数字媒体技术导论（微课版）课件 第4章 数字视频技术

现代

编著新技术数字第4章数字视频技术数字媒体技术导论4.1数字视频基础知识4.2数字视频处理关键技术4.3数字视频编辑软件Premiere的应用4.4数字视频后期特效处理4.1.1数字视频的概念与特征模拟视频模拟视频是一种用于传输图像和声音的并且随时间连续变化的电信号。模拟视频在复制、存储、传输等方面存在不足，信号容易失真和损失，也不利于编辑处理。数字视频数字视频是将模拟视频信号进行数字化处理后得到的数字信号。简单地说，数字视频是指以数字信号记录的视频信息。数据容量大便于编辑加工存储可靠性较高传输效率较高4.1.2数字视频的获取1．拍摄法通过手机、数码相机和数码摄像机等设备的摄像功能，将对象拍摄成数字视频，然后通过数据连接线将手机、数码相机或数码摄像机与计算机相连，将数字视频文件传输到计算机中。4.1.2数字视频的获取2．视频卡采集法视频卡也叫视频采集卡，它是一种基于计算机处理媒体信号的硬件设备。视频卡可以将输出的视频数据转换成数字视频并存储到计算机中。网络下载法是指在提供视频素材资源的网站上下载数字视频，但需要注意，应获取视频的使用权限。常用的视频网站有Pixabay、Pexels视频、Videvo和视频库网等。3．网络下载法4.1.2数字视频的获取4．软件制作法利用CamtasiaStudio、Snaglt、爱拍录屏等录屏软件，来录制计算机屏幕上的各种操作，利用Premiere、会声会影等视频处理软件制作和处理数字视频；010203通过Animate、ToonBoom等动画制作软件将动画转换成数字视频；Windows操作系统也自带录屏功能，常用于操作教程的制作。044.1.2数字视频的获取4．软件制作法开启录屏功能开始录制查看录制效果4.1.3数字视频的数据量数字视频的数据量是指在磁盘上存储数字视频所需的字节数。未经压缩视频数据量的计算公式为：视频分辨率×（色彩深度/8）×帧率×视频持续时间。视频分辨率视频分辨率是指视频的画面大小，即视频图像中水平方向的像素数×垂直方向的像素数。数字视频常见的分辨率有720P（1280像素×720像素）、1080P（1920像素×1080像素）等，720P、1080P都属于高清视频的格式。色彩深度与数字图像技术中的“色彩深度”是同一个概念，表示视频图像中记录每个像素所用的二进制数位数。在数字视频技术中，常用的色彩深度是24位。帧率帧率（fps）指视频每秒钟图像的数量，数字视频常见的帧率有25fps、30fps、60fps等。一般，要达成视觉暂留现象，帧率至少达到10fps左右；要达到连续、平滑的视频播放效果，则不得低于25fps，低于这个水平，可能出现卡顿。0102034.1.4数字视频的文件格式AVIWMV是微软公司推出的一种视频文件格式，其文件扩展名为.wmv。WMV具有高压缩比的特点，可以实现在较小的硬盘空间中存储高质量的视频。MP4MP4是运动图像专家组(MPEG)，根据其制定的压缩标准MPEG-4设计的一种视频文件格式，其文件扩展名为.mp4。MP4格式采用先进的压缩标准，既保证了画面的清晰度，也有效地降低了文件大小，是目前最常用的数字视频文件格式之一，被广泛应用于数字电视、VD、网络视频传输等领域，可以在多种操作系统和设备上进行播放和分享。WMVAVI是微软公司推出的一种视频文件格式，其文件扩展名为.avi。AVI格式的优点是视频清晰度好，可以跨操作系统和应用软件使用，但缺点是数据量较大。MOVMOV即QuickTime影片格式，是美国Apple公司推出的一种视频文件格式，其文件扩展名为.mov，默认的播放器是Apple公司的推出的QuickTimePlayer。MOV格式广泛应用于苹果公司的MacOS操作系统，也支持在Windows操作系统上运行，有较高的压缩比（压缩后的是视频数据/压缩前的视频数据）和较好的视频清晰度。