第2章数字视频描述数字视频基础
《数字媒体技术》教案
《数字媒体技术导论》教案课程名称：数字媒体技术教学章节：第1章 数字媒体技术概论教学目的：了解媒体、数字媒体的内涵及特性，了解数字媒体研究及应用开发的概况。
教学重点：了解媒体的概念、特性及分类。
掌握数字媒体的定义、传播模式及其特性。
指导数字媒体技术的研究及应用开发领域。
教学难点：数字媒体特性及传播模式教学器具：教学课件。
教学课时：2学时授课教师：孙清伟教学内容：章节概要：第一章 数字媒体技术概论1.1 媒体及特性1.1.1媒体概念1.1.2媒体特性1.2 数字媒体及特性1.2.1数字媒体概念1.2.2数字媒体特性1.2.3数字媒体传播模式1.3 数字媒体技术的研究领域1.3.1数字媒体内容产业1.3.2数字媒体技术发展趋势1.3.3数字媒体技术研究领域1.3.4数字媒体应用领域主要内容媒体概念及特性 数字媒体及特性 媒 体媒体特性媒体分类数字媒体数字媒体特性数字媒体的研究领域 数字媒体内容产业数字媒体技术发展趋势数字媒体技术研究领域数字媒体传播模式数字媒体应用1.1 媒体及特性➢媒体，有时候也被称媒介或媒质。
➢媒体包括多种含义。
➢媒体是一种工具，包括信息和信息载体两个基本要素。
➢一张光盘不能称为媒体，只有记录了信息，并可进行信息传播时才称为媒体。
1.1.1媒体概念媒体的英文单词是medium，源于拉丁文的medius，其含义是中介、中间的意思，常用复数形式media。
同时，媒体又是信息交流和传播的载体。
媒体包括两层含义：（1）传递信息的载体，称为媒介，是由人类发明创造的记录和表述信息的抽象载体，也称为逻辑载体，如文字、符号、图形、编码等。
（2）存储信息的实体，称为媒质，如纸、磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。
载体包括实物载体、或由人类发明创造的承载信息的实体，也称为物理媒体。
媒体分类媒体依据信息划分具有不同表现形式。
➢按照人的感觉，媒体可分为视觉媒体、听觉媒体等；➢按照信息的表现形式，媒体可分为语言媒体、文字媒体、音乐媒体、图形媒体、动画媒体和视频媒体等；➢按照信息的种类，媒体可分为新闻媒体、科技信息媒体、生活媒体等。
第二章___数字视频基础(数字视频建模)
X’ = [R]X+T
物体模型
刚体运动模型
物体绕三维空间的原点转动，旋转矩阵为：
cos y sin x 0 sin cos x y 0 0 sin y cos z 1 0 sin z 0 0 cos y sin z cos z 0 0 0 1
x cos Z y sin Z
x x Z x y y y Z
28
物体模型
关于真实物体的假设 物体
场景中可以分离的实体 描述模型：形状、运动、纹理 由占据的三维空间来描述 物体表面 三角形网格方法 控制点（顶点） P1 索引面
6
随机图像与各态历经性
各态历经：随机过程中的任一实现（样本函数） 经历了随机过程的所有可能的状态。 随机过程的一阶和二阶概率密度函数，通常无法 得到 具有各态历经性的随机图像集平均等于样本平 均随机图像的统计特性可以通过某个样本函数 求平均得到可以用样本图像来表征各态历经的 平稳随机图像 具有各态历经性的随机图像 平稳随机图像
26
摄像机模型
摄像机运动
X X 摇和倾：绕X轴和Y轴旋转 Y R X R Y Y Z Z 0 0 1 cosY 0 sin Y R X 0 cos X sin X R Y 0 1 0 0 sin sin 0 cos cos X X Y Y
f r ( P, t , ) r ( P, t , ) f p (t , ) cos
数字视频基础知识
第三章数字视频基础知识3.1 视频的基础知识在人类接受的信息中，有70%来自视觉，其中视频是最直观、最具体、信息量最丰富的。
我们在日常生活中看到的电视、电影、VCD、DVD以及用摄像机、手机等拍摄的活动图像等都属于视频的范畴。
摄影机是指用胶片拍摄电影的机器，摄像机是用磁带、光盘、硬盘等作为界质记录活动影像的机器，广泛用于电视节目制作、家庭及其他各个方面。
摄影机使用胶片和机械装置记录活动影像，所采用的是光学和化学记录方式，摄象机是采用电子记录方式。
1 视频的定义⏹视频(Video)就其本质而言，是内容随时间变化的一组动态图像(25或30帧/秒)，所以视频又叫作运动图像或活动图像。
⏹一帧就是一幅静态画面，快速连续地显示帧，便能形运动的图像，每秒钟显示帧数越多，即帧频越高，所显示的动作就会越流畅。
『视觉暂留现象』⏹人眼在观察景物时，光信号传人大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留现象”。
☐具体应用是电影的拍摄和放映。
☐根据实验人们发现要想看到连续不闪烁的画面，帧与帧之间的时间间隔最少要达到是二十四分之一秒。
