视频处理技术要点课件.ppt
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1、第第4章章 视频处理技术视频处理技术4.1 视频技术概述视频技术概述4.2 视频压缩标准视频压缩标准4.3 使用使用Windows Movie Maker制作视频制作视频4.1 视频技术概述视频技术概述4.1.1视频表示视频表示4.1.2视频文件类型视频文件类型4.1.3模拟视频与数字视频模拟视频与数字视频4.1.4视频压缩基础视频压缩基础 视频视频是由许许多多幅按时间序列构成的是由许许多多幅按时间序列构成的连续连续图像图像,每,每幅图像幅图像称称为为一帧一帧,帧图像,帧图像是视频信号的基础。是视频信号的基础。 这些帧以一定的速率这些帧以一定的速率(单位为单位为帧频率帧频率的的单位,即每秒显示
2、单位,即每秒显示帧帧的的数目数目)连续连续地地投射投射在在屏幕上,让人看起来具有屏幕上,让人看起来具有连续运动连续运动的的动态动态效果效果。4.1.1 视频表示视频表示视频的视频的每一帧每一帧是是一幅一幅静止图像静止图像。 静止图像可划分:静止图像可划分: 按按其其灰度灰度等级不同,可分为:等级不同,可分为: 二值二值图图像和像和多灰度级多灰度级黑白图像;黑白图像; 按按图像的图像的色调色调划分,可分为划分,可分为黑白黑白图像图像和和彩色彩色图像;图像; 按按图像所占空间的图像所占空间的维数维数划分,可分为划分,可分为二维二维图像、图像、三维三维图像和图像和多维多维图像。图像。 1. AVI文
3、件格式文件格式 AVI文件格式是文件格式是Video For Windows所使所使用的文件格式,其扩展名为用的文件格式,其扩展名为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所使用的视频文件格式。所使用的视频文件格式。4.1.2 视频文件类型视频文件类型3.MPG文件格式文件格式 MPG文件是文件是最新最新的的数字视频标准数字视频标准文件,也文件,也称为称为系统文件系统文件或或隔行数据流隔行数据流,是采用,是采用MPEG方方法进行法进行压缩压缩的的全运动视频全运动视频图像图像。4.DAT文件格式文件格式 DAT文件是文件是VCD
4、专用专用的的视频文件视频文件格式,也格式,也是是基于基于MPEG压缩压缩/解压缩解压缩技术的技术的视频视频文件文件格格式式。1.模拟视频模拟视频 普通广播电视信号是一种典型的模拟视频普通广播电视信号是一种典型的模拟视频信号。信号。 电视摄像机通过电视摄像机通过电子扫描电子扫描将将时间时间、空间空间函函数数所描述的所描述的景物景物进行进行光电转换光电转换后,后,得到得到单一单一的的时间函数时间函数的的电信号电信号,其,其电平电平的的高低高低对应对应于于景物景物亮度亮度的的大小大小,即,即用一个电信号来表征景用一个电信号来表征景物物。 4.1.3 模拟视频与数字视频模拟视频与数字视频 2.数字视频
5、数字视频 数字视频是指数字视频是指用用二进制数二进制数字字表示表示的的视视频信号频信号。 数字视频数字视频既既可直接可直接来源来源于于数字数字摄像摄像机机(例如例如CCD摄像机等摄像机等),也也可将可将模拟视频模拟视频信号经过数字化处理信号经过数字化处理变成变成数字视频数字视频信号。信号。 模拟视频信号模拟视频信号经过经过采样、量化和编码采样、量化和编码数字化处理数字化处理后,就后,就变成变成由由帧帧帧帧数字图数字图像像组成的组成的图像序列图像序列,即数字视频信号,即数字视频信号。 1. 视频中存在的冗余现象视频中存在的冗余现象(1) 空间空间冗余:冗余:同一帧同一帧图像中图像中相邻相邻的的像
