第6章 數(shù)字視頻基礎(chǔ)

1、數(shù)字音視頻技術(shù)第第6 6章章 數(shù)字視頻基礎(chǔ)數(shù)字視頻基礎(chǔ) 6.1 6.1 數(shù)字視頻基礎(chǔ)數(shù)字視頻基礎(chǔ) 6.1.1 6.1.1 模擬視頻與數(shù)字視頻模擬視頻與數(shù)字視頻 6.1.2 6.1.2 視頻的數(shù)字化視頻的數(shù)字化 6.26.2視頻的處理設(shè)備視頻的處理設(shè)備 6.2.1 6.2.1 電影與電視電影與電視 6.2.2 6.2.2 數(shù)字視頻的獲取方式數(shù)字視頻的獲取方式 6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性6.3 6.3 數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換 6.3.16.3.1數(shù)字視頻的格式數(shù)字視頻的格式 6.3.26.3.2不同視頻格式間的轉(zhuǎn)換不同視頻格式間的轉(zhuǎn)換 6

2、.3.3 6.3.3視頻格式轉(zhuǎn)換應(yīng)用實(shí)例視頻格式轉(zhuǎn)換應(yīng)用實(shí)例6.4 6.4 數(shù)字視頻常用編輯軟件數(shù)字視頻常用編輯軟件 12022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.1 6.1 數(shù)字視頻基礎(chǔ)數(shù)字視頻基礎(chǔ)6.1.1 模擬視頻與數(shù)字視頻 模擬視頻源于電視技術(shù)。電視信息是用光柵掃描方式顯示于顯示器的，掃描線自頂部開始，逐行掃描至顯示器的底部，然后返回頂部起點(diǎn)，重新開始掃描；在光柵掃描過程中，如果模擬電視圖象信號(hào)施加于顯示器的CRT的控制極使光柵隨圖象信號(hào)的亮度或色彩變化，就組成了電視中的一幅圖象，通常稱為幀。連續(xù)不斷的圖象序列形成了動(dòng)態(tài)視頻圖象。22022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)2.2.數(shù)字視頻數(shù)字視頻 數(shù)字

3、視頻是區(qū)別于模擬視頻，它把圖像中的每一個(gè)點(diǎn)（稱為像素）都用二進(jìn)制數(shù)字組成的編碼來表示，可對圖像中的任何地方進(jìn)行修改，這是數(shù)字視頻的最大優(yōu)勢。主要表現(xiàn) ：（1）數(shù)字視頻有很強(qiáng)的抗噪聲能力 （2）數(shù)字視頻便于進(jìn)行直接存取 （3）數(shù)字視頻便于傳播 （4）數(shù)字視頻便于編輯 （5）數(shù)字視頻便于索引及注釋 6.1 6.1 數(shù)字視頻基礎(chǔ)數(shù)字視頻基礎(chǔ)32022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.1.2 6.1.2 視頻的數(shù)字化視頻的數(shù)字化 視頻數(shù)字化就是將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠處理的以0和1表示的形式。與模擬音頻數(shù)字化的過程類似，也包括采樣、量化、編碼。 采樣采用了一定頻率的時(shí)鐘脈沖讀取視頻模擬波形的瞬時(shí)值，從

4、而產(chǎn)生一系列采樣值，因此采樣時(shí)鐘頻率也稱為采樣速率。顯然，采樣速率越高，就能較好地表示模擬波形。 在采樣階段，信號(hào)只在時(shí)間上是離散的，每一個(gè)采樣值仍然是模擬信號(hào)，而且每一個(gè)采樣值都可具有在連續(xù)范圍內(nèi)的任意值。而最終將這些離散的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)的過程，就是量化。42022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù) 模擬視頻信號(hào)數(shù)字化后，數(shù)據(jù)量是非常大的，必須采用壓縮編碼技術(shù)進(jìn)行編碼存儲(chǔ)。通過研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字視頻中存在著大量的冗余信息，根據(jù)這一特性，人們發(fā)明的多種壓縮算法，比較成功的是JPEG和MPEG。 JPEG是用于靜態(tài)圖像壓縮的標(biāo)準(zhǔn)。其方法是采用預(yù)測編碼、離散余弦變換（DCT）以及炳編碼，以去除冗余的圖像

