)壓縮才能適合用一般設(shè)備進(jìn)行處理。播放數(shù)字視頻時(shí)需要通過(guò)解壓縮還原視頻信息，因而處理速度較慢。26數(shù)字視頻編緝1．視頻內(nèi)容的編輯同其它的媒體信息一樣，數(shù)字視頻在計(jì)算機(jī)中也是以數(shù)據(jù)文件形式存放的，所以對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行編輯，實(shí)際上就是對(duì)具有特定格式的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編輯，最大的特點(diǎn)是定位準(zhǔn)確，主要包括插入(拼接)和刪除(裁剪)。由于實(shí)際使用視頻信息時(shí)都伴有配音和背景音樂(lè)，所以這里所說(shuō)的視頻編輯操作也適合相應(yīng)的聲音信息。27數(shù)字視頻編緝2．視頻效果的處理視頻效果處理是指對(duì)已有的視頻圖像通過(guò)添加適當(dāng)?shù)乃囆g(shù)效果和特技鏡頭，刺激人們的視覺(jué)感官以達(dá)到準(zhǔn)確反映內(nèi)容和渲染、夸張的效果。通常，采用的效果有放大、縮小、移位、移進(jìn)、移出、凍結(jié)、翻轉(zhuǎn)、滾動(dòng)、翻頁(yè)、裂像、鏡像、油畫(huà)、瓷磚、彩邊、背景、疊加、軌跡、頻閃、拖尾、反射、負(fù)像、單色、透視、三結(jié)旋轉(zhuǎn)、曲線移動(dòng)、色鍵跟蹤、增量?jī)鼋Y(jié)、字幕、合成及淡入淡出等。視頻的效果編輯也包括相應(yīng)的伴音效果編緝，而且伴音效果要和視頻效果相適應(yīng)，互相配合與襯托，才能最終得到最佳的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)效果。數(shù)字視頻編輯工作均在相應(yīng)的視頻處理軟件支持下完成。28數(shù)字視頻編緝3．輸出視頻編輯結(jié)果編輯數(shù)字視頻的目的是為了得到所需的視頻效果，一旦編輯完成，就可以輸出編輯結(jié)果。通常的輸出形式有兩種：一是直接輸出壓縮的視頻文件，如AVI、MPEG、MOV等格式，以后再利用這些壓縮的視頻文件制作VCD、DVD光盤或網(wǎng)絡(luò)流媒體視頻；二是直接輸出到數(shù)字錄像帶進(jìn)行保存。29數(shù)字視頻編緝4．視頻編輯的相關(guān)概念A(yù)/BRoll(A/B卷)：只有兩個(gè)獨(dú)立的視頻源編輯合成的視頻。合成視頻：指色度和亮度信息己經(jīng)合成在同一視頻信號(hào)中。視頻合成：指將一個(gè)視頻信號(hào)疊加在另一個(gè)視頻信號(hào)上，合并成為單一視頻文件的過(guò)程，也稱視頻疊加。編輯決策表(EditDecisionList，EDL)：指一系列視頻編輯指令列表，可以由視頻編輯軟件生成。在EDL中，包含了時(shí)間代碼標(biāo)記、持續(xù)時(shí)間、修剪標(biāo)記、順序、過(guò)渡效果等信息。進(jìn)出標(biāo)記(In/OutMarker)：通常置于數(shù)字視頻或音頻文件中，用來(lái)標(biāo)記文件的開(kāi)始或結(jié)束。30數(shù)字視頻編緝4．視頻編輯的相關(guān)概念時(shí)間碼((TimeCodes)：視頻片段中用來(lái)區(qū)分幀的時(shí)間標(biāo)記。每個(gè)幀都有時(shí)間碼，通過(guò)它可準(zhǔn)確定位視頻片段中的每一幀并度量一個(gè)視頻片段的持續(xù)時(shí)間。線性編輯(LinearEditing)：一種基于傳統(tǒng)媒體的聲像編輯技術(shù)。當(dāng)使用者要選取不同的音/視頻素材或某一片段時(shí)，需要頻繁地倒帶、進(jìn)帶，甚至更換錄像帶，從前往后尋找所需片段。要完成一段音/視頻編輯，需要反復(fù)進(jìn)行以上過(guò)程，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率較低。所以，線性編輯強(qiáng)調(diào)了整個(gè)編輯過(guò)程的順序性。非線性編輯：指建立在多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之上的一種音/視頻編輯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)音/視頻信息的裁剪、拼接、合成以及其他效果處理等編輯功能。31非線性編輯系統(tǒng)為了更好地進(jìn)行數(shù)字視頻編輯與處理，應(yīng)該建立一個(gè)完整的數(shù)字視頻編輯系統(tǒng)——非線性編輯系統(tǒng)。