第8章 视频处理技术PPT讲稿.ppt
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1、第8章 视频处理技术第1页,共100页,编辑于2022年,星期一8.1 视频基础8.1.1 视频的分类8.1.2 数字化视频的优点8.1.3 电视视频信号的扫描方式8.1.4 电视制式第2页,共100页,编辑于2022年,星期一8.1.1 视频的分类1.模拟视频模拟视频2.数字视频数字视频 第3页,共100页,编辑于2022年,星期一1.模拟视频模拟视频模拟视频是一种用于传输图像和声音的并且随时间连续变化的电信号。早期视频的记录、存储和传输都是采用模拟方式。第4页,共100页,编辑于2022年,星期一模拟视频具有以下特点:(1)以模拟电信号的形式来记录;(2)依靠模拟调幅的手段在空间传播;(3
2、)使用盒式磁带录像机将视频作为模拟信号存储在磁带上。第5页,共100页,编辑于2022年,星期一2.数字视频数字视频要使计算机能够对视频进行处理,必须把视频源,即来自于电视机、模拟摄像机、录像机、影碟机等设备的模拟视频信号,转换成计算机要求的数字视频形式,并存放在磁盘上,这个过程称为视频的数字化过程,包括采样、量化和编码三个步骤。数字视频克服了模拟视频的局限性,这是因为数字视频可以大大降低视频的传输和存贮费用,增加交互性,带来精确再现真实情景的稳定图像。第6页,共100页,编辑于2022年,星期一8.1.2 数字化视频的优点(1)适合于网络应用在网络环境中,视频信息可以很方便地实现资源的共享,
3、视频数字信号可以长距离传输而不会产生任何不良影响,而模拟信号在传输过程中会有信号损失。(2)再现性好模拟信号由于是连续变化的,所以不管复制时采用的精确度多高、失真总是不可避免的,经过多次复制以后,误差累积。数字视频可以不失真地进行无限次拷贝,其抗干扰能力是模拟视频无法比拟的。它不会因为存储、传输和复制而产生视频图像质量的退化,从而能够准确地再现。(3)便于计算机编辑处理模拟信号只能简单调整亮度、对比度和颜色等,限制了处理手段的应用范围。而数字视频信号可以传送到计算机内进行存储、处理,很容易进行创造性编辑与合成,并进行动态交互。第7页,共100页,编辑于2022年,星期一数字视频的缺陷处理速度慢
4、,所需的数据存储空间大,从而使数字图像的处理成本增高。通过对数字视频的压缩,这样可以节省大量的存储空间。光盘技术的应用也使得大量视频信息的存储成为可能。第8页,共100页,编辑于2022年,星期一8.1.3 电视视频信号的扫描方式1.隔行扫描与逐行扫描隔行扫描与逐行扫描2.同步信号同步信号3.扫描频率扫描频率第9页,共100页,编辑于2022年,星期一1.隔行扫描与逐行扫描隔行扫描与逐行扫描在逐行扫描中,电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫描到右下角,在显示屏上扫描一遍就显示一幅完整的图像。在隔行扫描中,电子束扫描完第1行后,从第3行开始的位置继续扫描,再分别扫描第5,7,直到最后。所有奇数行
5、扫描完后,再以同样的方式扫描偶数行。这时才构成一幅完整的画面,通常称其为帧。在隔行扫描中,一帧需要奇数行和偶数行两部分组成,我们分别将它们称为奇数场和偶数场,也就是说,要得到一幅完整的图像需要扫描两遍。扫描过程的一个重要参数是长宽比例。这是屏幕上水平扫描行与全部扫描行垂直覆盖的距离之比,可以将它看作是帧的长宽比例。电视的长宽比例很早就标准化为4:3,其中电影可以使用2:1。第10页,共100页,编辑于2022年,星期一2.同步信号同步信号用视频信号调制阴极射线管中电子束的亮度就可以重现原始图像。发送到显示器或电视机的电信号必须含有同步信号,来保证显示器中阴极射线管的电子束扫描荧光屏与传感器扫描
6、图像同步。同步信号由水平时序信号和垂直时序信号构成。第11页,共100页,编辑于2022年,星期一3.扫描频率扫描频率扫描频率是指一个画面在一秒钟内被刷新的次数。刷新次数越多,即刷新频率越高。如果刷新频率较低,图像闪烁和抖动得就会越厉害,人的眼睛就会感觉越疲劳。扫描频率以Hz为单位,比如,一个画面每秒要作80次的扫描刷新,它的扫描频率就是80Hz。屏幕的刷新频率一般在70 Hz以上,这时,人的眼睛就基本上感觉不得屏幕的闪烁了。第12页,共100页,编辑于2022年,星期一8.1.4 电视制式1.NTSC制式制式2.PAL制式制式3.SECAM制式制式4.HDTV第13页,共100页,编辑于20