⏹视频信号具有以下特点：☐内容随时间而变化☐有与画面动作同步的声音(伴音)⏹图像与视频是两个既有联系又有区别的概念：静止的图片称为图像(Image)，运动的图像称为视频(Video)。
⏹图像与视频两者的信源方式不同，图像的输入靠扫描仪、数字照相机等设备；视频的输入是电视接收机、摄象机、录象机、影碟机以及可以输出连续图像信号的设备。
2.视频的分类⏹按照处理方式的不同，视频分为模拟视频和数字视频。
⏹模拟视频（Analog Video）☐模拟视频是用于传输图像和声音的随时间连续变化的电信号。
早期视频的记录、存储和传输都采用模拟方式，如在电视上所见到的视频图像是以一种模拟电信号的形式来记录的，并依靠模拟调幅的手段在空间传播，再用盒式磁带录像机将其作为模拟信号存放在磁带上。
(重点)多媒体技术及应用 考试(1-4章)复习大纲
第1章多媒体技术基础1.1 多媒体技术概述1.1.1 多媒体技术的发展1.1.2 多媒体技术的基本概念1.1.1 多媒体技术的应用1.1.4 多媒体的关键技术1.2 多媒体硬件系统1.2.1 多媒体输入输出设备1.2.2 多媒体接口设备1.2.3 多媒体存储设备1.3 多媒体软件系统1.3.1 多媒体软件1.3.2 多媒体应用系统的设计流程1.1.1 多媒体技术的发展1.1.2 多媒体技术的基本概念1.媒体的含义⏹表示信息的载体：如文字、声音、图像、动画、视频、语言等。
⏹存储信息的实体：如磁盘、磁带、光盘、纸张等。
⏹传播信息的载体：如电视、电影、报纸、杂志、网络等。
2.媒体的类型¡ª¡ª CCITT（国际电报电话咨询委员会)⏹感觉媒体：指能直接作用于人的感官，使人能直接产生感觉的一类媒体。
如语言、音乐，自然界的各种声音、图形、图像、文字、数据等。
⏹表示媒体：即感觉媒体的表示媒介。
如图像编码、文本编码和声音编码等。
⏹显示媒体：即输入输出媒体的设备，如键盘、显示器、话筒，喇叭和打印机等。
⏹存储媒体：用来存放表示媒体的物理载体，如磁盘、磁带、光盘等。
⏹传输媒体：传输媒体的物理载体。
如空气、电话线、电波、电缆和光缆等。
1.1.2 多媒体技术的基本概念3. 多媒体（Multimedia）主要包括文字、图形、图像、音频、动画和视频等多种信息载体。
⏹文字：指各种字母、数字和符号等文本信息；⏹图形：由描述点、线、面的大小、形状、维数和位置的图形指令生成的几何图形(矢量图形) ⏹图像：由许多的像素点构成，每个像素点用若干二进制位来表示颜色和亮度等信息(位图)⏹音频：包括语音、音乐和各种声音效果；⏹动画：通过计算机自动生成关键帧之间的连续图像，按照一定速度连续播放形成动画；⏹视频：若干静态图像画面的连续播放形成了视频，每一幅画面称为一帧；4. 多媒体技术利用计算机及相应的多媒体设备，采用数字化处理技术，将文字、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体有机结合起来进行处理的技术。
《数字媒体技术》教(学)案
《数字媒体技术导论》教案课程名称：数字媒体技术教学章节：第1章 数字媒体技术概论教学目的：了解媒体、数字媒体的涵及特性，了解数字媒体研究及应用开发的概况。
教学重点：了解媒体的概念、特性及分类。
掌握数字媒体的定义、传播模式及其特性。
指导数字媒体技术的研究及应用开发领域。
教学难点：数字媒体特性及传播模式教学器具：教学课件。
教学课时：2学时授课教师：清伟教学容：章节概要：第一章 数字媒体技术概论1.1 媒体及特性1.1.1媒体概念1.1.2媒体特性1.2 数字媒体及特性1.2.1数字媒体概念1.2.2数字媒体特性1.2.3数字媒体传播模式1.3 数字媒体技术的研究领域1.3.1数字媒体容产业1.3.2数字媒体技术发展趋势1.3.3数字媒体技术研究领域1.3.4数字媒体应用领域主要容媒体概念及特性 数字媒体及特性 媒 体媒体特性媒体分类数字媒体数字媒体特性数字媒体的研究领域 数字媒体内容产业数字媒体技术发展趋势数字媒体技术研究领域数字媒体传播模式数字媒体应用1.1 媒体及特性➢媒体，有时候也被称媒介或媒质。
➢媒体包括多种含义。
➢媒体是一种工具，包括信息和信息载体两个基本要素。
➢一光盘不能称为媒体，只有记录了信息，并可进行信息传播时才称为媒体。
1.1.1媒体概念媒体的英文单词是medium，源于拉丁文的medius，其含义是中介、中间的意思，常用复数形式media。
同时，媒体又是信息交流和传播的载体。
媒体包括两层含义：（1）传递信息的载体，称为媒介，是由人类发明创造的记录和表述信息的抽象载体，也称为逻辑载体，如文字、符号、图形、编码等。
（2）存储信息的实体，称为媒质，如纸、磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等。
载体包括实物载体、或由人类发明创造的承载信息的实体，也称为物理媒体。
