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0301数字视频技术基础讲解PPT课件

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第五章 数字视频基础.ppt

第五章 数字视频基础.ppt
第五章 数字视频基础
5.1彩色电视制式
NTSC彩色电视制式是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。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。
5.1彩色电视制式
德国在1962年制定了PAL彩色电视广播标 准，称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、 英国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国 家采用这种制式。
电视扫描术语
每秒钟扫描多少行称为行频fH；每秒钟扫 描多少场称为场频ff；每秒扫描多少帧称 帧频fF。ff和fF是两个不同的概念)/帧，25帧/秒(40 ms/ 帧)
高宽比(aspect ratio)：4:3 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场 颜色模型：YUV
逐行扫描
在逐行扫描方式中，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。
隔行扫描
在隔行扫描方式中，电子束扫完第1行后从第3行开始扫，接着扫 第5行，7行、……,一直扫到最后一行的中间。奇数行扫完后以同样 的方式扫描偶数行，这样就完成了一帧的扫描。由此可见，隔行扫 描的一帧图像是由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数场， 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。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 都要扫描两遍才得到一幅完整的图像。
隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场 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。 每行63.5μs，水平回扫时间10μs (包含5μs的
水平同步脉冲)，所以显示时间是53.5μs 颜色模型：YIQ
彩色电视信号特点
彩色电视中，用Y、C1, C2彩色表示法分别表示 亮度信号和两个色差信号，C1，C2的含义与具体 的应用有关:

第2章数字视频描述数字视频基础

第2章数字视频描述数字视频基础
称为RGB基色。 • 反射光源的基色系包括青色、品色和黄色，
称为CMY基色。 RGB和CMY基色系是互补的，也就是说混合 一个色系中的两种彩色会产生另外一个色系中 的一种彩色。
第2章数字视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
RGB基色系
第2章数字视频描述数字视频基础
CMY基色系
色调表示（色轮）
2.1 颜色感知和表示
三类锥状细胞其峰值分别位于红色(570nm附 近)、绿色(535nm附近)和蓝色(445nm附近)波 长，它们的组合可以使人类感知任何彩色，这 就是彩色视觉的三感光细胞原理。
图2.1 第人2眼章数视字网视频膜描中述数三字类视锥频基状础细胞的光吸收通带函数
2.1 颜色感知和表示
• 外部因素：ห้องสมุดไป่ตู้
– 可见光
第2章数字视频描述数字视频基础
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2.1 颜色感知和表示
光有两个属性：亮度 和 色度。 亮度：指光的明亮程度，与可见波段的总能
量成正比。 色度：指光的颜色和深浅，依赖于光的波长
成分。
色度
色调： 指彩色的颜色
饱和度：指彩色的纯度
第2章数字视频描述数字视频基础
HVS(人类视觉系统)
2.1 颜色感知和表示
CMY（青色、品色和黄色，
用于打印和印刷）
彩色打印机可以通过以适当比例混合具有 所选基色的三种颜料来产生不同的彩色。多数 打印机采用CMY基色，为了更鲜艳和宽范围的 彩色再现，一些彩色打印机在CMY基色中增加 了黑色(K)，从而采用4种基色，这就是所谓的 CMYK基色，它能更真实地再现黑色。
视频信号是一个二维图像序列，它是运动的 三维场景在摄像机图像平面上的投影。我们得到 的画面中任一点的颜色是与所观察场景中特定的 三维点处发出或反射的光相关联的。

