視頻處理技術(shù)要點(diǎn)課件.ppt
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1、第第4章章 視頻處理技術(shù)視頻處理技術(shù)4.1 視頻技術(shù)概述視頻技術(shù)概述4.2 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)4.3 使用使用Windows Movie Maker制作視頻制作視頻4.1 視頻技術(shù)概述視頻技術(shù)概述4.1.1視頻表示視頻表示4.1.2視頻文件類型視頻文件類型4.1.3模擬視頻與數(shù)字視頻模擬視頻與數(shù)字視頻4.1.4視頻壓縮基礎(chǔ)視頻壓縮基礎(chǔ) 視頻視頻是由許許多多幅按時(shí)間序列構(gòu)成的是由許許多多幅按時(shí)間序列構(gòu)成的連續(xù)連續(xù)圖像圖像,每,每幅圖像幅圖像稱稱為為一幀一幀,幀圖像,幀圖像是視頻信號(hào)的基礎(chǔ)。是視頻信號(hào)的基礎(chǔ)。這些幀以一定的速率這些幀以一定的速率(單位為單位為幀頻率幀頻率的的單位,即每秒顯示單
2、位,即每秒顯示幀幀的的數(shù)目數(shù)目)連續(xù)連續(xù)地地投射投射在在屏幕上,讓人看起來具有屏幕上,讓人看起來具有連續(xù)運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)效果效果。4.1.1 視頻表示視頻表示視頻的視頻的每一幀每一幀是是一幅一幅靜止圖像靜止圖像。靜止圖像可劃分:靜止圖像可劃分:按按其其灰度灰度等級(jí)不同,可分為:等級(jí)不同,可分為:二值二值圖圖像和像和多灰度級(jí)多灰度級(jí)黑白圖像;黑白圖像;按按圖像的圖像的色調(diào)色調(diào)劃分,可分為劃分,可分為黑白黑白圖像圖像和和彩色彩色圖像;圖像;按按圖像所占空間的圖像所占空間的維數(shù)維數(shù)劃分,可分為劃分,可分為二維二維圖像、圖像、三維三維圖像和圖像和多維多維圖像。圖像。1.AVI文件格式文件格式
3、AVI文件格式是文件格式是Video For Windows所使所使用的文件格式,其擴(kuò)展名為用的文件格式,其擴(kuò)展名為AVI。2.MOV文件格式文件格式 MOV文件格式是文件格式是QuickTime For Windows所使用的視頻文件格式。所使用的視頻文件格式。4.1.2 視頻文件類型視頻文件類型3.MPG文件格式文件格式 MPG文件是文件是最新最新的的數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)文件,也文件,也稱為稱為系統(tǒng)文件系統(tǒng)文件或或隔行數(shù)據(jù)流隔行數(shù)據(jù)流,是采用,是采用MPEG方方法進(jìn)行法進(jìn)行壓縮壓縮的的全運(yùn)動(dòng)視頻全運(yùn)動(dòng)視頻圖像圖像。4.DAT文件格式文件格式 DAT文件是文件是VCD專用專用的的視頻文件
4、視頻文件格式,也格式,也是是基于基于MPEG壓縮壓縮/解壓縮解壓縮技術(shù)的技術(shù)的視頻視頻文件文件格格式式。1.模擬視頻模擬視頻 普通廣播電視信號(hào)是一種典型的模擬視頻普通廣播電視信號(hào)是一種典型的模擬視頻信號(hào)。信號(hào)。電視攝像機(jī)通過電視攝像機(jī)通過電子掃描電子掃描將將時(shí)間時(shí)間、空間空間函函數(shù)數(shù)所描述的所描述的景物景物進(jìn)行進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換后,后,得到得到單一單一的的時(shí)間函數(shù)時(shí)間函數(shù)的的電信號(hào)電信號(hào),其,其電平電平的的高低高低對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)于于景物景物亮度亮度的的大小大小,即,即用一個(gè)電信號(hào)來表征景用一個(gè)電信號(hào)來表征景物物。4.1.3 模擬視頻與數(shù)字視頻模擬視頻與數(shù)字視頻 2.數(shù)字視頻數(shù)字視頻 數(shù)字視頻是指數(shù)
5、字視頻是指用用二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)字字表示表示的的視視頻信號(hào)頻信號(hào)。數(shù)字視頻數(shù)字視頻既既可直接可直接來源來源于于數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)z像攝像機(jī)機(jī)(例如例如CCD攝像機(jī)等攝像機(jī)等),也也可將可將模擬視頻模擬視頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化處理信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化處理變成變成數(shù)字視頻數(shù)字視頻信號(hào)。信號(hào)。模擬視頻信號(hào)模擬視頻信號(hào)經(jīng)過經(jīng)過采樣、量化和編碼采樣、量化和編碼數(shù)字化處理數(shù)字化處理后,就后,就變成變成由由幀幀幀幀數(shù)字圖數(shù)字圖像像組成的組成的圖像序列圖像序列,即數(shù)字視頻信號(hào),即數(shù)字視頻信號(hào)。1.視頻中存在的冗余現(xiàn)象視頻中存在的冗余現(xiàn)象(1)空間空間冗余:冗余:同一幀同一幀圖像中圖像中相鄰相鄰的的像素像素具具有有很強(qiáng)很強(qiáng)的的相關(guān)性相