媒体分类媒体依据信息划分具有不同表现形式。
➢按照人的感觉，媒体可分为视觉媒体、听觉媒体等；➢按照信息的表现形式，媒体可分为语言媒体、文字媒体、音乐媒体、图形媒体、动画媒体和视频媒体等；➢按照信息的种类，媒体可分为新闻媒体、科技信息媒体、生活媒体等。
数字音视频技术讲义第二章 数字视频基础
2.2 光和电磁波谱--• 人类感受到的可见光的彩色范围占电磁 波的一小部分。 • 电磁波可用波长、频率或能量来描述。
2.3 图像感知和获取
• 各类图像都是由“照射”源和形成图像 的“场景”元素对光能的反射与吸收相 结合而产生的。 • 照射可由电磁能源产生：如雷达、红外 线、X射线。---, • 照射可由非传统光源产生：如超声波、 计算机产生的照射模式。 • 把照射量变为数字图像的三种主要传感 器装置。如下图2.12。---,
• 人眼的锥状细胞是彩色视觉的传感器， 实验结果已确定人眼中的6~7百万个锥状 细胞可分别对应于红（65%，700nm ）、 绿 （ 33% ， 546.1nm ） 、 蓝 （ 2% ， 435.8nm ）3个视觉。 • CIE标准只是实验数据的近似，没有单--。 • 图2.2.6显示了人眼对红、绿、蓝光吸收 的平均试验曲线。 • 当 λ ＜ 400nm或 λ ＞760nm时，V（λ ） =0，说明了人眼已没有亮度感觉。
2.4.2 数字图像表示
• 取样和量化的结果是一个实际矩阵。 • 假如一幅图像f(x,y)被取样，则产生的数 字图像有p行q列。 • 坐标（x,y）的值是离散量，对离散坐标 量取整。 • 原点的坐标值是（x,y）=（0,0）其它依 次类推。
2.4.3 空间和灰度级分别率 • 取样值是决定一幅图形空间分辨率的主 要参数。 • 灰度级分辨率是指灰度级别中可分辨的 最小变化。 • 考虑到硬件方面的因素，灰度级数通常 是2的整数次幂，一般取8比特。 • 通常把大小为P*Q，灰度为L的数字图像 称为空间分辩率为P*Q像素、灰度级分 辩率为L的数字图像。
2.5 三基色原理
• 根据人眼的视觉特性，在彩色重现过程 中，并不要求恢复原景物辐射光的光谱 成分，重要的是应获得与原景物相同的 彩色感觉。 • 比若，某一单色光的彩色感觉，也可以 由不同光谱分布的色光的组合而成。
数字视频处理 2.1
人眼分辨力
分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分 辨能力 对人眼进行分辨力测试的方法是在眼睛的 正前方放一块白色的屏幕，屏幕上面有两 个相距很近的小黑点，逐渐增加画面与眼 睛之间的距离，当距离增加到一定长度时， 人眼就分辨不出有两个黑点存在， 感觉 只有一个黑点
人眼分辨力
这说明眼睛分辨景色细节的能力有一个极 限值，我们将这种分辨细节的能力称为人 眼的分辨力或视觉锐度
第二章 视频描述
2.1 视觉特性
人类视觉系统(HVS)是人类获取外界图像、 视频信息的工具。光辐射刺激人眼时， 将会引起复杂的生理和心理变化，这种 感觉就是视觉。视觉是人类最重要、同 时也是最完美的感知手段，研究人的视 觉特性对于进行视频处理具有重要的指 导意义，研究包括光学、色度学、视觉 生理学、视觉心理学、解剖学、神经科 学和认知科学等许多科学领域
适应性——人眼需要一定的时间来重新达 到最大灵敏度, 并恢复辨别物体的细微特 征的能力
马赫带效应(Mach Bands Effect)
人眼对图像边缘特别敏感，图为5个不同 亮度的条带，每个条带内的亮度是一常数， 我们可以感到有强烈边缘效应，这种现象 称为马赫带效应
马赫带效应
人类视觉系统在不同亮度区域边缘周围的 “欠调”和“过调”现象 虽然条带的亮度恒定，但是实际感觉条带 边缘亮度有变化 当亮度发生跃变时，会有一种边缘增强的 感觉，视觉上会感到亮侧更亮，暗侧更暗
2.1.1 视觉形成
晶状体：调节焦距 视网膜：由大量的光 敏细胞和神经纤维组 成 光敏细胞包括： 1）锥状细胞：主要在明 亮环境起作用 2）杆状细胞：主要在黑 暗环境起作用
视觉形成
视觉是由眼球接收外界光刺激，通过视神 经、大脑中的视觉中枢的共同活动来完成 的：
数字音视频技术讲义第一章 绪论
1.3数字图像处理的应用实例
1.3.1 伽马射线成像
• 伽马射线成像的主要用途：核医学和天 文观察。 • 在核医学中，这种处理是将放射线同位 素注射到病人体中，当这种物资衰变时 放射出伽马射线，然后用伽马射线检测 器收集到的放射物产生图像。 • ---，
1.3.2 X射线成像
• X射线是最早用于成像的电磁辐射源之一。 • 最熟悉的X射线应用是医学诊断。 • X射线还被广泛用于工业和其他领域，如 天文学。 • X射线管是带有阴极和阳极的真究来源于两个 主要应用领域： 一、为了便于人们分析而对数字音视频进 行改进。 二、为了使专用设备自动理解而对~数据进 行存储、传输与显示。 （本课程一、二、四、五章：视频处理， 3.4.4 NICAM728数字伴音系统）