7、22年,星期一1.NTSC制式制式NTSC制式是美国国家电视系统委员会在1953年制定的一种兼容的彩色电视制式,是目前最常用的视频标准,在美国、日本和其他国家广为使用。它定义了彩色电视机对于所接受的电视信号的解码方式、色彩的处理方式、屏幕的扫描频率。NTSC制式规定水平扫描线有525条,以30帧/秒速率传送。NTSC采用隔行扫描、扫描频率60Hz,每一帧画面由两次扫描完成,两个场构成一帧。第14页,共100页,编辑于2022年,星期一2.PAL制式制式PAL制式是联邦德国1962年制定的一种兼容电视制式。PAL意义是“相位逐行交变”。我国和大部分西欧国家都使用这种制式。PAL制式规定水平扫描线
8、有625行、每秒25帧、隔行扫描、扫描频率50Hz。第15页,共100页,编辑于2022年,星期一3.SECAM制式制式SECAM制式称为顺序传送彩色与存储是用于法国、俄罗斯及非洲地区的彩色电视制式。其基本技术及广播方式与NTSC和PAL有很大的区别。它规定每秒25帧,每帧625行,隔行扫描、扫描频率50Hz。第16页,共100页,编辑于2022年,星期一4.HDTVHDTV是高清晰度电视的简称。它是目前正在蓬勃发展的电视标准,尚无完全统一的标准。一般认为宽高比例16:9,每帧扫描在1000行以上,采用逐行扫描方式,有较高的扫描频率,传送信号全部采用数字化。第17页,共100页,编辑于2022
9、年,星期一8.2视频卡视频卡在多媒体计算机中并未制定统一的规定和标准,有的一块卡只具备一种功能,有的则具备两种甚至多种功能,视频卡不但种类繁多,而且许多性能互相交错。从功能上看,主要有视频叠加卡、视频采集卡、图形加速卡、MPEG卡、电视调谐卡和电视编码卡几种,下面分别作一简单介绍。第18页,共100页,编辑于2022年,星期一本节内容 8.2.1视频叠加卡8.2.2 视频采集卡8.2.3 图形加速卡8.2.4 MPEG卡8.2.5 电视调谐卡和电视编码卡第19页,共100页,编辑于2022年,星期一8.2.1视频叠加卡视频叠加卡的功能就是把视频信号与计算机显示卡中的VGA信号相叠加,将叠加后的
10、信号显示在显示屏上。视频信号与VGA信号叠加有两种方式:一种是窗口方式,另一种是色键方式。视频叠加卡主要用于播放视频图像,也可以采集视频图像并存到硬盘中。第20页,共100页,编辑于2022年,星期一8.2.2 视频采集卡视频采集卡也称为视频捕捉卡,其作用是将输入的各种制式的模拟视频信号数字化,并转换成适合计算机处理、储存、传输、显示和播放的格式。视频采集卡是捕捉视频图像的工具,它将视频采集卡的输入端与摄像机、录像机、视频光盘机等视频信号的输出端连接之后,就可以用采集卡捕捉到视频图像,并且可以根据需要转变成静止图像或者活动图像,以文件的形式保存在硬盘上。第21页,共100页,编辑于2022年,
11、星期一8.2.3 图形加速卡图形加速卡也称为显示卡,它工作在计算机CPU和显示器之间,基本作用就是控制计算机的图形输出,通常显示卡是安装在主板的扩展槽中,或集成在主板上。刷新频率、分辨率和色彩深度也是图形加速卡的重要参数。第22页,共100页,编辑于2022年,星期一8.2.4 MPEG卡MPEG卡包括MPEG压缩卡和MPEG解压缩(回放)卡。MPEG压缩卡完成对视频和音频信号的采集、编码、压缩等功能,最终对包括声音在内的动态图像实现约100:1的压缩。MPEG压缩卡一般用于专业人员进行广播电视、音像等多媒体作品的制作。MPEG解压卡是专用于MPEG视频信号数据的解压而设计的视频解压卡,或称之
12、为电影播放卡。解压卡的工作是MPEG压缩卡工作的逆过程,它将记录在媒体上出现的视频信息 第23页,共100页,编辑于2022年,星期一8.2.5 电视调谐卡和电视编码卡电视调谐卡也称为电视卡,其功能是将外接电视天线或有线闭路电视电缆的电视信号或者摄像机、录像机或影碟机的视频信号转换成VGA信号,人们在计算机显示器上就可以观看全频道或有线电视的电视节目。电视编码卡所完成的功能与电视调谐卡刚好相反,它是将计算机送往显示器的VGA信号转换成标准的NTSC、PAL或SECAM制式的电视信号,随后加到普通电视机上观看计算机输出的显示画面。第24页,共100页,编辑于2022年,星期一8.3流媒体技术8.
