多媒体理论与应用视讯媒体.ppt

四、視訊媒體 學習目標 了解視訊的原理與數位化 認識視訊檔案的格式 認識視訊播放的格式 認識視訊串流格式 學會電腦上播放視訊的方式 視訊原理 電影的英文叫 “Motion Picture”，字面上為「動畫」的意思。其原理就是當我們快速翻閱一張張記錄連續場景的圖片時，由於人眼有「視覺暫留」的特性，會將這些獨立的圖片感覺成連續、活動的影片，也因此才會將連續播放的圖片稱為動畫。 視訊原理 電視系統的類比視訊規格 美規：NTSC ，為「美國國家規格委員會」所制定，每秒29.97個畫面；北美、台灣、菲律賓、日本...等國採用 歐規：PAL，為歐盟各國所共同制定，每秒25個畫面；歐洲、澳洲、東南亞(菲律賓除外) 、大陸等國採用 其它：SECAM，由法國所制定，每秒25個畫面；法國、蘇聯、非洲等國採用 光電轉換效應 視訊的主要來源是攝影機，攝影機是利用三菱鏡的分色原理，先將被攝物體的光線經由透鏡分解成紅 (R)、綠 (G)、藍 (B) 三種色光，再由攝像管將光線依其強度的不同轉換成強弱不等的電流，再利用電磁的轉換效應將光的信號記錄到錄影帶中儲存。攝像管將光線轉換成電流的動作，是透過電荷耦合器 (CCD) 來完成，這個過程借助的是光電轉換效應 光電轉換效應 電荷耦合器(CCD) 是一塊感光晶片，類似人的「視網膜」，利用光電轉換效應將光轉化為電流訊號的元件。 在特定的光強度範圍內，每一像素產生的電子數目正比於光的強度，因此電荷耦合器是一個線性 (linear) 的光度量器。 利用電荷耦合器拍照 感光步驟晶片將入射光線轉化為電子，儲存於每一像素內 訊號處理步驟將電流數位化，構成代表影像之矩陣 電荷耦合器構造－　利用電荷耦合器拍照，可分感光及訊號處理兩個步驟 (1) 在感光階段，晶片把入射光轉化為電子，並儲於每一像素內。 視訊數位化 (量化) 單一像素儲存 將R、G、B 三原色光分別以8位元表示、儲存 合成後共使用24位元，可有1677萬種顏色組合；這個組合幾乎可將大自然的所有顏色以數字化方式加以有效的表達。 畫面儲存 每個畫面的大小(如352x240個點) 每秒儲存的畫面數(如每秒30張) 一分鐘的資料量為 1800x352x240x3 (共約435MB) 龐大的資料量 單一像素的儲存 視訊資料壓縮 數位化視訊資料處理的重要課題 目標 有效減少視訊資料的儲存空間 又能同時保留視訊資料的內涵 影響視訊資料儲存空間的主要因素 單一影像畫格 (Frame) 的儲存空間 儲存影像的張數 視訊資料壓縮 作法 減少單一影像的儲存空間：套用影像壓縮的部分，利用影像壓縮技術以比較簡潔的方式來儲存每一張單一的影像 減少儲存的影像張數：視訊資料具連續性與相似性 記錄關鍵畫格 (key frame) 而介於關鍵畫格之間的其他畫格，只需儲存與關鍵畫格影像之間的差異資訊 視訊檔案格式 Motion JPEG 以JPEG影像壓縮為基礎，常見的 AVI 檔案即為此種格式 HD (High Definition) 格式 JPEG 影像 (Frame) 都是未經進一步壓縮 所需資料容量大，電腦需有運算快速之CPU 但其畫質極佳，目前仍運用於電視台及電影製片公司之數位剪接及數位特效之製作 SD (Standard Definition)格式 所需的資料量依選取的壓縮比不同而異 壓縮比越大，檔案越小，但影像畫質將變差 高壓縮比的SD 則可用於電腦直接播放、或網際網路的應用 視訊檔案格式 MPEG影音壓縮技術 ISO組織的Motion Picture Expert Group委員會於1988年提出，簡稱為 MPEG 根據其不同用途，先後提出的相關標準有 MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 MPEG-7 MPEG-21 視訊檔案格式 MPEG影音壓縮技術 減低Motion JPEG巨大的資料量所帶來的不方便性 MPEG的主要觀念 利用視訊每兩張相鄰畫面之間的物體移動變化並不會太大的特性 只從影像序列當中挑出一些關鍵畫格 (keyframe) 來儲存，而介於關鍵畫格之間的其他畫格，則只需儲存與關鍵畫格影像之間變化的資訊即可 視訊檔案格式 串流視訊 (Streaming Media) 技術 當前在網際網路應用上最主要的一種多媒體傳遞與播放方式 藉由串流視訊技術，視訊資料可以在網際網路上進行傳輸，而使用者僅需接收到部分的多媒體資料之後便可以開始播放，不用苦等完整檔案下載成功 目前較常見的格式有RealVideo、WMV、MPEG4、H.264… 等格式 MPEG-1 MPEG-1為最早發表的MPEG格式 標準解析度 NTSC系統：352x240 PAL 系統：352x288 採樣位元率 (bit rate) 可由 90Kbit/sec～5Mbit