第08章_数字视频基础
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信息技术基础(必修)知识点整理第一章信息特征和信息技术发展1.信息是利用各种载体(文字、符号、声音、图形、图像、视频、动画等),通过各种渠道所传播的内容(信号、消息、情报、报道等)☆信息与载体密不可分,没有无载体的信息,信息必须通过载体才能显示出来。
2.信息的一般特征有载体依附性、价值性、时效性、共享性、真伪性等.1)、载体依附性信息不能独立存在,必须依附于一定的载体,而且,同一个信息可以依附于不同的载体。
信息按载体不同可分为(文字、图形(图象)、声音、动画、视频)。
2)、价值性☆信息是有价值的,人类离不开信息. 物质、能量和信息是构成世界的三大要素.☆信息与物质、能量不同,表现在两方面:一方面它可以满足人们精神领域的需求;另一方面,可以促进物质、能量的生产和使用.☆信息只有被人们利用才能体现出其价值,而有些信息的价值则可能尚未被我们发现.3)、时效性信息会随着时间的推移而变化,如交通信息,天气预报等。
4)、共享性--—-信息不同于物质、能量的主要方面信息共享一般不会造成信息的丢失,也不会改变信息的内容。
3.信息技术的简称是IT。
一切与信息的获取、加工、表达、交流、管理和评价等有关的技术都可以称之为信息技术。
4.信息技术的五次革命第一次信息技术革命是语言的使用,是从猿进化到人的重要标志;第二次信息技术革命是文字的创造,使信息的存储和传递首次超越了时间和地域的局限;第三次信息技术革命是印刷术的发明,为知识的积累和传播提供了更可靠的保证;第四次信息技术革命电报、电话、广播、电视的出现和普及,进一步突破时间和空间的限制; 第五次信息技术革命是计算机技术与现代通信技术的普及应用,人类社会推进到了数字化信息时代。
☆信息技术在不断更新,但一些古老的信息技术仍在使用,不能因为出现了新的信息技术就抛弃以前的信息技术.5.信息技术发展趋势:●越来越友好的人机界面:图形用户界面(GUI)、磁盘操作系统(DOS)虚拟现实技术:如3D游戏、电子宠物等。
名师精编优秀教案第1章 Premiere简介一、目标1.初步认识premiere这门软件2.会合成电影文件并制作特效二、重点、难点1.学会合成影片和输出电影2.会为电影每个片段添加过渡效果三、教学课时:4课时四、教学过程Premiere是一款集捕获、后期编辑和输出成品三大功能为一体的视频非线性编辑软件。
功能:1.首创时间线编辑、剪辑项目管理等概念。
2.既可以用于非线性编辑,也可以用于建立VideoforWindows或者QuickTime 影片。
3.核心技术是将视频文件逐帧展开,然后以帧为精度进行编辑,并且可以实现与音频文件的同步。
Premiere的安装、配置、卸载(一)安装Premiere1.对硬件的要求2.Premiere中文版的安装过程(二)卸载Premiere 学生练习安装及卸载PremierePro 1.3色彩原理自然界中的颜色可以分为非彩色和彩色两大类。
非彩色指黑色、白色和各种深浅不一的灰色,而其他所有颜色均属于彩色。
任何一种彩色具有三个属性:(1)色相(Hue):也叫色泽,是颜色的基本特征,反映颜色的基本面貌。
(2)饱和度(Saturation):也叫纯度,指颜色的纯洁程度。
(3)明度(Brightness或Lightness或Luminousity):也叫亮度,体现颜色的深浅。
非彩色只有明度特征,没有色相和饱和度的区别。
物体表面色彩的形成取决与三个方面:光源的照射、物体本身反射一定的色光、环境与空间对物体色彩的影响。
光源色:由各种光源发出的光,光波的长短、强弱、比例性质的不同形成了不同的色光,称为光源色。
.名师精编优秀教案物体色:物体色本身不发光,它是光源色经过物体的吸收反射,反映到视觉中的光色感觉,我们把这些本身不发光的的色彩统称为物体色。
(三)三基色原理1.色彩概念近似色:补充色:分离补色:暖色:冷色:1.色彩对比:2.冷暖对比:(四)视频编辑的基础知识1.视频处理视频处理,也可称为后期制作,通俗地讲就是对视频内容进行剪辑修改,删除不需要的内容,添加各种特效、增加字幕和配音,最后输出成各种格式的文件。
