多媒体视频技术教学目标了解数字视频基础了解运动图像压缩.docx
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多媒体视频技术教学目标了解数字视频基础了解运动图像压缩
第五章多媒体视频技术
教学目标:
了解数字视频基础;了解运动图像压缩标准;了解数字摄像头与视频卡;掌握视频编辑软件;掌握VCD制作系统。
重点难点:
视频编辑软件;VCD制作系统。
教学内容:
1.数字视频基础
2.运动图像压缩标准
3.数字摄像头与视频卡
4.视频编辑软件
5.VCD制作系统
教学课时:
3学时
教学过程:
5.1数字视频基础
一、视频的基本概念
1.视觉暂留现象
人眼具有一种视觉暂留的生物现象,即人观察的物体消失后,物体映像在人眼的视网膜上会保留一个非常短暂的时间(0.1-0.2s)。
利用这一现象,将一系列画面中物体移动或形状改变很小的图像,以足够快的速度(24-30f/s)连续播放,人就会感觉画面变成了连续活动的场景。
2.视频的定义
视频又称运动图像,它是连续地随着时间变化的一组图像(24f/s、25f/s、30f/s)。
常见的视频信号有:
电影、电视、动画。
3.视频的特点
①人类接受信息的70%来自视觉(重要获取)
②视频信息确切、直观、生动
③视频信息容量大
4.电视的制式
⑴NTSC制式(美国、日本、台湾地区)
①525行/帧,30帧/秒(29.97fps)
②隔行扫描:
2场/帧,262.5行/场
③宽高比:
4:
3(电影为3:
2)
④颜色模型:
YIQ
⑵PAL制式(中国、多数欧洲国家)
①625行/帧,25帧/秒
②隔行扫描:
2场/帧,312.5行/场
③宽高比:
4:
3
④颜色模型:
YUV
⑶SECAM制式(法国、俄罗斯、中东国家)
类似PAL制式,色度信号调频,PAL制调幅
⑷HDTV(高清晰度电视)
①图像清晰度是现行电视的2倍
②宽高比:
16:
9,多声道环绕声音
二、视频的数字化
1.视频信号数字化过程
主要为两个方面:
①空间位置的离散和数字化
②亮度电平的离散和数字化
图像是离散的视频,视频是连续的图像。
2.视频数字化的优点
与模拟视频相比,数字视频的优点是:
①数字视频便于创造性的编辑与合成
②视频数字信号可长距离传输而不损耗
③数字视频可不失真地进行多次复制
④在网络环境下容易实现资源共享
⑤数字视频可与其它媒体组合使用
缺陷:
处理速度慢,数据量大(压缩、光盘)
三、数字视频的文件格式
1.AVI文件
AVI(AudioVideoInterleave)文件是一种音视频交叉记录的数字视频文件格式。
微软公司于1992年推出了AVI技术及其应用软件VFW。
特点:
①AVI采用帧内压缩,可用一般的视频编辑软件进行编辑或处理。
②提供无硬件视频回放,其窗口大小和帧率可根据播放环境进行调整。
2.MPG文件
MPG文件是采用MPEG算法进行压缩的全运动视频文件格式。
它在1024*768的分辨率下可用每秒25或30帧的速率同步播放全运动视频图像和CD音乐伴音,其文件大小为AVI的1/6。
DAT文件也是基于MPEG压缩算法的一种文件格式,它是VideoCD和卡拉OKCD数据文件的扩展名。
3.MOV文件
MOV(Moviedigitalvideo)文件是Apple公司在其Macintosh机推出的视频文件格式,其相应的视频应用软件QuickTime与VFW类似。
QuickTimeforMacintosh
QuickTimeforWindows
MOV文件格式的压缩算法
Video编码支持16位图像深度的帧内压缩和帧间压缩。
四、视频技术的应用
1.在广播电视中的应用
常规数字电视、高清晰度电视
2.在通信领域中的应用
可视电话、视频会议、视频点播
3.在计算机领域中的应用
视频制作、VCD、DVD、视频数据库、动画
4.在其它领域中的应用
数字图书馆、视频游戏、网上购物、军事
5.2运动图像压缩标准
一、MPEG标准概述
MPEG(MovingPictureExpertsGroup,运动图像专家组)是在1988年由ISO/IEC联合成立的工作组,其主要任务是制订各种运动图像及其伴音信号的数字压缩编码国际标准。