5、和彩色數(shù)據(jù)。JPEG可按大約20:1的比率壓縮圖像，而不會(huì)導(dǎo)致引入注意的質(zhì)量損失。 MPEG是專門用來處理運(yùn)動(dòng)圖像的標(biāo)準(zhǔn)。MPEG壓縮算法的核心是處理幀間冗余以大幅度地壓縮數(shù)據(jù)，是一種不對稱壓縮算法，壓縮算法的計(jì)算量比解壓縮要大的多。所以壓縮常用硬件，而解壓縮則軟、硬件均可。目前MPEG在計(jì)算機(jī)和廣播電視領(lǐng)域獲得廣泛使用，應(yīng)用該技術(shù)在最為著名的產(chǎn)品是VCD、攝像機(jī)DVD。52022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.26.2視頻的處理設(shè)備視頻的處理設(shè)備6.2.1 6.2.1 電影與電視電影與電視 在當(dāng)前的媒體形式中，最受人追捧的、最能長時(shí)間吸引眼球的莫過于視頻。無論是在電視機(jī)上看到的電視節(jié)目，還是在電

6、影屏幕上看到的電影大片，以及在計(jì)算機(jī)上看到的動(dòng)態(tài)圖像，都屬于視頻范疇。62022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)1.電影技術(shù)基本原理 （1）電影的放映原理 人們之所以能夠看到電影屏幕上的活動(dòng)影像，其中最大的原因在于人眼的自我欺騙。人眼有一個(gè)非常有趣的視覺特性能夠把看到的影像在視網(wǎng)膜上保留一段時(shí)間，這種特性稱為視覺暫留?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證明，人眼在某個(gè)視像消失后，仍可使該物像在視網(wǎng)膜上滯留0.10.4秒左右。而在電影放映的過程中，電影膠片以每秒24格畫面勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，這就相當(dāng)于每一格畫面給人眼的刺激是1/24秒（相當(dāng)于0.04），由于人的眼睛有視覺暫留的特性，一個(gè)畫面的印象還沒有消失，下一個(gè)稍微有一點(diǎn)差別的畫面又出

7、現(xiàn)在銀幕上，連續(xù)不斷的印象銜接起來，就組成了活動(dòng)電影。72022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù) （2）電影的拍攝 利用電影攝影機(jī)就可以將現(xiàn)實(shí)生活中的活動(dòng)影像記錄在影像膠片上，它類似于照相機(jī)，但不同的是它可以連續(xù)不斷的拍攝，1秒鐘之內(nèi)可以拍攝很多張照片。在拍攝的過程中，每秒鐘的拍攝格數(shù)（照片的張數(shù)）是可以控制的。例如按照有聲電影的標(biāo)準(zhǔn)，每秒鐘應(yīng)拍攝24格影像。與人們所看到活動(dòng)影像和真實(shí)生活中的影像完全一樣。如果每秒鐘拍攝大于24格或小于24格的電影鏡頭，如早期無聲電影為16幅/秒，而仍按照正常24格每秒去播放，那么就成了快鏡頭或慢鏡頭。畫面中的運(yùn)動(dòng)速度與人眼看到的速度會(huì)有所不同。1.電影技術(shù)基本原理8

8、2022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù) 電影的拍攝是以電影膠片（條狀感光膠片）為載體，借助透鏡組（物鏡）的光學(xué)成像，并根據(jù)視覺的生理與心理特性，以24幅/秒攝取被攝對象的一系列姿態(tài)漸次變化而活動(dòng)連貫的靜止畫面的過程。92022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)2.2.電視工作原理電視工作原理 電視是根據(jù)人眼視覺特性以一定的信號(hào)形式實(shí)時(shí)傳送活動(dòng)景物（或圖像）的技術(shù)。在發(fā)送端，用電視攝象機(jī)把景物（或圖像）轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)通過一定的途徑傳輸?shù)浇邮斩耍儆娠@示設(shè)備顯示出原景物（或圖像）。102022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù) 電視圖像的傳送在發(fā)送端是基于光電轉(zhuǎn)換器件，在接收端是基于電光轉(zhuǎn)換器件。實(shí)現(xiàn)這兩種轉(zhuǎn)換