4.2数字视频基础知识4.1数字视频处理关键技术4.3数字视频编辑软件Premiere的应用4.4数字视频后期特效处理4.2.1关键帧提取基于镜头边界提取关键帧该方法首先将视频分割成若干个镜头（镜头是指摄像机拍摄的不间断帧序列，一个镜头中包含多个视频帧，一个镜头中每帧的特征基本保持稳定，如果相领帧之间的特征发生了明显变化，则认为是发生了镜头变换），然后将每个镜头中的第一帧、中间帧、最后一帧中的任意一帧或二帧作为关键帧，或者三帧都作为关键帧。基于运动分析提取关键帧该方法是通过比较视频中帧与帧之间的运动量，将运动量小的帧提取为关键帧，这里的运动量实际指的是摄像机的运动范围。例如，一些视频中，拍摄重要人物时摄像机会停留更长时间（即摄像机运动范围更小）而非重要的人物往往一扫而过，因此包含重要人物的那一帧运动量更小可作为关键帧。基于聚类分析提取关键帧聚类是指把相似的数据划分到一起，可以理解为分类类似对象。该方法根据视频中帧与帧的相似度进行分类，然后依次从每个类别中选取一帧作为关键帧。该方法提取的关键帧代表性较强，但运算复杂，效率不高。基于视频信息提取关键帧该方法根据视频每一帧形状、颜色、纹理等特征的变化提取关键帧。提取时，通常先把第一帧作为关键帧，也作为参考帧，然后将参考帧与剩余帧比较，如果特征数据变化大于设定的某一值时，就将这一帧再选为关键帧并作为参考帧，以此循环往复，直到结束。4.2.2视频检索1．基于文本的视频检索基于文本的视频检索需要手动添加视频标签，即描述该视频的关键词及视频简介。这种方法虽然技术含量不高、简单易行，但人工成本高、效率低，且手动添加视频标签带有工作人员的主观思想，同时简单的关键字描述也难以准确描述视频内容。随着各类视频平台的兴起，网络上视频的数量呈现井喷式增长，因此，基于文本的视频检索越来越难适应当前海量视频数据处理，使用户很难在较短的时间内找到目标频资源，造成用户体验差的情况。4.2.2视频检索2．基于内容的视频检索基于内容的视频检索主要根据视频图像的颜色、纹理、形状等视觉特征分析视频内容，并提供检索依据，使用户可以通过上传图像或视频片段搜索出相关的视频资源。目前，基于内容的视频检索应用较多的领域是视频监控，如上传一幅包含某个车辆或人物的图像，在监控系统的视频数据库中检索出包含该车辆或人物的视频片段。4.2.2视频检索3．基于语义的视频检索基于语义的视频检索主要根据视频图像的视觉特征分析语义，即视频图像内容的含义，如分析出该视频片段是一个日出场景，并以此为检索依据。该方法符合用户搜索信息时的思维习惯，但增加语义的复杂度，如“一个穿着蓝色上衣拿着手机的男人”，检索到符合该语义的视频片段，更能体现它的优势。4.2.3视频修复逐帧图像修复逐帧图像修复主要是应用图像修复技术来处理视频数据，即单独修复处理视频的每帧图像。相对而言，该方法简单易行，但未充分考虑视频相邻帧之间的连续性，因此视频的连续性可能受到损坏。基于运动目标的视频修复该方法主要是将视频帧分成前景运动目标部分和背景纹理部分，然后利用不同的技术同时修复这两部分的内容，再将修复结果合并得到修复后的完整视频。基于深度学习的视频修复该方法主要通过训练神经网络模型使其推测视频信息缺失的区域并自动填充内容，其修复效果较好，能逼真反映视频中的影响。但设计出理想的深度神经网络结构十分困难，是研究人员需要进一步攻克的技术难点。0102034.3数字视频基础知识4.1数字视频处理关键技术4.2数字视频编辑软件Premiere的应用4.4数字视频后期特效处理4.3.1认识PremierePremiere简称“Pr”，是Adobe公司推出的一款功能强大的专业视频处理软件，它能配合多种硬件进行视频捕获和输出，并拥有各种精确的视频编辑工具，能够高效制作出满足要求的视频作品。启动PremierePro2021，新建项目导入文件后，打开如图所示的操作界面。4.3.2Premiere的基本操作1．新建项目和序列新建项目新建序列4.3.2Premiere的基本操作2．添加素材在“项目”面板中选择所需素材，将其拖曳到“时间轴”面板相应的轨道上，在素材移至目标位置后，释放鼠标。