211視頻編碼真神奇（教學(xué)課件）四年級(jí)信息技術(shù)上冊（泰山版2024）

視頻編碼真神奇四年級(jí)上冊

視頻編碼的概念與意義視頻編碼的基本原理常見的視頻編碼格式視頻編碼的保存和傳輸方式導(dǎo)

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課新知講授動(dòng)畫陪伴我們成長，承載著我們的夢想。隨著信息科技的發(fā)展，制作動(dòng)畫的方式越來越多，呈現(xiàn)的效果也越來越震撼。在數(shù)字設(shè)備中視頻編碼有哪些?它們是如何保存和傳輸?shù)?新知講授視頻編碼的概念視頻是由一系列連續(xù)的圖像（幀）組成的，而視頻編碼就是將這些圖像信息和音頻信息按照一定的規(guī)則轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼的過程。就像我們把一幅畫變成電腦能識(shí)別的圖像需要編碼一樣，視頻也需要編碼才能在數(shù)字設(shè)備中存儲(chǔ)和播放。新知講授視頻編碼的意義視頻編碼可以減少視頻數(shù)據(jù)量，方便存儲(chǔ)和傳輸。如果不進(jìn)行編碼，視頻文件會(huì)非常大，占用大量的存儲(chǔ)空間，并且在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)會(huì)花費(fèi)很長時(shí)間。例如，一部高清電影未經(jīng)編碼可能需要幾百GB的空間，經(jīng)過編碼后可能只有幾個(gè)GB，這樣我們就可以輕松地將它存儲(chǔ)在硬盤上或在網(wǎng)絡(luò)上播放。新知講授視頻編碼的基本原理幀的概念：講解視頻是由一幅幅靜止的圖像（幀）組成的，就像我們翻書時(shí)看到的每一頁畫面。這些幀可以分為關(guān)鍵幀、普通幀等。關(guān)鍵幀包含了完整的圖像信息，普通幀則可以通過與關(guān)鍵幀的差異來表示，這樣可以減少數(shù)據(jù)量。通過動(dòng)畫演示展示幀在視頻中的作用和相互關(guān)系。新知講授視頻編碼的基本原理幀率：幀率是指視頻中每秒鐘顯示的幀數(shù)，單位是fps（framespersecond）。幀率越高，視頻看起來就越流暢，比如電影的幀率通常是24fps，一些游戲畫面的幀率可以達(dá)到60fps或更高。但幀率越高，視頻數(shù)據(jù)量也會(huì)越大。新知講授視頻編碼的基本原理分辨率：講解分辨率是指視頻圖像的大小，用水平像素?cái)?shù)×垂直像素?cái)?shù)表示，如1920×1080。分辨率越高，圖像越清晰，但同樣會(huì)增加視頻的數(shù)據(jù)量。新知講授視頻編碼中的壓縮：幀內(nèi)壓縮：解釋幀內(nèi)壓縮是對每一幀圖像本身進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，通過去除圖像中的冗余信息，如顏色相似的區(qū)域、重復(fù)的圖案等。例如，一幅藍(lán)天背景的圖像，天空部分的顏色變化很小，可以用較少的數(shù)據(jù)來表示。新知講授視頻編碼中的壓縮：幀間壓縮：介紹幀間壓縮是利用視頻中相鄰幀之間的相似性來減少數(shù)據(jù)量。因?yàn)橄噜弾g的圖像內(nèi)容通常變化不大，所以可以只記錄變化的部分。比如一個(gè)人在說話的視頻，背景不變，只有人物的嘴巴在動(dòng)，就可以通過幀間壓縮來減少數(shù)據(jù)。新知講授常見的視頻編碼格式MPEG-2：特點(diǎn)：這是一種比較早期的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用于DVD視頻。它支持多種分辨率，包括標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SD）視頻，能夠提供較好的圖像質(zhì)量。不過，與一些新的編碼格式相比，它的數(shù)據(jù)壓縮效率相對較低。應(yīng)用場景：除了DVD，在一些廣播電視信號(hào)傳輸中也會(huì)用到MPEG-2。例如，在傳統(tǒng)的衛(wèi)星電視和有線電視廣播中，部分節(jié)目可能仍采用這種編碼格式。新知講授常見的視頻編碼格式MPEG-4（包括AVC/H.264）：特點(diǎn)：MPEG-4是一種更高效的編碼格式，其中H.264（也稱為AVC-AdvancedVideoCoding）是其應(yīng)用最廣泛的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它在保證高質(zhì)量視頻的同時(shí)，能夠大幅降低數(shù)據(jù)量。