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1、第三章第三章: :数字数字图图像与像与视频处视频处理技理技术术教学建教学建议议n n本章主要介本章主要介本章主要介本章主要介绍图绍图绍图绍图像、像、像、像、视频视频视频视频的基的基的基的基础础础础知知知知识识识识与与与与处处处处理理理理技技技技术术术术，包括，包括，包括，包括图图图图像、像、像、像、视频视频视频视频的的的的获获获获取、表示、取、表示、取、表示、取、表示、处处处处理与理与理与理与应应应应用等，以及常用用等，以及常用用等，以及常用用等，以及常用图图图图像、像、像、像、视频处视频处视频处视频处理理理理软软软软件的使用。件的使用。件的使用。件的使用。n n 本章本章本章本章需需需需6
2、6 8 8学学学学时时时时 。7/22/2024a第三章第三章: :数字数字图图像与像与视频处视频处理技理技术术教学提示教学提示 图像与视频是两种最常见的可视媒体。图像、视频的获取、处理与数字化技术是多媒体信息处理的重要内容。本章以数字图像处理为基础，首先介绍数字图像处理技术，然后，介绍视频处理技术及应用。 教学目教学目标标 通过本章的学习，要求掌握多媒体技术中有关图像、视频数字化的基本概念、方法、技术与应用等知识。 7/22/2024a3 教学内容教学内容1 1 基本概念基本概念2 数字数字图图像数据的像数据的获获取与表示取与表示3 图图像的基本属性像的基本属性4 图图像像处处理理软软件件P
3、hotoshop 应应用用举举例例5 视频视频的基本知的基本知识识 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 4 教学内容教学内容6 6 视频视频的数字化的数字化7 7 数字数字视频标视频标准准8 8 视频视频信息的信息的压缩编码压缩编码9 Windows 9 Windows 中的中的视频视频播放播放软软件件10 10 数字数字视频视频的的应应用用 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 53.1 概述-几个基本概念几个基本概念 数字数字图图像的分像的分类类n n按其生成方法按其生成方法按其生
4、成方法按其生成方法，可以分，可以分，可以分，可以分为为为为两大两大两大两大类类类类： a a、是从是从现实现实世界中通世界中通过过数字化数字化设备获设备获取的取的图图像，它像，它们们称称为为取取样图样图像像(sampled image)(sampled image)、点、点阵图阵图像像(dot matrix (dot matrix image)image)、位、位图图图图像像(bit map image)(bit map image)，以下，以下简简称称图图像像(image)(image)； b b、是是计计算机合成的算机合成的图图像，它像，它们们称称为为矢量矢量图图形形(vector (ve
5、ctor graphics)graphics)，或，或简简称称图图形形(graphics)(graphics)。n n按照取按照取按照取按照取样样样样点表示方式的不同点表示方式的不同点表示方式的不同点表示方式的不同，数字数字数字数字图图图图像像像像还还还还可以分可以分可以分可以分为为为为： a a、两、两值图值图像像 b b、灰度、灰度图图像像 c c、彩色、彩色图图像像 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 63.1 概述-几个基本概念几个基本概念 图图像的像的获获取取（capturingcapturing）n n图图像的像的获获取取：是
6、指从现实世界中获得数字图像的过程 。图图像像扫扫描描仪仪可用于可用于对对印刷品、照印刷品、照片或照相底片等片或照相底片等进进行行扫扫描描输输入，用数入，用数码码相机或数相机或数码摄码摄像机可像机可对选对选定的景物定的景物进进行拍行拍摄摄。n n图图像像获获取的取的过过程程: 实质实质上是模上是模拟拟信号的数字化信号的数字化过过程。程。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 73.1 概述-几个基本概念几个基本概念n n数字数字图图像的最基本像的最基本单单位：位：像素（Picture element,简写为pel）。像素对应于图像数字化过程中
7、的一个取样点。n n图图像的像的编码编码：将一幅数字图像中的数据按一定的方式进行组织。为了减少数字图像的存储空间往往要进行压缩编码，支持图像压缩编码有许多国际标准和文件存储格式。如BMP、GIF、TIFF、JPEG、JPEG2000等。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 83.1 概述-几个基本概念几个基本概念n n视频视频：它是由连续的随着时间变化的一组图像(或称帧)组成。视频是影像视频的简称。n n由于人类“视觉暂留”的生理现象，当1秒钟内连续播放多幅相互关联的静止图像时就会产生运动的感觉，即运动视频。 即：图像可以看作视频的特例。
8、 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 93.2 3.2 数字数字图图像数据的像数据的获获取与表示取与表示 3.2.1 3.2.1 数字数字图图像数据的像数据的获获取取 n n图图像数据的像数据的获获取取是图像数字化的基础。n n获获取的取的过过程程实质上是模拟信号的数字化过程.n n处处理步理步骤骤大体分为三步： (1) 采样。 (2) 分色。 (3) 量化。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 103.2 3.2 数字数字图图像数据的像数据的获获取与表示取与表示3.2.2 3.2.
