5.4 数字视频及应用
目前流行的数字视频编码标准
名 称 图像格式
压缩后的码率
主要应用
MPEG-1 360×288
大约1.2 Mb/s ~1.5Mb/s
适用于VCD、数码相机、数字摄像机 等
H.261
360×288 或 180×144
Px64 kb/s (P=1、2时，只 应用于视频通信，如可视电话、会议 支持180×144格式，P≥6时，电视等 可支持360×288格式)
上世纪九十年代开始，计算机动画技术应用于电影特技，如 电影“侏罗纪公园”、 《玩具总动员》、《泰坦尼克》等， 取得轰动效应
应用领域： 影视和广告领域：电影特技、动画片、电视广告制作等 教育和培训领域：辅助教学、驾驶员训练等 科技领域：科学计算可视化，复杂系统的动态模拟 军事领域：军事训练、作战模拟等 游戏
硬硬盘盘 PCI总线 （主机）
视频卡 显示卡
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5.4 数字视频及应用
数字摄像头
分辨率为352×288 ～640×480 速度一般在30fps（每秒30帧）
左右 镜头的视角可达到45-60度 支持USB接口 或IEEE1394（火
线）接口 成像器件采用CMOS或CCD
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5.4 数字视频及应用
数码摄像机
提供480线以上的分辨率，清 晰度高
自动对焦，自动曝光 使用MPEG-2进行压缩编码，
然后记录在硬盘上 具有录音功能 数据量很大，采用USB接口或
IEEE1394接口
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5.4 数字视频及应用
5.4.2 数字视频的压缩编码
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5.4 数字视频及应用
数字视频的压缩编码
视频数据压缩的可能性：
数字视频的数据量大得惊人，1分钟的数字电视图像未压缩时 其数据量可超过1GB，对存储、传输和处理都有很大的困难
视频数据压缩的可能性：
视频信息的每个画面内部有很多信息冗余 相邻画面的内容有高度的连贯性 人眼的视觉灵敏度有限，允许画面有一定失真
结论：
数字视频的数据量可压缩几十倍甚至几百倍
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筒
天线
解调
接收 天线
PAL制彩色电视信号的颜 色不使用RGB表示，而 是使用亮度信号Y和两个 色度信号U、V来表示
为进行远距离传 输必须进行调制
分路
R
YUV G RGB B
将Y、U、V信号 转换成为R、G、 B 信号，然后再 进行显示
使用Y、U，V彩色空间的原因： ①与黑白电视保持兼容 ②利用人的视觉特性来节省电视信号的带宽和发射功率
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5.4 数字视频及应用
动画制作软件
著名的造型与动画制作的商品化软件:
加拿大Alias公司的Power animator 法国TDI公司的Explore 荷兰ElectroGIG公司的3DGO 加拿大Vertigo公司的Vertigo 美国Wavefront公司的Advanced Visualizer 美国SGI公司Alias和Wavefront 公司的MAYA 美 国 Autodesk 公 司 Discreet 公 司 的 3ds max ，
• 脱机获取设备：数码摄像机
编码
Y 数字 U 视频 V 信息
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5.4 数字视频及应用
视频捕获(采集)卡的功能
从多种视频源中选择一种作为视频输入; 支持不同的电视制式; 能同时处理图像信号的伴音; 可在显示器上监看输入的视频信号, 其位置及大小可调; 能将计算机生成的图像/图形/文本与视频图像迭加处理; 可随时冻结(定格)一幅画面,并按指定格式保存; 可 实时压缩与存储视频及其伴音信息; 可 实时解压缩并播放视频及其伴音信息,输出设备可选
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5.4 数字视频及应用
计算机动画的制作过程
计算机动画制作包括：在计算机中建立景物的模型、描述它 们的运动、生成一系列逼真的图像
三维计算机动画制作过程分以下几个阶段：
（1）描述景物的形状与结构（建模） （2）确定景物的颜色和材质（纹理） （3）设置灯光和确定虚拟摄像机的位置 （4）描述场景中物体的运动和摄像机的移动 （5）绘制一系列的图像 （6）输出动画结果
功能： 看录像（电影） 播放音乐 浏览文本和图片 甚至还可以上网
技术特点： 自带2～5英寸的LCD屏 存储容量达几十GB
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5.4 数字视频及应用
5.4.3 数字视频的编辑
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5.4 数字视频及应用
5.4.4 计算机动画
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5.4 数字视频及应用
什么是计算机动画？
计算机动画——使用计算机生成一系列内容连续的画面供实 时演播的一种技术，它是一种计算机合成的数字视频，而不 是用摄像机拍摄的“自然视频”
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5.4 数字视频及应用
2、视频信号的数字化
• 视频信号的数字化过程: • 与图像、声音的数字化过程相仿，但更复杂一些
模拟 Y 视频 U 信号 V
滤波
取样
• 数字视频的获取设备：
量化
(8-10 bits)
• 视频采集卡（简称视频卡）
• 数字摄像头，通过光学镜头和
CCD或CMOS采集动态图像，
转换成数字信号并输入PC机
(VGA监视器、电视机、录相机等)
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5.4 数字视频及应用
视频卡、显卡与主机的关系
视频 信号 显示器
TV机
视频 捕获器
视频 缓冲器
在屏在幕电上脑监上看播视放频视信频号
叠加/转换器
在电视机上播放视频
TV编码器
DSP 处理器
计算机图形文字输出
图形 控制器
显示 存储器
视频信 号数字 化并存 入硬盘
内存 CPU
5.4 数字视频及应用
5.4.1 数字视频基础 5.4.2 数字视频的压缩编码 5.4.3 数字视频的编辑 5.4.4 计算机动画 5.4.5 数字视频的应用
5.4.1 数字视频基础
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5.4 数字视频及应用
1、电视基本知识
彩色电视信号的发送与接收：
摄R
像 机
G RGB B YUV64kb/s
IPTV、手机、MP4播放器等
MPEG-4 AVC
多 种 不 同 的 采用多种新技术，编码效 已在多种领域应用，如HDTV、蓝光
视频格式
率比MPEG-4ASP显著减少 盘、IPTV、XBOX、iPod、iPhone等
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5.4 数字视频及应用
附：什么是MP4？
MP4播放器是一种能够播放视频的便携 式设备，也叫做PVP（个人视频播放器） 或PMP（便携式媒体播放器）
MPEG-2 720×576 (MP@ML)
5 Mb/s ~15Mb/s
用途最广, 如DVD、卫星电视直播、 数字有线电视等
MPEG-2 高清格式
1440×1152 1920×1152
80 Mb/s ~100Mb/s
高清晰度电视（HDTV）领域
MPEG-4 ASP
分 辨 率 较 低 与MPEG-1，MPEG-2相当，在低分辨率低码率领域应用，如监控、