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1、物理与信息工程系,数字视频设计与制作技术,课程学习说明：理论学习：课本相关内容及拓展内容。实践操作：1、摄像机、录像机、切换台的操作、演播室录像等；2、数字音频的处理；cooledit pro3、数字图像的处理；PS4、数字视频的处理；PREMIERE 、 AE 、粒子应用软件等。课程综合作业 ：以组为单位完成一个视频短片的拍摄与制作；,第1章 数字视频基础,教学目标教学重点教学过程,物理与信息工程系,数字视频设计与制作技术,物理与信息工程系,3,教学目标,了解电视节目制作的流程、方式以及人员的组成和职责了解基于电视节目和基于多媒体的两种数字视频制作方式的差异 理解数字视频的基础知识理解数字图
2、像的基础知识,物理与信息工程系,4,教学目标,了解电视节目制作的流程、方式以及人员的组成和职责了解基于电视节目和基于多媒体的两种数字视频制作方式的差异 理解数字视频的基础知识理解数字图像的基础知识,物理与信息工程系,5,教学重点,了解电视节目制作的流程和方式理解常见数字视频格式的差异理解常见数字图像格式的差异,物理与信息工程系,6,教学过程,基于电视节目的数字视频制作基于多媒体的数字视频制作数字视频基础数字图像基础,物理与信息工程系,7,1.1 基于电视节目的数字视频制作,1.1.1 电视节目制作的流程1.1.2 电视节目制作的方式1.1.3 电视节目制作人员的组成和职责,物理与信息工程系,8
3、,1.1.1 电视节目制作的流程,电视节目制作包含节目生产过程中的艺术创作和技术处理两个部分。在制作的实践中，艺术创作和技术处理同属于一个完整的节目生产系统的不同部分，往往互相依存而不可分离，而且是相互渗透的。电视制作的全过程，一般可分为“前期制作”与“后期制作”。前期工作包括构思创作和现场录制；后期工作包括编辑和合成。,物理与信息工程系,9,1.1.2 电视节目制作的方式,1. ENG方式ENG，即“电子新闻采集”（Electronic News Gathering）。这种方式，是使用便携式的摄像、录像设备来采集电视新闻，因此能适应新闻采访的运动和灵活性、新闻事件的突发性、电视报道的时效性和
4、现场性。,图1-1 便携式摄像设备,物理与信息工程系,10,1.1.2 电视节目制作的方式,2. EFP方式EFP，即电子现场制作（Electronic Field Production）。EFP也是电视技术迅速发展的产物，它应当是对一整套适用于“野外”或“演播室外”节目制作的电视设备的统称。,图1-2 电视转播车,图1-3 电视转播车内部设备,物理与信息工程系,11,1.1.2 电视节目制作的方式,3. ESP方式ESP，亦即“电视演播室制作”（Electronic Studio Production），主要是指演播室录像制作，也包括演播室直播。因为演播室设备的不断现代化，增加了演播室制作方
5、式的适应能力。如室内灯光系统的全自动化；高清晰度的广播级摄像机系统；高保真音响系统；特别是数字特技、模拟特技、动画特技系统，它们组成了一个高科技制作系统。如图1-4为演播控制室，图1-5为演播室摄像机。,图1-4 演播控制室 图1-5 演播室摄像机,物理与信息工程系,12,1.1.3 电视节目制作人员的组成和职责,1. 导演2. 摄像3. 录像4. 场记5. 美工6. 灯光7. 编辑8. 录音9. 解说,物理与信息工程系,13,同样包括“前期制作”和“后期制作”两个阶段。其各个制作阶段的工作任务与电视节目制作基本相似。不同之处是：一般来说，电视节目制作要使用到很多设备系统，拍摄的素材全部记录在
6、录像带上，然后通过编辑机编辑，需要时还要进行图文制作、特技制作和声音的混录等。而基于多媒体的数字视频制作环境则是将图像、声音及有关信息统一作为数字数据进行处理，同时一些基本的工作如选材、合成和编辑都是以综合方式完成的。图像、声音直接作为数字数据记录在服务器上；外景素材存储在磁盘存储器上，然后传送到服务器上，运用非线性编辑系统进行制作。,1.2 基于多媒体的数字视频制作,物理与信息工程系,14,1.3.1 视频的基础知识1.3.2 视频压缩编码的基本概念1.3.3 常见数字视频格式1.3.4 视频格式转换工具软件1.3.5 数字视频素材的获取,1.3 数字视频基础,物理与信息工程系,15,（1）
7、模拟视频和数字视频（2）视频的制式（3）数字视频的生成,1.3.1 视频的基础知识,物理与信息工程系,16,1.3.2 视频压缩编码的基本概念,1. 有损和无损压缩无损压缩指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行程长度编码算法。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。,物理与信息工程系,17,2. 帧内和帧间压缩帧内（intraframe）压缩也称为空间压缩（spatial compression）。当压缩一帧视频时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图
8、像压缩类似。 帧间（interframe）压缩也称为时间压缩（temporal compression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是有损的。,物理与信息工程系,18,3. 对称和不对称编码对称性是压缩编码的一个关键特征。对称（symmetric）意味着压缩和解压缩占用相同的计算处理能力和时间。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间，而解压缩时则能较好地实时回放，即以不同的速度进行压缩和解压缩。,物理与信息工程系,19,1.3.3 常见数字视频格式,1.MPEG格式。MPEG-1的标准名称为“动态图像和伴音的编码用于速率小于每秒约1.5兆比特的数字
9、存储媒体”。这里的数字存储媒体指一般的数字存储设备如CD-ROM、硬盘和可擦写光盘等，也就是通常所说的VCD制作格式。MPEG-1采用有损和不对称的压缩编码算法来减少运动图像中的冗余信息，即压缩方法依据是相邻两幅画面绝大多数是相同的，把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除，从而达到压缩的目的，其最大压缩比可达到200：1。其文件扩展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg以及VCD光盘中的.dat等。,物理与信息工程系,20,MPEG-2标准，即“活动图像及有关声音信息的通用编码”标准。MPEG-2格式主要应用在DVD和SVCD的制作或压缩方面，同时在一些HDTV（高清晰电视广播）和一些