13、3.1 流式传输的基础8.3.2 流媒体技术原理8.3.3 流媒体应用第25页,共100页,编辑于2022年,星期一8.3.1流式传输的基础目前在网络上传输音频、视频等多媒体信息主要有下载和流式传输两种方案。音频、视频文件一般都较大,所以需要的存储容量也较大;同时由于网络带宽的限制,下载常常要花数分钟甚至数小时,所以这种处理方法延迟也很大。流式传输时,声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机连续、实时传送,用户不必等到整个文件全部下载完毕,而只需经过几秒或十几秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时,文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式传输不仅使启动延时
14、成十倍、百倍地缩短,而且不需要太大的缓存容量,这就避免了用户必须等待整个文件全部从Internet上下载才能观看的缺点。第26页,共100页,编辑于2022年,星期一流媒体指在IntemetIntranet中使用流式传输技术的连续时基媒体,例如:音频、视频或多媒体文件。流式媒体在播放前并不下载整个文件,只将开始部分内容存入内存,流式媒体的数据流随时传送随时播放,只是在开始时有一些延迟。流媒体实现的关键技术就是流式传输。实现流式传输有两种方法:顺序流式传输和(Progressive Streaming)实时流式传输(Real Time Streaming)。一般说来,如视频为实时广播,或使用流式
15、传输媒体服务器,或应用如RTSP的实时协议,即为实时流式传输。如使用HTTP服务器,文件即通过顺序流发送。采用哪种传输方法依赖用户的需求。当然,流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。第27页,共100页,编辑于2022年,星期一 1.顺序流式传输顺序流式传输顺序流式传输是顺序下载,即用户可在下载文件的同时观看在线媒体。但在给定时刻,用户只能观看已下载的那部分,而不能跳到还未下载的前头部分。2.实时流式传输实时流式传输实时流式传输是指保证媒体信号带宽与网络连接匹配,使媒体可被实时观看。实时流与HTTP流式传输不同,它需要专用的流媒体服务器与传输协议。第28页,共100页,编辑于2022年,星期一
16、8.3.2 流媒体技术原理流式传输的过程:用户选择某一流媒体服务后,Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息,以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来;然后客户机上的Web浏览器启动A/V Helper程序,使用HTTP从Web服务器检索相关参数对Helper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V检索相关的服务器地址。第29页,共100页,编辑于2022年,星期一8.3.3流媒体应用1.在线直播在线直播2.视频点播视频点播3.远程教育远程教育第30页,共100页,编辑于2022年,星期一8.4 视频文件格式8.4.1 影像格式8.4.2
17、流式视频格式第31页,共100页,编辑于2022年,星期一8.4.1 影像格式视频文件可以分为两大类:其一是影像文件,比如常见的VCD便是一例。影像文件不仅包含了大量图像信息,同时还容纳了大量音频信息。所以,影像文件动辄就是几MB甚至几十MB;其二是流式视频文件,也就是上一节所讲的流媒体,比如在线实况转播,就是构架在流媒体技术之上的。第32页,共100页,编辑于2022年,星期一1AVI文件文件AVI文件式是Video for Windows所使用的文件格式,其扩展名为AVI。它采用了Intel公司的Indeo视频有损压缩技术把视频信号混合交错地存放在一个文件中,较好地解决了音频信息与视频信息
18、的同步问题,是目前较为流行的视频文件格式。AVI文件使用的压缩方法有多种,主要使用有损的压缩方法。通常采用纯软件的压缩和还原手段。第33页,共100页,编辑于2022年,星期一2MOV 文件格式文件格式MOV文件格式是Quick Time Windows 所使用的视频文件格式。和AVI文件相同,MOV文件也使用了Intel公司的Indeo视频压缩技术把视频和音频信号混合交错在一起,但具体实现不同。一般认为MOV文件图像较AVI好,但这只是相对而言,因此不同版式本的AVI和MOV文件的画面质量是很难进行比较的。第34页,共100页,编辑于2022年,星期一3MPG文件格式文件格式MPG文件是最新