《计算机应用基础》第01章第一题、单项选择题1、为解决某一特定问题而设计的指令序列称为()A、文档B、语言C、系统D、程序2、计算机的内存容量可能不同,而计算容量的基本单位都是()A、字B、页C、字节D、位3、中央处理器(CPU)可直接读写的计算机存储部件是A、内存B、硬盘C、软盘D、外存4、计算机一般分四个区域,其中Shift为换挡键,它的位置在()A、主键盘区B、小键盘区C、功能键区D、编辑键区5、微型计算机的主频很大程度上决定了计算机的运行速度,它是指()A、计算机的运行速度快慢B、微处理器时钟工作频率C、基本指令操作次数D、单位时间的存取数量《计算机应用基础》第02章第一题、单项选择题1、以下四项不属于Windows操作系统特点的是A、图形界面B、多任务C、即插即用D、不会受到黑客攻击2、Windows的任务栏可用于A、启动应用程序B、切换当前应用程序C、修改程序项的属性D、修改程序组的属性3、在Windows中,“资源管理器”图标A、一定出现在桌面上B、可以设置到桌面上C、可以通过单击将其显示到桌面上D不可能出现在桌面上4、在Windows中,打开一个窗口后,通常在其顶部是一个A、标题栏B、任务栏C、状态栏D、工具栏5、在Windows中,双击驱动器图标的作用是A、查看硬盘所存的文件B、备份文件C、格式化磁盘D、检查磁盘驱动器计算机应用基础》第03章第一题、单项选择题(每题1分,5道题共5分)1、在Word编辑状态下,若要进行选定文本行间距的设置,应选择的操作是单击_____菜单项A、“编辑”→“格式”B、“格式”→“段落”C、“编辑”→“段”D、“格式”→“字体”2、在Word的默认状态下,不用打开“文件”对话框就能直接打开最近使用过的文档的方法是A、工具栏上“打开”按钮B、选择“文件”菜单中“打开”命令C、快捷键Ctrl+OD、选择“文件”菜单底部文件列表中文件3、在Word中,当多个文档打开时,关于保存这些文档的说法中正确的是A、用“文件”菜单的“保存”命令,只能保存活动文档B、用“文件”菜单的“保存”命令,可以重命名保存所有文档C、用“文件”菜单的“保存”命令,可一次性保存所有打开的文档D、用“文件”菜单的“全部保存”命令保存所有打开的文档4、在Word的编辑状态中,给字母A加上标,应使用“格式”菜单中的_____命令A、字体B、段落C、文字方向D、组合字符5、在Word中,如果要使文档内容横向打印,在“页面设置”中应选择的标签是A、文档网络B、纸张C、板式D、页边距《计算机应用基础》第04章第一题、单项选择题1、Excel主界面窗口中默认打开有“常用”工具栏和_______。
第八章数字视频基础本章开始讨论视频技术。
视频被认为是互联网时代最具影响力的媒体形式,无论是数字电影与电视,还是网络与移动视频,所有这些应用的核心都是视频技术。
从数据形态来看,视频就是图像序列,视频技术的基础当然就是图像处理技术。
但是由于视频表现为序列化的数据流,这使得视频的数据量急剧增长,同时,时间关系也变得十分重要。
本章首先介绍模拟视频的基本概念,因为数字视频是从模拟视频转换而来的,对模拟视频的了解会有助于全面把握数字视频技术。
其次介绍模拟视频的数字化,主要是采样格式问题。
第三部分对数字视频数据的形态进行分析,这是本章的重点,也体现了本教程的一贯风格。
8.1 模拟视频模拟视频的典型代表就是模拟电视。
模拟电视是一个复杂的系统,涉及信号采集与处理、网络传输、接收和呈现等等。
与其他信息技术类似,数据或信号处于核心地位。
因此,本节以电视信号为线索,介绍模拟电视系统的几个关键概念。
8.1.1 扫描扫描是通过信号去控制显示屏以得到电视图像的过程。
从形成图像的方式看,扫描分为隔行扫描(interlaced scanning)和逐行扫描(progressive scanning)两种。
图8-1表示了这两种扫描方式的差别。
黑白电视和彩色电视都用隔行扫描,而计算机显示图像时一般都采用非隔行扫描。
(a) 逐行扫描(b) 隔行扫描图8-1 图像的光栅扫描在逐行扫描中,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,如图8-1(a)所示。
在隔行扫描中,电子束扫完第1行后回到第3行开始的位置接着扫,如图8-1(b)所示,然后在第5、7、……行上扫,直到最后一行。
奇数行扫完后接着扫偶数行,这样就完成了一帧(frame)的扫描。