非線性編輯系統(tǒng)以高性能的多媒體計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，配以高速、大容量硬盤，必要時(shí)可升級(jí)為硬盤陣列，支持DV和模擬視頻輸入，具備高性能的實(shí)時(shí)壓縮能力，在視頻處理軟件的管理和控制下，可完成相應(yīng)的視/音頻編輯和節(jié)目制作。為了同時(shí)顯示和編輯更多窗口，可再接一個(gè)顯示器。另外，連接錄像機(jī)和配置DVD刻錄機(jī)，可將信息方便地輸出到錄像帶和刻錄DVD光盤。非線性編輯系統(tǒng)已經(jīng)成為影視節(jié)目后期制作、VCD和DVD出版以及多媒體課件開(kāi)發(fā)等工作所必須的系統(tǒng)環(huán)境。32非線性編輯系統(tǒng)基于非線性編輯系統(tǒng)之上的數(shù)字視頻編輯，一般要經(jīng)歷搜集整理音/視頻素材、音/視頻素材采集、數(shù)字視頻編輯、預(yù)覽編輯結(jié)果、生成效果視頻、回放錄制等幾個(gè)主要過(guò)程。與傳統(tǒng)的線性編輯相比，非線性編輯具有以下特點(diǎn)：非線性視頻編輯是對(duì)數(shù)字視頻文件的編輯和處理，可以隨時(shí)、隨地、重復(fù)編輯和處理。非線性編輯的任何編輯操作(如剪輯、修改、復(fù)制、調(diào)整畫(huà)面前后順序等)，都不會(huì)引起畫(huà)面質(zhì)量的下降。編輯方便簡(jiǎn)單，音/視頻對(duì)位準(zhǔn)確，編輯效果豐富，編輯功能強(qiáng)大。非線性編輯系統(tǒng)設(shè)備數(shù)字化、小型化、功能強(qiáng)，便于與其他非線性編輯系統(tǒng)或多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連網(wǎng)，共享資源。33主要內(nèi)容6.1視頻基礎(chǔ)知識(shí)6.2數(shù)字視頻技術(shù)6.3視頻的采集6.4視頻格式轉(zhuǎn)換工具--格式工廠6.5基于Premiere的視頻處理技術(shù)6.6本章小結(jié)346.2數(shù)字視頻技術(shù)動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)常見(jiàn)的視頻處理功能視頻編輯軟件視頻文件格式35動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)數(shù)字化之后的數(shù)據(jù)量非常大，如果沒(méi)有高效率的壓縮技術(shù)，很難傳輸和存儲(chǔ)。目前，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和ITU-T(國(guó)際電信聯(lián)盟)正式公布的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)中，有MPEG標(biāo)準(zhǔn)系列和H.26X標(biāo)準(zhǔn)系列。36動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)1．MPEG視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG的全稱是運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MovingPictureExpertsGroup)，是在1988年由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和國(guó)際電工委員會(huì)(InternationalElectrotechnicalCommission，IEC)聯(lián)合成立的專家組，負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)電視圖像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)的編碼、解碼和它們的同步等標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)專家組開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)稱為MPEG標(biāo)準(zhǔn)。目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)的MPEG標(biāo)準(zhǔn)有：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21。