9、的器件分別是攝像管和顯像管。攝像管陰極發(fā)射出來的電子束，在電子槍的電場及偏轉(zhuǎn)線圈的磁場力作用下，按從左到右、從上到下的順序依次轟擊熒光屏。屏幕內(nèi)表面上涂的熒光粉在電子轟擊下發(fā)光，其發(fā)光亮度正比于電子束所攜帶的能量，若將攝像端送來的信號(hào)加到顯像管電子槍的陰極與柵極之間，就可以控制電子束攜帶的能量，使熒光屏的發(fā)光強(qiáng)度受圖像信號(hào)的控制。若顯像管的電光轉(zhuǎn)換是線形的，那么，屏幕上重現(xiàn)的圖像時(shí)，其各像素的亮度基本正比于所攝圖像相應(yīng)各像素的亮度，屏幕上就會(huì)重現(xiàn)原圖像。2.2.電視工作原理電視工作原理112022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)掃描的機(jī)制掃描的機(jī)制 電視圖像的攝取與重現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是一種光電轉(zhuǎn)換過程，分別是

10、由攝像管和顯像管來完成的。在發(fā)送端將平面圖像分解成若干像素以電子束的形式順序傳送出去，在接收端再將這種信號(hào)復(fù)合成完整的圖像，這種圖像的分解與復(fù)合是靠掃描來完成的。 掃描有隔行掃描(interlaced scanning)和非隔行掃描之分如圖4-2所示。非隔行掃描也稱逐行掃描，圖中表示了這兩種掃描方式的差別。黑白電視和彩色電視一般用隔行掃描，而計(jì)算機(jī)顯示圖像時(shí)一般采用非隔行掃描。122022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)掃描的機(jī)制掃描的機(jī)制 在非隔行掃描中，電子束從顯示屏的左上角一行接一行地掃到右下角，在顯示屏上掃一遍就顯示一幅完整的圖像。 在隔行掃描中，電子束掃完第1行后回到第3行開始的位置接著掃，

11、然后在第5、7、，行上掃，直到最后一行。奇數(shù)行掃完后接著掃偶數(shù)行，這樣就完成了一幀(frame)的掃描。 由此可以看到，隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成：一部分是由奇數(shù)行組成，稱奇數(shù)場，另一部分是由偶數(shù)行組成，稱為偶數(shù)場，兩場合起來組成一幀。因此在隔行掃描中，無論是攝像機(jī)還是顯示器，獲取或顯示一幅圖像都要掃描兩遍才能得到一幅完整的圖像。在隔行掃描中、掃描的行數(shù)必須是奇數(shù)。132022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù) (a)逐行掃描 (b)隔行掃描 142022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4. 4. 電視制式簡介電視制式簡介 目前世界上現(xiàn)行的彩色電視制式有三種：NTSC制、PAL制和SECAM制。 NTSC(

12、National Television Systems Committee)彩色電視制是1952年美國國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)定義的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為正交平衡調(diào)幅制。美國、加拿大等大部分西半球國家，以及日本、韓國、菲律賓等國和中國的臺(tái)灣采用這種制式；德國(當(dāng)時(shí)的西德)于1962年制定了PAL(Phase-Alternative Line)制彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制。德國、英國等一些西歐國家，以及中國、朝鮮等國家采用這種制式；法國制定了SECAM (法文：Sequential Coleur Avec Memoire)彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為順序傳送彩色與存儲(chǔ)制。法國、蘇聯(lián)及東歐國

13、家采用這種制式。世界上約有65個(gè)地區(qū)和國家試驗(yàn)這種制式。152022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4. 4. 電視制式簡介電視制式簡介 上面提到的NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制制式。這里說的“兼容”有兩層意思：一是指黑白電視機(jī)能接收彩色電視廣播，顯示的是黑白圖像，另一層意思是彩色電視機(jī)能接收黑白電視廣播，顯示的也是黑白圖像，這叫逆兼容性。為了既能實(shí)現(xiàn)兼容性而又要有彩色特性，彩色電視系統(tǒng)應(yīng)滿足下列幾方面的要求： 必須采用與黑白電視相同的一些基本參數(shù)，如掃描方式、掃描行頻、場頻、幀頻、同步信號(hào)、圖像載頻、伴音載頻等等。162022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4. 4. 電視制式簡介電視制式簡介