双击“项目”面板的空白区域，或在该面板中单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“导入”命令，或选择【文件】/【导入】命令，或按【Ctrl+I】组合键，均可打开“导入”对话框，选择需要添加的一个或多个素材，单击“打开”按钮。将素材添加到项目将素材添加到轨道4.3.2Premiere的基本操作3．导出视频完成视频的处理后，可以将其导出为不同格式的视频文件，其操作方法为：选择【文件】/【导出】/【媒体】命令，或按【Ctrl+M】组合键，打开“导出设置”对话框，在其中设置相关参数后，单击“导出”按钮。4.3.2Premiere的基本操作4．视频的基本剪辑方法剪断素材在轨道上选择需删除的素材，直接按【Delete】键将其删除。移动素材在轨道上选择并拖曳素材至目标位置，释放鼠标便可移动该素材。删除素材若要将一段素材剪断为几段，可先拖曳播放指示器至需剪断的位置，然后按【Ctrl+K】组合键，也可在工具箱中单击剃刀工具，然后在需要剪断的位置单击鼠标左键。复制和粘贴素材在轨道上选择需复制的素材，按【Ctrl+C】组合键复制素材，再拖曳播放指示器至目标位置，按【Ctrl+V】组合键粘贴该素材。4.3.2Premiere的基本操作4．视频的基本剪辑方法插入素材的部分内容在“项目”面板中双击需要添加的素材文件，在“源”面板中将显示该素材内容。拖曳播放指示器定位到所需内容的开始处，单击“标记入点”按钮，然后将播放指示器定位到所需内容的结束处，单击“标记出点”按钮，此时便完成了素材内容的选取。4.3.2Premiere的基本操作4．视频的基本剪辑方法裁剪素材添加到轨道上的素材可以通过拖曳的方式来裁剪其内容。只需在工具箱中单击选择工具，选择需裁剪的素材，将鼠标指针移至该素材左端，当其变为形状时，向右拖曳鼠标指针确定起始处；然后将鼠标指针移至素材右端，当其变为形状时，向左拖曳鼠标指针确定结束处。4.3.3应用案例：制作茶产品推广视频1．新建项目并插入素材内容①添加视频素材②标记入点③标记出点④插入视频素材内容⑤取消所有视频素材的链接⑥框线所有音频素材4.3.3应用案例：制作茶产品推广视频2．剪辑视频素材①剪断视频素材②选择多余视频片段③拖曳视频素材④剪断其他视频素材⑤设置倒放视频4.3.3应用案例：制作茶产品推广视频2．剪辑视频素材①拖曳并裁剪音频素材②导出视频文件4.4数字视频基础知识4.1数字视频处理关键技术4.2数字视频编辑软件Premiere的应用4.3数字视频后期特效处理4.4.1后期特效的制作思路1．前期策划明确用户需求是进行前期策划的前提。不同的目标用户所关注的效果有所不同，因此需要根据目标用户的需求、视频的内容定位来确定需要制作的后期特效，甚至需要创作人物和场景的概念设计图。2．收集和整理素材常见素材主要有文本、图像、音频、视频、项目模板、插件等，这些素材可以通过自行撰写、拍摄、网站下载等方式进行收集。完成素材的收集后，可以将素材保存到计算机中指定的位置，并根据素材的不同类别进行分组管理，以便查找和使用。5．剪辑优化根据前期策划剪辑特效画面，并通过调色、添加过渡效果等操作进一步提升画面效果，将之前的所有工作内容整合为更加流畅、和谐、完整的后期特效视频。6．渲染输出完成后期特效视频制作后，首先需要通过渲染使视频得以流畅播放，再通过输出操作将视频输出为需要的输出文件格式，以便在不同的软件和设备中进行传播。3．制作动画处理完模型后，可以在后期特效制作软件中调整摄像机的位置、角度，设置模型的运动轨迹和动作，并在画面中布局模型和收集的其他素材，根据需要为素材制作特殊的动画效果。4．设置灯光灯光有助于模拟现实环境中物体的明暗和阴影效果，对模型和素材进行灯光上的艺术性加工，使画面更加真实。4.4.2后期特效处理软件AfterEffects的应用AfterEffects，简称“AE”，是Adobe公司推出的一款视频后期特效制作软件。它可以