多媒体技术应用

1、本章要点 1数字视频基础2视频的编辑与处理3“会声会影”视频编辑软件第8章数字视频的处理 传统的视频是指图像信号的频率覆盖范围，一般为 0到几 MHz。传统的视频信号称为“模拟的”图像和声音信息是由连续的电子波形表示的，如录像带中的信号。录像带中的模拟信号表示的是实际的真实图像，而在计算机上通过视频源如录像机、电视机、摄像机或视频播放机等用视频卡捕获下来的数字化信息或从数字摄像机获得的信息则是数字视频信息。 81数字视频基础 1NTSC 制式 NTSC 是 1953 年美国研制成功的一种兼容彩色电视制式。NTSC 是国家电视制式委员会（National Television System Co

2、mmittee）的缩写。按色度信号的特点，这一制式又称为正交平衡调幅制。美国、日本、加拿大及南美等国都使用 NTSC 制式。 NTSC 制在信号传输无失真的情况下具有较高的彩色图像质量，清晰度较高，无明显的“爬行”和亮度闪烁现象。NTSC 制易于实现信号处理，色度信号的形成和处理都比较简单。但是 NTSC 制色度信号的幅度失真会影响重现彩色的饱和度，已调色信号的相位失真也会影响重现彩色的饱和度，而且传输通道的频率特性对色度信号频带不对称，有损于色饱和度和色调的正确重现。811几种电视标准 PAL（Phase Alternation Line by Line）制式是 1962 年由原联邦德国提出

3、来的一种彩色电视制式。PAL 制又称为逐行倒相正交平衡调幅制，于 1967 年正式广播。 PAL 制对相位失真不敏感，即使是在传输通道频率持续不好，对色度信号频带不对称时也不会产生交叉串色现象。但是 PAL 制存在重现图像有“爬行”的现象和半帧频闪烁，彩色清晰度比 NTSC 制低，编、解码较复杂等问题。我国及德国目前采用该制式。 2 PAL 制式 SECAM (法文：Sequential Coleur Avec Memoire)制式也是为了克服微分相位失真的缺点而出现的又一种彩色电视制式。SECAM又称为顺序传送彩色与存储制。1956 年由法国工程师亨利佛朗斯提出，1959 年开始研究，于 1

4、966 年才确定现行的SECAM制式。法国、俄罗斯、东欧及非洲等国采用 SECAM 制。这种制式与PAL制式类似，其差别是SECAM中的色度信号是频率调制(FM)，而且它的两个色差信号：红色差(R-Y)和蓝色差(B-Y)信号是按行的顺序传输的。 SECAM 制由于没有得到广大用户的支持，使用范围逐步减少，目前绝大多数的多媒体产品都不支持这种制式。3SECAM 制式 1视频（Video） 视频是由一幅幅单独的画面（即帧）序列组成的。这些画面以一定的速率投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。 2全运动（Full Motion） 以 30 帧 / 秒的速度刷新画面，使屏幕上的画面不会产生闪烁

5、和不连贯。 3全屏幕（Full Screen） 显示的图像充满整个屏幕，而不是只在屏幕的一个窗口中显示。812 有关视频图像的一些概念 1 AVI 文件： AVI（AudioVideo Interleaved）是 Video for Windows 所使用的文件格式。它将视频和音频信号混合交错地存储在一起，简称为 AVI 文件或 AVI 格式。 2 MOV 文件：MOV 文件是 Macintosh 计算机用的视频文件格式。它原是 Quick Time for Windows的专用文件格式，也使用有损压缩方法。 3 DAT 文件：DAT 是 Video CD 或 Karaoke CD（卡拉 OK

6、 CD）数据文件格式，是基于 MPEG压缩算法的一种文件格式。 4 MPG 文件：MPG 文件是使用 MPEG 算法进行压缩的全运动视频图像文件格式。它的压缩率比AVI高，图像质量却比AVI好。813 视频文件的格式 1数字化视频图像数据的获取 数字化视频图像数据可用以下的方法来获取：（1）直接选用数字化的视频图像；（2）利用数字摄像机获得数字视频图像；（3）利用摄像机、视频卡捕获图像。 计算机处理的视频信号可分为视频采集和视频绘图两种。视频采集是利用视频卡将外界相当于电视信号的活动视频输入计算机；视频绘图是通过专门的软件创建利用计算机显示卡来产生图像信号，视频绘图又可分为静止图像和活动图像。

7、814 数字视频处理技术 对于视频采集，需要把模拟信号转换成计算机能处理的数字信号。从空间上看，任何一幅图像在二维空间上都是连续分布的，空间某一位置亮度电平的取值也是连续分布的。图像的数字化可分为如下三个步骤： （1）空间采样 把一幅连续的图像在二维方向上分成 M*N 个网格，每个网格用一个亮度值表示。这样一幅图用 M*N 个亮度值表示，这个过程称为采样。 （2）量化 采样图像亮度值在采样的连续空间上仍然是连续的，把亮度分为 k 个区间，每个区间对应同一个亮度值。这样共有 k 个不同的亮度值，这个过程称为量化。 （3）编码 量化后的数据可进一步压缩编码，转变为数字图像信号。2 视频图像的数字化

