第6章 數字視頻技術

第6章數字視頻技術知識點:6.1視頻概述6.2視頻數字化技術6.3視頻卡6.4數字視頻文件格式6.5數字視頻編輯軟件AdobePremiereProCS66.1視頻概述6.1.1模擬視頻6.1.2模擬電視信號6.1.3制式

人類獲取信息70%都是通過視覺來獲取的，活動圖形是信息量最豐富、直觀、生動、具體的一種承載信息的媒體。視頻（Video）又叫運動圖像，是指內容隨時間變化的一組動態(tài)圖像。模擬視頻是一種用于傳輸圖像和聲音并隨時間連續(xù)變化的電信號。

1.模擬視頻的特點：

以模擬電信號的形式來記錄

依靠模擬條幅的手段在空間傳播。

使用錄像機以模擬信號記錄在SD卡上。6.１.1模擬視頻2.模擬視頻信號的類型：

（1）復合視頻信號

（2）分量視頻信號（3）分離視頻信號（4）射頻信號（音頻信號）

（1）復合視頻信號：將色度信號加載到亮度信號上合成為一個單獨信號，占用單倍帶寬傳輸，在復原時再將顏色分離。視頻卡一般采用復合視頻輸入端口獲取視頻信號。（2）分量視頻信號：是指每個分量都是一個單獨的單色視頻信號，3個分量完全同步。可以得到最佳的色彩再現，但是占用3倍的帶寬。（3）分離視頻信號（高頻信號）：將色度信號組合后加上亮度信號共兩個信號參與傳輸。質量優(yōu)于復合視頻。（4）射頻信號：為了實現模擬視頻信號的遠距離傳輸，必須把包括亮度信號、色度信號、復合同步信號和伴音信號在內的全電視信號調制成射頻信號，每個信號占用一個頻道。計算機輸出的VGA視頻信號為分量視頻信號。掃描方式逐行掃描隔行掃描優(yōu)點：圖像垂直清晰度高，空間處理效果好，有利于電視轉換和制式轉換，能改善視頻壓縮效率。缺點：數碼效率高，行掃描頻率增高，硬件實現難度大優(yōu)點：節(jié)省頻帶，硬件實現簡單缺點：不如逐行掃描的圖像質量和高清晰度。目前大多電視系統(tǒng)都采用6.１.2模擬電視信號隔行掃描(interlacedscanning)逐行掃描(non-interlacedscanning)

電視信號的標準簡稱制式，可以簡單地理解為用來實現電視圖像或聲音信號所采用的一種技術標準。常用的制式有：

NTSC制式

SECAM制式

PAL制式6.１.3制式彩色電視的色彩原理在PAL彩色電視制式中采用YUV模型來表示彩色圖像。Y表示亮度、U和V表示色差，是構成彩色的兩個分量。

YUV模型的優(yōu)點：亮度信號和色差信號是分離的，容易使彩色電視系統(tǒng)與黑白電視機亮度信號兼容。YUV6.2視頻數字化技術6.2.1數字視頻的采樣6.2.2數字視頻的量化6.2.3數字視頻的編碼6.2.4數字視頻的優(yōu)勢視頻數字化是將模擬視頻信號經模數轉換和彩色空間變換為計算機可處理的數字信號。計算機要對輸入的模擬視頻信息進行采樣和量化，并經編碼變成數字化圖像。電視圖像數字化常用的兩種方法：復合數字化：先將全電視信號進行數字化，然后在進行亮度和色度的分離，最后轉換成RGB模式。分量數字化：先分離出亮度信號和色度信號，然后再用3個模/數轉換器分別進行數字化，最后轉換成RGB模式。模擬視頻信號的數字化根據電視信號的特征，亮度信號的帶寬是色度信號帶寬的兩倍。因此其數字化時可采用顏色采樣法，即對信號的色差分量的采樣率低于對亮度分量的采樣率。用Y:U:V來表示YUV三分量的采樣比例,則數字視頻的采樣格式分別有4:1:1、4:2:2和4:4:4三種。電視圖像既是空間的函數,也是時間的函數,而且又是隔行掃描式,所以其采樣方式比掃描儀掃描圖像的方式要復雜得多。分量采樣時采到的是隔行樣本點,要把隔行樣本組合成逐行樣本,然后進行樣本點的量化,YUV到RGB色彩空間的轉換等等,最后才能得到數字視頻數據。

數字視頻的采樣就是在每條水平掃描線上,等間隔地抽取視頻圖像的值,并只處理和傳輸這些采樣值。6.2.1數字視頻的采樣

經過采樣后的視頻圖像,只是空間上的離散像素陣列,而每個像素的值仍是連續(xù)的,必須將它轉化為有限個離散值。這個過程稱為量化。6.2.2數字視頻的量化

模擬視頻經采樣、量化后，需轉換成數字符號才能進行存儲、傳輸等操作，這一過程稱為編碼。

編碼過程就是將量化的取樣值用一組二進制碼表示。6.2.3數字視頻的編碼1.信號的數字化精度主要表現在一個信號由模擬量轉變?yōu)閿底至恐蟆?.集成電路可以應付復雜的數字功能，這使得非常專業(yè)的信號處理技術變得簡單和經濟。3.數字信號能夠被儲存在記憶設備中，這種可存儲性帶來了信號間制式和標準轉換上的便利。4.利用視頻數據壓縮技術，傳輸數字化視頻比傳輸等量的模擬視頻所需的頻帶寬度要小的多。5.在質量相當的前提下，數字設備要比模擬設備價格便宜，而且伴隨集成電路的價格下降，數字設備將會越來越便宜。6.2.4數字視頻的優(yōu)勢6.3視頻卡6.3.1視頻卡的功能6.3.2視頻卡的安裝6.3.3視頻卡的選擇1.視頻采集卡2.視頻壓縮卡3.視頻輸出卡4.電視卡6.3.1視頻卡的功能視頻采集卡視頻采集卡按照其用途可以分為：廣播級視頻采集卡，