数字视频设计与制作技术(第三版)配套课件

数字视频设计与制作技术(第三版)配套课件
• 其文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盘上的 .vob等。
1.3.3 常见数字视频格式
• （3）MPEG-4能够保存接近于DVD画质的小体积视频文件。这种 文件格式还包括了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩 性、动画精灵、交互性甚至版权保护等一些特殊功能。这种数字视 频格式的文件扩展名包括.asf、mov和DivX AVI等。
• 2. EFP方式 EFP，即电子现场制作（Electronic Field Production）。EFP也是电视技术迅速发展的产物，它应当是对 一整套适用于“野外”或“演播室外”节目制作的电视设备的统 称。
电视转播车
电视转播车内部设备
1.1.3 电视节目制作的方式
• 3. ESP方式 • ESP，亦即“电视演播室制作”（Electronic Studio Production
数字视频设计与制作技术 （第三版）配套课件 （710页）
基础篇
第1章 数字视频制作基础 第2章 视听语言的视觉构成 第3章 视听语言的听觉构成 第4章 视听语言的语法
编导篇
第5章 数字视频作品的设计与策划 第6章 导演工作
摄像篇
第7章 数字视频作品的画面拍摄 第8章 数字视频作品的声音录制
编辑篇
1. 格式工厂
格式工厂
2. MediaCoder
• MediaCoder是一个免费的通用影音转码工具，如图1-8所示。它 将众多来自开源社区的优秀音频视频编解码器和工具进行整合，让 用户可以自由地转换音频和视频文件，可满足各种场合下的转码需 求。它具有极为丰富的可调转码参数，使用多线程设计，单个任务 即可利用多核处理器能力，而且多任务并行处理时，最大化多处理 器利用率。另外，其良好的可扩展的程序架构，可快速适应新的需 求，不断增加新的格式的支持。

视频技术基础》第三章

视频技术基础》第三章

用色差信号对负载波进展平衡调幅，数 学表达式为：
UB-Y=(B-Y)Sinωsct
0. 89
0. 59 0. 3
(a)
0
－ 0.59
－ 0.3
－ 0.89
0 B－Y
(b)
0. 89
0.v89
0.59 0.59
0. 3
0. 3
0 (c)
0° 180°
180° 0°
180°
0°
sin SCt B－ Ysin SCt
3. 2. 1 图像信号的钳位
图像与视频信号
峰值白电平
0.7V 0.3V
黑电平〔0～50mV〕 消隐电平〔0电平〕
行同步信号
一行黑白全电视信号
视频信号的频带为：0～6MHZ，视频信号中 高 频成分表示图像的边缘； 0表示图像内容变化缓慢 的局部，接近直流，低频成分表示图像中的背景。
作为视频放大电路，为了防止直流成分的丧失 需要采用直流放大器，采用多级直流放大容易引起 电平飘移，在实际应用中仍采用RC交流耦合放大 器，由于电容的隔直流作用，信号中的直流会丢 失。
位置：放在行消隐后肩。
如果丧失色同步信号将会失去彩色。
3. 4. 2 色度信号的幅度压缩
(1).为什么压缩： 根据频谱交织原理，为了节省频带，需要将色度信号叠
加在亮度信号上传送。如果色度信号不压缩，叠加后的标准 彩条信号的电平范围大大超过了黑白电视所规定的范围。
可计算得出：Y、R－Y、B－Y、C以及Y－C、Y－ C
采用不同的处理方法就构成不同的彩色电视制 式，现在世界流行的三种彩色电视制式：
NTSC〔N制〕 PAL〔P制〕 SECAM
3. 2 黑白CCD电视摄像机

数字视频技术共33页

数字视频技术共33页

60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
数字视频技术
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克

