多媒体技术基础--单元7

2010-12-5 19
7.3 MPEG标准
7.3.1 MPEG-1和MPEG-2数字视频
1. MPEG-1 MPEG-1标准的正式名称为“信息技术－用于数据速率 大约高达1.5Mb/s的数字存储媒体的运动图像和伴音编码” （Information technology-Coding of moving picture and associated audio for digital storage media at up to about 1.5Mb/s），主要是针对当时具有1.5Mb/s数 据传输率的CD-ROM开发的，其目标是要把目前广播视频信 号压缩到能够记录在CD光盘上，并能够用单速光盘驱动器 来播放，图像具有家用录像机VHS的质量和高保真的伴音 效果。
复合视频信号接口（左）及连接电缆
2010-12-5
10
7.1 视频
7.1.3 模拟视频信号的类型
3．S-Video信号
S-Video（Separated video）是一种两分量的视频信号， 它把亮度和色度信号分成两路独立的模拟信号（称为Y/C信号）， 使用两条信号电缆线分别传输，并可以记录在模拟磁带的两路 磁迹上。
RF射频信号（radio frequency）是一种为了能在空中传播 电视信号，而由视频全电视信号调制成的信号。电视机从天线 或有线电视电缆接收到的就是射频信号。
2010-12-5
9
7.1 视频
7.1.3 模拟视频信号的类型
2．复合视频信号（composite video signal）
包含亮度信号、色差信号和所有同步信号的单一信号叫做 复合电视信号。复合电视信号是把亮度信号和色差信号复合在 一起，使用一条信号电缆线传输，并可以记录在模拟磁带的单 路磁迹上。
2010-12-5
6
7.1 视频
7.1.2 模拟电视制式
TV制式 PAL 制定与使用 德国1962年制定，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。 1952年美国国家电视标准委员会定义，美国、 加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩 国、菲律宾等国和中国台湾地区采用这种制 式。 由法国制定，法国、前苏联及东欧国家采用 这种制式。世界上约有65个地区和国家试验 这制式。 行/帧 625 帧/秒 25 颜色 模型 YUV
MPEG-2（基本型） 1994年(DIS) 数字TV，DVD TV，576×720像素 50-60 场/秒 15 Mbit/s 相当于NTSC/PAL电视 30 ~ 40
2010-12-5
22
7.3 MPEG标准
7.3.2 MPEG-4多媒体交互标准
MPEG-4于1999年成为国际标准，标准名为Very-low bitrate audio-visual coding（超低速率视听编码），主 要为视听（audio-visual）数据的编码和交互播放开发算 法和工具，是一个数据速率很低（64kb/s以下）的多媒体 通信标准。
2010-12-5
12
7.2 视频的数字化
7.2.1 分量数字化
“分量数字化”（component digitization），表示 对彩色空间的每一个分量进行数字化。通常的做法是首先 把模拟的全彩色电视信号分离成YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩 色空间中的分量信号，然后用三个-5
18
7.2 视频的数字化
7.2.3 数字视频的压缩原理
（1）帧内压缩
也称空间压缩（spatial compression），当压缩一帧视频 时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际 上与静态图像压缩类似。
（2）帧间压缩
帧间压缩是基于许多视频的连续前后两帧具有很大的相关性， 或者说前后两帧信息变化很小的特点，也就是说连续的视频其相 邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余 量就可以进一步提高压缩量。
7.1.1 视频的原理
1.当物体反射回来的光线通过摄像机的透镜时，该光线被CCD （Charge-Coupled Device，电荷耦合器）传感器件转换为电 信号。 2.模拟摄像机的视频信号被传送到录像机（VCR，Video Cassette Recorder），录像系统采用电磁转换的方式将视频 信号记录在磁带上。 3.在数字摄像机中，经CCD处理得到的视频信号首先被数字化成 为一个单独的帧，然后这些数字数据被写入磁带。不同的数字 摄像机采用的录制格式也不同，如DV、DVCPRO、DVCAM等。
NTSC
525
30
YIQ
SECAM
625
25
YUV
2010-12-5
7
7.1 视频
7.1.3 模拟视频信号的类型
分量信号接口 复合视频接口
RF射频输入输出接口
S-Video输入输出端子
2010-12-5
8
7.1 视频
7.1.3 模拟视频信号的类型
1．RF射频信号（radio frequency）
2010-12-5
24
7.4 视频文件的格式及播放
7.4.1 视频文件格式
2．AVI视频格式
