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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 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 视频(video)：随时间变化其内容的一组图象(24,25, 30帧/秒)，又叫运动图象或活动图象(motion picture) 常见视频信号：电视，电影，动画等. 视频信号的特点： 内容随时间而变化, 伴随有与画面动作同步的声音(伴音), 人类接受的信息70%来自视觉, 其中活动图象是信息量最丰富、直观、生动、具体的一种承载信息的媒体。 视频信息的处理是多媒体技术的核心。 什么是视频（video）？ 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或CMOS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) 视频卡、显卡与主机的关系 视频 捕获器 视频 缓冲器 叠加/转换器 TV编码器 图形 控制器 显示 存储器 内存 CPU DSP 处理器 PCI总线 视频信号 显示器 TV机 硬盘 硬 盘 （主机） 视频信号数字化并存入硬盘 在屏幕上监看视频信号 计算机图形文字输出 在电脑上播放视频 在电视机上播放视频 视频卡 显示卡 数字摄像头 分辨率为352×288 ～640×480 速度一般在30fps（每秒30帧）左右 镜头的视角可达到45-60度 支持USB接口 或IEEE1394（火线）接口 成像器件采用CMOS或CCD 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，然后记录在存储卡或硬盘上 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 视频数据压缩的必要性： 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可超过1GB，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 数字视频的三大类编码标准 ITU-T国际标准：H.261(Px64)标准、 H.263标准等 ISO/IEC 国际标准： MPEG-1标准， MPEG-2标准（等同于ITU-T H.262）， 用于低分辨率、低码率视频应用的MPEG-4 ASP， 代表当前技术水准的MPEG-4 AVC视频编码标准（等同于ITU-T H.264）,在HDTV、蓝光盘、XBOX、iPod、iPhone等众多领域得到推广应用。 公司标准： 早期：Intel公司的Indeo Video，苹果公司的Cinepak 当前：Real Network公司的RealVideo，微软公司的 WMV9，Adobe公司Flash中使用的VP6、VP7、VP8 等 目前流行的数字视频编码国际标准 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36