14、 需要將攝像機(jī)輸出的三基色信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)亮度信號(hào)，以及代表色度的兩個(gè)色差信號(hào)，并將它們組合成一個(gè)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行傳送。在接收端，彩色電視機(jī)將彩色全電視信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成三個(gè)基色信號(hào)，在顯像管上重現(xiàn)發(fā)送端的彩色圖像。 各制式的區(qū)別主要就是規(guī)定的掃描頻率、周期等特性的不同，下面來具體看看這三種制式的主要特性。172022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4. 4. 電視制式簡介電視制式簡介（1 1）倒相正交平衡調(diào)幅制）倒相正交平衡調(diào)幅制PALPAL制式的主要制式的主要特性特性 625行(掃描線)/幀，25幀/秒(40 ms/幀) 高寬比(aspect ratio)：4:3 隔行掃描，2場/幀，312.5行/場

15、 顏色模型：YUV182022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4. 4. 電視制式簡介電視制式簡介 一幀圖像的總行數(shù)為625，分兩場掃描。行掃描頻率是15,625 Hz，周期為64s；場掃描頻率是50Hz,周期為20ms；幀頻是25Hz，是場頻的一半，周期為40 ms。在發(fā)送電視信號(hào)時(shí)，每一行中傳送圖像的時(shí)間是52.2s，其余的11.8s不傳送圖像，是行掃描的逆程時(shí)間，同時(shí)用作行同步及消隱用。每一場的掃描行數(shù)為625/2=312.5行，其中25行作場回掃，不傳送圖像，傳送圖像的行數(shù)每場只有287.5行，因此每幀只有575行有圖像顯示。192022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4. 4. 電視制式簡介電視制式

16、簡介（2 2）NTSCNTSC制式的主要特性制式的主要特性 525行/幀, 30幀/秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame) 高寬比：電視畫面的長寬比(電視為4:3；電影為3:2；高清晰度電視為16:9) 隔行掃描，一幀分成2場(field)，262.5線/場 在每場的開始部分保留20掃描線作為控制信息，因此只有485條線的可視數(shù)據(jù)。Laser disc約420線，S-VHS約320線 202022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4.4.電視制式簡介電視制式簡介 每行63.5微秒，水平回掃時(shí)間10微秒(包含5微秒的水平同步脈沖)，所以顯示時(shí)間是53.5微秒。 顏色模型：YIQ 一幀圖像

17、的總行數(shù)為525行，分兩場掃描。行掃描頻率為15 750 Hz， 周期為63.5s；場掃描頻率是60 Hz，周期為16.67 ms；幀頻是30 Hz，周期33.33 ms。每一場的掃描行數(shù)為525/2=262.5行。除了兩場的場回掃外，實(shí)際傳送圖像的行數(shù)為480行。212022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)4. 4. 電視制式簡介電視制式簡介（3 3）SECAMSECAM制式的主要特性制式的主要特性 SECAM (法文：Sequential Coleur Avec Memoire)制式是法國開發(fā)的一種彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為順序傳送彩色與存儲(chǔ)制。這種制式與PAL制類似，其差別是SECAM中的色度信號(hào)是

18、頻率調(diào)制(FM)，而且它的兩個(gè)色差信號(hào)：紅色差(R-Y)和藍(lán)色差(B-Y)信號(hào)是按行的順序傳輸?shù)?。法國、俄羅斯、東歐和中東等約有65個(gè)地區(qū)和國家使用這種制式，圖像格式為4:3，625線，50 Hz，6 MHz電視信號(hào)帶寬，總帶寬8MHz。 222022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)5 5、視頻信號(hào)類型、視頻信號(hào)類型 彩色視頻信號(hào)包括三種：復(fù)合視頻信號(hào)、分量視頻信號(hào)和S端子視頻信號(hào)。（1） 復(fù)合視頻信號(hào) 復(fù)合視頻信號(hào)是將亮度信號(hào)和色度信號(hào)采用頻譜間置方法復(fù)合在一起。這種方法易導(dǎo)致亮色串?dāng)_、清晰度降低等問題。如圖4-3是復(fù)合電視信號(hào)的基本接口。復(fù)合電視信號(hào)接口的基本特性： 傳輸介質(zhì)：單根帶屏蔽的同軸電纜