9、2 数字数字图图像的表示像的表示 从数字图像的获取过程可以知道，一幅取样图像由M(行)，N(列)个取样点组成，每个取样点是组成取样图像的基本单位，称为像素.n n黑白图像的像素只有1个亮度值.n n彩色图像的像素是矢量，它由多个彩色分量组成，一般有3个分量(R-红，G-绿，B-蓝). 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 113.2 3.2 数字数字图图像数据的像数据的获获取与表示取与表示3.2.2 3.2.2 数字数字图图像的表示像的表示 取样图像在计算机中的表示方法是:单色图像用一个矩阵来表示；彩色图像用一组矩阵来表示.1.1.矩阵的行
10、数称为图像的垂直分辨率分辨率2.2.矩阵的列数称为图像的水平分辨率3.3.矩阵中的元素是像素颜色分量的亮度值，使用整数表示，一般是8位至12位。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 123.2 3.2 数字数字图图像数据的像数据的获获取与表示取与表示3.2.2 3.2.2 数字数字图图像的表示像的表示 蓝色分量绿色分量红色分量图3.2 彩色图像的表示 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 133.3 3.3 图图像的基本属性像的基本属性 3.3.1 3.3.1 分辨率分辨率 分辨率有两
11、种：显示分辨率和图像分辨率。 1. 1. 1. 1. 显显显显示分辨率示分辨率示分辨率示分辨率它是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如，显示分辨率为840480表示显示屏分成480行，每行显示840个像素，整个显示屏就含有307200个显像点。屏幕能够显示的像素越多，说明显示设备的分辨率越高，显示的图像质量也就越高。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 143.3 3.3 图图像的基本属性像的基本属性 3.3.1 3.3.1 3.3.1 3.3.1 分辨率分辨率分辨率分辨率 2. 2. 2. 2. 图图图图像分辨率像分辨率像分辨率像分辨率
12、它是指组成一幅图像的像素密度的度量方法。对同样大小的一幅图，如果组成该图的图像像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真。相反，图像显得越粗糙。注意：图像分辨率与显示分辨率是两个不同的概念。 图像分辨率是确定组成一幅图像的像素数目， 显示分辨率是确定显示图像的区域大小。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 153.3 3.3 图图像的基本属性像的基本属性 3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 像素深度像素深度像素深度像素深度 像素深度：像素深度：像素深度：像素深度：即像素的所有颜色分量的二进制位数之和，它决定了不同颜色
13、（亮度）的最大数目。或者是确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。 例如，一幅彩色图像的每个像素用R，G，B三个分量表示，若每个分量用8位，那末一个像素共用24位表示，就说像素的深度为24，每个像素可以是224=18 777 218种颜色中的一种。在这个意义上，往往把像素深度说成是图像深度。表示一个像素的位数越多，它能表达的颜色数目就越多，而它的深度就越深。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 163.3 3.3 图图像的基本属性像的基本属性 3.3.3 3.3.3 3.3.3 3.3.3 颜颜颜颜色空色空色空色空间间间间 颜色空间的类型
14、，指彩色图像所使用的颜色描述方法，也叫颜色模型。 1. 1. 1. 1. 显显显显示彩色示彩色示彩色示彩色图图图图像用像用像用像用颜颜颜颜色模型色模型色模型色模型显示彩色图像的电视机和计算机显示器色彩显示原理主要基于图像的颜色模型。如图3.3所示。组合这三种光波以产生特定颜色称为相加混色，称为RGB相加模型。相加混色是计算机应用中定义颜色的基本方法。 2. 2. 2. 2. 打印彩色打印彩色打印彩色打印彩色图图图图像用像用像用像用CMYCMYCMYCMY相减混色模型相减混色模型相减混色模型相减混色模型 4/28/2020 Multimedia Technology & Application
15、173.3 3.3 图图像的基本属性像的基本属性 3.3.4 3.3.4 3.3.4 3.3.4 真彩色、真彩色、真彩色、真彩色、伪伪伪伪彩色与直接色彩色与直接色彩色与直接色彩色与直接色 1. 真真彩彩色色(true color)：真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有R,G,B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。 2. 直直接接色色(direct (direct color)color)：通过相应的彩色变换表找出基色强度，用变换后得到的R,G,B强度值产生的彩色称为直接色。 4/28/2020 Multimedia Technology &
