课件 拓展模块7.5了解数字视频处理

07信息技术（拓展模块）模块07数字媒体技术

数字媒体是指以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息载体，这些载体包括逻辑媒体和实物媒体。数字媒体就是以数字化形式（0或1）传送信息，并通过计算机存储、处理和传播信息的媒体。【学习目标】（1）了解数字媒体概念、数字媒体属性、数字媒体特征等；（2）了解数字媒体技术概念和特性、研究应用领域、未来发展及趋势；（3）了解数字文本处理的技术过程、数字文本编辑、存储、传输及展现；（4）了解数字图像处理的技术过程、数字图像处理的主要技术；（5）了解数字声音处理的技术过程、数字声音的编辑和应用；（6）了解数字视频处理技术过程、数字视频的编辑和应用（7）开发简单的HTML5应用项目、HTML5制作方法和HTML5发布

【知识图谱】目录CONTENTS7.1认知数字媒体和数字媒体技术7.2了解数字文本处理7.3了解数字图像处理7.4了解数字声音处理7.5了解数字视频处理7.6开发简单HTML5应用项目7.5

了解数字视频处理7.57.5

数字视频处理1.数字视频的概念

视频（Video）就是其内容随时间变化的一组动态图像，所以又称运动图像或活动图像。根据视觉暂留特性，连续的图像变化每秒超过24帧画面以上时，人眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果。

数字视频就是以数字形式记录的视频，和模拟视频相对的。数字视频有不同的产生方式，存储方式和播出方式。比如通过数字摄像机直接产生数字视频信号，存储在数字带，P2卡，蓝光盘或者磁盘上，从而得到不同格式的数字视频。然后通过PC，特定的播放器等播放出来。

数字视频的来源之一，是把来自电视机、模拟摄像机、录像机、影碟机等视频源的模拟视频信号进行数字化，形成数字视频信号，视频的数字化过程也要经过采样、量化和编码三个步骤。另一种获取数字视频的方法是使用数字摄像机拍摄视频。7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——采样

采样格式常见有4∶2∶0、4：2：2和4∶4∶4三种。由于人的眼睛对颜色的敏感程度远不如对亮度信号灵敏，所以色度信号的采样频率可以比亮度信号的采样频率低，以减少数字视频的数据量。其中，4∶2∶0采样格式是指在采样时每四个连续的采样点中取四个亮度Y、两个U方向色差和零个V方向色差，共六个样本值，相对4：4：4格式的采样率减少一半，最终采样得到的数据量可以比4∶4∶4采样格式减少一半。三种常见格式的采样过程示意图7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——采样

7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——量化

采样是把模拟信号变成时间上离散的脉冲信号，而量化则是进行幅度上的离散化处理。在时间轴的任意一点上，量化后的信号电平与原模拟信号电平之间在大多数情况下存在一定的误差，通常把量化误差称为量化噪波。量化位数越多，层次就分得越细，量化误差就越小，视频效果就越好，但视频的数据量也就越大。所以在选择量化位数时要综合考虑各方面的因素，一般现在的视频信号均采用8位、10位，在信号质量要求较高的情况下可采用12位量化。

位深度（也称为色彩深度），基本上是指组成图像的色彩数量总数。视频最常见的位深度是8位（2的8次方，即1600万种色彩），10位（2的10次方，即10亿种色彩）和12位（2的12次方，即680亿种色彩）。更高位深度的编码可以存储更多色彩，从而使视频显得更流畅，提供更高质量的图像，但它们也使得文件更大。最好使用更高位比特的编码用于视频捕获、色彩校正和VFX。7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——量化

色彩位深示意

与音频量化类似，量化的位深越高，对色彩的描述越准确。7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——编码

经采样和量化后得到数字视频的数据量将非常大，所以在编码时要进行压缩。其方法是从时间域、空间域两方面去除冗余信息，减少数据量。编码技术主要分成帧内编码和帧间编码，前者用于去掉图像的空间冗余信息，后者用于去除图像的时间冗余信息。常见的编码压缩方案有MPEG系列，H.26X系列。7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——编码