6、關(guān)性。(2)時(shí)間時(shí)間冗余:圖像序列中冗余:圖像序列中相鄰幀相鄰幀的的對(duì)應(yīng)像對(duì)應(yīng)像素素具具有有很強(qiáng)的很強(qiáng)的相關(guān)性相關(guān)性。(3)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)冗余:在視頻圖像的冗余:在視頻圖像的紋理區(qū)紋理區(qū),像素,像素的的亮亮、色度色度信息信息存在存在著著明顯明顯的的分布模式分布模式,如果如果知道知道了了分布模式分布模式,就,就可可以通過某種算以通過某種算法來法來生成生成圖像圖像,即存在結(jié)構(gòu)冗余。,即存在結(jié)構(gòu)冗余。4.1.4 視頻壓縮基礎(chǔ)視頻壓縮基礎(chǔ)(4)知識(shí)知識(shí)冗余:指視頻圖像中所冗余:指視頻圖像中所包含包含的某些的某些信息信息與與人們的一些人們的一些先驗(yàn)知識(shí)先驗(yàn)知識(shí)有關(guān)有關(guān)。例如在頭肩圖像。例如在頭肩圖像中,頭、眼
7、、鼻和嘴的相對(duì)位置等信息就是人中,頭、眼、鼻和嘴的相對(duì)位置等信息就是人類的共性知識(shí)。類的共性知識(shí)。(5)視覺視覺冗余:研究發(fā)現(xiàn)人眼的冗余:研究發(fā)現(xiàn)人眼的視覺特性視覺特性是非均是非均勻勻和和非線性非線性的??梢詫?duì)人眼不敏感的信息的??梢詫?duì)人眼不敏感的信息少編少編碼碼甚至甚至不編碼不編碼以壓縮數(shù)據(jù)量。以壓縮數(shù)據(jù)量。(6)信息熵信息熵冗余:信息熵是指一組數(shù)據(jù)所攜帶的冗余:信息熵是指一組數(shù)據(jù)所攜帶的信息量。信息嫡冗余又稱為信息量。信息嫡冗余又稱為編碼冗余編碼冗余,是指信,是指信息熵息熵少于少于數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼的的碼元長(zhǎng)度碼元長(zhǎng)度而形成的而形成的冗余冗余。4.2 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) 4.2.1 視
8、頻視頻壓縮壓縮編碼的編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 4.2.2視頻壓縮編碼視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)化組織 4.2.3 H.26X視頻壓縮視頻壓縮編碼編碼標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)4.2.4 MPEG視頻壓縮視頻壓縮編碼編碼標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)表表4-1 視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)4.2.1 視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)名稱名稱比特率比特率MPEG-1面向數(shù)字存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音編碼1.5Mbit/sMPEG-2運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信息的通用編碼1.5-100Mbit/sMPEG-4音視頻對(duì)象的通用編碼8Kbit/s-35Mbit/sH.261P64Kbit/s音視頻業(yè)務(wù)編解碼P64Kbi
9、t/s(P:1-30)H.263低比特率通信視頻編碼8Kbit/s-1.5Mbit/sH.264先進(jìn)視頻編碼8Kbit/s-100Mbit/s1.ISO MPEG 運(yùn)動(dòng)圖像運(yùn)動(dòng)圖像專家組專家組(MPEG)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化織織織織(ISO)和國(guó)際電工委員會(huì)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的一個(gè)的一個(gè)工作組工作組,MPEG致力于致力于制定制定運(yùn)動(dòng)圖像運(yùn)動(dòng)圖像(視頻視頻)及及音音頻頻的的壓縮壓縮、處理處理和和播放播放標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。MPEG由許多由許多專題專題子小組子小組組成。組成。4.2.2 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)化視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)化組織組織 2.ITU-T VCEG 視頻編碼專家視頻編碼專家組組(VCEG