19、 傳輸阻抗：75232022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)5 5、視頻信號(hào)類型、視頻信號(hào)類型 常用接頭：BNC接頭、蓮花(RCA)接頭 接線標(biāo)準(zhǔn)：插針是同軸信號(hào)線，外殼公共地是屏蔽網(wǎng)線圖4-3復(fù)合視頻信號(hào)常用接線頭和標(biāo)準(zhǔn)242022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)5 5、視頻信號(hào)類型、視頻信號(hào)類型 復(fù)合視頻信號(hào)是日常生活中最為常見的視頻信號(hào)，它在一個(gè)傳輸信號(hào)中包含了亮度、色度和同步信號(hào)。由于彩色編碼的不同，復(fù)合視頻又有PAL、NTSC、SECAM制式之分。復(fù)合視頻信號(hào)本身的帶寬只有5MHz（NTSC制式帶寬僅4.5MHz），又包括彩色副載波信號(hào)（NTSC制為3.58MHz，PAL和SECAM制為4.43MH

20、z），正好落在亮度信號(hào)帶寬之內(nèi)，占去了一部分亮度信號(hào)，造成亮度和色度的相互干擾，使得復(fù)合視頻成為最差的視頻信號(hào)。252022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)5 5、視頻信號(hào)類型、視頻信號(hào)類型（2）分量視頻信號(hào) 分量視頻信號(hào)(Component Video Signal)是指每個(gè)基色分量作為獨(dú)立的視頻信號(hào)。每個(gè)基色既可以分別用R、G和B表示，也可以用亮度-色差表示，如Y和I、Q，Y和U、V。使用分量視頻信號(hào)是表示顏色的最好方法，但需要比較寬的帶寬和同步信號(hào)。圖4-4 分量信號(hào)接入口262022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)5 5、視頻信號(hào)類型、視頻信號(hào)類型（3）S-Video信號(hào)（S端子視頻信號(hào)） S端子視頻

21、信號(hào)俗稱S端子信號(hào)，它同時(shí)傳送兩路信號(hào)：亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)C。由于將亮度和色度分離，所以圖象質(zhì)量優(yōu)于復(fù)合視頻信號(hào)，色度對亮度的串?dāng)_現(xiàn)象也消失。不須要使用梳狀濾波器來分離亮度信號(hào)和色差信號(hào)，這樣可提高亮度信號(hào)的帶寬。由于S視頻信號(hào)亮度帶寬沒有改變，色度信號(hào)仍須解調(diào)，所以其圖象質(zhì)量的提高是有限的。S端子用四芯插頭，一些計(jì)算機(jī)顯卡或是非線性編輯卡也有用七芯插頭，其外形與S端子一樣，只是又包含了復(fù)合視頻信號(hào)，如圖4-5所示。272022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)5 5、視頻信號(hào)類型、視頻信號(hào)類型圖圖4-5 S-Video四芯插頭（座）四芯插頭（座） 282022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)5 5、視頻信號(hào)

22、類型、視頻信號(hào)類型 綜上所述，分量信號(hào)的指標(biāo)要高于S端子信號(hào)，而S端子信號(hào)指標(biāo)高于復(fù)合視頻信號(hào)指標(biāo)。但并不是只要使用了分量接口則整個(gè)顯示系統(tǒng)的畫質(zhì)指標(biāo)就高于使用S端子的系統(tǒng)，因?yàn)檎麄€(gè)顯示系統(tǒng)的構(gòu)成由視頻信號(hào)發(fā)送設(shè)備，視頻信號(hào)接收設(shè)備，連接導(dǎo)線三方面構(gòu)成。292022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.2 6.2.2 數(shù)字視頻的獲取方式數(shù)字視頻的獲取方式首先，數(shù)字視頻資源可以從現(xiàn)成的數(shù)字視頻庫中截取。 第二，利用計(jì)算機(jī)軟件制作視頻。 第三，通過數(shù)字?jǐn)z像機(jī)直接記錄成數(shù)字文件格式，然后存儲(chǔ)到硬盤或者光盤之中，如用家用數(shù)碼攝像機(jī)、手機(jī)攝像頭記錄就是采用這種方式得到數(shù)字視頻的。 302022-3-28數(shù)字音

