第五章数字视频基础
第五章 数字视频处理技术
（2）MPEG格式。MPEG的英文全称是Moving Pictures Experts Group，运动图像专家组格式。 家 里 常 看 的 VCD 、 SVCD 、 DVD 就 是 这 种 格 式 。 MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用 了有损压缩方法从而减少运动图像中的冗余信息。MPEG 的压缩方法说的更加深入一点就是保留相邻两幅画面绝大 多数相同的部分，而把后续图像中和前面图像有冗余的部 分去除，从而达到压缩的目的。目前MPEG格式有三个压 缩标准，分别是MPEG-1、MPEG-2、和MPEG-4，另外， MPEG-7与MPEG-21仍处在研发阶段。
常见后缀
MPG
MPG
目标
时间 压缩情况
CD-ROM上的交互视频
1992年
数字电视
1994年
交互式、多媒体、低 码率视频 1998年
一部120分钟长的电影压 一部120分钟长的电影 保存接近于DVD画质 缩为1.2GB左右的大小 压缩为4-8GB的大小 的小体积视频文件
（3）DivX格式。DivX是由MPEG-4衍生出的另 一种视频编码（压缩）标准，也即我们通常所 说的DVDrip格式，它采用了MPEG4的压缩算 法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术， 说白了就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的 视频图像进行高质量压缩，同时用MP3或AC3 对音频进行压缩，然后再将视频与音频合成并 加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。 其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之 一。
1.本地视频格式
（1）AVI格式。Audio/Video Interleave（音频/视频隔行扫描）的缩写，
是将语音和影像同步组合在一起的文件格式。图像质量好，可以跨多个
第五章视频建模
cos z s in z
sin y
sinx sin y cosz cosx sinz sinx sin y sinz cosx cosz
sinx cos y
cos cos
x x
s s
in in
y y
cos z s in z
sinx sinx
第五章 视频建模
5.1 摄像机模型 5.2 照明模型 5.3 物体模型 5.4 场景模型 5.5 二维运动模型
为什么要建模?
数字视频处理的任务之一是描述一个视频序 列中相继图像之间在物体的运动和其他效果 方面的变化，如照度的改变和摄像机运动。
为了把真实世界的变化与视频序列的变化联 系起来，我们需要参数化模型来描述真实世 界和图像生成过程。
0 c os x
0
sin
x
[Ry ]
cos y 0
0 1
s
in 0
y
c os z
[
Rz
]
sin
z
sinz c os z
0 0
0 sinx cosx
sin y 0 cos y
0
0 1
[R]
ccoossyy
假设入射光强度是时不变的,则
(xk+1,t+dt) = (xk,t),
称为恒定亮度假设.对于空间和时间不变的环 境照明和漫反射表面是合法的. 然而,只要物体表面不是完全平坦和静止的,反 射强度及亮度图像通常是随时间和空间变化.
5.3 物体模型
物体模型描述关于真实物体的假设。可以用形状、运 动、纹理模型来描述。
《非线性编辑》教学大纲.doc
《非线性编辑》教学大纲一、课程基本信息1.课程中文名称：非线性编辑2.课程类别：专业课3.适用专业：教育技术学4.课程地位：专业限选课5.总学时：36学时6.总学分：27.先修课程：电视编导多媒体制作二、课程目标通过对传统的电影电视制作系统的介绍使学生掌握非线性编辑的概念、特点及应用的领域。
另外通过对流行非线性编辑硬件系统和软件环境的介绍使学生初步掌握电视节目后期非线性编辑的全过程。
三、课程内容第一章传统的电影电视制作系统（2学时）［教学目的与要求］1、让学生通过对电影制作的历史的回顾了解电影剪辑的产生2、使学生了解电子编辑的历史，并旦掌握机械剪辑和电子编辑各自的特点第一节电影制作的历史、电影的诞生二、蒙太奇的出现三、基于胶片的电影剪辑第二节、电视的诞生和电视编辑的历史一基于磁带的编辑一、电视的产生二、电视编辑的产生1.磁带录像机的发明2.磁带剪辑方法3.基于磁带的线性电子编辑第二章非线性编辑的发展沿革（2学时）［教学目的与要求］1、让学生了解非线性编辑的发展历史和三个阶段2、熟悉基于硬盘的非线性编辑系统的构成和特点第一节非线性编辑发展回顾.基于录像带的电子非线性编辑系统.基于激光视盘的电子非线性编辑系统.基于光盘的电子非线性编辑系统第二节基于硬盘的数字非线性编辑阶段.基于硬盘的电子非线性编辑系统的硬件构成.