由此可以看到,隔行扫描的一帧图像由两部分组成:一部分是由奇数行组成,称奇数场(field),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图像。
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能得到一幅完整的图像。
在隔行扫描中,扫描的行数一定是奇数。
如前所述,一帧画面分两场,第一场扫描总行数的一半,第二场扫描总行数的另一半。
隔行扫描要求第一场结束于最后一行的一半,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,隔行扫描的总行数是奇数。
每秒钟扫描多少行称为行频;每秒钟扫描多少场称为场频;每秒扫描多少帧称帧频。
8.1.2 电视制式全球有三种主要的模拟彩色电视制式:NTSC制式、PAL制式和SECAM制式。
NTSC(N ational T elevision S ystems C ommittee)彩色电视制是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准,称为正交平衡调幅制式。
美国、加拿大等大部分西半球国家,以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式。
由于NTSC制式存在相位敏感造成彩色失真的缺点,因此德国(当时的西德)于1962年制定了PAL(P hase-A lternative L ine)制彩色电视广播标准,称为逐行倒相正交平衡调幅制式。
德国和英国等一些西欧国家,以及中国大陆、香港等国家和地区采用这种制式。
法国制定了SECAM(法文:Se quential C oleur A vec M emoire)彩色电视广播标准,称为顺序传送彩色与存储制式。
法国、俄罗斯、东欧等国家和地区采用这种制式。
NTSC、PAL和SECAM制式都是兼容制式。
这里说的“兼容”有两层意思,一是指黑白电视机能接收彩色电视广播,显示的是黑白图像,另一层意思是彩色电视机能接收黑白电视广播,显示的是黑白图像,这叫向后兼容(或逆兼容)。
为了既能实现兼容性而又要有彩色特性,彩色电视系统应满足下列要求:(1) 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。
(2) 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,在显示器上重现发送端的彩色图像。
PAL制式信号的主要扫描特性是:(1) 625行(扫描线)/帧,25帧/秒(40 ms/帧) ;(2) 高宽比(aspect ratio):4:3 ;(3) 隔行扫描,2场/帧,312.5行/场;(4) 颜色模型:YUV。
一帧图像的总行数为625,分两场扫描。
行扫描频率是15625Hz,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。
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 彩色电视制的主要特性是:(1) 525行/帧, 30帧/秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame) ;(2) 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) ;(3) 隔行扫描,一帧分成2场(field),262.5线/场;(4) 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。
(5) 每行63.5微秒,水平回扫时间10微秒(包含5微秒的水平同步脉冲),所以显示时间是53.5微秒;(6) 颜色模型:YIQ 。
一帧图像的总行数为525行,分两场扫描。
行扫描频率为15 750 Hz , 周期为63.5μs ;场扫描频率是60 Hz ,周期为16.67 ms ;帧频是30 Hz ,周期33.33 ms 。
每一场的扫描行数为525/2=262.5行。
除了两场的场回扫外,实际传送图像的行数为480行。
SECAM (法文:Sequential Coleur Avec Memoire)制式是法国开发的一种彩色电视广播标准,称为顺序传送彩色与存储制。