23、視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性1 1攝像機(jī)攝像機(jī)（1）攝像機(jī)工作原理 不論是什么樣的攝像機(jī)，其工作的基本原理都是一樣的，即把光學(xué)圖像信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。在拍攝一個(gè)物體時(shí)，此物體上反射的光被攝像機(jī)鏡頭收集，使其聚焦在攝像器件的受光面（例如攝像管的靶面）上，再通過攝像器件把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，即得到了“視頻信號(hào)”，但信號(hào)很微弱，需通過預(yù)放電路進(jìn)行放大，再經(jīng)過各種電路進(jìn)行處理和調(diào)整，最后得到的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)可以送到錄像機(jī)等記錄媒介上記錄下來，或通過傳播系統(tǒng)傳播或送到監(jiān)視器上顯示。 312022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取

24、設(shè)備及特性（2）攝像機(jī)的組成和功能 攝像機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成：鏡頭系統(tǒng)、主機(jī)、尋像器和附件。 鏡頭與普通照相機(jī)的鏡頭起著同樣的作用，用來收集從物體反射來的光，并使其聚焦并投射到攝像器件的受光面上； 主機(jī)也可稱為攝像機(jī)回路，它是攝像機(jī)的主體部分，可將鏡頭形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用的電視信號(hào)；322022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性 攝像機(jī)工作時(shí)，連續(xù)顯示攝像機(jī)拍攝的各種圖像的微型黑白監(jiān)視器被稱之為“尋像器”，它為攝像人員取景構(gòu)圖、調(diào)準(zhǔn)焦點(diǎn)、調(diào)試機(jī)器以及顯示機(jī)器的工作狀態(tài)和監(jiān)看來自錄像機(jī)或特技臺(tái)的視頻運(yùn)送信號(hào)，提供了一個(gè)方便的而且是不可

25、缺少的觀察場所； 攝像機(jī)的附件一般包括：電池、攝像帶、攝包裝攝像機(jī)用的小包，方便外出攜帶、UV鏡-裝在攝像機(jī)鏡頭前面，保護(hù)鏡頭不進(jìn)灰塵，也就是保護(hù)鏡。以上幾種基本都是必須的，另外還有下面的附件：三角架、廣角鏡、增倍鏡、攝燈。332022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性（3）攝像機(jī)的分類 攝像機(jī)的分類有很多種，這里僅根據(jù)制作節(jié)目圖像質(zhì)量的要求可將攝像機(jī)分為三檔次：廣播級(jí)、業(yè)務(wù)級(jí)、家用級(jí)。 廣播級(jí)攝像機(jī)被用于電視臺(tái)和節(jié)目制作中心，目前電視臺(tái)用的廣播檔級(jí)攝像機(jī)多為氧化鉛管的三管機(jī)以及FIT CCD三片機(jī)（亦有IT CCD的）。 非廣播級(jí)業(yè)務(wù)檔攝

26、像機(jī)常應(yīng)用在教育和工業(yè)系統(tǒng)中，早先都是用的彩色單管機(jī)和雙管機(jī)，現(xiàn)在是非廣播檔的三管（多為硒砷碲管）式或三片（多為IT型CCD）式彩色攝像機(jī)。 342022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性 家用檔級(jí)攝像機(jī)都是單管機(jī)或單片CCD攝像機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕，操作簡單易學(xué)，又較便宜，而且多數(shù)為攝錄一體化機(jī)。（4）數(shù)碼攝像機(jī) 數(shù)碼攝像機(jī)就是DV，是指攝像機(jī)的圖像處理及信號(hào)的記錄全部使用數(shù)碼信號(hào)完成的攝像機(jī)。此種攝像機(jī)的最大的特征是磁帶上記錄的信號(hào)為數(shù)碼信號(hào)，而非模擬信號(hào)。 數(shù)碼攝像機(jī)攝取的圖像信號(hào)經(jīng)CCD轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后，經(jīng)電路進(jìn)行數(shù)字化，以后