1.MPEG-1标准
MPEG-1是1992年通过的用于1.5Mbps速率的数字存储媒体运动图像及伴音编码标准。
MPEG-1主要应用:
光盘、数字录音带、磁盘、通信网络以及VCD等。
2.MPEG-2标准
MPEG-2是1994年通过的用于4-15Mbps速率的广播级运动图像及伴音编码的国际标准。
MPEG-2主要应用:
DVD、HDTV(高清晰度电视)、视频会议以及多媒体邮件等。
3.MPEG-4标准
MPEG-4是1998年通过的用于低比特率(≤64kbps)的视频压缩编码标准。
主要应用:
可视电话、视听对象(交互)。
4.MPEG-7标准
MPEG-7(多媒体内容描述接口,MultimediaContentDescriptionInterface)规定一套描述符标准,用于描述各种多媒体信息,以便更快更有效地检索信息。
主要应用:
数字图书馆、广播媒体选择、多媒体编辑以及多媒体索引服务。
5.MPEG-21标准
多媒体框架(MultimediaFramework)
二、MPEG视频压缩工具
1.豪杰实用工具集
⑴AVI转MPEG
⑵MPEG转AVI
5.3数字摄像头与视频卡
一、数字摄像头
计算机摄象机(PC-camera)、电脑眼。
1.功能与应用
数字摄像头是一种数字视频输入设备。
应用:
①可视电话(Netmeeting)
②实时监视
③视频采集
④网上教学
⑤远程医疗
2.性能指标
感光器:
感光电子元器件。
CCD电荷耦合器件(高端技术元件)
特点:
成像好、灵敏度高、抗震性强
CMOS互补金属氧化半导体(低端市场)
特点:
成本低、反应快、功耗低
像素:
10万像素→352*288
30-100万像素→640*480以上
捕获速度:
采用最大分辨率的流畅度。
25-30f/s(出现延迟或跳帧)
接口方式:
并口(淘汰产品)
USB接口
附送软件:
视频聊天软件
影像管理软件
图形图像处理软件
(品牌:
朗视、创新、罗技等)
二、视频卡
1.视频卡的功能
视频卡是基于PC机的一种多媒体视频信号处理平台,它汇集了视频源、音频源的信号,经过捕获、编码、存储、编辑和特技、输出等处理,可以产生非常漂亮的画面。
视频卡的功能还包括图像的放大修整、捕捉特定镜头、若干视频源图像叠合等。
2.视频卡的分类
⑴视频采集卡(视频捕获卡)
功能:
对输入的模拟视频进行采样、量化后转换为数字图像文件。
工作方式:
单帧采集、连续采集
⑵视频输出卡
功能:
将视频输出到电视机或录像机。
接口方式:
内置式插卡、外接盒式
⑶电视接收卡
功能:
将从天线接收的射频信号变换成视频信号,经A/D转换成数字信号,再经变换电路变为RGB信号送显示器上。
电视频道选台
⑷视频叠加卡
功能:
将标准视频信号与VGA信号叠加,并显示在显示器上,如卡拉OK歌词的叠加。
⑸视频压缩卡(MPEG卡)
3.视频采集卡及应用
⑴原理框图
⑵性能指标
输入输出接口:
单工卡(视频输入)
双工卡(视频输入、输出)
采集像素:
640*480、320*480
采集速率:
30帧/秒
声音处理:
音频输入接口
电视机调谐器:
电视图像→PC机
⑶外部接口(创新RT300视频采集卡)
5.4视频编辑软件
一、Premiere概述
Premiere是Adobe公司推出的一种专业化视频编辑软件,它可配合多种硬件进行视频捕获和处理,并能产生广播级质量的视频文件。
1.发展简史
Adobe推出了Premiere的Macintosh版本,升级到4.0时才推出Windows版本。
Premiere4.0/4.2
Premiere5.0/5.1/5.5
Premiere6.0/6.5
2.基本功能
Premiere是非常优秀的视频编辑软件,它能对视频、声音、动画、图片、文本进行编辑和处理,并最终生成电影文件。
3.窗口组成
标题栏、菜单栏、音频控制器窗口
节目窗口、监控窗口、时间线窗口
控制面板--效果控制、信息
导航板、历史、命令
特技、音频效果、视频效果
二、Premiere基本操作
1.输入视频或音频