1.1数字视频图像处理的概念 • 视觉是人类最高级的感知器官。 • 人类视觉感知只限于电磁波谱的波段。-
一、数字音视频终端接收方法的研究 （一）数字视频信号的信源解码 1、数字视频码流输出系统与解复用技术 2、数字视频信源解码的实现方法 （二）数字音频信号的信源解码 1、数字音频码流输出系统 2、数字音频信号的处理方法 （三）数字信号的信道解调 1、基于数字广播的DVB系统 2、STB相关技术及实现方法 二、上海有线电视台数字电视播控系统
数字音视频技术
• 教学目的：本课程是信息与通信专业本科生的专 业选修课程（关于教材），通过学习初步了解与 掌握数字音视频信号编码、解码、制式等，为图 像处理、图像通信打好基础。
• 教学要求：~数字视频概念、应用、基础， ~传输 原理，数字处理的优点，画中画原理， NICAN728数字音频系统，~信号形成和编、解码 原理，图像变换及MATLAB实现等。
• 低级、中级、高级（来区分各个学科）： （1）低级处理：降低噪声的图像预处理、 对比度增强和图像尖锐化。 （2）中级处理：涉及分割以及缩减对目标 物的描述，使其更适应计算机处理。它 以输入是图像，输出是图像的特征为特 点的。 （3）高级处理：涉及在图像中被识别物体 的总体理解，以及执行与视觉相关的识 别函数。
数字视频制作基础
第2章数字视频制作基础2.1 数字视频制作流程经过多年的发展，电视这门综合性艺术逐步走进了数字化制作的时代。
电视制作的每一个环节都由硬件系统（如数字摄录编辑设备、虚拟演播室、高速网络和超大容量存储器等）和软件系统（如二维动画、三维动画、非线性编辑、合成和抠像软件等）来实现其相应的功能，先进的科学技术为电视制作提供了崭新的方法和手段。
从某种意义上说，电视正日益演变成为狭义的数字视频制作。
与此同时，随着数字视频技术的迅猛发展，越来越多的个人和机构也可以参与到数字视频的创作之中。
视频制作不再是传统电视机构那种高投入、重装备的具有垄断色彩的媒介权利，而是成为普通大众也可以介入的一个领域。
基于此，我们可以将数字视频制作划分为两种不同的类型：一种是基于电视节目的数字视频制作，这实际上是传统电视节目制作的数字化形式；另一种是基于多媒体的数字视频制作，这也是大多数个人或机构所采取的制作流程。
2.1.1 基于电视节目的数字视频制作电视节目制作包括了节目生产过程中的艺术创作和技术处理两个部分。
在制作的过程中，艺术创作和技术处理同属于一个完整的节目制作过程的两个方面，它们往往互相依存、不可分离，且相互渗透。
电视节目制作过程一般可分为前期制作与后期制作。
前者包括构思创作和现场录制；后者包括编辑和合成。
1．前期制作工作流程第一阶段：构思创作。
（1）节目构思，确立节目主题，搜集相关资料，草拟节目稿本。
（2）召开主创人员碰头会，编写分镜头稿本。
（3）确定拍摄计划。
计划是节目的基础，节目的构思越完善，对拍摄的条件和困难考虑得越周全，节目制作就越顺利。
具体地说，拍摄计划包括以下几个方面。
•根据节目性质对导演、演艺人员、主持人或记者等做出选择，合理配置创作人员。
•向制片、服装、美工、化妆人员说明并初步讨论舞美设计、化妆、服装等方面的要求。
•确认前期制作所需设备的档次及规模，配备摄像、录音、音响、灯光等技术人员。
•制片部门要确定选择的拍摄场地及后期保障。
Premiere Pro 2022视频编辑基础教程 第2章 视频编辑技术基础
2.2.1 After Effects
After Effects是Adobe Systems开发的一种能与Premiere Pro相媲 美的数字视频编辑应用程序。它提供了Premiere Pro也不具备的几种功 能，比如在Composition面板中创建贝塞尔蒙版、创建运动路径和创建复 合项目。如果想在After Effects中创建蒙版或特效，可能会发现将视频素 材导入After Effects中并在After Effects中对其进行修整（修改素材的入 点和出点）会更方便。After Effects的工作界面如图所示。
4
2.1.1 非线性编辑概念
非线性编辑（DNLE）：Digital Non-Linear Editing是一种组合和 编辑多个视频素材的一种方式。它使用户在编辑过程中在任意时刻均能 随机访问所有素材。
非线性编辑技术融入了计算机和多媒体这两个先进领域的前端技 术，集录像、编辑、特技、动画、字幕、同步、切换、调音、播出等多 种功能于一体，改变了人们剪辑素材的传统观念，克服了传统编辑设备 的缺点，提高了视频编辑的效率。
第2章
视频编辑技术基础
1
本章导读
数码摄像机进行影片拍摄越来越流行，它能直接在机器 中将高品质的视频数字化。信号被数字化之后，可以通过线 缆直接传输到个人计算机中。这些视频内容保存到计算机中 后，就需要借助视频编辑软件将它创造性地制作成引人注目 的视频作品。在学习视频编辑之前，首先来了解一下视频编 辑技术方面的知识。