10、)是是國(guó)際電信聯(lián)國(guó)際電信聯(lián)盟盟標(biāo)準(zhǔn)化部門的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化部門的一個(gè)工作組(工作組(下設(shè)下設(shè)16個(gè)個(gè)子小組)。子小組)。第第16子小組子小組致力于致力于制定制定多媒體多媒體、系統(tǒng)系統(tǒng)和和終端終端的的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。VCEG制定制定了一系列與了一系列與電信網(wǎng)絡(luò)電信網(wǎng)絡(luò)和和計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)有關(guān)的的視頻通信視頻通信標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)H.26X。3.JVT 聯(lián)合視頻小組聯(lián)合視頻小組(JVT)的成員來自于的成員來自于ISOIEC JTCl SC29WG11(MPEG)和和ITU-T SGl6VCEG)。JVT的的成立成立緣于緣于MPEG對(duì)對(duì)先進(jìn)視頻編碼工具先進(jìn)視頻編碼工具的的需求需求。JVT的主要的主要工作目
11、標(biāo)工作目標(biāo)是是推動(dòng)推動(dòng)H.264MPEG-4第十部分的第十部分的發(fā)布發(fā)布。1.H.261 H.261是是ITU-T(視頻編碼專家組視頻編碼專家組)針對(duì)針對(duì)視頻電視頻電話話、視頻會(huì)議視頻會(huì)議等等要求要求實(shí)時(shí)編解碼實(shí)時(shí)編解碼和和低低時(shí)延時(shí)延應(yīng)應(yīng)用用提出提出的的第一個(gè)第一個(gè)視頻編解碼視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),于,于1990年年12月發(fā)布。月發(fā)布。2.H.263 H.263標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)制定制定于于1995年,是年,是ITU-T針對(duì)針對(duì)64kbit/s以下以下的的低比特率低比特率視頻應(yīng)用視頻應(yīng)用而而制定制定的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。4.2.3 H.26X視頻壓縮視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)編碼標(biāo)準(zhǔn) 3.H.264 是是視頻聯(lián)合工作組視頻
12、聯(lián)合工作組JVT的工作成果,為的工作成果,為2003年通過年通過的的ITU-T H.264標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),也,也成為成為ISO的的MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的的第十部分第十部分,其名稱,其名稱為為“先進(jìn)視頻編碼先進(jìn)視頻編碼”(Advanced video Coding)。1.MPEG-1 MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)是“用于數(shù)字存儲(chǔ)媒體用于數(shù)字存儲(chǔ)媒體高達(dá)高達(dá)約約1.5Mb/s的的活動(dòng)圖像活動(dòng)圖像和和伴隨音頻伴隨音頻的的編碼編碼”,1992年年11月形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。月形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。2.MPEG-2 MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)是“活動(dòng)圖像及其伴音活動(dòng)圖像及其伴音的的通通用編碼用編碼”,該標(biāo)準(zhǔn)于,該標(biāo)準(zhǔn)于1994年年11
13、月公布月公布,所規(guī)定的圖像格式符合所規(guī)定的圖像格式符合CCIR60l建議:建議:720576(PAL)和和720480(NTSC),規(guī),規(guī)定的碼率為定的碼率為3-10 Mbs。4.2.4 MPEG視頻視頻壓縮壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)編碼標(biāo)準(zhǔn) 3.MPEG-4 MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)是“基于基于音頻音頻和和可視對(duì)可視對(duì)象象的的編碼編碼”。與前兩者不同,與前兩者不同,MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不僅不僅是是針對(duì)針對(duì)一定比特率下的一定比特率下的視頻視頻、音頻音頻編碼編碼,更加更加注重注重多媒體系統(tǒng)多媒體系統(tǒng)的的交互性交互性和和靈活性靈活性。4.3 使用使用Windows Movie Maker制作視頻制作視頻 4.3.