37動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1MPEG-1(ISO/IEC11172)是MPEG組織于1992年提出的第一個(gè)具有廣泛影響的多媒體國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，該正式名稱為“基于數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像和聲音的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。由于MPEG-1的成功制定，以VCD和MP3為代表的MPEG-1產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)迅速普及。MPEG-1用于傳輸1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼，經(jīng)過(guò)MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)壓縮后，視頻數(shù)據(jù)壓縮率為1/100～1/200，音頻壓縮率為1/6.5。MPEG-1提供每秒30幀352×240分辨率的圖像，當(dāng)使用合適的壓縮技術(shù)時(shí)，具有接近家用視頻制式(VHS)錄像帶的質(zhì)量。MPEG-1允許超過(guò)70分鐘的高質(zhì)量的視頻和音頻存儲(chǔ)在一張CD-ROM盤上。38動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2隨著壓縮算法的進(jìn)一步改進(jìn)和提高，MPEG組織于1996年推出解決多媒體傳輸問(wèn)題的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，其正式名稱為“通用的圖像和聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn)”。MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)最為引人注目的產(chǎn)品是數(shù)字電視機(jī)頂盒與DVD。MPEG-2主要針對(duì)高清晰度電視(HDTV)的需要，傳輸速率為10Mbps，與MPEG-1兼容，適用于1.5-60Mbps甚至更高的編碼范圍。MPEG-2有每秒30幀704×480的分辨率，是MPEG-1播放速度的四倍。它適用于高要求的廣播和娛樂(lè)應(yīng)用程序，如DSS衛(wèi)星廣播和DVD，MPEG-2是家用視頻制式(VHS)錄像帶分辨率的兩倍。39動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4MPEG-4于1991年5月首次提出，1993年7月正式啟動(dòng)，MPEG于1999年1月公布了ISO的MPEG-4(視頻和音頻對(duì)象的壓縮)標(biāo)準(zhǔn)的第一版，于1999年12月公布了第二版。MPEG-4的正式ISO命名為ISO/IEC14496。MPEG-4將集成盡可能多的數(shù)據(jù)類型，以實(shí)現(xiàn)各種傳輸媒體都支持的內(nèi)容交互的表達(dá)方法。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)是超低碼率運(yùn)動(dòng)圖像和語(yǔ)言的壓縮標(biāo)準(zhǔn)用于傳輸速率低于64kbps的實(shí)時(shí)圖像傳輸，它不僅可覆蓋低頻帶，也向高頻帶發(fā)展。MPEG-4將各種各樣的多媒體技術(shù)充分用進(jìn)來(lái)，包括壓縮本身的一些工具、算法，也包括圖像合成、語(yǔ)音合成等技術(shù)。40動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-7MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)于1998年10月提出。該標(biāo)準(zhǔn)被稱為“多媒體內(nèi)容描述接口”，為各類多媒體信息提供一種標(biāo)準(zhǔn)化的描述，這種描述將與內(nèi)容本身有關(guān)，允許快速和有效的查詢用戶感興趣的資料。它將擴(kuò)展現(xiàn)有內(nèi)容識(shí)別專用解決方案的有限的能力，特別是它還包括了更多的數(shù)據(jù)類型。MPEG-7規(guī)定一個(gè)用于描述各種不同類型多媒體信息的描述符的標(biāo)準(zhǔn)集合。41動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-21MPEG-21是MPEG最新的發(fā)展層次。