编码使用多种高级计算技术来压缩视频数据，有两种主要的压缩技术，空间压缩和时间压缩。

空间压缩是节省视频各个帧内空间的技术，通常称为帧内压缩。它是通过将像素分组在一起并将其存储为单个颜色值（称为块）来工作的。块占用的数字存储空间比所有像素单独占用的空间要少得多，尤其是当图像的大部分已经是相似颜色时。但是，这会导致具有很多细节的复杂图像出现一些质量损失。为了克服这个问题，许多编码器允许采用几乎任何形状和大小的灵活块，从而使质量损失的感觉更小。7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——编码

编码使用多种高级计算技术来压缩视频数据，有两种主要的压缩技术，空间压缩和时间压缩。

时间压缩是一种节省多个帧空间的技术，通常也称为帧间压缩。它使用与空间压缩相同的块压缩技术，但不是每个帧都用。时间压缩仅保存连续帧之间的差异，如果两帧之间的图像一半相同，则仅将新像素保存在第二帧中，其余部分则用前一帧中未更改的像素填充。使用此方法的编解码器称为LongGOP（GroupofPicture）编解码器，它们存储信息非常有效，因为不需要存储每一帧的全部内容。但是，由于每帧都不包含完整的图像，因此，如果你不连续地处理素材（例如在编辑时），则计算成本会更高。通常，使用时间压缩的编码非常适合在较小的空间存储信息，但不适用于处理素材。7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——编码

比特率是衡量编解码器随时间使用的数据量，通常表示为每秒兆位（Mbps或Mb/s）。编码的比特率比几乎所有其他因素更能决定视频的视觉质量。为什么？因为编解码器只能尽可能的使用比特率允许使用的数据。如果编码的比特率为10Mbps，则2分钟的素材只能使用1200Mb的存储空间（10Mbpsx120秒）。拍摄720p或8K都没关系，文件大小不变。由于8K素材的像素是720p的36倍，因此，如果你将其设置为与720p相同的比特率，则压缩的严重程度至少是36倍。从技术上来说，8K文件可能有更高的分辨率，但是看起来将非常差。选择编码时，非常重要的是测试比特率选项，确保它们可以再现项目所需的视觉质量。7.5

数字视频处理

拓展：比特率与视频文件大小的计算方法。

视频编码的比特率为10Mbps，60秒的时长，文件大小为多少？

用比特率乘以时间除以8（MB与Mb的换算），即10x60/8=78（MB）

实际医用过程中会有一定的差别，通常实际值比理论值要大，因为视频里往往含有音频，会占一些空间。7.5

数字视频处理2.数字视频处理过程——编辑

数字视频的特点在于可以使用非线性编辑，非线性编辑是相对传统上以时间顺序进行线性编辑而言。非线性编辑借助计算机来进行数字化制作，几乎所有的工作都在计算机中完成，不依靠外部设备，打破按传统时间的顺序进行编辑的限制，根据制作需求自由排列组合，具有快捷、简便、随机的特性。7.5

数字视频处理

拓展：线性编辑

线性编辑指的是一种需要按时间顺序从头至尾进行编辑的节目制作方式，它所依托的是以一维时间轴为基础的线性记录载体如磁带编辑系统。素材在磁带上按时间顺序排列，这种编辑方式要求编辑人员首先编辑素材的第一个镜头，结尾的镜头最后编。下图是老式线编机。7.5

数字视频处理

拓展：非线性编辑简单说是以计算机为中心，利用数字技术编辑视频节目的方式。

狭义上讲是指剪切、复制和粘贴素材时无须在存储介质上对其进行重新安排;广义上讲，是指在借助计算机编辑视频的同时，还能实现诸多的处理效果，例如添加视觉特技、更改视觉效果等。左图为常见非线性编辑软件——AdobePremiere软件界面。7.5

数字视频处理

拓展：非线性编辑的优势

·信号质量好·制作水平高·编辑进程自由

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数字视频处理3.视频的制作、剪辑与发布（移动端）

常见的移动端视频编辑软件还有剪映，威力导演等。以剪映为例，软件具有体积小巧，操作简单，兼容性强的优点。不仅可以对手机上的视频进行编辑，还可以进行录屏或者现场拍摄后进行编辑，比PC端要灵活，更有一键成片的功能，对没有制作要求，但需要快速出片的使用者非常友好，很多功能PC端并没有，符合移动端创作者的使用需求。在视频剪辑上，针对竖屏屏幕做了界面布局优化，更符合手机等移动端的屏幕布局。帧率和分辨率设置可以自动适配视频素材，剪辑工具，如裁剪，变速，字幕