16、 Application 183.3 3.3 图图像的基本属性像的基本属性 3.3.4 3.3.4 3.3.4 3.3.4 真彩色、真彩色、真彩色、真彩色、伪伪伪伪彩色与直接色彩色与直接色彩色与直接色彩色与直接色 3.3.伪伪彩彩色色(pseudo color) ：伪彩色图像的含义是，每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作彩色查找表(color look-up table,CLUT)的表项入口地址,去查找一个显示图像时使用的R,G,B强度值，用查找出的R,G,B强度值产生的彩色称为伪彩色。 4/28/2020 Multimedia Technology & Appli
17、cation 193.3 3.3 图图像的基本属性像的基本属性 3.3.5 3.3.5 3.3.5 3.3.5 常用常用常用常用图图图图像文件的格式像文件的格式像文件的格式像文件的格式 BMPBMP(BitMap-file)格式,BMP图像是微软公司在Windows操作系统下使用的一种标准图像文件格式。 TIFFTIFF (Tagged Image File Format)格式，被大量使用于扫描仪和桌面出版，有许多图像图形应用软件支持这种文件格式。 GIFGIF (Graphics Interchange Format)格式，GIF是目前因特网上广泛使用的一种图像文件格式。 JPEGJPEG（
18、the Joint Photographic Experts Group）格式是最流行的压缩图像文件格式，采用静止图像数据压缩编码的国际标准压缩，大量用于因特网和数码相机等。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 203.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 图图图图像像像像处处处处理理理理软软软软件件件件PhotoshopPhotoshopPhotoshopPhotoshop简简简简介介介介 PhotoShop软软件件：美国Adobe公
19、司开发的真彩色和灰度图像编辑处理软件。它被认为是目前世界上最优秀的图像编辑软件。PhotoShop功能与作用功能与作用：1、它提供多种图像涂抹、修饰、编辑、创建、合成、分色与打印的方法，并有许多增强图像的特殊手段，可广泛地应用于美工设计，广告及桌面印刷，计算机图像处理，旅游风光展示，动画设计，影视特技等领域，是计算机数字图像处理的有力工具。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 213.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.1 3.4.1 3.4.1 3.4.1 图图图图像像像
20、像处处处处理理理理软软软软件件件件PhotoshopPhotoshopPhotoshopPhotoshop简简简简介介介介 2、 PhotoShop运行在 Windows图形操作环境中，可支持TIF、TGA、PCX、GIF、BMP、PSD、JPEG等各种流行的图像文件格式。3、 PhotoShop能方便地与如文字处理，图形应用，桌面印刷等软件或程序交换图像数据。 4、PhotoShop支持的图像类型除常见的黑白、灰度、索引16色、索引256色和RGB真彩色图像外，还支持CMYK、HSB以及HSV模式的彩色图像。 4/28/2020 Multimedia Technology & Applica
21、tion 223.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.2 PhotoShop3.4.2 PhotoShop3.4.2 PhotoShop3.4.2 PhotoShop的运行界面的运行界面的运行界面的运行界面 属性属性栏栏工具工具栏栏图图象窗口象窗口工作区工作区菜菜单栏单栏浮浮动动面板面板 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 23 图层图层是一组可以用于绘制图像和存放图像的透明层。可以将图层想象为一组透明的胶片，在每一层上都可以绘图，它们叠加到一起后，从上看下去，看到的就是合
22、成的图像效果。滤镜滤镜是Photoshop中最有特色的地方，也是最令人激动的地方。利用Photoshop提供的各种滤镜，可以制作出各种令人眼花缀乱的图像效果。3.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.3 PhotoShop3.4.3 PhotoShop3.4.3 PhotoShop3.4.3 PhotoShop的的的的图层图层图层图层与与与与滤镜滤镜滤镜滤镜 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 243.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop
23、 应应用用举举例例 3.4.3 PhotoShop3.4.3 PhotoShop3.4.3 PhotoShop3.4.3 PhotoShop的的的的图层图层图层图层与与与与滤镜滤镜滤镜滤镜 PhotoshopPhotoshop中的中的滤镜滤镜可以分可以分为为两种两种：1 1、PhotoshopPhotoshop自自己己内内部部带带的的滤滤镜镜，这这些些滤滤镜镜在在安安装装了了PhotoshopPhotoshop之之后后，可可以以在在滤滤镜镜菜菜单单下下看看到到。PhotoshopPhotoshop提提供供了了近近百百种种内内置置的的滤滤镜镜，每每一一种种都都可以可以产产生神奇的效果；生神奇的效
24、果；2 2、三三方方开开发发的的外外挂挂滤滤镜镜，这这种种滤滤镜镜在在安安装装了了PhotoshopPhotoshop后后，还还需需要要另另外外安安装装这这些些滤滤镜镜后后才才可可以使用。以使用。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 253.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop应应应应用用用用举举举举例例例例 例1制作晕映效果 晕映（Vignettes）效果是指图
25、像具有柔软渐变的边缘效果。如图3.8所示。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 263.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop应应应应用用用用举举举举例例例例 操作步操作步骤骤如下：如下：1）使用Photoshop打开一幅图像；2）在工具栏中选择椭圆套索工具；3）用椭圆套索工具在图像中选取所需的部分，图3.9（a）； 4）执行Select菜单下的Feather命令，
26、设置Feather值为40 pixels；5）执行Select菜单下的Inverse命令或按Ctrl+Shift+I组合键来反转选择区域，图3.9（b）；6）设置背景色，如白色。7）按Del键用背景色填充选择区域，晕映效果即形成。 图3.9（a）图3.9（b） 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 273.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop应应应应用用用用举举举举
27、例例例例 在图3.10中，利用Photoshop可将第二幅图中的小狗添加到第一幅图中，由于是在水边，所以在制作时要考虑给第二只小狗制作水中倒影。图像合成并制作倒影效果后的图像如图3.10中的第3幅图所示。 例2制作倒影效果。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 283.4 3.4 图图像像处处理理软软件件Photoshop Photoshop 应应用用举举例例 3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop3.4.4 Photoshop应应应应用用用用举举举举例例例例 在Photoshop图像制
28、作过程中，可对一幅已有的图像加上下雨的特效，给人一种雨中摄影的效果。如图3.11中所示。 例3制作雨中摄影效果。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 293.5 3.5 视频视频的基本知的基本知识识3.5.1 3.5.1 3.5.1 3.5.1 视频视频视频视频信号的特性信号的特性信号的特性信号的特性 1 1 1 1、什么是什么是视频视频（videovideo）2 2、光、光栅扫栅扫描描3 3、视频视频信号的空信号的空间间特性特性4 4、视频视频信号的信号的时间时间特性特性5 5、视频视频信号的信号的传输传输6 6、视频视频信号的存信号的
29、存储储 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 30 n n视频视频技技术术源于影源于影视业视业, 80, 80年代初年代初, ,由于个人由于个人计计算机算机的迅速的迅速发发展和普及展和普及, , 许许多多计计算机公司便致力于研算机公司便致力于研究将声音、究将声音、图图形、形、图图像、像、视频视频作作为为新的信息媒体新的信息媒体输输入入输输出出计计算机算机。n n计计算机基本技算机基本技术术的的进进展展, ,有效地有效地带动带动了数字了数字视频视频压缩压缩算法和算法和视频处视频处理器理器结结构的改构的改进进, , 能做到全屏能做到全屏幕、全运