它是一個(gè)支持通過(guò)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備使用戶透明而廣泛地使用多媒體資源的標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是建立一個(gè)交互的多媒體框架。MPEG-21的技術(shù)報(bào)告向人們描繪了一幅未來(lái)的多媒體環(huán)境場(chǎng)景，這個(gè)環(huán)境能夠支持各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，不同用戶可以使用和傳送所有類型的數(shù)字內(nèi)容。MPEG-21是一個(gè)針對(duì)實(shí)現(xiàn)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理和保護(hù)能力的數(shù)字多媒體內(nèi)容的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。42動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2．視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.26XITU-T制定視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)包括H.261、H.262、H.263和H.264等，主要用于實(shí)時(shí)視頻通信領(lǐng)域，如可視電話與電視會(huì)議。其中，H.262標(biāo)準(zhǔn)等同于MPEG-2的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，而最新的H.264標(biāo)準(zhǔn)在ISO/IEC中，它被稱為MPEG-4的第10部分，即高級(jí)視頻編碼(AdvancedVideoCoding，AVC)。43動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.261標(biāo)準(zhǔn)H.261標(biāo)準(zhǔn)是1990年ITU-T制定的一個(gè)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，目的是規(guī)范綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN)上的視頻會(huì)議和可視電話應(yīng)用中的視頻編碼技術(shù)。H.261的標(biāo)準(zhǔn)碼率為p×64Kb/s，該標(biāo)準(zhǔn)又稱p×64標(biāo)準(zhǔn)。其中p是一個(gè)可變參數(shù)，取值范圍為1～30，因而對(duì)應(yīng)的比特率為64Kb/s～192Kb/s。p×64視頻編碼壓縮算法采用混合編碼方案，該算法與MPEG-1壓縮算法有許多共同之處，但區(qū)別在于：p×64的目的是為了適應(yīng)各種信道容量的傳輸；MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了在狹窄的頻帶上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像和高保真聲音的傳遞。44動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.263H.263是ITU-T在H.261的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的電視圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，是最早用于低碼率視頻信號(hào)壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是改善在調(diào)制解調(diào)器上傳輸?shù)膱D像質(zhì)量，并增加了對(duì)電視圖像格式的支持。為了適應(yīng)人們?cè)诂F(xiàn)有窄帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(如PSTN和無(wú)線移動(dòng)信道上)傳輸視頻信息的需要，ITU-T在1998年1月推出H.263+(稱之為H.263的第二版)。H.263+增加了許多選項(xiàng)，使其具有更廣泛的適用性。目前，H.263是可視電話中應(yīng)用的最廣泛的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。