6、素像素具具有有很强很强的的相关性相关性。 (2) 时间时间冗余:图像序列中冗余:图像序列中相邻帧相邻帧的的对应像对应像素素具具有有很强的很强的相关性相关性。(3) 结构结构冗余:在视频图像的冗余:在视频图像的纹理区纹理区,像素,像素的的亮亮、色度色度信息信息存在存在着着明显明显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,就可可以通过某种算以通过某种算法来法来生成生成图像图像,即存在结构冗余。,即存在结构冗余。 4.1.4 视频压缩基础视频压缩基础 (4) 知识知识冗余:指视频图像中所冗余:指视频图像中所包含包含的某些的某些信息信息与与人们的一些人们的一些先验知识先验知识有关
7、有关。例如在头肩图像。例如在头肩图像中,头、眼、鼻和嘴的相对位置等信息就是人中,头、眼、鼻和嘴的相对位置等信息就是人类的共性知识。类的共性知识。(5) 视觉视觉冗余:研究发现人眼的冗余:研究发现人眼的视觉特性视觉特性是非均是非均匀匀和和非线性非线性的。可以对人眼不敏感的信息的。可以对人眼不敏感的信息少编少编码码甚至甚至不编码不编码以压缩数据量。以压缩数据量。 (6) 信息熵信息熵冗余:信息熵是指一组数据所携带的冗余:信息熵是指一组数据所携带的信息量。信息嫡冗余又称为信息量。信息嫡冗余又称为编码冗余编码冗余,是指信,是指信息熵息熵少于少于数据编码数据编码的的码元长度码元长度而形成的而形成的冗余冗
8、余。 4.2 视频压缩标准视频压缩标准 4.2.1 视频视频压缩压缩编码的编码的国际标准国际标准 4.2.2视频压缩编码视频压缩编码标准化组织标准化组织 4.2.3 H.26X视频压缩视频压缩编码编码标准标准4.2.4 MPEG视频压缩视频压缩编码编码标准标准表表4-1 视频压缩编码的国际标准视频压缩编码的国际标准4.2.1 视频压缩编码的国际标准视频压缩编码的国际标准 标准标准名称名称比特率比特率MPEG-1面向数字存储的运动图像及其伴音编码1.5Mbit/sMPEG-2运动图像及其伴音信息的通用编码1.5-100Mbit/sMPEG-4音视频对象的通用编码8Kbit/s-35Mbit/sH
9、.261P64Kbit/s音视频业务编解码P64Kbit/s(P:1-30)H.263低比特率通信视频编码8Kbit/s-1.5Mbit/sH.264先进视频编码8Kbit/s-100Mbit/s1. ISO MPEG 运动图像运动图像专家组专家组(MPEG)是国际标准化是国际标准化织织织织(ISO)和国际电工委员会和国际电工委员会(IEC)的一个的一个工作组工作组, MPEG致力于致力于制定制定运动图像运动图像(视频视频)及及音音频频的的压缩压缩、处理处理和和播放播放标准标准。 MPEG由许多由许多专题专题子小组子小组组成。组成。 4.2.2 视频压缩编码标准化视频压缩编码标准化组织组织 2
10、. ITU-T VCEG 视频编码专家视频编码专家组组(VCEG)是是国际电信国际电信联盟联盟标准化部门的一个标准化部门的一个工作组(工作组(下设下设16个子小组)。个子小组)。 第第16子小组子小组致力于致力于制定制定多媒体多媒体、系统系统和和终端终端的的国际标准国际标准。 VCEG制定制定了一系列与了一系列与电信网络电信网络和和计计算机网络算机网络有关有关的的视频通信视频通信标准标准H.26X。3. JVT 联合视频小组联合视频小组(JVT)的成员来自于的成员来自于ISOIEC JTCl SC29WG11(MPEG)和和ITU-T SGl6VCEG)。 JVT的的成立成立缘于缘于MPEG对
11、对先进视频编码工具先进视频编码工具的的需求需求。 JVT的主要的主要工作目标工作目标是是推动推动H.264MPEG-4第十部分的第十部分的发布发布。 1. H.261 H.261是是ITU-T(视频编码专家组视频编码专家组)针对针对视频电视频电话话、视频会议视频会议等等要求要求实时编解码实时编解码和和低低时延时延应应用用提出提出的的第一个第一个视频编解码视频编解码标准标准,于,于1990年年12月发布。月发布。2. H.263 H.263标准标准制定制定于于1995年,是年,是ITU-T针对针对64kbit/s以下以下的的低比特率低比特率视频应用视频应用而而制定制定的的标标准准。 4.2.3
