計(jì)算機(jī)數(shù)字視頻及應(yīng)用

數(shù)字視頻及應(yīng)用5.4.1數(shù)字視頻基礎(chǔ)5.4.2數(shù)字視頻的壓縮編碼5.4.3數(shù)字視頻的編輯5.4.4合成視頻——計(jì)算機(jī)動(dòng)畫5.4.5數(shù)字視頻的應(yīng)用5.4.1數(shù)字視頻基礎(chǔ)彩色電視信號(hào)的發(fā)送與接收彩色電視信號(hào)的發(fā)送與接收：PAL制彩色電視信號(hào)的顏色不使用RGB表示，而是使用亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色度信號(hào)U、V來(lái)表示為進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸必須進(jìn)行調(diào)制RGBRGBYUV復(fù)合調(diào)制攝像機(jī)話筒發(fā)射天線RGBYUV分路解調(diào)接收天線RGB將Y、U、V信號(hào)轉(zhuǎn)換成為R、G、B信號(hào)，然后再進(jìn)行顯示使用Y、U，V彩色空間的原因：①與黑白電視保持兼容②利用人的視覺特性來(lái)節(jié)省電視信號(hào)的帶寬和發(fā)射功率數(shù)字視頻信號(hào)的獲取

視頻信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程:

與圖像、聲音的數(shù)字化過(guò)程相仿，但更復(fù)雜一些(8-10bits)濾波取樣量化編碼數(shù)字視頻信息模擬視頻信號(hào)VUYUVY數(shù)字視頻的獲取設(shè)備：

視頻采集卡（簡(jiǎn)稱視頻卡）數(shù)字?jǐn)z像頭，通過(guò)光學(xué)鏡頭和CCD或CMOS采集動(dòng)態(tài)圖像，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并輸入PC機(jī)脫機(jī)獲取設(shè)備：數(shù)碼攝像機(jī)視頻捕獲(采集)卡的功能從多種視頻源中選擇一種作為視頻輸入;支持不同的電視制式;能同時(shí)處理圖像信號(hào)的伴音;可在顯示器上監(jiān)看輸入的視頻信號(hào),其位置及大小可調(diào);能將計(jì)算機(jī)生成的圖像/圖形/文本與視頻圖像迭加處理;可隨時(shí)凍結(jié)(定格)一幅畫面,并按指定格式保存;可實(shí)時(shí)壓縮與存儲(chǔ)視頻及其伴音信息;可實(shí)時(shí)解壓縮并播放視頻及其伴音信息,輸出設(shè)備可選(VGA監(jiān)視器、電視機(jī)、錄相機(jī)等)視頻卡、顯卡與主機(jī)的關(guān)系視頻捕獲器視頻緩沖器疊加/轉(zhuǎn)換器TV編碼器圖形控制器顯示存儲(chǔ)器內(nèi)存CPUDSP處理器PCI總線視頻信號(hào)顯示器TV機(jī)硬盤硬盤（主機(jī)）視頻信號(hào)數(shù)字化并存入硬盤在屏幕上監(jiān)看視頻信號(hào)計(jì)算機(jī)圖形文字輸出在電腦上播放視頻在電視機(jī)上播放視頻視頻卡顯示卡數(shù)字?jǐn)z像頭分辨率為352×288～640×480速度一般在30fps（每秒30幀）左右鏡頭的視角可達(dá)到45-60度支持USB接口或IEEE1394（火線）接口成像器件采用CMOS或CCD數(shù)碼攝像機(jī)提供480線以上的分辨率，清晰度高自動(dòng)對(duì)焦，自動(dòng)曝光使用MPEG-2進(jìn)行壓縮編碼，然后記錄在硬盤上具有錄音功能數(shù)據(jù)量很大，采用USB接口或IEEE1394接口5.4.2數(shù)字視頻的壓縮編碼數(shù)字視頻的壓縮編碼視頻數(shù)據(jù)壓縮的必要性：數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量大得驚人，1分鐘的數(shù)字電視圖像未壓縮時(shí)其數(shù)據(jù)量可超過(guò)1GB，對(duì)存儲(chǔ)、傳輸和處理都有很大的困難視頻數(shù)據(jù)壓縮的可能性：視頻信息的每個(gè)畫面內(nèi)部有很多信息冗余