27、在記錄到磁帶之前的所有處理全部為數(shù)碼處理，最后直接將處理完的數(shù)碼信號(hào)直接記錄到磁帶上。由于采用了數(shù)字電路，因此數(shù)碼攝像機(jī)具有以下的特點(diǎn)：圖像質(zhì)量佳、記錄密度高、可靠性高、低成本、完美的錄音音質(zhì)。352022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性 而DVD數(shù)碼攝像機(jī)由于其使用的存儲(chǔ)媒介是DVD刻錄盤，所以與普通磁帶攝像機(jī)相比，在簡便易用性上取得了突破性的進(jìn)步：DVD數(shù)碼攝像機(jī)可以隨機(jī)地進(jìn)行回放，免去了倒帶、快進(jìn)等繁瑣程序，省卻了上傳到電腦后再制作成光盤的步驟，拍攝后可直接在DVD播放機(jī)或PC上播放，不必另外購置刻錄機(jī)和壓縮卡。362022-3-2

28、8數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性2 2、錄像機(jī)、錄像機(jī)（1）錄像機(jī)的原理 錄像機(jī)是利用磁記錄原理把視頻信號(hào)及其伴音信號(hào)記錄在磁帶上的設(shè)備，故也稱為磁帶錄像機(jī)（VTRVideo Tape Recorder 或VCRVideo Cassette Recorder）。與電視機(jī)類似，不同的錄像機(jī)對應(yīng)于不同制式的電視信號(hào)。錄像機(jī)除了包含電子部件來進(jìn)行電視信號(hào)的變換和處理以外，還主要包括精密機(jī)械部分來控制磁帶的運(yùn)動(dòng)和讀寫等操作。機(jī)械部分的精密程度不同、磁帶尺寸及磁記錄的方式不同，導(dǎo)致了記錄信號(hào)的精度不同以及磁帶的不通用性。372022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)

29、6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性（2）錄像機(jī)的分類 目前世界范圍內(nèi)使用的錄像機(jī)種類繁多，指標(biāo)各異，分類方法也很多。按用途分主要有以下三種：廣播級(jí)錄像機(jī)、專業(yè)用錄像機(jī)、家用錄像機(jī)。 其中廣播級(jí)錄像機(jī)是最高質(zhì)量的錄像機(jī)，其技術(shù)指標(biāo)是以視頻信號(hào)的頻帶寬度來衡量的，一般視頻帶寬可高達(dá)5MHz，相當(dāng)于400多線的水平分解率（每1MHz帶寬相當(dāng)于水平分解率約80線），基本上可以無失真記錄和重放視頻信號(hào)。廣播級(jí)錄像機(jī)采用分量視頻信號(hào)（component video）的記錄方式，分量視頻指的是亮度Y，色差U和V分別是三路模擬信號(hào)，他們通過三路導(dǎo)線傳送并記錄在模擬磁帶的三路磁跡上

30、。分量視頻由于其具有很寬的頻帶，可以提供最高質(zhì)量及最精確的色彩重放。382022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性 專業(yè)用錄像機(jī)一般指工業(yè)、文教、衛(wèi)生等方面使用的錄像機(jī)，其視頻信號(hào)的水平分解率可達(dá)250以上。除了具有信號(hào)的記錄和重放功能以外，它還具有編輯等功能，價(jià)格是家用錄像機(jī)的十倍左右。這是目前制作電視或錄像節(jié)目時(shí)大量使用的機(jī)種。 家用錄像機(jī)可處理和記錄的視頻帶寬不夠，因此采用將全電視信號(hào)中的色度信號(hào)降頻到1MHz以下進(jìn)行記錄，重放時(shí)再將其升至色度副載波的方式。這樣一降一升，信號(hào)質(zhì)量自然下降。視頻信號(hào)水平分解率只能達(dá)到230240線，一般