30、幕、全运动动的的视频图视频图像、高清晰度的静像、高清晰度的静态图态图像像, ,视频视频特技三特技三维实时维实时的全的全电视电视信号以及高速真彩色信号以及高速真彩色图图形形。1 1、什么是、什么是视频视频（videovideo） 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 31 n n视频视频信号：信号：连续连续连续连续的随着的随着的随着的随着时间变时间变时间变时间变化的一化的一化的一化的一组图组图组图组图象象象象 （2424，2525，3030帧帧/ /秒），又叫秒），又叫运运运运动图动图动图动图象或活象或活象或活象或活动图动图动图动图象象象象n
31、 n常常见视频见视频信号：信号： 电电电电影，影，影，影，电视电视电视电视，动动动动画画画画n n视频视频信号的特点：信号的特点：w w高分辨率（高分辨率（576576行）行）w w色彩逼真（真彩色）色彩逼真（真彩色）w w人人类类接受的信息接受的信息70%70%来自来自视觉视觉, ,其中活其中活动图动图象象 是信息量是信息量最丰富、最直最丰富、最直观观、生、生动动、具体的一种承、具体的一种承载载信息的媒体。信息的媒体。w w视频视频信息的信息的处处理是多媒体技理是多媒体技术术的核心的核心。1 1、 什么是什么是视频视频（续续） 4/28/2020 Multimedia Technology
32、& Application 32 n n模模模模拟视频拟视频拟视频拟视频w w目前，目前，绝绝大多数大多数视频视频的的记录记录、存、存储储和和传输传输仍然是模仍然是模拟拟方式。方式。w w科学技科学技术发术发展使展使人人类类已能已能对对自然界中大多数物体自然界中大多数物体进进行模行模拟拟。w w真真实实的的图图图图形形形形和和和和声声声声音音音音是是是是基基基基于于于于光光光光亮亮亮亮度度度度和和和和声声声声压压压压值值值值的的。他他们们是是空空间间和和时时间间的的连连续续函函数数, ,将将图图像像和和声声音音转转换换成成电电信信号号是是通通过过合合适适传传感感器器的的使使用用来来完完成成的的
33、。电电视视摄摄像像机机便便是是一一种将自然界中真种将自然界中真实图实图像像转换为电转换为电信号的信号的传传感器。感器。 1 1、 什么是什么是视频视频（续续） 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 33 n n视频视频视频视频信号信号信号信号w模模拟视频拟视频信号是涉及一信号是涉及一维时间变维时间变量的量的电电信号，信号， f(t) f(t), ,它可通它可通过对过对Sc(x1,x2,t)Sc(x1,x2,t)在在时间时间坐坐标标t t和和垂直分量垂直分量X2X2上采上采样样得到的。得到的。w视频摄视频摄像机将像机将摄摄像机前面的像机前面的
34、图图像像转换转换成成电电信号。信号。电电信号是一信号是一维维的。的。图图像是两像是两维维的的, ,并在一个并在一个图图像的不同位置有像的不同位置有许许多多值值。为为了了转换这转换这个两个两维维的的图图像成像成为为一一维维的的电电信号信号, ,图图像被以一种步像被以一种步进进次次序的方式来序的方式来扫扫描描这这种方式称种方式称为为光光栅扫栅扫描描(Raster Scan(Raster Scan）。）。1 1、什么是、什么是视频视频（续续） 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 342 2、光、光栅扫栅扫描描 图3.12 光栅扫描 4/28/2
35、020 Multimedia Technology & Application 352 2、光、光栅扫栅扫描描 n n逐行扫描 / 隔行扫描（progressive scanning / interlaced scanning）-逐行扫描是在每一个t时间内对一个完整的图象进行扫描，它被称之为一帧。计算机行业对高分辨率采用逐行扫描的t为1/70秒。-电视行业使用2:1隔行扫描。其间依次对称为奇数场和偶数场的奇数行和偶数行进行扫描。这样做目的是：在一个固定带宽下可降低闪烁。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 363.3.视频视频信号的空信号
36、的空间间特性特性 n n长宽比 4:3 or 16:9 ( aspect ratio ) 即即图图像水平像水平扫扫描描线线的的长长度与度与图图像像竖竖直方向所有直方向所有扫扫描描线线所复盖距离的比。所复盖距离的比。n n垂直分辨率（vertical resolution ） 同一同一帧帧面面扫扫描描线线的数量。的数量。扫扫描描线线越多越多, ,垂直分辨率就越垂直分辨率就越高。广播高。广播电视电视系系统统利用了每个利用了每个帧帧面面525(525(北美北美) )或或625(625(欧欧洲洲) )线线的垂直分辨率。的垂直分辨率。n n水平分辨率（ horizontal resolution） 当当
37、摄摄像机像机扫扫描点在描点在线线上横向移上横向移动时动时, ,传传感器感器输输出的出的电电子子信号信号连续连续地地变变化以反映化以反映传传感器所感器所见图见图像部分的光亮程像部分的光亮程度。它依度。它依赖赖于于扫扫描感光点的大小。描感光点的大小。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 373 3、视频视频信号的空信号的空间间特性特性同步同步( (Synchronization)Synchronization) 假假如如视频视频信号被用于信号被用于调节调节阴极射阴极射线线管管电电子束的子束的亮度亮度时时, ,它能以和它能以和传传感器却好一感器
