数字视频及应用

1. 数字视频及应用 现代信息与教育技术中心直属党支部暑期党课 乔文增 2012-08-11

2. 视频基本知识 一、帧 动态图像由不断变化的静态图像形成。 每一幅静态的图像，称为一帧（frame）。

3. 视频基本知识 二、扫描 1、 水平扫描——扫描点从画面左侧匀速向右移动垂直扫描——水平扫描线，按均匀间隔在垂直方向上移动。 2、隔行扫描 逐行扫描 3、帧频是指每秒钟扫描的帧数。 场频是指每秒钟扫描的场数。 我国的电视画面传输率是每秒25帧、50场。 行频是指每秒钟扫描的行数。

4. 视频基本知识 三、分解力 ——也就是清晰度 水平分解力是指水平扫描线所能分辨出的点数。水平分解力越大，说明能分辨出的点数越多，也就是说点的尺寸越小。 垂直分解力是指垂直扫描的行数。在相同尺寸的扫描范围内垂直分解力越大，扫描线越多，则显示的图像就越清晰。 宽高比是指扫描行的长度与图像在垂直方向上的所有扫描行所跨过的距离之比。 电视和显示器的宽高比为 4:3，HDTV的宽高比为16:9。

5. 视频基本知识 四、彩色电视制式 1、NTSC——正交平衡调幅技术 2、PAL制式（中国采用）——逐行倒相正交平衡调幅 远距离传输时用亮度信号Y和两个色度信号U、V来表示，优点： 能与黑白电视接收机保持兼容 可利用人眼对两个色度信号不太灵敏的视觉特性来节省电视信号的带宽和发射功率 克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点 3、SECAM——顺序传送彩色信号与存储恢复彩色信号制

6. 视频数字化 视频（video） 视频是由一幅幅单独的画面（称为帧frame）序列组成，这些画面以一定的速率（帧率fps，即每秒县是帧的数目）连续的透射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。 常见的视频有电视和计算机动画。 电视：能传输和再现真实世界的图像与声音，是当代最有影响力的信息传播工具。 计算机动画：是计算机制作的图像序列，是一种计算机合成的视频.

7. 数字视频与模拟视频相比的优点 复制和传输时不会造成质量下降。 容易进行编辑修改。 有利于传输(抗干扰能力强，易于加密)。 可节省频率资源。 视频信号的数字化 复合数字化（Recombination digitalization） 分量数字化（Component digitalization） 捕捉 捕捉是指将视频数字化的过程称为捕捉。 视频捕捉卡的功能是将模拟视频信号数字化并转换为计算机图像信号。 视频数字化

8. 常用的色度信号取样格式 4:4:4格式（色度信号的取样与亮度信号完全一样）。 4:2:2格式（每条扫描线上色度信号的取样只是亮度信号的一半）。 4:2:0格式（在水平和垂直方向上色度信号的取样都只是亮度信号的一半）。 视频数字化

9. 常用的色度信号取样格式 4:4:4 4:2:2 4:2:0 视频数字化 亮度信号 色度信号

10. 数字视频压缩的必要性 数字视频的数据量大，1分钟CCIR601数字视频的数据量约为1G字节。 数字视频压缩的可行性 画面内部信息相关性很强。 相邻画面的内容具有高度的连贯性。 人眼的视觉特性。 视频的压缩编码

11. 一、压缩方法 1、有损（Lossy）压缩 无损（Lossless）压缩 2、帧内压缩——空间压缩（Spatial compression） 帧间压缩——时间压缩（Temporal compression） 3、压缩后的编码 对称（symmetric）编码 不对称（asymmetric）编码 视频的压缩编码

12. 一、视频压缩标准及其应用 1、MPEG-1 一种运动图像及其伴音的编码标准。 码率：1.2 Mb/s ~ 1.5Mb/s。 图像质量：200多线，相当于一般家用录像机。 应用： 数码相机和数字摄像机 VCD 视频的压缩编码

13. 一、视频压缩标准及其应用 2、MPEG-2 针对数字电视(DTV)的应用要求。 码率：1.5Mb/s～60Mb/s甚至更高。 特点：通用性，向下兼容MPEG-1。 应用： 数字卫星电视 高清晰度电视(HDTV)广播 数字视盘DVD 视频的压缩编码

14. 一、视频压缩标准及其应用 3、MPEG-4： 目标：支持各种网络条件下（包括移动通信）的交互式多媒体应用，侧重于对多媒体信息内容的访问 支持：自然的（取样）和计算机合成视频和音频，功能强，应用前景广 视频的压缩编码