相鄰畫面的內(nèi)容有高度的連貫性人眼的視覺靈敏度有限，允許畫面有一定失真結(jié)論：數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量可壓縮幾十倍甚至幾百倍數(shù)字視頻的三類編碼標(biāo)準(zhǔn)ITU-T國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：H.261(Px64)標(biāo)準(zhǔn)、H.263標(biāo)準(zhǔn)等ISO/IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)，MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)（等同于ITU-TH.262），用于低分辨率、低碼率視頻應(yīng)用的MPEG-4ASP，代表當(dāng)前技術(shù)水準(zhǔn)的MPEG-4AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（等同于ITU-TH.264）,在HDTV、藍(lán)光盤、XBOX、iPod、iPhone等眾多領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。公司標(biāo)準(zhǔn)：Intel公司的Indeo?Video，蘋果公司在QuickTime中使用過(guò)的Cinepak，RealNetwork公司的RealVideo，微軟公司的WMV，Adobe公司Flash播放器中使用的VP6等目前流行的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)名稱圖像格式壓縮后的碼率主要應(yīng)用MPEG-1360×288大約1.2Mb/s~1.5Mb/s適用于VCD、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等H.261360×288或180×144Px64kb/s(P=1、2時(shí)，只支持180×144格式，P≥6時(shí)，可支持360×288格式)應(yīng)用于視頻通信，如可視電話、會(huì)議電視等MPEG-2(MP@ML)720×5765Mb/s~15Mb/s用途最廣,如DVD、衛(wèi)星電視直播、數(shù)字有線電視等MPEG-2高清格式1440×11521920×115280Mb/s~100Mb/s高清晰度電視（HDTV）領(lǐng)域MPEG-4ASP分辨率較低的視頻格式與MPEG-1，MPEG-2相當(dāng)，但最低可達(dá)到64kb/s在低分辨率低碼率領(lǐng)域應(yīng)用，如監(jiān)控、IPTV、手機(jī)、MP4播放器等MPEG-4AVC多種不同的視頻格式采用多種新技術(shù)，編碼效率比MPEG-4ASP顯著減少已在多種領(lǐng)域應(yīng)用，如HDTV、藍(lán)光盤、IPTV、XBOX、iPod、iPhone等背景材料：

什么是MPEG-4ASP和MPEG-4AVCMPEG-4是數(shù)字音視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4分成23個(gè)部分，其中part2和part10是視頻編碼為了適應(yīng)不同應(yīng)用對(duì)視頻圖像大小和質(zhì)量的不同要求，每種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)都分成若干level和profile：MPEG-4Part2分成21個(gè)profile，ASP（AdvancedSimpleProfile）是其中之一，其技術(shù)特點(diǎn)是：畫面分辨率較低，最低碼率僅64kb/s左右，但畫面質(zhì)量好，復(fù)雜度中等MPEG-4Part10又稱為MPEG-4AVC(AdvancedVideoCoding).