8、（1）设计数字信号处理器:为了实现计算机系统自动完成动态图像的实时采集、压缩和播放，可采取设计专用的数字信号处理器（DSP）芯片的方法。（2）传真视频图像技术:传真视频图像技术采取的方法是：以单帧的方式一帧一帧地获取静态图像序列，分别压缩后组织成一个图像文件，播放时按图像序列连续播放，以获得运动图像的效果。（3）压缩和解压缩的非对称性:由于视频图像实时采集、压缩和存盘技术的难度远远超过视频图像实时播放的实现难度，再加上多数的多媒体应用并不要求把压缩与还原处理放在一个环境中进行，因此可采用压缩和解压缩非对称策略。（4）可缩放性技术 在进行视频播放时，为了适应不同性能的计算机和不同的视频信号处理运

9、行环境，可采用可缩放技术，即图像的质量和帧速率可随硬件速度的差异而不同。如 Video for Windows 软件，CPU 的速度越快，播放的视频图像的分辨率和帧速率就越高。3 视频图像的实现策略 视频和动画都是由一系列的“帧”（Frame）组成的，相邻帧的画面很相似，相似但并不相同。当以一定的帧速率将这些帧播放出来时，画面就产生了动感。帧速率越大，动态图像就越平滑，图像的质量也就越高。多媒体中视频最高帧速率为 30 fps（帧每秒），这与标准的电影和电视的帧速率相同，但实际上一般达到 15 fps就会使人感觉它在动了。如果每秒播放的图像太少，就会有并不连续的跳跃感。多媒体视频和动画都需要很

10、强的计算能力，都需要足够的内存和处理速度以及性能良好的显示系统。 视频和动画的不同之处在于：视频是由摄像机摄入的真实情况，如果不是数码摄像机的话，它的制作需要专门的视频卡；而动画是由绘画而产生的动态图像。此外，生成视频和动画的软件工具也不同。 815 视频和动画 实现数字视频文件的创作包括捕获、编辑、修饰及压缩四个独立的步骤。首先从模拟视频源捕获图像并转换成数字视频；接着编辑，将收集的其他媒体资料如图形、声音、说明性文字等加入到捕获的图像中；然后通过切换、特殊效果、叠加以及标题等进行修饰，以增加视频图像的表现力；最后生成一个压缩的视频文件。 82视频的编辑与处理 图像捕获主要涉及特性与性能两个

11、方面的内容。 特性的大部分基本功能来自于捕获卡，卡上就有捕获的格式、解析度、输入颜色及亮度的调整量等选项。这也意味着所有的编辑软件都应当能够存取捕获卡的特性。捕获图像的性能是根据高速率下捕获不丢帧的能力来划分的。视频捕获卡及视频编辑软件都是影响影像质量的因素，高性能的软件应该能够保证在高速率下不丢帧。1 图像捕获 捕获之后需对视频数据进行编辑，首先可将视频信息中无关紧要的信息裁剪掉，使视频内容更加紧凑。所有的编辑软件都使用一个“时间线”来共享许多要素。时间线通常有四个轨道：视频、音频、变换和叠加。视频轨道包含所有的视频图像、动画及位图；变换轨道包含影视图像 A 与图像 B 之间的变换，它可从滚

12、动的切换窗口中选择；音频轨道包含影像中的声音，还能接受从其他音源得到的分离的声音片断；叠加轨道通常称为 S 轨道，包含标题、图片及通过色度咬合或类似技术在视频图像 A 与（或）B 上叠视频。 2 视频编辑 捕获到所需的视频并放置在时间线上后，就要通过变换过滤器、特殊效果、锁定及标题来修饰视频图像。 变换是指从一个片断平滑移动到下一个片断。最简单的变换什么也不做，在两个视频的连接帧之间有一个断点。另一种简单的变换是淡化及擦除：淡化是指前一个影像淡出到白色或黑色，下一个视频从黑色或白色淡入；擦除是指用横跨屏幕的一条线在屏幕上擦除第一个视频的同时插入第二个视频。 过滤器分为矫正过滤及特殊效果两种类型：矫正过滤通过色彩平衡及亮度解决视频本身的问题；特殊效果只是修饰视频的基本模样。 叠加处理用于将两个或多个片断的内容组合在一个视频中，并通过锁定技术“告诉”编辑软件忽略哪一部分视频或将哪部分视频叠加。在处理标题时，把标题放在一个视频或叠加轨道上通过锁定技术与视频集成在一起，并利用移动控制一定标题的位置。 3 修饰 大多数的视频捕获及用于数字播放的编辑目标