视频基础知识

模拟视频的特点：

以模拟电信号的形式来记录 依靠模拟调幅的手段在空间传播 使用磁带录象机将视频作为模拟信号存放在磁带上

传统视频信号以模拟方式进行存储和传送然而模 拟视频不适合网络传输，在传输效率方面先天不 足，而且图像随时间和频道的衰减较大，不便于 分类、检索和编辑。
图5.1 传统的模拟信号处理设备
2.2 数字视频的生成

数字视频有两种生成方式：


一是使用视频采集卡将模拟视频信号经计算机模／数 转换后，生成数字视频文件，对这些数字视频文件进 行数字化视频编辑，制作成数字视频文件，利用这种 方式处理后的图像和原图像相比，信号有一定的损失； 二是利用数字摄像机（硬盘式、光盘式和存储卡式数 字摄像机）将视频图像拍摄下来，从信号源开始，就 是无失真的数字视频，输入计算机后，通过使用的编 辑软件制作成数字视频文件。
2.3 视频压缩的一些基本概念

视频压缩（compression）的目标是在尽可能保 证视觉效果的前提下减少视频数据率。视频压缩 比一般指压缩后的数据量与压缩前的数据量之比。 由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算 法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处， 但是运动的视频还有其自身的特性，因此在压缩 时还应考虑其运动特性才能达到高压缩的目标。

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。
3.视频的制式
NTSC制式
电视 制式
PAL制式
SECAM制式
三种彩色电视制式的主要技术指标
TV制式 帧频(Hz) 行/帧
亮度带宽(MHz)
NTSC 30 525 4.2 3.58 4.5
PAL 25 625 6.0 4.43 6.5
SECAM 25 625 6.0 4.25 6.5
彩色幅载波 (Hz) 声音载波 (MHz)
pal: 25帧/秒 ntsc:30帧/秒
『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”。

Biblioteka Baidu
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。
4.视频分辨率

视频分辨率指的是视频的画面大小，常用图像的 “水平像素×垂直像素”来表示。





VCD视频光盘的标准分辨率为352×288（PAL）或 352×240(NTSC)； SVCD视频光盘的标准分辨率为480×576（PAL）或 480×480（NTSC）； DVD视频光盘的标准分辨率为720×576（PAL）或 720×480(NTSC)。 普通电视信号的分辨率为640×480；标清电视信号分 辨率为720×576； 高清电视（HDTV）分辨率可达1920×1080。
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。


有损和无损压缩 帧内和帧间压缩 对称和不对称编码

有损和无损压缩

在视频压缩中有损和无损的概念与静态图像中基本类 似。无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据完全一致。 多数的无损压缩都采用RLE行程编码算法。有损压缩意 味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。在压缩 的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音 频信息，而且丢失的信息不可恢复。几乎所有高压缩 的算法都采用有损压缩，这样才能达到低数据率的目 标。丢失的数据率与压缩比有关，压缩比越小，丢失 的数据越多，解压缩后的效果一般越差。此外，某些 有损压缩算法采用多次重复压缩的方式，这样还会引 起额外的数据丢失。

数字视频（Digital Video） 要使计算机能对视频进行处理，必须把视频源即 来自于电视机、模拟摄像机、录像机、影碟机等 设备的模拟视频信号转换成计算机要求的数字视 频形式，这个过程称为视频的数字化过程。



数字视频可大大降低视频的传输和存储费用、增加交 互性、带来精确稳定的图像。 如今，数字视频的应用已非常广泛。包括直接广播卫 星(DBS)、有线电视(如图5.2)、数字电视在内的各种通 信应用均需要采用数字视频。 一些消费产品，如VCD和DVD，数字式便携摄像机， 都是以MPEG视频压缩为基础的。
图5.2 直接广播卫星(DBS)
数字化视频的优点

适合于网络应用

在网络环境中，视频信息可方便地实现资源共享。视 频数字信号便于长距离传输。 模拟信号由于是连续变化的，所以不管复制时精确度 多高，失真不可避免，经多次复制后，误差就很大。 数字视频可不失真地进行无限次拷贝，其抗干扰能力 是模拟图像无法比拟的。它不会因存储、传输和复制 而产生图像质量的退化，能准确再现图像。

再现性好


便于计算机编辑处理

模拟信号只能简单调整亮度、对比度和颜色等，限制 了处理手段和应用范围。而数字视频信号可以传送到 计算机内进行存储、处理，很容易进行创造性地编辑 与合成，并进行交互。
数字视频的不足

数字视频的缺陷是处理速度慢，数据存储空间大， 数字图像处理成本高。 通过对数字视频的压缩，可以节省大量存储空间， 光盘技术的应用也使得大量视频信息的存储成为 可能。
2.1 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。
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。