数字视频技术基础

数字视频技术基础
缺点：由于现存电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的 高清晰度画面质量在电视上效果并不明显。
4、 MPEG－4格式：
MPEG-4标准主要应用于视频电话(Video Phone)，视像电子邮件(Video Email)和电子 新闻(Electronic News)等，其传输速率要求 较低，在4800-64000bits/sec之间，分辨率 为176X144。
优点：体积小，便于移动网络传输。 缺点：分辨率低。
11、 MTS格式：
MTS是顺应高清时代到来的一种新兴的高清封装格式，其分辨率可达 1280*720高清标准(HD)，甚至是1920*1080的全高清标准(Full HD)，常见 于当前一部分索尼高清摄像机或其他品牌摄像机录制的视频，通过索尼 高清摄像机录制的视频，未经采集时，在软件和摄像机上显示格式，即 后缀为.mts，经过软件采集导入后，后缀为.m2ts，但无论后缀为何，其 本质即编码组成并未变化。
该格式普及率不高。
9、MKV格式：
Matroska是一种新的多媒体封装格式， 也称多媒体容器 (Multimedia Container)。它 可将多种不同编码的视频及16条以上不同 格式的音频和不同语言的字幕流封装到一 个Matroska Media文件当中。MKV最大的特 点就是能容纳多种不同类型编码的视频、 音频及字幕流。
缺点：因WMV格式可添加证书，容易 被人利用绑定病毒。
6、HDTV格式：
HDTV是High Definition Television的简称， 翻译成中文是“高清晰度电视”的意思，HDTV技 术源之于DTV（Digital Television）“数字电视” 技术，HDTV技术和DTV技术都是采用数字信号，而 HDTV技术则属于DTV的最高标准，拥有最佳的视频、 音频效果。

第7章 数字视频技术


7.1.2 动画的分类与实现
• 动画实现技术概括起来有以下几种：
– 1）帧动画，也称全屏动画或页动画。事先建立并存储许多全屏画 面，播放时将这些帧画面按适当的顺序和速度拷贝到屏幕上，以产生 动画效果。这是产生各种动画的基本方法。
– 2）位块动画，也称为块图形动画。它仅对屏幕的一小块进行操作， 特点是速度快。
7.2 模拟视频与数字视频
• 模拟视频基于模拟技术以及图像的广播与显示所确定的国 际标准。模拟视频图像具有成本低和还原度好等优点，因 此在电视上看到风景录像，往往具有身临其境的感觉。但 它的最大缺点是不论被记录的图像多么清晰，经过长时间 的存放之后，视频质量将大大降低；或者经过多次复制之 后，图像的失真就会很明显。而数字视频可以弥补这些缺 陷，它不仅可以无失真地进行无限次复制，而且还可以对 视频进行创造性的编辑，如特技效果等。
7.3 视频信息的处理
• 视频技术包括视频信号数字化和视频编码两个方面。与音 频数字化一样，视频数字化的目的是将模拟视频信号经模 数转换和彩色空间变换等过程，转换成计算机可以显示和 处理的数字信号；视频编码是将数字化视频信号经过编码 成为电视信号，从而可以录制到录像带上或在电视上播放。 尽管发展的历史不长，但视频技术的应用如今己经非常广 泛，对不同的应用环境可以采用不同的技术，视频编码技 术己经基本成熟。 • 在多媒体系统中，对视频信号的处理大致分为三个过程： 视频信息的采集、编辑和应用。
7.3.1 视频信息的采集
• 在多媒体计算机中，视频信号的捕获主要借助于视频采集 卡（video capture board）进行，它将模拟视频信号转换成 数字视频信号，同时对转换后的数字视频信息进行压缩处 理，并将压缩后的数据保存在内存中或直接存储到磁盘中， 以便进一步对其进行处理与应用。视频采集卡的工作方式 可以是连续帧采集形成视频文件，也可以是单帧采集以静 止图像的形式保存。同时为了提高系统的利用率，一般在 采集卡上设计有视频信息的压缩存储电路，目的是实现对 视频信息的压缩处理，这关系到视频文件在计算机中所占 用的存储空间，以及播放时所需的解压时间，从 模拟视频与数字视频