38、却好一样样的方式被的方式被扫扫描。描。将重新将重新产产生原始生原始图图像像( (显显示示扫扫描的原始描的原始图图像像),),这这在家用在家用电视电视机和机和视频监视视频监视器中能精确地器中能精确地进进行。行。因此因此, ,电电子信号被送到子信号被送到监视监视器必器必须须包含某些附加包含某些附加的信息的信息, ,以确保以确保监视监视器器扫扫描与描与传传感器的感器的扫扫描同步。描同步。这这个信息被称个信息被称为为同步信息。同步信息。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 38扫扫描与同步特性描与同步特性 4/28/2020 Multimedia
39、 Technology & Application 39（1 1）电视电视信号的空信号的空间间特性特性 总线总线数数 有效有效线线数数 纵纵向分辨率向分辨率 纵纵横比横比 水平分辨率水平分辨率 总总象素象素 625 576 288 4/3 768 440 kb 625 576 288 4/3 768 440 kb 525 484 242 4/3 645 310 kb 525 484 242 4/3 645 310 kb 1050 960 675 16/9 600 720000 1050 960 675 16/9 600 720000 1250 1000 700 16/9 700 870000
40、1250 1000 700 16/9 700 870000 1125 1080 540 16/9 600 575000 1125 1080 540 16/9 600 575000PALi NTSCiHDTV(A)HDTV(E)HDTV(J)a.水平分辨率指能再现黑白相间的垂直线条的数目b.隔行扫描把一帧画面分成两场,主要目的是为了节省频带， 降低行频c.垂直分辨率（总线数）指一帧中的扫描线总数，有效线数 指可见的扫描线数目，纵向分辨率指每一场中可见的扫描 线数目 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 40（2 2）电视电视信号的彩色空信号的
41、彩色空间间wYUVYUV空空间间 (PAL) (PAL)亮度分量亮度分量 Y=0.3*R+0.59*G+0.11*BY=0.3*R+0.59*G+0.11*B色度分量色度分量 U=(B-Y)*0.493U=(B-Y)*0.493色度分量色度分量 V=(R-Y)*0.877V=(R-Y)*0.877wYIQYIQ空空间间 (NTSC) (NTSC)亮度分量亮度分量 Y=0.3*R+0.59*G+0.11*BY=0.3*R+0.59*G+0.11*B色度分量色度分量 I=0.6*R-0.28*G-0.32*B I=0.6*R-0.28*G-0.32*B色度分量色度分量 Q=0.21*R-0.52*
42、G+0.31*BQ=0.21*R-0.52*G+0.31*B ( (优优点：与黑白点：与黑白电视电视兼容；有利于兼容；有利于压缩压缩信号信号带宽带宽) ) 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 414.4.视频视频信号的信号的时间时间特性特性 n n视视频频信信号号的的时时间间特特性性用用视视频频帧帧率率（Video Video frame frame raterate）来刻画。来刻画。n n帧帧率率越越高高, ,图图像像的的运运动动就就越越流流畅畅, ,大大于于每每秒秒1515帧帧便可便可产产生生连续连续的运的运动图动图象象 4/28/2
43、020 Multimedia Technology & Application 42wcontinuity of motion ( =15f/s)continuity of motion ( =15f/s)wnon flicker ( =50c/s)non flicker ( =50c/s)(PAL(PAL制式制式: 25 frames/s, interlaced: 25 frames/s, interlaced NTSC NTSC制式制式: 30 frames/s, interlaced ): 30 frames/s, interlaced )4.4.视频视频信号的信号的时间时间特性特性57
44、5625全屏光点总数:575*(4/3)*575=440 kb (P)484*(4/3)*484=310 kb (N)信号最高频率:440 k * 25/2 = 5.5MHz(P)310 k * 30/2 = 4.65MHz(N)行频: 626x25=15.625kHz(P) ; 525x30=15.75kHz(N) 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 43电视电视信号的信号的时间时间特性特性 频频道道总带宽总带宽(MHz) (MHz) 视频视频信号信号带宽带宽(MHz) (MHz) 扫扫描速率描速率(Hz)(Hz) 8.0 5.5 1.
