视频处理技术要点课件

1、第4章 视频处理技术4.1 视频技术概述4.2 视频压缩标准4.3 使用Windows Movie Maker制作视频4.1 视频技术概述4.1.1视频表示4.1.2视频文件类型4.1.3模拟视频与数字视频4.1.4视频压缩基础 视频是由许许多多幅按时间序列构成的连续图像，每幅图像称为一帧，帧图像是视频信号的基础。 这些帧以一定的速率(单位为帧频率的单位，即每秒显示帧的数目)连续地投射在屏幕上，让人看起来具有连续运动的动态效果。4.1.1 视频表示视频的每一帧是一幅静止图像。 静止图像可划分： 按其灰度等级不同，可分为： 二值图像和多灰度级黑白图像； 按图像的色调划分，可分为黑白图像和彩色图像

2、； 按图像所占空间的维数划分，可分为二维图像、三维图像和多维图像。 1. AVI文件格式 AVI文件格式是Video For Windows所使用的文件格式，其扩展名为AVI。 2. MOV文件格式 MOV文件格式是QuickTime For Windows所使用的视频文件格式。4.1.2 视频文件类型3.MPG文件格式 MPG文件是最新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。4.DAT文件格式 DAT文件是VCD专用的视频文件格式，也是基于MPEG压缩/解压缩技术的视频文件格式。1.模拟视频 普通广播电视信号是一种典型的模拟视频信号。 电视

3、摄像机通过电子扫描将时间、空间函数所描述的景物进行光电转换后，得到单一的时间函数的电信号，其电平的高低对应于景物亮度的大小，即用一个电信号来表征景物。 4.1.3 模拟视频与数字视频 2.数字视频 数字视频是指用二进制数字表示的视频信号。 数字视频既可直接来源于数字摄像机(例如CCD摄像机等)，也可将模拟视频信号经过数字化处理变成数字视频信号。 模拟视频信号经过采样、量化和编码数字化处理后，就变成由帧帧数字图像组成的图像序列，即数字视频信号。 1. 视频中存在的冗余现象(1) 空间冗余：同一帧图像中相邻的像素具有很强的相关性。 (2) 时间冗余：图像序列中相邻帧的对应像素具有很强的相关性。(3

4、) 结构冗余：在视频图像的纹理区，像素的亮、色度信息存在着明显的分布模式，如果知道了分布模式，就可以通过某种算法来生成图像，即存在结构冗余。 4.1.4 视频压缩基础 (4) 知识冗余：指视频图像中所包含的某些信息与人们的一些先验知识有关。例如在头肩图像中，头、眼、鼻和嘴的相对位置等信息就是人类的共性知识。(5) 视觉冗余：研究发现人眼的视觉特性是非均匀和非线性的。可以对人眼不敏感的信息少编码甚至不编码以压缩数据量。 (6) 信息熵冗余：信息熵是指一组数据所携带的信息量。信息嫡冗余又称为编码冗余，是指信息熵少于数据编码的码元长度而形成的冗余。 4.2 视频压缩标准 4.2.1 视频压缩编码的国

5、际标准 4.2.2视频压缩编码标准化组织 4.2.3 H.26X视频压缩编码标准4.2.4 MPEG视频压缩编码标准表4-1 视频压缩编码的国际标准4.2.1 视频压缩编码的国际标准 标准名称比特率MPEG-1面向数字存储的运动图像及其伴音编码1.5Mbit/sMPEG-2运动图像及其伴音信息的通用编码1.5-100Mbit/sMPEG-4音视频对象的通用编码8Kbit/s-35Mbit/sH.261P64Kbit/s音视频业务编解码P64Kbit/s(P:1-30)H.263低比特率通信视频编码8Kbit/s-1.5Mbit/sH.264先进视频编码8Kbit/s-100Mbit/s1. I

6、SO MPEG 运动图像专家组(MPEG)是国际标准化织织(ISO)和国际电工委员会(IEC)的一个工作组， MPEG致力于制定运动图像(视频)及音频的压缩、处理和播放标准。 MPEG由许多专题子小组组成。 4.2.2 视频压缩编码标准化组织 2. ITU-T VCEG 视频编码专家组(VCEG)是国际电信联盟标准化部门的一个工作组（下设16个子小组）。 第16子小组致力于制定多媒体、系统和终端的国际标准。 VCEG制定了一系列与电信网络和计算机网络有关的视频通信标准H.26X。3. JVT 联合视频小组(JVT)的成员来自于ISOIEC JTCl SC29WG11(MPEG)和ITU-T S