文件/新建节目:
Myvideo.ppj
文件/打开:
Boys.avi
Cyclers.avi
Music.aif
2.时间线窗口→编排节目
Boys→视频1A
Cyclers→视频2
Music→音频1
3.播放视频图像
在时间线窗口中的音频和视频文件,可通过监控窗口进行播放。
4.管理视频文件
文件/保存或另存为:
Myvideo.ppj
5.输出视频文件
生成新的avi文件,如:
文件/时间线输出/电影→Myvideo.avi
三、特技效果
特技是指两个视频道上的视频片段有重叠时,从其中一个视频片段平滑地、连续地变化到另一个视频片段的过程。
操作过程:
①拖动两段视频到时间线窗口[视频1A]和[视频1B],并将它们首尾相连。
②拖动一特技到[特技]视频道上,双击该特技可弹出对话框进行设置或浏览动作。
③时间线/预演
利用特技制作画中画:
它是一个特殊的特技效果,需要通过一定的技巧完成这一效果。
操作过程:
①拖动两段视频到时间线窗口[视频1A]和[视频1B],并将它们相互重叠。
②在特技面板中拖动Zoom/Zoom到特技轨道上,并用鼠标调整长度。
③双击Zoom图标,在打开的对话框中选中[显示实际源],按Shift键,拖动滑块调整画面。
四、滤镜效果
Premiere6.0附带:
73种视频滤镜
21种音频滤镜
开放式滤镜:
支持第三方厂商开发滤镜。
使用视频滤镜可以为视频素材添加多种特技效果,创作出更加精彩的视频节目。
另外,每种滤镜都设有可供调整的参数,供用户为实现自己预想效果而进行调整。
操作过程:
①拖动两段视频素材到时间线窗口的视频轨道,单击扩展轨道标志。
②拖动两个视频滤镜到视频素材上,如:
Distort/Bend,Perspective/Basic3D
③在Video扩展轨道上插入一个关键帧,并在EffectControls控制面板上进行参数调整。
五、滚动文字
操作过程:
①选择[文件/新建/Title]
②选择滚动标题工具,用鼠标从左上角向右下角拖动出一个文本框。
③输入滚动文字,选择Title菜单选项,可设置文字的大小、字体、颜色等。
④选择[Title/RollingTitleOptions]菜单命令,在弹出的对话框中设置字幕滚动的方向。
5.5VCD制作系统
VCD(VideoCompactDisc),它可存储视频信号74分钟。
与录像带相比,它具有易保存、不怕磁等特点,是保存影像资料的好介质。
一、VCD制作系统的基本构成
软件:
Premiere,MediaStudioPro
VideoPack,CDLabeler
二、视频压缩卡(MPEG卡)
1.视频压缩卡的主要功能
视频压缩卡能将摄像机或录像机播放的模拟信号数字化,即按照MPEG-1标准进行压缩编码,生成mpg压缩文件。
数字摄像机或数字录像机
2.视频压缩卡的种类
⑴以Broadway为代表的早期压缩卡
采用美国C-CUBE公司的CLM4110芯片
优点:
①图像清晰度高
②色彩饱和度好
缺点:
①压缩效率低
②长时间压缩会出现声像不同步Broadway,Genie(LaVision公司)
⑵以Apollo-Ⅱ为代表的压缩卡
采用DEC公司的21230芯片,它的音视频输入输出、压缩图像、音质都能人们满足要求,且准确做到声画同步。
Snazzi(LaVision)
RT5(法国VitecMultimedia)
天影(北京)、影皇9771(福建)
3.SnazziⅡMPEG视频压缩卡
SnazziⅡ是一块能提供广播级质量的视频压缩卡,它结合软、硬件技术进行实时视频编码、编辑、创作和回放。
特征:
①MPEG-1/MPEG-2编码
②VCD/DVD编辑与制作
③MPEG-1/MPEG-2回放
④VGA和TV输出
三、光盘刻录机
1.光盘刻录技术
光盘(CD-CompactDisc,高密盘),其特点
存储容量大:
CD-ROM/650MB,DVD/4.7GB
记录密度高:
聚焦成直径为1μm的光点进行记录,存储密度高达107-108bit/cm2。
非接触方式:
读写信息时
长期保存信息:
10-100年
价格低廉
⑴CD-ROM技术
CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)是只读光盘(只能读,不能改-重写、擦除)。
CD-ROM光盘一般存储650MB数据,包括文本、表格、图片、视频、音频等各种类型文件。
光驱读取CD-ROM信息的工作原理:
光盘驱动器读取数据时由激光束照射到光盘的平面上,当有70-80%的光反射并传输到光检测器时,记下ON代表1;当激光束照在凹坑上时,激光束由于散射而无法接收到反射信号,则光检测器记下OFF代表0。
⑵CD-R技术
CD-R(CompactDisc-Recordable)是追记型光盘(写一次,只能读,不能改)。
CD-R光盘主要用于信息存档或备份大型系统,它比CD-ROM多了一层塑料层(记忆数据)。
CD-R光盘的工作原理:
刻录机将数据写入CD-R光盘时,以高功率激光束照射塑料层。
该位置的有机染料会融化并产生化学反应(类似凹坑),而没有被高功率激光束照射的位置可靠反射层反射激光。
读取CD-R光盘数据与CD-ROM相同,但由于它使用有机染料,降低了光反射率,因此用金或银作为反射层以提高对光的反射率。
⑶CD-RW技术
CD-RW(CompactDisc-ReWritable)是可擦写光盘(可读,可擦除,可重写)。
与CD-R光盘相比,CD-RW具有以下特点:
①塑料层变为染料层(硒或碲的结晶层)
②相变技术:
通过激光照射能将染料层呈现结晶(平面)和非结晶(凹坑)两种状态。
CD-R与CD-RW的优缺点
2.光盘刻录机的性能指标
⑴读写速度
PhilipsPCRW1610:
16×10×40
写入速度×复写速度×读取速度
标准的光盘驱动器数据传输率=150KB/s
⑵平均寻道时间
指将激光头从当前读写位置定位到另一读写位置所需要的时间。
⑶缓存容量
缓存的作用是暂时存放待刻录的数据。
光盘刻录机的缓存容量:
1MB-8MB
⑷接口方式
⑸支持的光盘数据格式
光盘刻录机支持以下光盘数据格式:
CD-ROM:
用于计算机软件
CD-ROM/XA:
用于多媒体出版物
CD-DA:
用于数据光盘
CD-I:
用于交互式光盘
VCD:
用于VCD电影
3.光盘格式及标准
⑴红皮书
激光唱盘,CD-DigitalAudio或CD-DA
⑵黄皮书(ISO9660)
存放计算机数据(含图文声像),CD-ROM
⑶绿皮书
交互式光盘,CD-I(CD-Interactive)
⑷橙皮书
可写多次的光盘,CD-R
⑸白皮书
视频光盘,VCD(MPEG-1),650MB
352*288(25帧/秒),双声道立体声
⑹DVD规范
数字视盘,DVD(MPEG-2),4.7GB
720*576(50帧/秒),杜比环绕立体声
四、刻录软件(VideoPack5.0)
VideoPack既能制作VCD,也能制作SVCD/DVD
五、光盘封面制作软件(CDLabeler2.10)
光盘封面制作软件主要用于制作盘片封面和标签,对制作的VCD进行包装。
可设定字体、字型大小、色彩、标题等。
附录非线性编辑系统NLES
一、线性编辑与非线性编辑
线性(Linear)是指连续的磁带存储视频信号的方式,信息存储必须以时间顺序进行。
基于磁带的编辑系统是线性编辑系统。
非线性(Non-Linear)是指用硬盘、光盘等介质存储视频信息的方式,它能随机访问任意地方的视频画面,且不受时间顺序限制。
二、非线性编辑系统的优缺点
1.优点
①无磁头和机械磨损
②无复制损耗(视频数字化、压缩有损耗)
③编辑、特技、配音可同时进行和修改
④视频节目共享、网络协同创作
2.缺点
①软件特技生成需要时间
②硬盘、光盘存储视频→容量小,价位高
三、非线性编辑系统的种类
1.基于PC机平台的非线性编辑系统
数码影视工作室
2.基于MAC平台的非线性编辑系统
专业视频制作领域
Avid公司MediaComposer系列等
3.基于工作站平台的非线性编辑系统
SGI公司02图形工作站Composer非线性编辑系统。
二、
- 配套讲稿:
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