基于硬盘的电子非线性编辑系统的硬件的特点第三章线性编辑与非线性编辑（2学时）［教学目的与要求］1、熟悉线形编辑的概念、特点以及它的应用领域2、掌握“非线性”及“非线性编辑”的含义3、掌握非线性编辑的两个特征和几个类型第一节线性编辑一、线性编辑的概念二、线性编辑的缺点第二节非线性编辑一、非线性编辑的概念二、非线性编辑的特征和类型第四章非线性编辑的特点与性能（2学时）［教学目的与要求］1、了解非线性编辑的七个特点2、熟悉非线性编辑的性能第一节、非线性编辑的特点1.信号处理数字化2,素材存取随机化3,编辑方式非线性4,合成制作集成化5,编辑手段多样化6,节目制作网络化7,记录载体永久化第二节非线性编辑的性能1.多种特技及多层画面合成2.一体化字幕图形环境3.友好的操作界面4.强大的网络功能第五章数字视频基础知识（2学时）［教学目的与要求］1、了解数字视频技术与非线性编辑的联系2、掌握数字视频的三个特点3、了解数字视频的压缩的必要性、可能性、原理等4、能够区分几种数字录象机的格式及各自的参数特征第一节数字视频的特点1、数字视频是由一系列二进位数字组成的编码信号，它比模拟信号更精确，而旦不容易受到干扰2、数字信号做多少次处理和控制，画面质量几乎不会下降，可以多次复制而不失真3、可以运用多种的编辑工具（如编辑软件）对数字视频进行编辑加工4、数字信号可以被压缩，使更多的信息能够在带宽一定的频道内传输，大大增加了节目资源。
多媒体技术及应用第五章
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第五章 视频处理技术
5.3 会声会影的基本操作——视频编辑实例
5.3.1 会声会影的安装与运行
2. 会声会影9.0的运行
双 击 Windows 桌 面 上 的 会 声 会 影 9 图 标 ， 或 者 打 开
Windows 程 序 组 ， 选 择 “ 开 始 ” |“ 所 有 程 序 ” |“Ulead VideoStudio 9.0”|“会声会影9”命令，即可运行会声会影， 进入会声会影编辑器窗口，如图5-8所示。
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5.2.2 计算机与摄像机的连接
2. 计算机与摄像机的连接 (1) 数码摄像机的接口和连线
第五章 视频处理技术
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5.2.2 计算机与摄像机的连接
2. 计算机与摄像机的连接 (2) 台式计算机与数码摄像机的连接
第五章 视频处理技术
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5.2.2 计算机与摄像机的连接
2. 计算机与摄像机的连接
(3) 笔记本计算机与数码摄像机的连接
第五章 视频处理技术
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第五章 视频处理技术
5.2.3 数字视频节目制作过程
1. 编写稿本 2. 准备素材 3. 节目编辑 4. 节目输出
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第五章 视频处理技术
3. 数字视频标准
(1) MPEG-1标准 是为了适应在数字存储媒体如CD-ROM上有效地存取广播 视 频 信 号 而 制 定 的 。 CD-ROM 驱 动 器的 数 据 传 输 率 不 会 低 于 150KB/s，容量不会低于650MB，压缩比可高达1∶200。VCD采 用的这种标准。 (2) MPEG-2标准 对MPEG-1标准进行了扩充。MPEG-2能使图像恢复到广播 级质量，高清晰视频光盘DVD就是采用的这种标准。
第五章 数字媒体技术应用A
第五章数字媒体技术应用A您的姓名： [填空题] *_________________________________一、单项选择题1. 下列属于传输媒体的是。
[单选题] *A. U盘B. 打印机C. 无线耳机D. 电缆(正确答案)2. 数字媒体技术的关键技术不包括。
[单选题] *A. 云计算技术(正确答案)B. 通信技术C. 流媒体技术D. 数据压缩技术3. 下列关于矢量图与位图的说法，正确的是。
[单选题] *A. 矢量图放大后会失真B. 位图的基本元素是图元C. 矢量图是使用直线和曲线来描述图形(正确答案)D. 位图的存储容量小4. 把视频中相邻帧之间的相同内容进行压缩，压缩的是信息。
[单选题] *A. 视觉冗余B. 听觉冗余C. 时间冗余(正确答案)D. 空间冗余5. 关于数据压缩的说法，错误的是。
[单选题] *A. 数据压缩技术的前提条件是数据存在冗余B. 数据压缩技术是数字媒体技术的核心技术C. 数据压缩技术只能用于音频、视频文件(正确答案)D. 经过数据压缩后的文件，存储空间会大大减小6. 高清晰度电视的压缩格式是。