15. 一、视频压缩标准及其应用 4、H.261 数字视频编码标准，由国际电联（ITU）前身CCITT制定，适用于在ISDN网上以p×64kbps(p= l, … ,30)的速率开展视频会议和可视电话业务。 视频的压缩编码

16. 运动图像压缩编码标准 视频的压缩编码

17. 二、视频文件格式 视频的压缩编码

18. 视频采集卡 视频显示卡（VGA） 视频转换卡 动态视频压缩卡 视频解压卡 模拟视频叠加卡 视频卡

19. 一、视频采集卡 ——PC机中用于视频信号数字化的插卡。 1、功能： 将模拟视频信号（及伴音信号）数字化并存储在硬盘中。 数字化后的视频图像，经彩色空间转换（从YUV转换为RGB），与计算机图形显示卡产生的图像叠加，显示在屏幕上。 获取数字视频的同时使用数字信号处理器（DSP）进行音频和视频数据的压缩编码。 视频卡

20. 一、视频采集卡 2、数字视频采集系统由三部分就组成： 1）提供模拟视频输出的设备； 2）可以对模拟视频信号进行采集、量化 和 编码的设备，一般是视频采集卡； 3)由MPC接收和记录编码后的数字视频数据。 视频卡

21. 二、视频解压卡 —— MPEG算法的编码和解码过程是一种非镜像对称算法 —— 解码过程要比编码过程相对简单一些 ——常见的有C-Cube公司推出CL450系列及CL680 ——常见的视频解压缩软件有Windows Media Player、金山解霸、豪杰解霸等。 视频卡

22. 一、Premiere6.0 ——由美国Adobe Systems Inc. ——实现了视频、音频素材编辑合成的特技处理的桌面化。 ——功能：剪辑剪裁、特技应用、场景切换、字幕叠加、配音配乐等 ——优点：支持多种素材和输入、输出文件格式，制作费用低廉。操作简单，作品精美。 ——应用：电视节目，广告的编辑制作 视频编辑软件

23. 二、Flash —— Macromedia公司推出 —— Flash动画能使网页美观，具有动感并具备强大的交互功能 —— 基于流媒体技术，非常适合网络传输。 视频编辑软件

24. 计算机动画 采用计算机生成一系列可供实时演播的连续画面的一种技术。 基础 计算机图形学 制作过程 在计算机中生成场景和形体的模型 设置它们的运动 生成图像并转换为视频信号输出 计算机动画

25. 创作软件 二维动画软件如Animator Pro 三维动画软件如3D StudioMAX等 实例 计算机动画

26. 一、数字电视 —将电视信号进行数字化, 然后以数字形式进行编辑、制作、传输、接收和播放。 1、数字电视的特点： 频道利用率高、图像清晰度好 可以开展交互式数据业务，包括实时点播电视、电视购物、电视银行、电视商务、电视通信、电视游戏、电视网上游览、观众参与的电视竞赛等。 数字视频的应用

27. 一、数字电视 2、数字电视接收机（简称DTV接收机）的三种形式 1）数字电视接收机——传统模拟电视接收机的换代产品 2）传统模拟电视机外加一个数字机顶盒 3）可以接收数字电视的PC机 数字视频的应用

28. 一、数字电视 3、数字电视传播系统 地面无线（DVB-T） 数字视频的应用 数字视频节目制作 卫星（DVB-S） 视频 服务器 电视机 CATV（DVB-C） 解码器 Internet PC机 VCD 光盘 制作 DVD

29. 二、点播电视（VOD） 1、VOD（Video On Demand）： 视频点播技术（交互式电视点播系统）的简称。 即用户可以根据自己的需要收看电视节目。 数字视频的应用

30. 二、点播电视（VOD） 2、视频点播的原理 将经压缩的视频和音频信号储存在网络视频服务器上的超大容量、高速硬盘中 播放时由连接在网络上的电脑将视频和音频信号解压后输出到显示器或者电视机上。 数字视频的应用

31. 二、点播电视（VOD） 3、视频点播系统分类（按响应方式） 1）NVOD（Near VOD）——准视频点播 系统每隔一段时间（例如10分钟）在不同的频道上播放同一个节目，用户可选择收看。 特点：播放切换 缺点：不能为用户及时提供点播服务功能 优点：减少用户连接数目 节省网络带宽与费用 降低服务器性能要求 2）TVOD（True VOD）——真实点播电视 3）NVOD（Interactive VOD）——交互式 点播电视 数字视频的应用

32. 暑期网上党课 谢谢各位欣赏！