10、高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用。其文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盘上的.vob等。MPEG-4能够保存接近于DVD画质的小体积视频文件。这种文件格式还包括了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩性、动画精灵、交互性甚至版权保护等一些特殊功能。这种数字视频格式的文件扩展名包括.asf、mov和DivX AVI等。,物理与信息工程系,21,（2）AVI（Audio Video Interleave）是一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。AVI文件图像质量好，可以跨多个平台使用。但由于文件过于庞大，而且压缩标准不统一，因此在不同版本的Windows
11、媒体播放器中不兼容。（3）MOV格式是美国Apple公司开发的一种视频格式，默认的播放器是苹果的QuickTime Player。MOV格式有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度；定义了存储数字媒体内容的标准方法，使用它不仅可以存储单个的媒体内容，而且能保存对该媒体作品的完整描述。因为这种文件格式能用来描述几乎所有的媒体结构，所以它是不同系统的应用程序间交换数据的理想格式。,物理与信息工程系,22,（4）DivX格式是由MPEG-4衍生出的另一种视频编码（压缩）标准，也即我们通常所说的DVDrip格式，它采用了MPEG4的压缩算法，同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术。其画质接近DVD，
12、并且文件大小只有DVD的几分之一。DivX对计算机硬件的要求也不高，所以DivX视频编码技术可以说是一种对DVD造成威胁最大的新生视频压缩格式。（5）DV格式是由索尼、松下、JVC等多家厂商联合提出的一种家用数字视频格式。目前非常流行的数码摄像机就是使用这种格式记录视频数据。它可以通过计算机的IEEE1394端口传输视频数据到计算机，也可以将计算机中编辑好的视频数据回录到数码摄像机中。这种数字视频格式的文件扩展名一般是.avi，所以也叫DV-AVI格式。,物理与信息工程系,23,（6）RA/RM/RP/RT流式文件格式经过特殊编码，但是它的目的和单纯的多媒体压缩文件有所不同，重新编排数据位是为
13、了适合在网络上边下载边播放。将压缩媒体文件编码成流式文件，为了使客户端接受到的数据包可以重新有序地播放，还需要加上许多附加信息。其中使用最广的RA格式用来传输接近CD音质的音频数据，RM格式用来传输连续视频数据。RP格式可以直接将图片文件通过Internet流式传输到客户端。通过将其他媒体如音频、文本捆绑到图片上可以制作出各种目的用途的多媒体文件。只要懂简单的标志性文件就可以用文本编辑器制作出RP文件。RT格式是为了让文本从文件或者直播源流式发放到客户端。Real Text文件既可以是单独的文本也可以是在文本的基础上加上其他媒体所构成。由于Real Text文件是由标志性语言定义的，所以用简单
14、的文本编辑器就可以制作。,物理与信息工程系,24,（7）RMVB格式是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式，它的先进之处在于打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源，就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率，这样可以留出更多的带宽空间，而这些带宽会在出现快速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下，大幅地提高了运动图像的画面质量，从而图像质量和文件大小之间就达到了微妙的平衡。,物理与信息工程系,25,（8）ASF流式文件格式以“.asf”为后缀，其最大优点就是体积小，因此适合网络传输。通过Windows Media工具，
15、用户可以将图形、声音和动画数据组合成一个ASF格式的文件；也可以将其他格式的视频和音频转换为ASF格式；还可以通过声卡和视频捕获卡将诸如麦克风、录像机等外设的数据保存为ASF格式。使用Windows Media Player可以直接播放ASF格式的文件。（9）ASX文件是Microsoft Media文件的索引文件，也是一种播放列表或者流媒体重定向（active stream redirector）文件，其工作原理与RAM文件类似。播放列表将媒体内容集中在一起，并储存媒体数据内容的位置。媒体数据的位置可能是客户机、局域网中的一台计算机或者互联网中的一台服务器。ASX文件的最简形式是包含了关于流
16、的URL的信息。Windows Media Player处理该信息，然后打开ASX文件中指定位置的内容。,物理与信息工程系,26,1.3.4 视频格式转换工具软件,1. Canopus Procoder2. WinMPG Video Convert3. 视频格式转换通4. AVS Video Converter5. 网络多媒体梦工场2005,物理与信息工程系,27,1.3.5 数字视频素材的获取,1. 利用视频采集卡将模拟视频转换成数字视频从硬件平台的角度分析，数字视频的获取需要三个部分的配合：（1）模拟视频输出的设备，如录像机、电视机、电视卡等；（2）可以对模拟视频信号进行采集、量化和编码的设备，这一般都由专门的视频采集卡来完成；（3）由多媒体计算机接收和记录编码后的数字视频数据。,物理与信息工程系,28,2. 利用计算机生成的动画例如，把GIF动画格式转换成AVI视频格式，或利用Flash、MAYA、3ds max等二维或三维动画制作软件生成的视频文件或文件序列作为数字视频。,