14、1 Movie Make軟件界面與功能軟件界面與功能4.3.2 素材文件的獲取素材文件的獲取4.3.3 編輯項(xiàng)目編輯項(xiàng)目4.3.4 視頻過渡及效果視頻過渡及效果4.3.5 片頭片尾制作片頭片尾制作4.3.6 處理音頻處理音頻4.3.7 輸出保存電影輸出保存電影 4.3.8 Movie Maker制作實(shí)例制作實(shí)例圖圖4-1Windows Movie Make主界面主界面 4.3.1 Movie Make軟件界面與功能軟件界面與功能上排左上排左:“任務(wù)任務(wù)”窗格,里面列舉出了大部分可快窗格,里面列舉出了大部分可快速激活的任務(wù)種類;速激活的任務(wù)種類;上排中上排中:“收藏收藏”窗格,不僅是窗格,不僅是
15、收藏收藏捕捉的捕捉的視頻視頻片片段以及重要段以及重要視頻文件視頻文件的的地方地方,同時(shí)也是,同時(shí)也是Movie Maker存放存放“視頻過渡視頻過渡”和和“視頻效果視頻效果”的地方;的地方;上排右上排右:是一個(gè):是一個(gè)播放器播放器,用來讓用戶預(yù)覽編輯好的視,用來讓用戶預(yù)覽編輯好的視頻片段。頻片段。下面一下面一排排:是是情節(jié)提要框情節(jié)提要框,在情節(jié)提要框里則,在情節(jié)提要框里則可以可以建立建立一些一些關(guān)鍵幀關(guān)鍵幀,以便用戶從總體上對(duì),以便用戶從總體上對(duì)正在編輯的電影文件進(jìn)行控制。正在編輯的電影文件進(jìn)行控制。4.3.1 Movie Make軟件界面與功能軟件界面與功能 通過攝像機(jī)、通過攝像機(jī)、Web
16、 攝像機(jī)或其它視頻源將音頻和攝像機(jī)或其它視頻源將音頻和視頻捕獲到計(jì)算機(jī)上,然后將素材應(yīng)用到電影中。視頻捕獲到計(jì)算機(jī)上,然后將素材應(yīng)用到電影中。也可以將現(xiàn)有的也可以將現(xiàn)有的音頻音頻、視頻視頻或或靜止圖片靜止圖片導(dǎo)入導(dǎo)入 Movie Maker,然后在制作的電影中使用。,然后在制作的電影中使用。1.視頻視頻/音頻音頻文件的文件的導(dǎo)入導(dǎo)入(1)單擊)單擊“文件文件”菜單,選擇菜單,選擇“新建新建”“項(xiàng)目項(xiàng)目”命令,新建一個(gè)電影項(xiàng)目。命令,新建一個(gè)電影項(xiàng)目。(2)選擇)選擇“文件文件”“導(dǎo)入到收藏導(dǎo)入到收藏”命令命令或選擇或選擇“電影任務(wù)電影任務(wù)”窗格中的窗格中的“捕獲視頻捕獲視頻”下下的的“導(dǎo)入視頻
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