– AVI（Audio Video Interleave）是一种音频视频交插记录的 数字视频文件格式。是PC系统中使用最为广泛的视频文件 格式，同QUICKTIME和MPEG并称为电脑的三大主流视频 技术。 – AVI文件可以采用不压缩的方式，在采集原始模拟视频时可 以用不压缩方式获得最优质的图像，以便编辑后再压缩。 – AVI格式还有一个特点就是具有开放性，它可以采用不同的 压缩算法，也就是说，同样是以AVI为后缀的视频文件，其 采用的压缩算法可能也不同，因此需要相应的解压缩软件才 能识别和回放。
2010-12-5
16
7.2 视频的数字化
7.2.2 视频数字化的采样与量化
3．采样格式 （1）4:4:4 YCbCr格式 （2）4:2:2 YCbCr格式 （3）4:1:1 YCbCr格式
2010-12-5
17
7.2 视频的数字化
7.2.2 视频数字化的采样与量化
4．量化 CCIR061规定，每个分量的每个样本精度为8比特，即 256个等级，但实际上亮度信号占220级、色度信号占225 级，其他们作同步、编码等控制用，这可以满足消费类和 计算机应用。对于编辑类应用，每个分量的每个样本的精 度则要为10比特，即每个像素样本要30位。
S端子和S端子连接电缆
2010-12-5
11
7.1 视频
7.1.3 模拟视频信号的类型
4．分量视频信号
分量视频信号（component video signal）指每个基色分量 作为独立的电视信号。每个基色既可以用RGB表示，也可以用亮 度-色差表示，如YIQ，YUV，它通过3路导线传输并记录在模拟 磁带的3路磁迹上。
2010-12-5
21
7.3 MPEG标准
7.3.1 MPEG-1和MPEG-2数字视频
MPEG-1和MPEG-2的主要不同指标
名称 标准化时间 主要应用 空间分辨率 时间分辨率 位速率 质量 压缩率
MPEG-1 1992年 CD-ROM上的数字视频， VCD CIF格式(1/4 TV)，288×360 像素 25 - 30 帧/秒 1.5 Mbit/s 相当于VHS 20 ~ 30
多媒体技术基础 --数字视频
授课教师： Email:
学习目标
1．了解模拟视频的基本知识。 2．理解视频的数字化及压缩原理。 3．熟悉MPEG视频标准。 4．熟悉各种常见数字视频的文件格式及特点。 5．掌握将模拟视频转换为数字视频的方法。 6．掌握使用数字摄像机采集视频的方法。 7．了解非线性编辑的基本知识及常用的非线性编辑软件特点 和功能。 8．能够用某一视频编辑软件进行基本的视频编辑，将编辑好 的数字视频制作为视频节目光盘。
14
7.2 视频的数字化
7.2.2 视频数字化的采样与量化
2．CCIR为NTSC制、PAL制和SECAM制规定了共同的电视图像采 样频率fs=13.5Hz。根据采样频，可以算出每一扫描行采 样的样本点数： 对PAL制、SECAM制，采样频率 fs=625×25×N=15625×N=13.5MHz，N=864； 对NTSC制，采样频率 fs=525×29.97×N=15734×N=13.5MHz，N=858
2010-12-5
15
7.2 视频的数字化
7.2.2 视频数字化的采样与量化
3．采样格式 对彩色电视图像进行采样时，可以采用两种采样方法。 一种是使用相同的采样频率对图像的亮度信号和色差信号 进行采样，另一种是对亮度信号和色差信号分别采用不同 的采用频率进行采样。如果对色差信号使用的采样频率比 对亮度信号使用的采样频率低，这种采样就称为图像子采 样(subsampling)。
2010-12-5 25
7.4 视频文件的格式及播放
7.4.1 视频文件格式
3．MOV视频格式
– Apple公司的Macintosh机上的视频格式，MOV为后缀，相应 的视频应用软件为Apple's QuickTime for Macintosh。同时 Apple公司也推出了适用于PC机的视频应用软件Apple's QuickTime for Windows，因此在MPC机上也可以播放MOV视 频文件。 – MOV也可以作为一种流文件格式。QuickTime能够通过 Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放功能， 为了适应这一网络多媒体应用，QuickTime为多种流行的浏览 器软件提供了相应的QuickTime Viewer插件（Plug－in），能 够在浏览器中实现多媒体数据的实时回放。
2010-12-5
20
7.3 MPEG标准
7.3.1 MPEG-1和MPEG-2数字视频
2.MPEG-2 MPEG-2的标准名称为“信息技术----运动图像和伴音 信息的通用编码（Information technology—Generic coding of moving pictures and associated audio information）”，是1996年由MPEG组织推出的旨在解决 多媒体传输问题的标准。MPEG-2是高分辨率视频图像的标 准，针对分辨率为720×484的广播级视频图像，它要达到 的最基本目标是位速率为4-9Mb/s，最高达15Mb/s。除了 作为DVD的指定标准外，还为广播，有线电视，电缆网络 以及卫星直播提供广播级的数字视频所采用的基本标准。