数字视频的基本概念与编辑处理精品课件

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6.1.2 数字视频的文件格式
1．AVI格式视频文件 2．MOV格式视频文件 3．MPG格式视频文件 4．DAT/VOB格式视频文件 5．RM/RMVB格式视频文件 6．ASF/WMV格式视频文件 7．MP4格式视频文件
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1．AVI格式视频文件
AVI格式是Microsoft Video for Windows软 件所使用的视频文件格式。它是目前较为流行的一 种视频文件。早期的AVI文件采用Intel公司的Indeo 视频有损压缩技术将视频信息与音频信息混合交错 地存储在同一文件中，较好地解决了音频信息与视 频信息同步的问题。而现在的AVI文件多数是复合 格式，也就是说这个格式的文件，具体压缩方式依 赖于文件头对格式的描述。不同的AVI文件，具体 的压缩方法可能区别很大。
模拟视频具有成本低和还原度好等优点，但它在 存储和传输效率上存在很大缺陷，在模拟视频中不 论被记录的图像多么清晰，经过一段时间的存放之 后，或者经过长距离的传输和多次复制之后，视频 质量将大为降低，图像的失真很明显。
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2．数字视频（DIGITAL VIDEO）
计算机处理的是数字视频。数字视频技术有两种 获取方式，一是将模拟视频信号经过数字化转换为 数字视频产品；二是指数字摄像机拍摄的视频信号。
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6.2.1 PREMIERE CS3基础
Premiere为非线性视频编辑软件，它主要用来对数字视频 进行编辑和输出，它具有如下基本功能。
（1）可以实时采集来自视频卡、数码照相机的视频信号。 （2）可以综合处理图像、动画、声音以及视频等多种媒 体素材。 （3）提供多个视频和音频编辑轨道，可以方便地对视频 和音频进行连接、复合等处理。对于视频，可以把视频文件 按每一帧展开，以帧为单位进行编辑。 （4）可以对视频进行多种特技效果处理。 （5）可以给视频配上文字、图像、声音。
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图像与视频安全
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1.视频简介
§1.1 模拟视频与数字视频
视频（Video）最初是在电视系统中提出的； 20世纪20年代后期，俄裔美国物理学家、现代电视之父弗
拉迪米尔·兹沃尔金为代表的光电管及阴极射线管为核心技 术的全电子电视系统问世后，才有真正意义上的视频，即 黑白视频； 在不考虑电视调制发射和接收等诸多环节，仅考虑和研究 电视基带信号的摄取、改善、传输、记录、编辑、显示的 技术就叫做“视频技术”； 主要应用于广播电视的摄录编系统、安全及监控、视频通 信和视频会议、远程教育及视听教学、影像医学、影音娱 乐和电子广告等行业和领域。
下面以计算机广泛采用的数字化技术，即flashA/D变换器来具体看一 下数字化工作情况：
将图像分成栅状，每个小格子代表像素， 且位置确定。Flash变换器对每个像素 取样，量化、编码后，将这些数据存储 到存储器中。
计算机技术中，一个字节可以表示 0~255范围内的值，但作为视频信号幅 度，只能在0~100 IRE单位之间。
▪ 量化电平越细，失真程度越低，数字化后的比特率越 高。反之，相反。
▪ 一般来说，二进制方式，其量化比特为8的话，其量化 电平数为28，即256个量化电平。
▪ ITU-601标准规定，演播室用量化位数为10bit，用于 传输的量化位数为8bit
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§1.1.3 数字视频
❖ 编码
▪ 按照一定的规律，将时间和幅度上离散信号用对应的 二进制或多进制代码表示。
➢ 扫描行数（扫描分辨率）越多，电视清晰度越高
分类：
– 隔行扫描： – 逐行扫描：简单、可靠、图像清晰，但要求传输通
道具有很宽的频带；计算机
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§1.1.2 扫描
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
逐行扫描
隔行扫描
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§1.1.3 数字视频 ❖ 广义的数字视频——是指依据人的视觉暂留特性
，借助计算机或微处理器芯片的高速运算，加上 Codec技术、传输存储技术等来实现的以比特流 为特征的，能按照某种规律和标准在显示终端上 再现活动影音的信息媒介；
– 根据视觉暂留原理，要使人的视觉产生连续的动态 感觉，每秒钟图像的播放帧数要在24～30（帧频）;