1. 浏览素材 2. 帧定位 3. 调整素材长度 4. 组接素材 5. 素材联机和脱机 6. 复制素材 7. 视频软切换 8. 视频特效 9. 字幕制作 10. 音频编辑 11. 动画制作与画面合成
7
第二章 数字视频描述
2.1
颜色感知和表示
3、彩色混合的三基色原理
三基色原理： 三基色原理：任何一种颜色可以通过三基色 按不同比例混合得到。 按不同比例混合得到。 • 照明光源的基色系包括红色、绿色和蓝色， 照明光源的基色系包括红色 绿色和蓝色， 的基色系包括红色、 称为RGB基色。 RGB基色 称为RGB基色。 • 反射光源的基色系包括青色、品色和黄色， 反射光源的基色系包括青色 品色和黄色， 的基色系包括青色、 称为CMY基色。 CMY基色 称为CMY基色。 RGB和CMY基色系是互补的 基色系是互补的， 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。 系中的一种彩色。
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 三类锥状细胞其峰值分别位于红色(570nm附 (570nm 绿色(535nm附近)和蓝色(445nm附近) (535nm附近 (445nm附近 近)、绿色(535nm附近)和蓝色(445nm附近)波 它们的组合可以使人类感知任何彩色， 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。 就是彩色视觉的三感光细胞原理。
数字视频定义的YCbCr 数字彩色信号与模拟 数字视频定义的 YCbCr数字彩色信号与模拟 YCbCr RGB信号之间的转换关系如下 信号之间的转换关系如下： RGB信号之间的转换关系如下：
Y Cb Cr R G B = 0.257 0.504 0.098 -0.148 -0.291 0.439 0.439 -0.368 -0.071 1.164 0.000 1.596 1.164 -0.392 -0.813 1.164 2.017 0.000 R G B + 16 128 128
数字视频基础课程设计
数字视频基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解数字视频的基本概念，掌握视频的采集、编辑和输出等基础知识；2. 学生能够描述数字视频的格式、分辨率、帧率等技术参数，并了解其对视频质量的影响；3. 学生掌握至少一种视频编辑软件的基本操作，能够对视频进行剪辑、合成、添加特效等处理。
技能目标：1. 学生能够独立操作数字视频采集设备，完成视频的拍摄；2. 学生能够运用视频编辑软件进行基本的视频剪辑和特效制作，创作具有个性的短视频作品；3. 学生能够通过数字视频作品展示自己的观点和创意，提高沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对数字视频制作的兴趣和热情，增强对现代信息技术的认识；2. 学生在团队协作中学会尊重他人意见，培养合作精神和责任感；3. 学生通过数字视频创作，培养审美观念，提高文化素养，树立正确的价值观。
二、教学内容1. 数字视频基础知识：- 视频概念与原理- 视频格式、分辨率、帧率等技术参数介绍- 视频采集设备的使用与维护2. 视频编辑软件操作：- 软件安装与界面认识- 视频剪辑、合成、特效添加等基本操作- 视频输出与分享3. 实践项目与案例分析：- 短视频制作：学生分组进行视频拍摄与制作，锻炼实际操作能力- 案例分析：分析优秀数字视频作品，学习创作思路与技巧- 课堂展示与评价：展示学生作品，进行自评、互评和教师评价4. 教学进度安排：- 数字视频基础知识（1课时）- 视频编辑软件操作（2课时）- 实践项目与案例分析（3课时）- 课堂展示与评价（1课时）教学内容参考教材相关章节，结合课程目标进行系统化编排，注重理论与实践相结合，培养学生实际操作能力。
三、教学方法1. 讲授法：- 在数字视频基础知识部分，采用讲授法向学生介绍视频概念、原理以及技术参数等理论知识，为学生奠定扎实的基础。
- 在讲解视频编辑软件操作时，通过演示和讲解结合的方式，使学生快速掌握软件的基本功能和操作方法。
数字视频的基本概念
数字视频的基本概念（一）电视的实现，不仅扩大和延伸了人们的视野，而且以其形象、生动、及时的优点提高了信息传播的质量和效率。
在当今社会，信息与电视是不可分割的。
多媒体的概念虽然与电视的概念不同，但在其综合文、图、声、像等作为信息传播媒体这一点上是完全相同的。
不同的是电视中没有交互性，传播的信号是模拟信号而不是数字信号。