[单选题] *A. MPEG-1B. MPEG-2(正确答案)C. MPEG-3D. MPEG-47. 下列方法不能直接获取声音素材。
[单选题] *A. 通过录音软件以及麦克风录制声音B. 把CD光盘中的内容直接复制到电脑上(正确答案)C. 使用GoldWave软件以及麦克风来录制声音D. 直接从网上下载声音素材8. 我国的电视制式同于欧洲国家为PAL制，其帧频为。
[单选题] *A. 每秒10帧B. 每秒15帧C. 每秒25帧(正确答案)D. 每秒30帧9. 不属于色彩的三要素之一。
[单选题] *A. 色相B. 对比度(正确答案)C. 纯度D. 明度10. 下列关于色彩模式的叙述正确的是。
[单选题] *A. RGB色彩模式是一种应用在印刷工业和打印机领域的色彩模式B. RGB、CMYK、Lab三种色彩模式下的色域空间关系是：Lab>RGB>CMYK(正确答案)C. Lab色彩模式是一种基于色光的颜色模式D. CMYK色彩模式即色相、纯度、明度模式11. 以下软件中，不是图像加工工具的是。
大学计算机第五章(订正了部分答案)
第五章1、数字视频的一些特性提示我们可对其进行大幅度数据压缩，这些特性中不包含_____。
AA.数字视频的数据量大得惊人B. 视频信息中各画面内部有很强的信息相关性C. 一些视频细节人眼无法感知D. 视频信息中相邻画面的内容有高度的连贯性2、数字图像的基本属性中不包含______。
AA. 宽高比B. 分辨率C. 像素深度D. 颜色空间的类型3、在未压缩情况下，图像文件大小与下列因素无关的是________。
AA. 图像内容B. 水平分辨率C.垂直分辨率D.像素深度4、视频卡能够处理的视频信号可以来自连接在计算机上的_______设备。
AA. 显示器B. VCD盘唱盘 D.扬声器5、下列关于计算机合成图像（计算机图形）的应用中，错误的是__________。
CA. 可以用来设计电路图B. 可以用来生成天气图C.计算机只能生成实际存在的具体景物的图像，不能生产虚拟景物的图像D.可以制作计算机动画6、使用计算机进行文本编辑与文本处理是常见的两种操作，下面属于文本处理操作的是_________。
DA. 设置页面版式B. 设置文章标题首行居中C.设置文本字体格式D.文语转换7、图像处理软件有很多功能，以下________不是通用图像处理软件的基本功能。
DA.图像的缩放显示B. 调整图像的亮度、对比度C. 在图片上制作文字，并与图像融为一体D. 设计制作石油开采地形图8、文字处理软件输出汉字时，首先根据汉字的机内码在字库中进行查找，找到后，即可显示（打印）汉字，在字库中找到的是该汉字的__________。
DA. 外部码B. 交换码C. 输入码D. 字形描述信息9、若中文Windows 环境下西文使用标准ASCII码，汉字采用GB2312编码，设有一段简单文本的内码为CB F5 D0 B4 50 43 CA C7 D6 B8,则在这段文本中,含有________。
B 个汉字和1个西文字符个汉字和2个西文字符个汉字和2个西文字符个汉字和1个西文字符10、对带宽为300~3400Hz的语音，若采样频率为8kHz、量化位数为8位、单声道，则其未压缩时的码率约为_____。
第五章数字媒体及应用练习题带答案
判断题1．西文字符在计算机中通常采用ASCII码表示，每个字节存放1个字符。
T2．GIF格式的图像是一种在因特网上大量使用的数字媒体，一幅真彩色图像可以转换成质量完全相同的GIF格式的图象。
F（如GIF格式的图像的色彩过半数256色）3．DVD与VCD相比其图像和声音的质量均有了较大提高，所采用的视频压缩编码标准是MPEG-2。
F（VCD压缩编码标准是MPEG-1）3．MP3与MIDI均是常用的数字声音，用它们表示同一首钢琴乐曲时，前者的数据量比后者小得多。
F 4．彩色电视信号传输时，是把RGB三基色转换为亮度和色度信号(如YUV)后再进行传输的。
T 5．GB2312-80字符集构成一个二维平面，它分为94行、94列，共有6700多个简体汉字。
T（3755+3008=6763）6．GBK是我国继GB2312-80后发布的又一汉字编码标准，它不仅与GB2312-80标准保持兼容，而且还增加了包括繁体字在内的许多汉字和符号。
T 7．我国多数大城市已开通了数字电视服务，但目前大多数新买的电视机还不能直接支持数字电视的接收与播放。
T 8．将音乐数字化时使用的取样频率通常比将语音数字化时使用的取样频率高。
T9．声波经话筒转换后形成数字信号，再输出给声卡进行数据压缩。
F ．声波经话筒10．GB18030是一种既保持与GB2312-80、GBK兼容，又有利于向UCS/Unicode过渡的汉字编码标准。
T 11．图像的大小也称为图象的分辨率（包括垂直分辨率和水平分辨率）。
若图像大小超过了被截掉而无，则屏幕上只显示出图像的一部分，其他多余部分将被截掉屏幕分辨率（或窗口），则屏幕上只显示出图像的一部分，其他多余部分将法看到。
F12．无论使用那种汉字输入法输入同一个汉字时，它们都被转换成为该汉字的机内码。