7、Gl6VCEG)。 JVT的成立缘于MPEG对先进视频编码工具的需求。 JVT的主要工作目标是推动H.264MPEG-4第十部分的发布。 1. H.261 H.261是ITU-T(视频编码专家组)针对视频电话、视频会议等要求实时编解码和低时延应用提出的第一个视频编解码标准，于1990年12月发布。2. H.263 H.263标准制定于1995年，是ITU-T针对64kbit/s以下的低比特率视频应用而制定的标准。 4.2.3 H.26X视频压缩编码标准 3. H.264 是视频联合工作组JVT的工作成果，为2003年通过的ITU-T H.264标准，也成为ISO的MPEG-4标准的第十部分，其

8、名称为“先进视频编码”(Advanced video Coding)。1. MPEG-1 MPEG-1标准是“用于数字存储媒体高达约1.5Mb/s的活动图像和伴随音频的编码”， 1992年11月形成国际标准。 2. MPEG-2 MPEG-2标准是“活动图像及其伴音的通用编码”，该标准于1994年11月公布，所规定的图像格式符合CCIR60l建议：720576(PAL)和720480(NTSC)，规定的码率为3-10 Mbs。 4.2.4 MPEG视频压缩编码标准 3. MPEG-4 MPEG-4标准是“基于音频和可视对象的编码”。 与前两者不同，MPEG-4标准不仅是针对一定比特率下的视频、

9、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。 4.3 使用Windows Movie Maker制作视频 4.3.1 Movie Make软件界面与功能4.3.2 素材文件的获取4.3.3 编辑项目4.3.4 视频过渡及效果4.3.5 片头片尾制作4.3.6 处理音频4.3.7 输出保存电影 4.3.8 Movie Maker制作实例图4-1Windows Movie Make主界面 4.3.1 Movie Make软件界面与功能上排左： “任务”窗格，里面列举出了大部分可快速激活的任务种类；上排中： “收藏”窗格，不仅是收藏捕捉的视频片段以及重要视频文件的地方，同时也是Movie Make

10、r存放“视频过渡”和“视频效果”的地方；上排右：是一个播放器，用来让用户预览编辑好的视频片段。下面一排：是情节提要框，在情节提要框里则可以建立一些关键帧，以便用户从总体上对正在编辑的电影文件进行控制。 4.3.1 Movie Make软件界面与功能 通过摄像机、Web 摄像机或其它视频源将音频和视频捕获到计算机上，然后将素材应用到电影中。 也可以将现有的音频、视频或静止图片导入 Movie Maker，然后在制作的电影中使用。 1. 视频/音频文件的导入（1）单击“文件”菜单，选择“新建”“项目”命令，新建一个电影项目。（2）选择“文件”“导入到收藏”命令或选择“电影任务”窗格中的“捕获视频”

11、下的“导入视频/音频”，在打开的“导入文件”对话框中选择相应的文件。4.3.2 素材文件的获取 （3）导入完成后，在Windows Movie Maker的“收藏”窗格将出现已经导入的视频文件和音频文件。重复上述步骤的操作，即可完成对所有视频文件和音频文件的导入过程。 2. 捕获视频（1）选择“电影任务”窗格/“捕获视频”/“从视频设备捕获”，打开“视频捕获向导”对话框并选择视频捕获设备。（2）单击“下一步”；为捕获的视频输入文件名和选择视频文件保存位置。（3）单击“下一步”，在下一对话框中对捕获视频进行设置。（4）单击“下一步”按钮，在下一对话框中单击“开始捕获”按钮开始捕获视频，捕获完毕单

12、击“停止捕获”按钮。 注意将“完成向导后创建剪辑”打上勾。 （5）单击“完成“按钮，视频文件的录制工作完成。4.3.2 素材文件的获取 在Movie Maker的“收藏”中导入了所需的视频文件之后，就可以进行电影文件的编辑合成工作。在“收藏”窗格中，右击所要添加到电影中的视频剪辑，从弹出的快捷菜单中选择“添加到情节提要”命令，即可将所选中的视频剪辑文件一一添加到情节提要框中的故事板上。点击故事板上方的“显示时间线”按钮，可将“情节提要”视图切换为“时间线视图”。另外三个轨道可用来修剪视频文件，红色的修剪指针的使用。 4.3.3 编辑项目1. 视频过渡 视频过渡其功能是在两个相邻剪辑间建立同时淡

13、出及淡入过渡的效果。 单击“电影任务”窗格下的“编辑电影”“查看视频过渡”这一项，界面上将会显示各种过渡效果。从中挑选一种过渡效果，将图标拖至两个相邻剪辑之间，就能够将过渡效果插入进去。 4.3.4视频过渡及效果2. 视频效果 视频效果决定了视频剪辑、图片或片头在项目及最终电影中的显示方式。 单击“电影任务”窗格下的“编辑电影”“查看视频效果”这一项，界面上将会显示各种视频效果。从中挑选一种视频效果，将图标拖至目标剪辑文件的左下角，就能够将视频效果插入进去。4.3.4视频过渡及效果 用户可以通过向电影添加基于文本的信息来增强其效果（在片头或片尾）。 单击“电影任务”-窗格下的“编辑电影”“制作