它是目前技術(shù)最先進(jìn)的視頻編碼案，分成7個(gè)profile，可用于HDTV資料:編碼標(biāo)準(zhǔn)與編/解碼器(Codec)編碼標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)現(xiàn)稱為編碼器/解碼器（Coder/Decoder，Codec）Codec可以是硬件，也可以是軟件同一種編碼標(biāo)準(zhǔn)可以有許多不同的Codec產(chǎn)品，例如實(shí)現(xiàn)MPEG-4ASP的Codec有：DivX(DigitalVideoExpress)，能以較少的數(shù)據(jù)和較高的質(zhì)量對(duì)視頻信息進(jìn)行編/解碼，在網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用、MP4播放器和Xbox360、SonyPlayStation3游戲機(jī)中得到了較好應(yīng)用Xvid(自由軟件)，功能與DivX相當(dāng)，某些性能甚至還更好一些VideoCodec有很多種，它們實(shí)現(xiàn)的編碼標(biāo)準(zhǔn)不同，性能和技術(shù)各有特色，用途也有差異，相互間通常不一定兼容資料：Codec與文件格式經(jīng)過(guò)編碼處理后的信息均以數(shù)據(jù)文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸！視頻數(shù)據(jù)通常總伴隨有與之同步的音頻數(shù)據(jù)（稱為音像文件）影音數(shù)據(jù)文件的格式往往設(shè)計(jì)成一種“容器”（container）形式，即：文件中既有視頻數(shù)據(jù)，也有音頻數(shù)據(jù)，甚至還有文字(字幕)等其它信息視頻、音頻或文字信息所采用的編碼標(biāo)準(zhǔn)可以不止一種舉例：微軟公司的.AVI格式和.ASF格式文件（后者適合流媒體應(yīng)用）蘋果公司的.MOV格式文件RealNetwork公司的.RM格式和.RMVB格式文件（.RMVB格式是.RM的擴(kuò)充，它采用MPEG-4AVC的算法，增加了可變碼率編碼的功能，性能優(yōu)于DivX和Xvid）編碼器解碼器數(shù)據(jù)文件播放初始數(shù)據(jù)音像多文件船與播辮放器播放駐器(Pl剩ap歉er)實(shí)際糠上就陵是一授種解陜碼器臺(tái)，但詞通常乘既可籮以解我碼多蛾種類攀型的月信息界（音蓬頻、缸視頻噸、圖瘋片、··輕·），假還能浴解碼謙多種籠不同葡類型鬼的音演像文窄件格援式。PC上使門用的扁是軟白件播植放器守，一緒臺(tái)計(jì)味算機(jī)葉可以虹安裝肝多個(gè)杜不同拖的播帝放器兩：微軟占公司魚的“Mi題cr抓os認(rèn)of違t飾Me唯di慘a剩Pl礎(chǔ)ay虹er淚”，蘋果吩公司績(jī)的Qu委ic或kT趕im諷e笛Pl永ay耗er和iT薦un遺es，Re泊al公司此的Re呼al血Pl獸ay蔑er頸(簡(jiǎn)稱Re姓al悼On衣e播放討器)“全能擦”播策放器瓶：St因or溉m倆Pl瓶ay揭er（暴搖風(fēng)影賊音）罵、Th糕eKM急Pl自ay決er、絢茶彩魅俊影、裙變色堂龍萬(wàn)虧能播饒放器進(jìn)（PP久St怠re詠am）、婆豪杰百超級(jí)黑解霸浙，等談等硬件期播放勸器（權(quán)便攜重式）汪：MP瞇3播放焰器：弄以播島放MP病3格式奶的音閱頻信谷息為屆主，得也能慎收聽扔廣播愚、觀哨看文箭本和釀圖片防，功活能更判強(qiáng)一晶些的雹還能闖播放辭視頻把信息MP板4播放脹器：清以播白放視蓋頻為噴主，傲國(guó)外梳叫做PV塌P（個(gè)誓人視鑒頻播預(yù)放器石）或PM袖P（便蓋攜式羽媒體棚播放處器）算，LC臘D屏幕春較大繞，價(jià)葵格較表高附：設(shè)什么劃是MP繩4？MP匆4播放究器是遮一種違能夠坐播放痰視頻紅的便汽攜式歇設(shè)備舉，也寸叫做PV章P（個(gè)起人視出頻播汽放器憶）或PM格P（便誼攜式男媒體路播放尤器）功能甘：看錄枝像（爆電影甲）播放困音樂瀏覽嫁文本館和圖辜片甚至且還可糟以上蠟網(wǎng)技術(shù)壘特點(diǎn)爭(zhēng)：自帶2～5英寸誼的LC洋D屏存儲(chǔ)排容量兄達(dá)幾震十GB5.勁4.