利用多媒体计算机和网络的数字化、大容量、交互性以及快速处理能力，对视频信号进行采集、处理、传播和存储是多媒体技术正在不断追求的目标。
可以说视频是多媒体的一种重要媒体。
与视频有关的名词如下：视像（visual image）：电视信号或录像带（videotape）上记录的连续的图像。
伴音（audio）：伴随视像的声音信号。
数字视频（digital video）：包括运动图像（visual）和伴音（audio）两部分。
一般说来，视频包括可视的图像和可闻的声音，然而由于伴音是处于辅助的地位，并且在技术上视像和伴音是同步合成在一起的，因此具体讨论时有时把视频（video）与视像（visual）等同，而声音或伴音则总是用audio表示。
所以，在用到“视频”这个概念时，它是否包含伴音要视具体情况而定。
本章首先介绍模拟视频信号的基本概念，然后介绍视频信号的数字化标准，数字视频的几种主要格式MPEG、AVI和MOV，以及格式间的转换。
模拟电视制式及信号电视系统是采用电子学的方法来传送和显示活动景物或静止图像的设备。
在电视系统中，可以说视频信号是连接系统中各部分的纽带，其标准和要求也就是系统各部分的技术目标和要求。
电视的发展前景是数字彩色电视，数字视频系统的基础是模拟视频系统，而彩色电视又是在黑白电视的基础上发展起来的。
黑白电视信号一、电视原理：电视同样也是采用动画的视觉原理构造而成的，其基本原理为顺序扫描和传输图像信号，然后在接收端同步再现。
电视图像扫描是由隔行扫描组成场，由场组成帧，一帧为一幅图像。
第二章 媒体的数字化表达
④ 普通宣传海拔 100—250dpi
⑤ X展架、易拉宝画面 72—150 dpi 即可 ⑥ 网页 72dpi （不能更改） ⑦ 大型户外广告 10 — 50dpi 不等 （依据画面大小而定）
图像和数字图像
“图”是物体投射或反射光的分布，“像” 是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象 或反映。图像是客观和主观结合的产物。 数字图像是对二维连续光函数进行等距离矩 形网格采样，再对幅度进行等间隔量化得到的二 维数据矩阵0 144 149 129 109 137 178 167 119
100 143 167 134
87
85 134 216 209 172
104 123 166 161 155 160 205 229 218 181 125 131 172 179 180 208 238 237 228 200 131 148 172 175 188 228 239 238 228 206 161 169 162 163 193 228 230 237 220 199
一、什么是数字媒体
3. 数字媒体处理系统的构成
多媒体应用软件（面向用户的软件）
媒体处理系统软件（图像、动画、声音处理） 多媒体操作系统（设备驱动、控制） 媒体处理硬件（声卡、视卡） 基本计算机硬件
软件
硬 件
软件
第2章 媒体的数字化表达
一、什么是数字媒体
4.基本表示方法
1.像素
2.分辨率
图像分辨率 显示分辩率 打印分辩率
声频信息
信息
视频 语音 规则声音 音效 音乐 不规则声音 噪音 超声频信息 亚声 超声 红外 紫外
超视声频信息
超视频信息 触觉信息 嗅觉信息 味觉信息 心灵感应 其它
第二章___数字视频描述(数字视频基础)
2.1
颜色感知和表示
原图像
Y 分量图像
I 分量图像
Q 分量图像
2.1
颜色感知和表示
YCbCr（数字彩色电视）
ITU-R BT.60l数字视频标准定义了一个 YCbCr数字彩色坐标空间，Y、Cb 、Cr 分量 是模拟 Y、U 和 V 分量的伸缩和移位形式。
2.1
颜色感知和表示
RGB 颜色空间 & YUV颜色空间对照
2.2
视频捕捉和显示
二、视频摄像机 目前所有的模拟摄像机都是一帧一帧地 捕捉视频，帧与帧之间有一定的时间间隔， 摄像机镜头把场景中的图像聚焦到摄像机的 光敏表面，然后由它将光信号转换成电信号。 当前摄像机有两类基本类型： 1、基于光电管的摄像机，例如光导摄像管、 氧化铅摄像管或正析摄像管。 2、基于固态传感器的摄像机，例如电荷耦合 器件(CCD)。
2.3
模拟视频
fs, y
2、行数（行/帧 或 行/高）——
行数是指垂直方向上的采样率，它也是 影响视频质量的关键因素。
• 在模拟电视中，采用的行数大约为 500～600。 • 计 算 机 显 示 器 则 采 用 更 高 的 行 数 (例如SVGA显示器有1024行)。
2.3
① 行率（行/秒）——
数字视频技术
唐浩漾
thaoyang@
第二部分 数字视频基础
第二讲 数字视频描述
第三讲 第四讲
数字视频采集 数字视频模型
第二章
数字视频描述
• 颜色感知和表示
• 视频捕捉和显示 • 模拟视频
• 数字视频
第二章
数字视频描述
2.1 颜色感知和表示