專業(yè)級視頻采集卡，

民用級視頻采集卡。

視頻卡的安裝非常重要，它是決定視頻操作成敗的關鍵因素，因此，視頻卡的每個安裝環(huán)節(jié)都必須要仔細、周到，具體操作如下：

1.斷開主機的電源和需要斷開的連線，打開主機的側面擋板，你會看到里面最大的一塊板子，也就是：主板。2.在主板的下方會有乳白色（大多數）的插槽（大板一般會有5個，小板一般會有3個），就是PCI插槽。3.把視頻卡插進任一PCI插槽里，如果你的PCI插槽中已經安裝了其他的卡，那么最好和這個卡隔開一個插槽。4.用螺絲固定好視頻卡。裝好主機的側面擋板連接好相應的連線和主機電源。5.開機，如果你的是1394采集卡和Windows系統(tǒng)，那么系統(tǒng)會自動認出視頻卡，如果不是那就把視頻卡附送的光盤放入光驅，安裝視頻卡所需要的驅動和一些程序。6.右鍵單擊我的電腦，左鍵單擊屬性，左鍵單擊硬件選項卡，左鍵單擊設備管理器選項卡，看看里面有沒有顯示黃色的問號。如果沒有黃色的問號，表示視頻卡安裝正確，可以使用。如果有黃色的問號，表示視頻卡沒有安裝好或者驅動沒有安裝好，或者有其他方面的問題。6.3.2視頻卡的安裝

在選購視頻卡時要明確使用目的，同時也要考慮效果、分辨率、視頻格式、功能和價格等因素。6.3.3視頻卡的選擇AVI格式AVI文件是目前比較流行的視頻文件格式。采用Intel公司的Indeo視頻有損壓縮技術將視頻信息和音頻信息混合交錯地存儲在同一文件中，從而解決了視頻和音頻同步的問題。2.MPEG格式MPEG文件格式通常用于視頻的壓縮，其壓縮的速度非?？欤鈮嚎s的速度幾乎可以達到實時的效果。目前在市面上的產品大多將MPEG的壓縮/解壓縮操作做成硬件式配卡的形式，如此一來可達到1.5MB/s～3.0MB/s的效率，可以在個人計算機上播放30幀/s全屏幕畫面的電影。

6.4數字視頻文件格式3.WMV格式

WMV（WindowsMediaVideo）是微軟公司將其名下的ASF（AdvancedSystemsFormat）格式升級而成的一種流媒體格式，希望取代QuickTime之類的技術標準以及WAV、AVI之類的文件。WMV格式也是一種獨立于編碼方式在Internet上實時傳播數字媒體的技術標準。它提供了比MP3音樂文件更大的壓縮比，而在音樂文件的還原方面做的卻一點兒不差。4.RM/RMVB格式RM（RealMedia）格式是RealNetworks公司開發(fā)的一種

流媒體視頻文件格式，可以根據網絡數據傳輸的不同速率制定不同的壓縮比率，從而實現在低速率的Internet上進行視頻文件的實時傳送和播放，這種數字視頻格式的文件擴展名是.rm。

5.MOV格式

MOV（MovieDigitalVideo）即QuickTime影片格式，它是Apple公司開發(fā)的一種音頻、視頻文件格式，用于存儲常用數字媒體類型。

6.ASF格式

ASF是微軟公司WindowsMedia的核心，可以直接使用Windows自帶的WindowsMediaPlayer對其進行播放。這是一種包含音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本的數據格式，以網絡數據包的形式傳輸，實現流式數字媒體內容發(fā)布，是一個可以在Internet上實現實時播放的標準。其中視頻部分采用最先進的MPEG-4壓縮算法，音頻部分采用的是比MP3還要好的壓縮格式WMA。6.5數字視頻編輯軟件AdobePremiereProCS6AdobePremiere是由Adobe公司開發(fā)的一款常用的視頻編輯軟件，它具有較好的畫面質量和兼容性，并且可以與Adobe公司推出的其他軟件相互協(xié)作。目前這款軟件廣泛應用于廣告制作和電視節(jié)目制作中。AdobePremiereProCS6相對于先前的版本，功能更強大、更高效，專業(yè)工具更完善，制作影視節(jié)目的過程更簡單易操作。6.5.2AdobePremiereProCS6操作6.5.1AdobePremiereProCS6的工作界面6.5數字視頻編輯軟件AdobePremiereProCS66.5.1AdobePremiereProCS6的工作界面6.5.2AdobePremiereProCS6操作AdobePremiereProCS6操作詳見教材：打開AdobePremiereProCS6軟件以后，先詳細的介紹各個工具和功能模塊的使用，然后按照教材的詳細案例進行操作。思考與練習1.常見的視頻播放軟件有哪些？各有什么特點？2.什么是模擬視頻？模擬視頻的特點和類型是什么？3.什么是電視信號？電視信號包含了哪些重要信息？4.什么是隔行掃描？什么是逐行掃描？舉例說明各自的應用領域。5.闡述電視制式的概念，并列舉出幾種常見的電視制式。