估3數(shù)字擔(dān)視頻雪的編兆輯例：聾簡(jiǎn)單必的視五頻編勺輯軟旅件——糊Wi睡nd利ow鬼s姐Mo牌vi揀e巨Ma難ke康r由微樂軟公前司開飛發(fā)，北在Wi批nd熊ow芒s桂XP平臺(tái)惱上運(yùn)騙行功能其：通過(guò)杠攝像竿機(jī)、謊數(shù)字李攝像痕頭或殃其他毯視頻縫源將甚音頻眉和視趙頻捕獲到計(jì)攪算機(jī)抵中打開歡已有啟的音續(xù)頻、非視頻翻或靜卡止圖而片，格對(duì)音棗頻與搜視頻稠內(nèi)容話進(jìn)行毅編輯盲（包疊括添哀加片酬頭、升使用扁視頻煉過(guò)渡扛或特較技效煎果等要）將制忌作的賄視頻漫保存鑒到硬緒盤中節(jié)，或下刻錄彩在CD或DV而D光盤機(jī)上，誰(shuí)供“線媒體釋播放園器”雄進(jìn)行休播放5.陰4.臉4合成把視頻——計(jì)算冠機(jī)動(dòng)皮畫什么杏是計(jì)句算機(jī)芬動(dòng)畫襪？計(jì)算幫機(jī)動(dòng)寒畫——使用疤計(jì)算嘆機(jī)生收成一信系列駕內(nèi)容宜連續(xù)扎的畫巷面供枝實(shí)時(shí)孟演播傅的一耗種技茫術(shù)，己它是敲一種厲計(jì)算酬機(jī)合駱成的戚數(shù)字駕視頻京，而育不是遍用攝乞像機(jī)挨拍攝嘩的“翻自然鍬視頻午”上世江紀(jì)九搭十年匪代開顧始，涉計(jì)算耍機(jī)動(dòng)奔畫技也術(shù)應(yīng)泡用于騰電影掏特技坦，如鑰電影坦“侏揉羅紀(jì)絲式公園需”、《玩具勇總動(dòng)輸員》、《泰坦雨尼克》等，搞取得音轟動(dòng)汪效應(yīng)應(yīng)用瘋領(lǐng)域鄰：影視船和廣裝告領(lǐng)聽域：旋電影蜂特技鼠、動(dòng)很畫片賞、電共視廣使告制謀作等教育贏和培每訓(xùn)領(lǐng)釘域：爹輔助曾教學(xué)鎖、駕平駛員暮訓(xùn)練擇等科技欲領(lǐng)域厚：科慘學(xué)計(jì)掉算可驕視化血，復(fù)光雜系款統(tǒng)的鄭動(dòng)態(tài)喉模擬軍事翼領(lǐng)域朵：軍氣事訓(xùn)述練、冒作戰(zhàn)輪模擬故等游戲選講膏：計(jì)算們機(jī)動(dòng)鏟畫的忘制作牢過(guò)程計(jì)算禾機(jī)動(dòng)許畫制應(yīng)作包六括：爐在計(jì)青算機(jī)聚中建竭立景權(quán)物的攻模型奧、描娃述它隸們的涌運(yùn)動(dòng)幕、生御成一瘡系列弟逼真貞的圖越像三維環(huán)計(jì)算安機(jī)動(dòng)怎畫制抄作過(guò)役程分聞以下神幾個(gè)攜階段滾：（1）描圖述景肢物的斯形狀蠢與結(jié)迷構(gòu)（股建模閱）（2）確芬定景照物的度顏色輪和材發(fā)質(zhì)（櫻紋理蟲）（3）設(shè)然置燈甩光和漸確定堂虛擬隊(duì)攝像嶼機(jī)的乖位置（4）描退述場(chǎng)郊景中射物體嗎的運(yùn)戚動(dòng)和耀攝像拐機(jī)的將移動(dòng)（5）繪喇制一蝦系列斬的圖桃像（6）輸狐出動(dòng)喂畫結(jié)知果例：兔三個(gè)競(jìng)簡(jiǎn)單情動(dòng)畫例1例2例3例4動(dòng)畫摧制作射軟件著名梳的造烈型與包動(dòng)畫才制作惠的商蓄品化邀軟件:加拿經(jīng)大Al采ia欲s公司奏的Po飲we裂r腳an居im尼at董or法國(guó)TD充I公司擠的Ex數(shù)pl郊o(jì)r棉e荷蘭El緊ec鐮tr棕oG吵IG公司情的3D乘GO加拿柏大Ve短rt壟ig律o公司寄的Ve返rt故ig店o美國(guó)Wa罪ve粒fr掘on留t公司徐的Ad售va念nc維edVi刷su戚al債iz皇er美國(guó)SG貧I公司Al右ia巴s和Wa椒ve濫fr飄on剝t公司徒的MA焰YA美國(guó)Au央to腎de淋sk公司Di備sc踢re溉et公司析的3d以s羽ma津x，An惰im臥at松or舊S昂tu府di授o互聯(lián)捆網(wǎng)動(dòng)灘畫：GI宗F和Fl鬧as莊hGI維F動(dòng)畫(參見5.脖2節(jié))：Ad昆ob屠e(粉Ma帆cr蒙om芹ed君ia)公司殃的Fl遙as耽h動(dòng)畫畫面押大小減可任攪意調(diào)慮節(jié)，寇用戶塌可控華制播埋放過(guò)冷程既可路生成鉛自動(dòng)包可執(zhí)逐行文豆件(*廣.e鎖xe這)，還可釣生成頸用Fl五as奇h播放越器播它放的棍文件(*士.S菊WF鍬)；既可瞇做成色單獨(dú)太的動(dòng)喜畫，笨也可蠅以嵌部入網(wǎng)萬(wàn)頁(yè)文候件采用起流式冠傳輸唇方式熊，可盯以邊盾下載網(wǎng)邊進(jìn)堤行播猴放演示5.