➢帧频：每秒播放的帧数
§1.1.1 视频的基本概念 图像序列构成视频
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§1.1.2 扫描
Logo
扫描：
➢ 原理：传送电视图像时，将每幅图像分解成很多像 素，按照一个一个像素、一行一行的方式顺序传送 或接收；
注：IRE是视频测量中的单位，广播级视频电平规定了任何视频信号在播放时 的亮度电平都不能超过100 IRE。
§1.2 视频分辨率
Logo
视频质量通常用线分辨率来度量； 本质上是表示在显示器上可以显示多少不同的黑 白垂直线；
Logo
§1.2.1 标准清晰度
❖ 标准清晰度视频通常定义为480或576的隔行有效 扫描线的视频，分别称为“480i”和“576i”；
2比特码 （4个）
8比特码 （256个）
幅 度
11
10001011
10
10001010
01
10001001
00
10001000
t 以上是分别用2和8比特码量化的电平。
t
根据取样的量化电平数，确定量化比特码
数。
Logo
§1.1.3 数字视频
❖ 视频数字化
▪ 将视频信号经过视频采集卡转换成数字视频文件存储在数字载体 中。
❖ 固定像素（非CRT）、具有4：3宽高比的消费类 显示器通过转换后，对应于720×480p或720×576p 的有效分辨率；
❖ 对于16：9的宽高比，转换后的有效分辨率对应 于960×480p或960×576p。
§1.2.3 高清晰度
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❖ 高清晰度视频通常定义为具有720逐行（720p）
数字视频技术基础
视频应用
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图像与视频信号处理无所不在
视频应用
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基于内容的图像检索
Logo
基于形 状检索
基于内容的图像检索
Logo
基于颜 色检索
基于骨 架检索
视频检索
Logo
视频跟踪
Logo
视频跟踪应用
Logo
人机交互
视频驱动的表情动画
视频跟踪应用
Logo
自动行驶车辆
夜间车辆跟踪
§1.1.1 视频的基本概念
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➢ 视频：动态图像，是一组图像按时间顺序 的连续展示
➢ 按信号组成和存储方式的不同：
– 模拟视频：是由连续的模拟信号组成的图像 序列，像电影、电视和录像的画面；
– 数字视频：是一系列连续的数字图像序列；
§1.1.1 视频的基本概念
Logo
➢帧：一段视频中的每一幅图像称为一帧；
❖ 固定像素（非CRT）、具有4：3宽高比的消费类 显示器通过转换后，对应于720×480i或720×576i 的有效分辨率；
❖ 对于16：9的宽高比，转换后的有效分辨率对应 于960×480i或960×576i。
Logo
§1.2.2 增强清晰度
❖ 增强清晰度视频通常定义为480或576的逐行有效 扫描线的视频，分别称为“480p”和“576p”；
❖ 狭义的数字视频——是指与具体媒体格式所对应 的数字视频，如DV格式数字视频、DVD光盘格 式数字视频、AVI桌面格式数字视频、RM流媒体 格式数字视频、MP4固体存储数字视频等。
§1.1.3 数字视频
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§1.1.3 数字视频
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低通滤波器容许低频信号通过, 减弱(或减少)频率高于截 止频率的信号的通过。
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§1.1.3 数字视频
❖ 取样（采样）
▪ 将时间和幅度上连续的模拟信号转变为时间离散的信号， 即时间离散化。
幅 度
t
取样频率至少是模拟信 号最高频率的两倍。
一般选在2.5倍左右。
t
Logo
§1.1.3 数字视频
❖ 量化
▪ 将幅度连续信号转换为幅度离散的信号，即幅度离散 化。
▪ 度量每一个取样值，归类于设定的量化电平中的一个 电平。
目标的检测与识别
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视觉处理系统应用
Logo
图像与视频拼接
普通相机视场：50×350 人眼视场：200×1350 全景拼接（Panoramic Mosaic）：360×1800
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一二维维旋旋转转情情况况
图像与视频拼接
Logo
图像与视频拼接
Logo
配
拼
准
接
存在相机抖动的拼接
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