31、具有射頻、復(fù)合視頻以及音頻的輸入輸出端口，可以與電視機(jī)的相應(yīng)端口連接，進(jìn)行節(jié)目的錄制和重放。392022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.2.36.2.3數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性數(shù)字視頻獲取設(shè)備及特性3 3、視頻采集卡、視頻采集卡 視頻采集卡的作用是將模擬攝像機(jī)、錄像機(jī)、LD視盤機(jī)、電視機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)輸入電腦，并轉(zhuǎn)換成電腦可辨別的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在電腦中，成為可編輯處理的視頻數(shù)據(jù)文件。 目前的視頻采集卡是視頻采集和壓縮同步進(jìn)行，也就是說視頻流在進(jìn)入電腦的同時(shí)就被壓縮成MPG格式文件，這個(gè)過程就要求電腦有高速的CPU、足夠大的內(nèi)存、高速的硬盤、通暢的系統(tǒng)總線。402022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.3

32、6.3 數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換 目前，視頻文件格式可以分為適合本地播放的本地影像視頻和適合在網(wǎng)絡(luò)中播放的網(wǎng)絡(luò)流媒體影像視頻兩大類。盡管后者在播放的穩(wěn)定性和播放畫面質(zhì)量上可能沒有前者優(yōu)秀，但網(wǎng)絡(luò)流媒體影像視頻的廣泛傳播性使之正被廣泛應(yīng)用于視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)演示、遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)絡(luò)視頻廣告等等互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)領(lǐng)域。 （1）本地影像視頻 412022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.3 6.3 數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換 AVI格式，英文全稱為Audio Video Interleaved，即音頻視頻交錯(cuò)格式。所謂“音頻視頻交錯(cuò)”，就是可以將視頻和音頻交織在一起進(jìn)行同步播放。

33、這種視頻格式的優(yōu)點(diǎn)是圖像質(zhì)量好，可以跨多個(gè)平臺(tái)使用，其缺點(diǎn)是體積過于龐大。壓縮標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一是其主要問題。 DV-AVI格式，DV的英文全稱是Digital Video Format，是由索尼、松下、JVC等多家廠商聯(lián)合提出的一種家用數(shù)字視頻格式。它可以通過電腦的IEEE 1394端口傳輸視頻數(shù)據(jù)到電腦，也可以將電腦中編輯好的的視頻數(shù)據(jù)回錄到數(shù)碼攝像機(jī)中。這種視頻格式的文件擴(kuò)展名一般是.avi，所以也叫DV-AVI格式。422022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.3 6.3 數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換 MPEG格式，英文全稱為Moving Picture Expert Group，即

34、運(yùn)動(dòng)圖像專家組格式。MPEG文件格式是運(yùn)動(dòng)圖像壓縮算法的國際標(biāo)準(zhǔn)，它采用了有損壓縮方法減少運(yùn)動(dòng)圖像中的冗余信息，從而達(dá)到壓縮的目的(其最大壓縮比可達(dá)到200:1)。目前MPEG視頻格式常見的壓縮標(biāo)準(zhǔn)是MPEG1、MPEG2、和MPEG4。432022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.3 6.3 數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換數(shù)字視頻的格式以及轉(zhuǎn)換 DivX格式，是由MPEG4衍生出的另一種視頻編碼(壓縮)標(biāo)準(zhǔn)，也即DVDrip格式，它采用了DivX壓縮技術(shù)對DVD盤片的視頻圖像進(jìn)行高質(zhì)量壓縮，同時(shí)用MP3或AC3對音頻進(jìn)行壓縮，然后再將視頻與音頻合成并加上相應(yīng)的外掛字幕文件而形成的視頻格式。其畫質(zhì)直逼DVD并且體積只有DVD的數(shù)分之一。 MOV格式，美國Apple公司開發(fā)的一種視頻格式，默認(rèn)的播放器是蘋果的QuickTime Player。具有較高的壓縮比率和較完美的視頻清晰度等特點(diǎn)，但是其最大的特點(diǎn)還是跨平臺(tái)性，即不僅能支持MacOS，同樣也能支持Windows系列。 442022-3-28數(shù)字音視頻技術(shù)6.46.4數(shù)字視頻常用編輯軟件數(shù)字視頻常用編輯軟件 （1）VegasVegas是PC平臺(tái)上用于視頻編輯、音頻制作、合成、字幕和編