45動(dòng)態(tài)圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.264H.264是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯(lián)合視頻組(JointVideoTeam，JVT)制定的新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。1998年1月份開(kāi)始草案征集，1999年9月，完成第一個(gè)草案，2001年5月制定了其測(cè)試模式TML-8，2002年6月的JVT第5次會(huì)議通過(guò)了H.264的FCD板。2003年3月正式發(fā)布。H.264最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。46常見(jiàn)的視頻處理功能視頻處理就是對(duì)采集到的視頻文件進(jìn)行加工的完整過(guò)程。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字視頻文件的加工創(chuàng)作，主要包括視頻信息的捕獲、編輯、修飾及壓縮幾個(gè)步驟。首先利用采集設(shè)備將視頻影像捕獲到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行編輯處理，添加特效、疊加等裝飾效果，經(jīng)過(guò)壓縮處理后，才能成為多媒體作品中的視頻素材。在多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，視頻處理一般是借助于一些相關(guān)的硬件和軟件，在計(jì)算機(jī)上對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行接收、采集、傳輸、壓縮、存儲(chǔ)、編輯、顯示、回放等多種處理。47視頻編輯軟件視頻處理軟件是完成視頻信息編輯、處理的工具，通過(guò)它人們可以把各種音/視頻素材剪輯、拼接、混合成一段可用的視頻，并添加字幕以及多種特技效果，完成對(duì)數(shù)字視頻的非線性編輯。視頻處理軟件種類很多，常用的有：AdobePremiereSonyVegasUleadMediaStudioPro會(huì)聲會(huì)影WindowsMovieMaker48視頻編輯軟件SonyVegasSonyVegas是PC平臺(tái)上用于視頻編輯、音頻制作、合成、字幕和編碼的專業(yè)產(chǎn)品。它具有漂亮直觀的界面和功能強(qiáng)大的音視頻制作工具，為DV視頻、音頻錄制、編輯和混合、流媒體內(nèi)容作品和環(huán)繞聲制作提供完整的集成的解決方法。2010年10月SonyVegasPro10正式推出，功能更加強(qiáng)大，加入了3d影片編輯功能，還有g(shù)pu的avc編碼運(yùn)算以及圖像穩(wěn)定功能和軌道管理等功能。49視頻編輯軟件UleadMediaStudioProUleadMediaStudioPro包括一個(gè)編輯程序包，它的文本和視頻著色功能方面具有特別的處理強(qiáng)度。MediaStudioPro提供基于PC的純MPEG-2和DV支持，它允許從錄像機(jī)、電視、光盤或攝錄一體機(jī)采集以及觀看原始視頻。使用Ligos公司的GoMotion技術(shù)，支持IEEE1394和MPEG-2的DV，確保高品質(zhì)視頻，并大大提高了生產(chǎn)效率。UleadMediaStudioPro增加了一些高級(jí)功能，包括DV場(chǎng)景檢測(cè)、MPEG-2編輯甚至還有DVD光盤制作(這些功能大多都是Ulead的消費(fèi)類產(chǎn)品中首先推出的)，它還提供了直接捕捉MPEG-1和MPEG-2的功能，以及Vectorscope和Waveform監(jiān)視器以校正色彩。該軟件2005年隨Ulead公司整體被Corel公司收購(gòu)，收購(gòu)后仍在不斷更新，并且廣為使用。50視頻編輯軟件CorelVideoStudio(會(huì)聲會(huì)影)會(huì)聲會(huì)影是一套專為個(gè)人及家庭所設(shè)計(jì)的影片剪輯軟件。首創(chuàng)雙模式操作界面，入門新手或高級(jí)用戶都可輕松體驗(yàn)快速操作、專業(yè)剪輯、完美輸出的影片剪輯樂(lè)趣。它提供了人性化設(shè)計(jì)的操作方式，它的影片向?qū)槌鯇W(xué)者入門提供了方便，它還可自動(dòng)掃描DV影帶，并以場(chǎng)景縮圖呈現(xiàn)，輕松選擇場(chǎng)景縮圖，即可精準(zhǔn)采集影片。同時(shí)可彈性縮放剪輯時(shí)間軸，并新增飛梭控制鈕，快速或慢速播放尋找影片畫(huà)面，剪輯精準(zhǔn)。