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。
数字电视基础知识
简单型SP 4:2:0
主型MP 4:2:0
信杂比可分 SNRP 4:2:0
-
空间可分 SSP 4:2:0
-
高型HP 4:2:0 4:2:2
HP@HL 100Mbit/s 25Mbit/s HP@H1440L 80Mbit/s 20Mbit/s
SP@ML 15Mbit/s (无B帧) -
SNP@ML 15Mbit/s 10Mbit/s SNP@LL 4Mbit/s 3Mbit/s
第二章
第一节
数字信号及常用接口
数字化过程
一、取样 1、取样结构： 正交结构 行交叉结构 2、取样频率：亮度取样频率13.5MHz 3、色度结构： 4:2:2 色度取样频率是亮度的1/2 4:4:4 色度取样频率是亮度的1/1 4:2:0 色度取样频率是亮度的1/4 4:1:1 色度取样频率是亮度的1/4
第三章
第三节
压缩编码技术
JPEG压缩编码原理
JPEG编解码算法主要有以下几个步骤： 1、DCT变换，去除图像数据空间冗余。 2、量化，利用人眼视觉特性。 3、之字形扫描，在编码前，需要把二维的变换系数矩阵转换为一 维序列。 4、可变长熵编码，消除码字中的统计冗余。
第三章
第三节
压缩编码技术
JPEG压缩编码原理
第二章
第二节
数字信号及常用接口
常用接口
一、比特并行接口
机械特性：110Ω25针电缆，接头D型
电气特性：时钟信号27MHz；电缆容许长度50米
说明：比特并行接口利用25芯电缆传输，插脚多，较容易发生接触不 良问题，而且电缆较粗，长度也受到限制，因此比特并行传输仅适合 短距离传输。
第二章
第二节
数字信号及常用接口
《数字媒体技术概论》习题集
第一章数字媒体技术概论一、填空题1、对于媒体的含义,可以从_______和________两个范畴理解.（传递信息的载体、存储信息的实体)2、国际电信联盟定义了五种媒体,它们分别是_______、_______、_______、_______和________。
(感觉媒体,表示媒体，显示媒体，存储媒体，传输媒体）3、计算机记录和传播的信息媒体的一个共同的重要特点就是信息的最小单元是_______.(比特）4、数字媒体的特点有_______、_______、_______、_______和________.（数字化，交互性，趣味性，集成性，技术与艺术的融合）5、数字媒体概念第二章数字音频技术基础一、单项选择1、声音的数字化过程不包括（）。
AA．解码B．采样C．编码D．量化2、下列文件格式属于音频格式的是（）。
BA．ASF B．WAV C．MOV D．RMVB3、下列采集的波形声音质量最好的是（）。
BA．单声道、16位量化、22.05kHz采样频率B．双声道、16位量化、44.1kHz采样频率C．单声道、8位量化、22.05kHz采样频率D．双声道、8位量化、44.1kHz采样频率4、下列软件不是音频专业处理软件的是（）.CA．Cool Edit B．Adobe Audition C．Auto CAD D．Vegas Audio5、以下的采样频率中，（）是目前声卡所支持的。
DA．100kHz B．20kHz C．22。
5kHz D．48kHz6、在PC中播放音频文件必须安装下列( ）设备。
CA．网络适配卡器B．视频卡C．声卡D．光驱7、模拟音频处理设备不包括（）.DA．音箱B．话筒C．模拟调音台D．声卡二、填空题2、按照声音的来源及作用,可分为______、_______和________。
(人声、乐音、响音）3、人耳可感受声音频率的范围为20—20000Hz。
声音高于20000Hz为_______,低于20Hz为_______.(超声波、次声波)4、话筒的主要功能就是________。
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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
7
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。
❖ 光和彩色的属性 ❖ 彩色的表示
第2章数字视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
一、光和彩色的属性 1、光的基础知识
光是电磁波的一部分，人眼可以感觉的光其波长 在380～780纳米（nm）范围内。光的彩色感知决定于 其光谱成分(即它的波长组成)。
• 人类获取外界图像、视频信息的工具。 • 涉及光学、色度学、视觉生理学、视觉心理学、解剖学
神经科学和认知科学等科学领域。 • 视觉
– 光辐射刺激人眼所引起的复杂的生理和心理变化。 – 人类最重要最完美的感知手段。