巨4.蜘5數(shù)字胸視頻的應(yīng)晚用VC憐D與DV壁D可視過(guò)電話躁與視糖頻會(huì)層議數(shù)字價(jià)電視點(diǎn)播傻電視什么費(fèi)是VC吸D,什么任是DV仁D踢?Vi鬧de摧oC救D（簡(jiǎn)明稱VC驕D）：嫌按MP雜EG充-1標(biāo)準(zhǔn)仍將60分鐘鐮的音滾頻/視頻角節(jié)目摧記錄徐在一修張CD光盤越上，柄圖像交質(zhì)量床為VH士S蕩(3艘52包×2狼40栗)，即礎(chǔ)家用珍錄放仰像機(jī)亡的水濫平，佛可播巾放立蹲體聲DV濃D-丟Vi霧de廈o（簡(jiǎn)市稱為DV客D影碟究）：茶按MP成EG弄-2標(biāo)準(zhǔn)這將音著頻/視頻韻節(jié)目透記錄縫在DV循D光盤坦上，騾圖像嫩質(zhì)量扇為廣筆播級(jí)(7資20賊×5狠76棍)，可駐播放5.舌1聲道慰的環(huán)激繞立化體聲以，單狀面單穩(wěn)層DV插D（容稍量為4.男7G喘B）光紫盤可爭(zhēng)記錄12莫0分鐘貿(mào)以上膚的影員視節(jié)岔目VC乘D與DV判D的比欄較VCDDVD視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1video，圖像分辨率為352×240（家用電視質(zhì)量）MPEG-2video，圖像分辨率為720×480（廣播級(jí)電視圖像質(zhì)量）音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1audio，層2，支持雙聲道立體聲MPEG-2audio或杜比AC-3,支持5.1聲道的三維環(huán)繞立體聲光盤存儲(chǔ)容量650MB左右有多種不同規(guī)格。單面單層DVD容量為4.7GB，單面雙層為8.5GB播放時(shí)間1小時(shí)左右單面單層DVD光盤可播放2小時(shí)左右其他功能較少支持多種輔助功能，如多種文字字幕，多種語(yǔ)言聲音，多種視角，多種寬高比等可視邁電話放和視貞頻會(huì)木議可視抵電話悲：通耍話雙擠方能艷互相眼看見湊的一譽(yù)種電遼話系裂統(tǒng)電話候機(jī)具貪有攝奪像、心顯示具、聲躁音等側(cè)功能咳，內(nèi)祝置高逝質(zhì)量CC墨D鏡頭括及MO面DE舉M視頻欲會(huì)議岡：多歷人同燦時(shí)參地與的貨一種漲音/視頻枕通信株系統(tǒng)類似形于可悶視電棉話，勿但多占人參醉加通炮話，雹提供斧的功贏能也缸更加炮豐富兩種宮實(shí)施礎(chǔ)方式槐：在電蛋信局貴的數(shù)默字通慢信網(wǎng)未上進(jìn)代行在互概聯(lián)網(wǎng)組上進(jìn)訪行，集例如擔(dān)使用存下列切即時(shí)辮通信縮慧軟件仁：微軟逼的MS植N圾Me漁ss瞎en嶼ge角r，騰迅熱的QQ，網(wǎng)易巴的PO歐PO，新浪下的UC等什么門是數(shù)宴字電練視?數(shù)字掉電視載指的胃是:電視節(jié)目獎(jiǎng)的制益作（金攝錄靜、編跨輯）撒、處咳理、座傳輸獄、接庸收播帽放全虎過(guò)程的數(shù)傻字化壁，特輩別是殃將電劫視信殺號(hào)進(jìn)顆行數(shù)樂字化慨之后意以數(shù)字烏形式智進(jìn)行涂傳輸定和接漿收；數(shù)字足電視瘋的范尤圍：高端——全高五清晰紀(jì)度電緞視(HD忍TV)，分雖辨率19白20到x1齊02趙4中端——常規(guī)既模擬廉電視貍的數(shù)戰(zhàn)字化蹲（DT濾V），72多0x診48頁(yè)0低端——包括箱互聯(lián)韻網(wǎng)上翻的IP慢TV等節(jié)目制作信號(hào)處理廣播傳輸接收播放1234數(shù)字剃電視輸?shù)膬?yōu)晉點(diǎn)(1住)頻道允利用結(jié)率高可傳鬧輸?shù)淖罃?shù)字道電視黎節(jié)目貴比傳鐘輸模斥擬電它視節(jié)辱目增鉤加好腸幾倍(2黨)抗干腫擾能勸力強(qiáng)同等壩傳輸蓮條件影下的顧抗干翅擾能撿力優(yōu)口于模練擬電謎視(3罩)圖像皆清晰叉度高用戶役接收卵到的演圖像引質(zhì)量植能達(dá)男到演統(tǒng)播室樣水平(4享