14、片头或片尾”；在这个页面可以选择添加片头还是片尾，以制作片头为例，单击在“电影开头添加片头”；填写好影片的标题之后，用户还可以点击文本框下方的“更改片头动画效果”和“更改文本字体和颜色”两个选项，尝试不同的动画效果以及字体显示方式。 4.3.5 片头片尾制作 电影文件编辑合成的另外一个主要任务就是将音频和视频文件进行结合，使其在播放视频文件的同时，也播放音频文件。 在情节提要框中单击“显示时间线”按钮，切换到时间线框，从“收藏”窗格中选择要添加的音频剪辑文件，单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“添加到时间线”命令，即可将选中的音频剪辑文件添加到时间线框中 。 4.3.6 处理音频 （1）选择

15、“电影任务”窗格中的“保存到我的计算机”，打开 “保存电影向导”对话框，为保存的电影输入文件名和保存电影的位置。（2）在“保存电影向导”对话框中单击“下一步”按钮；继续单击“下一步”按钮。（3）制作电影完毕后，系统弹出Windows Movie Maker对话框，提示用户电影文件已经保存至计算机。 这样就生成了一个独立的电影文件( .wmv) 可用Windows Media Player8 播放，把原来毫无关系的视频音频文件结合在一起。 4.3.7 输出保存电影 【实例4-1】 由多个独立的视频剪辑文件、音频文件合成制作为电影。(1) 打开Movie Maker, 单击“文件”菜单，选择“新建

16、”“项目”命令，新建一个电影项目。(2) 选择“文件”“导入到收藏”命令或选择“电影任务”窗格中的“捕获视频”下的“导入视频”；在打开的“导入文件”对话框中选择相应的.avi视频文件，单击“导入”。(3) 选择“文件”“导入到收藏”命令或选择“电影任务”窗格中的“捕获视频”下的“导入音频或音乐”，在打开的“导入文件”对话框中选择一个相应的.wav音频文件。 4.3.8 Movie Maker制作实例(4) 在“收藏”窗格中，右击所要添加到电影中的视频剪辑，从快捷菜单中选择“添加到情节提要”命令，将所选中的视频剪辑文件添加到情节提要框中。(5) 单击“电影任务”-窗格下的“编辑电影”“制作片头或

17、片尾”，在窗口中单击“在电影开头添加片头”。【实例4-1】 由多个独立的视频剪辑文件、音频文件合成制作为电影。(6)输入片头文本，并“更改片头动画效果”为“滚动，透视”，单击“完成，为电影添加片头”。类似地给电影加上片尾。(7)单击“电影任务”窗格下的“编辑电影”“查看视频过渡”，从窗格中选一种过渡效果，将图标拖至两个相邻剪辑之间。(8)单击“电影任务”窗格下的“编辑电影”“查看视频效果”，从中挑选一种视频效果，将图标拖至目标剪辑的左下角。(4.3.8 Movie Maker制作实例9)在情节提要框中单击“显示时间线”按钮，切换到时间线框，从“收藏”窗格中选择要添加的.wav音频剪辑文件，单击

18、鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“添加到时间线”命令。(10)将鼠标移到音频文件的边缘处，点击出现的红色修剪指针，拖动鼠标，使视频和音频剪辑都在同一时间结束。 (11)在时间线框中，选择音频，然后单击鼠标右键，选择“淡入/淡出”， 使音频达到平稳过渡的效果。(12) 选择“电影任务”窗格中的“保存到我的计算机”打开保存电影向导，输入文件名，并将电影保存到磁盘文件夹。【实例4-2】由多个静态图片文件合成制作为电影式的电子相册。原理：如果将单个视频素材文件换成一幅幅的静态图片文件，按照类似制作实例4-1的操作方法，可以由许多静态图片制作成一套电影式的电子相册。4.3.8 Movie Maker制作实例(1) 将静态数码照片导入到Movie Maker中。点击“任务”窗格中的“导入图片”，导入数码照片，然后将它拖动到时间线视图中的“视频栏”的任何位置处。 (2) 将已经导入的图片添加到时间线的情节提要框中。在“收藏”窗格中，选中所要添加到电子相册中的静态图片，将所选中的图片文件添加到情节提要框中。 (3) 加入过渡效果在图片与图片之间也可以添加过渡效果，方法同前。【实例4-3】制作自动电影。Movie Maker的另一