第5章5.4数字视频及应用祥解.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 5.4 数字视频及应用 * 5.4 数字视频及应用 5.4 数字视频及应用 5.4.1 数字视频基础 5.4.2 数字视频的压缩编码 5.4.3 数字视频的编辑 5.4.4 合成视频——计算机动画 5.4.5 数字视频的应用 5.4.1 数字视频基础 彩色电视信号的发送与接收 彩色电视信号的发送与接收： PAL制彩色电视信号的颜色不使用RGB表示，而是使用亮度信号Y和两个色度信号U、V来表示 为进行远距离传输必须进行调制 R G B RGB YUV 复合 调制 摄像机 话筒 发射天线 RGB YUV 分路 解调 接收天线 R G B 将Y、U、V信号转换成为R、G、B 信号，然后再进行显示 使用Y、U，V彩色空间的原因： ①与黑白电视保持兼容 ②利用人的视觉特性来节省电视信号的带宽和发射功率 数字视频信号的获取 视频信号的数字化过程: 与图像、声音的数字化过程相仿，但更复杂一些 (8-10 bits) 滤波 取样 量化 编码 数字视频信息 模拟视频信号 V U YUV Y 数字视频的获取设备： 视频采集卡（简称视频卡） 数字摄像头，通过光学镜头和CCD器件采集动态图像，转换成数字信号并输入PC机 脱机获取设备：数码摄像机 视频捕获(采集)卡的功能 从多种视频源中选择一种作为视频输入; 支持不同的电视制式; 能同时处理图像信号的伴音; 可在显示器上监看输入的视频信号, 其位置及大小可调; 能将计算机生成的图像/图形/文本与视频图像迭加处理; 可随时冻结(定格)一幅画面,并按指定格式保存; 可 实时压缩与存储视频及其伴音信息; 可 实时解压缩并播放视频及其伴音信息,输出设备可选(VGA监视器、电视机、录相机等) 数字摄像头 最高分辨率为640×480，一般都是352×288， 速度一般在30fps（每秒30帧）以下， 镜头的视角可达到45-60度, 支持USB接口 或IEEE1394（火线）接口。 数码摄像机 提供480线以上的分辨率，清晰度高 自动对焦，自动曝光 使用MPEG-2进行压缩编码，然后记录在硬盘上 具有录音功能 数据量很大，采用USB接口或IEEE1394接口 5.4.2 数字视频的压缩编码 数字视频的压缩编码 视频数据压缩的可能性： 数字视频的数据量大得惊人，1分钟的数字电视图像未压缩时其数据量约为1G字节，对存储、传输和处理都有很大的困难 视频数据压缩的可能性： 视频信息的每个画面内部有很多信息冗余 相邻画面的内容有高度的连贯性 人眼的视觉灵敏度有限，允许画面有一定失真 结论： 数字视频的数据量可压缩几十倍甚至几百倍 数字视频压缩编码的国际标准 名 称 图像格式 压缩后的码率 主要应用 MPEG-1 360×288 大约1.2 Mb/s ~1.5Mb/s 适用于VCD、数码相机、数字摄像机等 H.261 360×288 或 180×144 Px64 kb/s (P=1、2时，只支持180×144格式，P≥6时，可支持360×288格式) 应用于视频通信，如可视电话、会议电视等 MPEG-2 (MP@ML) 720×576 5 Mb/s ~15Mb/s 用途最广, 如DVD、卫星电视直播、数字有线电视等 MPEG-2 高清格式 1440×1152 1920×1152 80 Mb/s ~100Mb/s 高清晰度电视（HDTV）领域 MPEG-4 (H. 26L) 多种不同的视频格式 与MPEG-1，MPEG-2相当，但最低可达到64kb/s 适合于交互式和移动多媒体应用，包括虚拟现实、远程教学、手机、MP4播放器等 数字视频的常用文件格式 .mpeg（.mpg，.dat）——使用MPEG编码的电影文件 .mp2——MPEG-2 编码的电影文件 .mp4——MPEG-4 编码的电影文件 .avi （.navi）——微软公司的视频剪辑文件 .wmv——微软公司的流式视频文件 .asf——微软公司的流式视频文件 .rm(RealAudio)——RealNetworks的流式视频文件 .mov (.qt)——苹果公司的流式视频文件 DivX格式——MPEG-4 v3 改进后的一种格式，在MP4播放器上使用 附：什么是MP4？ MP4播放器是一种能够播放视频的便携式设备，也叫做PVP（个人视频播放器）或PMP（便携式媒体播放器） 功能： 看录像（电影） 播放音乐 浏览文本和图片 甚至还可以上网 技术特点： 自带2～5英寸的LCD屏 存储容量达几十GB 5.4.3 数字视频的编辑 例：简单的视频编辑软件 ——Windows Mov