51視頻編輯軟件WindowsMovieMakerMovieMaker是Windows附帶的一款免費(fèi)的入門級(jí)視頻編輯軟件，功能比較簡(jiǎn)單，但它可謂是“麻雀雖小，五臟俱全”，無(wú)論是轉(zhuǎn)場(chǎng)、特效還是字幕，它都可以提供基本的支持，只是在數(shù)量和可定制程度上大大落后于其他產(chǎn)品。它擁有一套完整的視頻采集、非線性編輯和輸出系統(tǒng)，并且依托微軟強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如果用戶需求不是很高的話，MovieMaker是個(gè)很好的選擇。52視頻文件格式數(shù)字視頻體系包括多媒體計(jì)算機(jī)對(duì)視頻文件進(jìn)行編碼的格式以及識(shí)別和播放此格式文件的播放器。目前，主要的數(shù)字視頻體系有蘋(píng)果公司的QuickTime，微軟的Windows媒體格式、RealNetwork公司的RealMedia格式以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的MPEG格式。對(duì)應(yīng)的播放器分別為QuickTime、WindowsMediaPlayer、RealOnePlayer以及一些第三方開(kāi)發(fā)的媒休播放器，如DVDPlayer等。除了能夠播放自己體系內(nèi)的視頻文件外，這些播放器還能播放其他格式的視頻文件。53視頻文件格式由于所依據(jù)的視頻體系和數(shù)字視頻處理技術(shù)不同，出現(xiàn)了諸多不同的數(shù)字視頻文件格式。這些格式大致可分為兩類：一類是用于多媒體出版的普通視頻文件，如本地視頻、DVD視頻等，這類文件具有較高的視頻質(zhì)量，但文件尺寸較大；另一類是用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧魇轿募?，這類文件可在網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)平滑播放，具體工作方式為“邊傳輸邊播放”。54視頻文件格式常用的視頻文件格式有：AVI文件MOV文件MPEG文件RM文件55視頻文件格式AVI文件AVI(AudioVideoInterleaved)是一種音、視頻交叉記錄的數(shù)字視頻文件格式。1992年初，Microsoft公司推出了AVI技術(shù)及其應(yīng)用軟件VFW(VideoForWindows)。在AVI文件中，運(yùn)動(dòng)圖像和伴音數(shù)據(jù)是以交替的方式存儲(chǔ)，且與硬件設(shè)備無(wú)關(guān)。按交替方式組織音頻和視頻數(shù)據(jù)時(shí)，可在讀取視頻數(shù)據(jù)流時(shí)能更有效地從存儲(chǔ)媒介得到連續(xù)的信息。它可以在任何Windows環(huán)境下工作，而且還具有擴(kuò)展環(huán)境的功能。AVI文件一般采用幀內(nèi)有損壓縮，可以用一般的視頻編輯軟件如AdobePremiere重新進(jìn)行編輯和處理。56視頻文件格式MOV文件MOV是Apple公司開(kāi)發(fā)的一種用于保存音頻和視頻信息的視頻文件格式，統(tǒng)稱為QuickTime視頻格式。它支持包括AppleMacOS、MicrosoftWindows2000/XP在內(nèi)的所有主流系統(tǒng)平臺(tái)，支持25位彩色及領(lǐng)先的集成壓縮技術(shù)，提供了150多種視頻效果，并配有提供了200多種MIDI兼容音響和設(shè)備的聲音裝置。該格式可以采用壓縮或非壓縮兩種方式，其壓縮算法包括Cinepak、IntellndeoVideoR3.2和Video編碼。57視頻文件格式MPEG文件是采用MPEG壓縮算法壓縮后得到的視頻文件格式，具體格式后綴可以是MPEG、MPG或DAT。MPEG格式文件在圖像分辨率為1024×768像素的格式下可以用25fps(或30fps)的速率同步播放全運(yùn)動(dòng)視頻圖像和CD音樂(lè)伴音，并且其文件大小僅為AVI文件的1/6。MPEG文件的壓縮效率高(平均壓縮比為50:1，最高可達(dá)200:1)，圖像和音響的質(zhì)量也非常好。MPEG標(biāo)準(zhǔn)包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)(視頻、音頻同步)三部分，MP3音頻文件就是MPEG音頻的一個(gè)典型應(yīng)用，而VCD、SVCD、DVD則是全面采用MPEG技術(shù)所產(chǎn)生出來(lái)的新型消費(fèi)類電子產(chǎn)品。58視頻文件格式RM文件RealNetworks公司所制定的音頻視頻壓縮規(guī)范稱為RealMedia，一開(kāi)始就定位在視頻流應(yīng)用方面的，也可以說(shuō)是視頻流技術(shù)的始創(chuàng)者。