．无论使用那种汉字输入法输入同一个汉字时，它们都被转换成为该汉字的机内码。
T T 13．联机手写文字比脱机手写体文字更容易识别。
数字视频处理的课程设计
数字视频处理的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字视频处理的基本概念，掌握视频格式、编码方式和数据处理流程；2. 学会运用视频处理软件进行剪辑、合成、特效制作等基本操作；3. 掌握视频色彩调整、画面优化等技巧，提高视频质量。
技能目标：1. 培养学生独立操作视频处理软件的能力，熟练完成视频剪辑、合成等任务；2. 培养学生团队协作能力，学会与他人共同完成视频制作项目；3. 提高学生解决问题的能力，能针对不同场景和需求进行视频处理。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字视频处理的兴趣，激发学习热情；2. 引导学生关注社会现象，学会用视频表达自己的观点和情感；3. 培养学生遵守法律法规和道德规范，尊重他人版权，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为信息技术学科，结合学生年级特点，注重实践操作和团队协作。
学生特点：学生具备一定的计算机操作基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生积极参与实践，提高操作技能，同时关注学生情感态度的培养，使其在学习过程中形成正确的价值观。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 视频处理基础知识：包括视频格式、编码方式、分辨率等基本概念，让学生了解数字视频处理的技术原理。
教材章节：第一章 数字视频处理概述2. 视频处理软件操作：学习使用主流视频处理软件，如Adobe Premiere、Final Cut Pro等，进行视频剪辑、合成、特效制作等操作。
教材章节：第二章 视频处理软件操作3. 视频剪辑与合成技巧：掌握视频剪辑的基本技巧，如剪切、拼接、转场等，以及视频合成技术，提高学生创作能力。
教材章节：第三章 视频剪辑与合成技巧4. 视频色彩调整与画面优化：学习调整视频色彩、亮度、对比度等，优化画面效果，提升视频质量。
教材章节：第四章 视频色彩调整与画面优化5. 实践项目：组织学生进行团队协作，完成一个具有实际意义的视频制作项目，将所学知识应用于实际操作中。
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制式的含义
一帧图像的总行数为625，分两场扫描。行扫描频 率是15 625 Hz，周期为64μs；
场扫描频率是50 Hz,周期为20 ms；帧频是25 Hz，是场频的一半，周期为40 ms。
在发送电视信号时，每一行中传送图像的时间是 52.2μs，其余的11.8μs不传送图像，是行扫描 的逆程时间，同时用作行同步及消隐用。
电视扫描术语
每秒钟扫描多少行称为行频fH；每秒钟扫 描多少场称为场频ff；每秒扫描多少帧称 帧频fF。ff和fF是两个不同的概念。
பைடு நூலகம்
PAL电视制式的扫描特性
625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/ 帧)
高宽比(aspect ratio)：4:3 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场 颜色模型：YUV
5.3 电视图象数字化
在大多数情况下，数字电视系统都希望用彩色分量来表示图 像数据，如用YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色分量。因此， 电视图像数字化常用“分量初始化，表示对彩色空间的每一 个分量进行初始化。
电视图像数字化常用的方法有两种：
先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化。 如录象带、激光视盘、摄象机等的电视信号。对这类信 号的数字化，通常的做法是首先把模拟的全彩色电视信 号分离成YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色空间中的分 量信号，然后用三个A/D转换器分别对它们数字化。
兼容性实现
必需采用与黑白电视相同的一些基本参数， 如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步 信号、图像载频、伴音载频等等。
需要将摄像机输出的三基色信号转换成一个 亮度信号，以及代表色度的两个色差信号， 并将它们组合成一个彩色全电视信号进行传 送。在接收端，彩色电视机将彩色全电视信 号重新转换成三个基色信号，在显象管上重 现发送端的彩色图像。
复合电视信号
复合视频信号接口又称 为AV端子或Video端子