H.264支持高清（HD）和超高清（UHD）視頻，具有良好的兼容性，可在多種設(shè)備上播放。應(yīng)用場景：在互聯(lián)網(wǎng)視頻流媒體服務(wù)（如YouTube、Netflix等）、藍(lán)光光盤、移動(dòng)設(shè)備視頻播放等眾多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。例如，當(dāng)你在手機(jī)上觀看在線視頻時(shí)，很可能視頻就是采用H.264編碼的。新知講授常見的視頻編碼格式H.265/HEVC（High-EfficiencyVideoCoding）：特點(diǎn)：它是H.264的繼任者，進(jìn)一步提高了視頻編碼效率。在相同的視頻質(zhì)量下，H.265所需的數(shù)據(jù)量比H.264更少，這使得它非常適合于4K、8K等高分辨率視頻的存儲(chǔ)和傳輸。不過，它對設(shè)備的解碼性能要求也相對較高。應(yīng)用場景：主要用于超高清視頻內(nèi)容的制作和分發(fā)，如4K藍(lán)光光盤、4K和8K在線視頻平臺(tái)等。隨著設(shè)備解碼能力的不斷提升，其應(yīng)用范圍正在逐漸擴(kuò)大。新知講授常見的視頻編碼格式AV1：特點(diǎn)：這是一種由開放媒體聯(lián)盟（AOMedia）開發(fā)的新型視頻編碼格式，旨在提供更高的編碼效率和更好的開放性。它在壓縮效率上有出色的表現(xiàn)，能夠在保證視頻質(zhì)量的前提下進(jìn)一步減小文件大小，尤其適用于高清和超高清視頻。應(yīng)用場景：隨著技術(shù)的成熟，AV1有望在互聯(lián)網(wǎng)視頻、云游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，一些新興的視頻平臺(tái)和流媒體服務(wù)已經(jīng)開始嘗試支持AV1編碼。新知講授視頻編碼的保存和傳輸方式保存方面：文件格式與編碼的結(jié)合：視頻數(shù)據(jù)通常以特定的文件格式進(jìn)行保存，這些文件格式會(huì)包含視頻編碼信息。例如，常見的.mp4文件格式可以包含H.264或H.265等視頻編碼格式的數(shù)據(jù)。文件頭部分存儲(chǔ)了關(guān)于視頻編碼的關(guān)鍵信息，如編碼格式、分辨率、幀率、色彩模式等，這些信息幫助播放設(shè)備正確地解碼和播放視頻。新知講授視頻編碼的保存和傳輸方式傳輸方面：網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議與視頻流：在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，視頻數(shù)據(jù)會(huì)被分割成一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（如HTTP、RTSP、UDP等）進(jìn)行傳輸。對于流媒體視頻服務(wù)，通常采用視頻流的方式傳輸，即邊傳輸邊播放。自適應(yīng)比特率流媒體（ABR）：為了適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)條件，一些現(xiàn)代的視頻傳輸技術(shù)采用自適應(yīng)比特率流媒體。這意味著視頻編碼會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)調(diào)整視頻的質(zhì)量（主要是碼率）。新知講授在圖形化編程軟件中可使用積木塊實(shí)現(xiàn)角色的造型切換。新知講授角色的每一個(gè)造型都是一幅靜態(tài)圖片。使用積木塊讓角色每隔一段時(shí)間進(jìn)行切換，可記錄下角色的動(dòng)畫效果。練一練1.在圖形化編程軟件中，使用“虛像”特效的參數(shù)變化，制作一個(gè)文字漸隱的動(dòng)畫效果。2.在圖形化編程軟件當(dāng)中，借助造型編輯器，給小貓?jiān)O(shè)計(jì)多個(gè)造型并連續(xù)切換，實(shí)現(xiàn)角色眨眼的動(dòng)畫效果。知識(shí)拓展——AVS3視頻編碼在2022年7月，中國的AVS3音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)被國際數(shù)字視頻廣播組織采納，成為它們的核心規(guī)范之一。AVS3像一個(gè)巨大的機(jī)器，由很多小部件組成，每個(gè)部件都有特定的任務(wù)，一起工作來實(shí)現(xiàn)視頻的壓縮。有一個(gè)模塊叫作“幀內(nèi)預(yù)測”，它能夠用已知的