用戶可以使用RealPlayer或RealOnePlayer在不下載音頻／視頻內(nèi)容的條件下實(shí)現(xiàn)在線播放。RealMedia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(shí)現(xiàn)在低速率的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行影像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送和播放。RM文件是目前主流網(wǎng)絡(luò)視頻格式。2002年Real公司又推出了它的RealVideo9編碼方式，使用RealVideo9編碼格式的文件擴(kuò)展名一般為.rmvb。它比普通的RM文件有更高的壓縮比(同樣畫(huà)質(zhì))和更好的畫(huà)質(zhì)(同樣壓縮比)。59主要內(nèi)容6.1視頻基礎(chǔ)知識(shí)6.2數(shù)字視頻技術(shù)6.3視頻的采集6.4視頻格式轉(zhuǎn)換工具--格式工廠6.5基于Premiere的視頻處理技術(shù)6.6本章小結(jié)606.3視頻的采集采集模擬視頻采集數(shù)字視頻CamtasiaStudio使用實(shí)例61采集模擬視頻采集模擬視頻主要包括以下三個(gè)方面：1．建立模擬視頻采集環(huán)境將模擬視頻源(如攝像機(jī)、攝像頭、錄像機(jī)、VCD機(jī)等)與裝有視頻采集卡的多媒體計(jì)算機(jī)相連接，構(gòu)成模擬視頻采集的硬件環(huán)境。具體連接時(shí)，要考慮視頻源的信號(hào)類型以及視頻采集卡所能提供的接口類型，如果具有多個(gè)信號(hào)源和多個(gè)模擬視頻接口，也可對(duì)應(yīng)連接多個(gè)視頻源。在建立模擬視頻采集環(huán)境時(shí)，還要考慮音頻信號(hào)的連接與同步采集問(wèn)題。62采集模擬視頻圖6-1模擬視頻采集環(huán)境63采集模擬視頻2．安裝視頻采集軟件一般的視頻采集卡都帶有相應(yīng)的視頻處理應(yīng)用軟件，可在安裝視頻采集卡驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，安裝包括視頻采集功能在內(nèi)的應(yīng)用軟件，為了視頻處理的方便、簡(jiǎn)單、統(tǒng)一，建議使用流行的UleadMediaStudio或AdobePremier視頻處理軟件。3．視頻采集采集視頻時(shí)，由于可能有多個(gè)視頻源，所以首先要通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序提供的信號(hào)源選擇界面，設(shè)置要用的視頻源，然后就可以從視頻源設(shè)備播放視頻，由視頻采集軟件完成視頻采集。64采集數(shù)字視頻使用數(shù)碼攝像機(jī)采集采集數(shù)字視頻是指利用可連接DV視頻信號(hào)的IEEE1394接口，完成將數(shù)碼攝像機(jī)拍攝的DV信號(hào)采集到多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能。采集數(shù)字視頻也需要首先建立一個(gè)硬件環(huán)境。由于DV質(zhì)量高，數(shù)據(jù)量巨大，所以對(duì)硬件環(huán)境的性能要求更高。如果要具備較好的實(shí)時(shí)處理和交互能力，應(yīng)考慮從CPU、RAM和硬盤三方面改進(jìn)性能。還需要安裝或選配以下軟硬件：安裝IEEE1394(FireWire或i.Link)接口卡，并用連接電纜連接DV攝像機(jī)。安裝調(diào)節(jié)DV攝像機(jī)聲音輸出的音頻混頻器。安裝外部揚(yáng)聲器。安裝視頻處理軟件。65采集數(shù)字視頻圖6-3JVC數(shù)碼攝像機(jī)HM300圖6-2Sony索尼數(shù)碼攝像機(jī)VG10E66采集數(shù)字視頻使用屏幕錄像和編輯的軟件通過(guò)特定的軟件將計(jì)算機(jī)屏幕的變化直接錄制下來(lái)，可作為視頻采集的另一種補(bǔ)充。屏幕錄像工具軟件有屏幕錄像專家、CamtasiaStudio、ViewletCam等。67CamtasiaStudio使用實(shí)例CamtasiaStudio是美國(guó)TechSmith公司出品的屏幕錄像和編輯的軟件套裝。軟件提供了強(qiáng)大的屏幕錄像、視頻的剪輯和編輯、視頻菜單制作、視頻劇場(chǎng)和視頻播放功能等。使用本套裝軟件，用戶可以方便地進(jìn)行屏幕操作的錄制和配音、視頻的剪輯和過(guò)場(chǎng)動(dòng)畫(huà)、添加說(shuō)明字幕和水印、制作視頻封面和菜單、視頻壓縮和播放。68CamtasiaStudi