莲花线
S-Video信号
分离电视信号S-Video(Separated video-VHS)是亮度和色差分离的一种电 视信号，是分量模拟电视信号和复合模拟电 视信号的一种折中方案。
使用S-Video有两个优点：
减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。 不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色
差信号，这样可提高亮度信号的带宽。
S-video信号
复合电视信号是把亮度信号和色差信号复合在一起， 使用一条信号电缆线传输。
S-Video信号则使用单独的两条信号电缆线，一 条用于亮度信号，另一条用于色差信号，这两个信 号称为Y/C信号。S-Video使用4针连接器
S-video信号
分量电视信号
首先用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字 化，然后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCr， YUV，YIQ或RGB分量数据。
分量电视信号(component video signal)是指每个基色分量作为独立的电视 信号。
每个基色既可以分别用R、G和B表示，也 可以用亮度-色差表示，如Y、I和Q，Y、U 和V。
使用分量电视信号是表示颜色的最好方法， 但需要比较宽的带宽和同步信号。
分量信号实际上也是亮色分离的信号，与s 端子不同的是色度信号不用解调。
隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场 在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，
因此只有485条线的可视数据。 每行63.5μs，水平回扫时间10μs (包含5μs的
水平同步脉冲)，所以显示时间是53.5μs 颜色模型：YIQ
彩色电视信号特点
彩色电视中，用Y、C1, C2彩色表示法分别表示 亮度信号和两个色差信号，C1，C2的含义与具体 的应用有关:
每一场的扫描行数为625/2=312.5行，其中25 行作场回扫，不传送图像，传送图像的行数每场只 有287.5行，因此每帧只有575行有图像显示。
NTSC制的扫描特性
525行/帧, 30帧/秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame)
高宽比：电视画面的长宽比(电视为4:3；电影为 3:2；高清晰度电视为16:9)
在NTSC彩色电视制中，C1，C2分别表示I、Q两个色 差信号；
在PAL彩色电视制中，C1，C2分别表示U、V两个色差 信号；
在CCIR 601数字电视标准中，C1，C2分别表示Cr， Cb两个色差信号。
色差是指基色信号中的三个分量信号(即R、G、B) 与亮度信号之差。
5.2彩色电视信号的类型
电视扫描
扫描方式有隔行扫描和非隔行扫描 （逐行扫描）之分。 黑白电视和彩色电视都有隔行扫描，而计算机显示图 像时一般都采用逐行扫描。
在隔行扫描方式中，扫描的行数必须为奇数。 隔行扫描要求第一场结束于最后一行的中间，不管电子束 如何折回，它必须回到显示屏顶部的中央，这样就可以保 证相邻的第二场扫描恰好嵌在第一场各扫描线的中间。正 是这个原因，才要求总的行数必须是奇数
逐行扫描
在逐行扫描方式中，电子束 从显示屏的左上角一行接一行地 扫到右下角，在显示屏上扫一遍 就显示一幅完整的图像。
隔行扫描
在隔行扫描方式中，电子束扫完第1行后从第3行开始扫，接着扫 第5行，7行、……,一直扫到最后一行的中间。奇数行扫完后以同样 的方式扫描偶数行，这样就完成了一帧的扫描。由此可见，隔行扫 描的一帧图像是由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数场， 另一部分是由偶数行组成，称为偶数场，两场合起来组成一帧。因 此在隔行扫描中，无论是摄像机还是显示器，获取或显示一幅图像 都要扫描两遍才得到一幅完整的图像。
复合电视信号 分量电视信号 S-video信号
复合电视信号
复合视频信号，定义为包括亮度和色度的单路模 拟信号，也即从全电视信号中分离出伴音后的视频信 号，这时的色度信号还是间插在亮度信号的高端。
由于复合视频接口的传输仍然是一种亮度色度 混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分 离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必 然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会 有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量。