19、的数字视频标准文件,也称为系统文件或隔行数据流,是采用MPEG方法进行压缩的全运动视频图像。许多视频处理软件(如CorelDRAW等)都有支持该文件格式。在一定条件下,可在1024768的分辨率下以每秒24,25或30帧的速度播放128000种颜色的全运动视频图像和同步CD音质的伴音。第35页,共100页,编辑于2022年,星期一8.4.2 流式视频格式1.RM格式格式2.MOV格式格式3.ASF格式格式4.WMV格式格式第36页,共100页,编辑于2022年,星期一1.RM格式格式RM格式是RealNetworks公司开发的一种新型流式视频文 件 格 式,共 有 三 种:RealAudio、
20、RealVideo和RealFlash。RealAudio用来传输接近CD音质的音频数据RealVideo用来传输连续视频数据RealFlash则是一种高压缩比的动画格式。RealMedia可以根据网络数据传输速率的不同而制定不同的压缩比率,从而实现在低速率的广域网上进行影像数据的实时传送和实时播放。第37页,共100页,编辑于2022年,星期一2.MOV格式格式MOV也可以作为一种流媒体文件格式。能够在浏览器中实现多媒体数据的实时回放,可以令用户几乎能在发出请求的同时便收看到第一帧视频画面。QuickTime还采用了一种称为QuickTime VR的虚拟现实技术,用户只需通过鼠标或键盘,就可
21、以观察某一地点周围360的景象,或者从空间任何角度观察某一物体。第38页,共100页,编辑于2022年,星期一3.ASF格式格式ASF是一个Microsoft公司推出的在Internet上实时传播多媒体的技术标准,主要优点包括:本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载以及扩展性等。ASF应用的主要部件是NetShow服务器和NetShow播放器。有独立的编码器将媒体信息编译成ASF流,然后发送到NetShow服务器,再由NetShow服务器将ASF流发送给网络上的所有NetShow播放器,从而实现单路广播或多路广播。这一点和Real系统的实时转播很相似。第39页,共100页,编辑于2022年
22、,星期一4.WMV格式格式WMV是一个独立于编码方式的在Internet上实时传播多媒体的技术标准,Microsoft公司希望用其取代QuickTime之类的技术标准以及WAV、AVI之类的文件扩展名。WMV的主要优点包括本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、可伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、丰富的流间关系以及可扩展性等。第40页,共100页,编辑于2022年,星期一8.5 初识视频处理软件PremierePremiere是Adobe公司推出的一款非常优秀的视频编辑软件,有了它,非专业人士能够对视频、声音、动画、图片、文本进行编辑加工,并最终生成电影文件。8.5.1
23、 Premiere6.5 的启动和界面8.5.2 素材的添加和整理8.5.3 监视器窗口的使用第41页,共100页,编辑于2022年,星期一8.5.1 Premiere6.5 的启动和界面启动后的画面主要包括【工程窗口】、【监视器窗口】、【时间线窗口】和【控制面板】等,可以根据需要调整窗口的位置或关闭窗口,也可通过【窗口】菜单打开更多的窗口。【工程窗口】用于导入各种视频、音频、动画等素材,并通过左上角的预览框播放素材。【时间线窗口】是Premiere主要的工作场所,从中可以看到节目的整个编辑状况,当前的编辑位置在监视器窗口实时播放。【监视器窗口】用于观看工程窗口中的源素材,也可观看时间线窗口的
24、节目。第42页,共100页,编辑于2022年,星期一【例8-1】通过一个实例的制作,来进一步介绍Premiere的工作界面和基本操作。实例要求:把两段影片连成一个影片,并加背景音乐,并从中体会Premiere的工作流程以及各工作窗口的用途。第43页,共100页,编辑于2022年,星期一8.5.2 素材的添加和整理新的剧本工程创建后,里面还没有实际的内容,是一个“空剧本”,需要加入素材文件。在Premiere中进行影片的制作加工,绝大部分工作就是对素材的加工剪裁。Premiere支持多种格式的素材文件,主要包括:从摄像机、录像机或磁带机上捕获的数字化视频文件;使用各种工具编制而成的avi、mov
25、文件;静态的图形文件;aif和wav等类型的声音文件;动画文件等。1.导入素材导入素材2.把素材放到时间线上编辑把素材放到时间线上编辑3.剪断素材剪断素材 4.分离分离mpeg文件中的音频和视频文件中的音频和视频 第44页,共100页,编辑于2022年,星期一【例8-2】要求:精确去除“boys.avi”的前40帧画面。为了能够精确的找到第40帧画面,需要先改变片段的显示方式,然后在第40帧处剪断片段,最后把前半片段删除。第45页,共100页,编辑于2022年,星期一8.5.3 监视器窗口的使用1双窗口同时使用双窗口同时使用 2.在监视器窗口中截取片段在监视器窗口中截取片段3.用联合浏览方式调
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