这种制式与PAL 制类似,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。
法国、俄罗斯、东欧和中东等约有65个地区和国家使用这种制式,图像格式为4:3,625线,50 Hz ,6 MHz 电视信号带宽,总带宽8MHz 。
8.1.3 模拟电视信号的类型(1)复合电视信号复合电视信号(composite video signal )是指在一路电流(或电压)中融合了亮度和色差信息,并与同步信息、消隐脉冲一起组成的单一信号。
由于一个信号包含了各种信息,所以复合电视信号又被称为全电视信号。
复合电视信号的主要优点是传输方便,因为只需要一个传输回路,传输线路简单、代价较低。
我们以PAL 制电视信号为例,来观察一下模拟电视信号的形态,这对读者理解电视制式的含义很有帮助。
图8-2是一个行周期的PAL 黑白复合电视信号。
图8-2 一个行周期的PAL 黑白复合电视信号从图8-2可以看出,一个行周期的PAL 电视信号持续64μs (微秒)。
这个64μs 可以这样计算出来,因为PAL 制式每秒25帧,而一帧包含625行,所以,一行的持续时间就是行同步(4.7μs ) 图像信号(52.2μs )前肩(1.3μs )后肩(5.8行消隐()1/25/625,正好等于0.000064秒,即64μs。
这个64μs又分为四个阶段,第一段是行同步时间,为4.7μs;第二段是行消隐的后肩部分,为5.8μs;第三段是主体,即图像信号部分(亮度值),占52.2μs,第四段是消隐信号的前肩部分,为1.3μs。
这样四段就构成一个行周期(64μs),当然,整个PAL电视信号会包含很多很多这样的行周期。
行消隐的前肩和后肩,再加上行同步时间,共计11.8μs,构成整个行消隐。
此外,PAL电视信号还有一些特殊的脉冲,如场同步脉冲、前均衡脉冲、后均衡脉冲等,这里就不详细解释了。
PAL复合电视信号的电平为1伏特,从白电平(表示白色)到黑电平(表示黑色)有0.7v,黑电平以上为同步电平。
以上是黑白电视信号的形态。
彩色电视信号又是如何构成的呢?实际上,PAL复合彩色电视信号与复合黑白电视信号的整体形态相同,区别仅在于,彩色电视信号在行消隐信号的后肩部分,调制了色差载波周期信号,如图8-3所示。
图8-3 PAL复合彩色电视信号的色差载波周期可以看到,PAL复合彩色电视信号巧妙地利用行消隐脉冲时间,插入了色差载波周期,从而实现了色差信号的传输。
由于色差信号位于行消隐信号的后肩部分,所以,色差信号俗称“肩信号”。
另外要注意,PAL制式采用了YUV彩色空间模型,有两个色差信号(U 和V),这两个色载波周期在空间上是前后相继的,但是存在一定的混叠。
从上述PAL复合电视信号的分析,读者容易理解,为什么彩色电视能够接收黑白电视信号,而黑白电视也可以接收彩色电视信号但是只能显示灰度图像。
显然,对彩色电视机来说,如果接收的是黑白电视信号,那么它只需要显示亮度信号即可,并不需要调整任何同步周期。
而对于黑白电视机,如果它接收的是彩色电视信号,那么它也只需要简单地忽视色差信号即可。
(2)分量电视信号第二种电视信号是所谓的分量电视信号(component video signal),它由三个独立的基色分量构成。
这三个独立基色可以是R、G和B,也可以是Y、I、Q,或者Y、U、V。
显而易见,从信号质量来看,分量电视信号是最佳的,但是也需要更高的带宽和更多的传输回路,所以传输代价比较高,比较适合短距离传输,如电视演播室内部的传输。
图8-4是一种常用的分量电视信号传输线及其接口。
图8-4 分量电视信号传输线及其接口(3)S-Video信号S-Video信号(Separated Video),又称分离电视信号,实际上是一种亮度和色差分别通过一个信号进行传播的电视信号。
很明显,S-Video信号是对分量电视信号与分离电视信号的折中,S-Video信号的亮度占用一个信号,但是,色差的两个分量(UV或IQ)共用另一个信号。
所以,S-Video信号有两个显著优点,一是减少了亮度信号与色差信号的相互干扰,二是不需要使用梳状滤波器来分离亮度与色差信号,这样可提高亮度信号的带宽。
显然,S-Video信号需要两条独立的信号传输线路,一条用于亮度信号,一条用于色差信号,这两个信号合在一起称为Y/C信号。
图8-5是S-Video信号使用的连接器(俗称S端子)及其传输电缆。