第2章数字视频描述数字视频基础
9
2.1 颜色感知和表示
HVS (人类视觉系统)
视网膜有两种 类型感光细胞
锥状细胞:在亮光下起作用，感知颜色的色调。 含有三种类型的锥状细胞。
杆状细胞:在暗一些的光强下工作，只能感知 亮度信息。 第2章数字视频描述数字视频基础
照相机与人眼睛的比较
巩膜 虹膜 角膜 瞳孔 透镜 结膜
玻璃体 脉络膜 视神经 视网膜中区 视网膜
照相机 透镜 快门 底片、CCD 传输电缆
眼睛 角膜 虹膜，瞳孔 视网膜 视神经 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
第二部分 数字视频基础
第二讲 数字视频描述 第三讲 数字视频采集 第四讲 数字视频模型
第2章数字视频描述数字视频基础
第二章 数字视频描述
• 颜色感知和表示 • 视频捕捉和显示 • 模拟视频 • 数字视频
第2章数字视频描述数字视频基础
第二章 数字视频描述
2.1 颜色感知和表示
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 （红色、绿色和蓝色，显示系统）
显示器中的电子枪可分别产生出红绿蓝 三种波长的光，通过适当比例的组合用以激 发显示屏幕上的荧光粉，从而能合成显示所 需要的任意颜色。
第2章数字视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
R
G
B
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
2.1 颜色感知和表示
二、彩色的表示
1、颜色空间模型 基于三基色的颜色模型
❖ RGB（红色、绿色和蓝色，显示系统） ❖ CMY（青色、品色和黄色，打印机）
基于亮度与色度的颜色模型
❖ HSI （亮度、色调、饱和度） ❖ YUV（亮度、色度，PAL 制式的彩色电视） ❖ YIQ （亮度、色度，NTSC制式的彩色电视） ❖ YCbCr（数字彩色电视）
第2章数字视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
YUV（亮度、色度，PAL 制式的彩色电视）
在现代彩色电视系统中，通常采用光电 管摄像机或电耦合器件（CCD）摄像机，它把 摄得的彩色图像信号，经过色棱镜分成R0G0B0 三个分量的信号，分别经过放大和γ校正得 到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y、 色 度 信 号 R-Y 、 B-Y, 最 后 发 送 端 将 Y 、 R-Y 及 B-Y三个信号进行编码，用同一信道发送出去， 这就是常用的YUV彩色空间。采用YUV彩色空 间的好处如下：
第2章数字视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
C
M
Y
K
第2章数字视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
HSI （亮度、色调、饱和度）
HIS彩色空间为多媒体计算机彩色图像实 时处理和特技提供了有效方法，HIS三个彩色 分量分别存放在三个存储器中，在处理彩色 图像时相互是独立的，分别提供解释彩色图 像非常有用的信息。但是尽管HIS能清楚地分 离光的不同属性，HIS的各分量与激励值是非 线性关系并且很难计算。
其中人类视网膜中三类锥状细胞的频率响应与亮 度效率函数之间的关系如下图所示。
我们可以看到绿色波长对亮度感觉的贡献最大， 其次是红色第波2章数长字，视频而描述蓝数字色视频波基础长最小。
2.1 颜色感知和表示
3、彩色混合的三基色原理 三基色原理：任何一种颜色可以通过三基色
按不同比例混合得到。 • 照明光源的基色系包括红色、绿色和蓝色，
光的频率。 • 反射光源遵循相减规则：几种混和的反射光源
的彩色感知取决于剩余的、未被吸收的波长。
R+G+B=第B2l章a数c字k视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
2、HVS(人类视觉系统)对彩色的感知
• 人类的感觉
– 视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉 – “第六感觉”
• 内部因素：
– 人眼——人类视觉系统
第2章数字视频描述数字视频基础
2.1 颜色感知和表示
光源类型：发射光源 和 反射光源 发射光源是能发射电磁波的光源 • 包括太阳、灯泡、电视监视器等。 • 对颜色的感知依赖于发射光的频率。 • 遵循相加规则：几个混和的发射光源的彩色感
知取决于所有光源光谱的总和。
R+G+B=White
反射光源是能反射入射光的光源 • 其中包括彩色染料和颜料等。 • 对颜色的感知依赖于入射光的光谱成分和反射