12、H.26X视频压缩视频压缩编码标准编码标准 3. H.264 是是视频联合工作组视频联合工作组JVT的工作成果,为的工作成果,为2003年通过年通过的的ITU-T H.264标准标准,也,也成为成为ISO的的MPEG-4标准标准的的第十部分第十部分,其名称,其名称为为“先进视频编码先进视频编码”(Advanced video Coding)。1. MPEG-1 MPEG-1标准是标准是“用于数字存储媒体用于数字存储媒体高达高达约约1.5Mb/s的的活动图像活动图像和和伴随音频伴随音频的的编编码码”, 1992年年11月形成国际标准。月形成国际标准。 2. MPEG-2 MPEG-2标准是标准是
13、“活动图像及其伴音活动图像及其伴音的的通通用编码用编码”,该标准于,该标准于1994年年11月公布月公布,所规定的图像格式符合所规定的图像格式符合CCIR60l建议:建议:720576(PAL)和和720480(NTSC),规定的码率为规定的码率为3-10 Mbs。 4.2.4 MPEG视频视频压缩压缩编码标准编码标准 3. MPEG-4 MPEG-4标准是标准是“基于基于音频音频和和可视对可视对象象的的编码编码”。 与前两者不同,与前两者不同,MPEG-4标准标准不仅不仅是是针对针对一定比特率下的一定比特率下的视频视频、音频音频编码编码,更加更加注重注重多媒体系统多媒体系统的的交互性交互性和
14、和灵活性灵活性。 4.3 使用使用Windows Movie Maker制作视频制作视频 4.3.1 Movie Make软件界面与功能软件界面与功能4.3.2 素材文件的获取素材文件的获取4.3.3 编辑项目编辑项目4.3.4 视频过渡及效果视频过渡及效果4.3.5 片头片尾制作片头片尾制作4.3.6 处理音频处理音频4.3.7 输出保存电影输出保存电影 4.3.8 Movie Maker制作实例制作实例图图4-1Windows Movie Make主界面主界面 4.3.1 Movie Make软件界面与功能软件界面与功能上排左上排左: “任务任务”窗格,里面列举出了大部分可快窗格,里面列举
15、出了大部分可快速激活的任务种类;速激活的任务种类;上排中上排中: “收藏收藏”窗格,不仅是窗格,不仅是收藏收藏捕捉的捕捉的视频视频片片段以及重要段以及重要视频文件视频文件的的地方地方,同时也是,同时也是Movie Maker存放存放“视频过渡视频过渡”和和“视频效果视频效果”的地方;的地方;上排右上排右:是一个:是一个播放器播放器,用来让用户预览编辑好的,用来让用户预览编辑好的视频片段。视频片段。下面一下面一排排:是是情节提要框情节提要框,在情节提要框里则,在情节提要框里则可以可以建立建立一些一些关键帧关键帧,以便用户从总体上对,以便用户从总体上对正在编辑的电影文件进行控制。正在编辑的电影文件
16、进行控制。 4.3.1 Movie Make软件界面与功能软件界面与功能 通过摄像机、通过摄像机、Web 摄像机或其它视频源将音频和摄像机或其它视频源将音频和视频捕获到计算机上,然后将素材应用到电影中。视频捕获到计算机上,然后将素材应用到电影中。 也可以将现有的也可以将现有的音频音频、视频视频或或静止图片静止图片导入导入 Movie Maker,然后在制作的电影中使用。,然后在制作的电影中使用。 1. 视频视频/音频音频文件的文件的导入导入(1)单击)单击“文件文件”菜单,选择菜单,选择“新新建建”“项目项目”命令,新建一个电影项目。命令,新建一个电影项目。(2)选择)选择“文件文件”“导入到
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