45、8 1.8 50i NA 50i8.0 5.5 1.8 1.8 50i NA 50i 6.0 4.2 1.0 0.6 59.94i NA 59.94i 6.0 4.2 1.0 0.6 59.94i NA 59.94i 9.0 10.0 5.0 5.0 59.94p 59.94p 59.94i 9.0 10.0 5.0 5.0 59.94p 59.94p 59.94i 12.0 14.0 7.0 7.0 50p 100p 50i 12.0 14.0 7.0 7.0 50p 100p 50i 30.0 20.0 7.0 3.0 60i 60i NA 30.0 20.0 7.0 3.0 60i 60
46、i NAPALi NTSCiHDTV(A)HDTV(E)HDTV(J)Y R-Y B-Y 摄摄象机象机 HDTV 常常规规 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 445 5、视频视频信号的信号的传输传输w w为为便于便于电视电视信号信号远远距距传输传输，把三个分量信号以及同步信号复合成一个信，把三个分量信号以及同步信号复合成一个信号，然后才号，然后才进进行行传输传输CVBS = Y+a*U*Sin(Wsc*t) + b*V*Cos(Wsc*t)CVBS = Y+a*U*Sin(Wsc*t) + b*V*Cos(Wsc*t) (Wsc (Ws
47、c 为为副副载载波波频频率率) )w w伴音信号与伴音信号与视频视频信号也复合在一起信号也复合在一起传输传输亮度亮度色度6MHz(NTSC)-1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0图象载波声音载波色度副载波音频 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 45 5 5、视频视频信号的信号的传输传输( ( ( (续续续续) ) ) )w复合复合视频视频信号信号 (VHS, (VHS, 用用户级户级) )w为为保保证视频证视频信号信号质质量，近距离量，近距离时时可用分量可用分量视频视频信号信号传传输输 ( R,G,B ( R,G,B 或或 Y
48、,U,V ) (Betacam Y,U,V ) (Betacam，广播，广播级级或或专业级专业级) )w介于复合介于复合视频视频信号与分量信号与分量视频视频信号之信号之间间的的S-video S-video (Y/C video)(Y/C video)信号，由亮度和复合的色度信号信号，由亮度和复合的色度信号组组成。成。彩色空间转换( RGB = YUV )显示信号编码信号复合RGBYUVCVBSV SyncH Sync复合彩电信号 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 46 6 6、视频视频信号的存信号的存储储n n录录象象带带（模（模拟拟
49、）n n照相胶片照相胶片/ /数字相机数字相机（模（模拟拟、数字）、数字）n nLD LD 光光盘盘（模（模拟拟+ +数字）数字）n nVCDVCD光光盘盘（数字）（数字）n nDVDDVD光光盘盘（数字）（数字）n nMP3MP3、MP4 MP4 （数字）数字）n n移移动动硬硬盘盘（数字）（数字） 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 473.5.2 3.5.2 3.5.2 3.5.2 彩色彩色彩色彩色电视电视电视电视制式制式制式制式 目前世界上现行的彩色电视制式有三种： NTSCNTSCNTSCNTSC制、制、制、制、PALPALPA
50、LPAL制、制、制、制、 SECAM SECAM SECAM SECAM制制制制 它们都是兼容制制式。 这里说的“兼容”有两层意思：一是指黑白电视机能接收彩色电视广播，显示的是黑白图像，另一层意思是彩色电视机能接收黑白电视广播，显示的也是黑白图像，这叫逆兼容性。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 483.6 3.6 视频视频的数字化的数字化 为为为为什么使用数字什么使用数字什么使用数字什么使用数字视频视频视频视频？ w易于操作易于操作处处理理w质质量更好量更好w信息复制不会失真信息复制不会失真w有利于有利于传输传输w有利于存有利于存储储
51、w可以与其它媒体可以与其它媒体组组合使用合使用w可以生成可以生成标题标题信息（信息（bits about bitsbits about bits） 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 493.6 3.6 视频视频的数字化的数字化3.6.1 3.6.1 3.6.1 3.6.1 视频视频视频视频信息的信息的信息的信息的获获获获取取取取主要可分主要可分为为两种方式：两种方式：通过数字化设备如数码摄象机、数码照相机、数字光盘等获得；通过模拟视频设备如摄像机、录像机(VCR)等输出的模拟信号再由视频视频视频视频（采集）卡卡卡卡将其转换成数字数字数字
52、数字视频视频视频视频存入计算机，以便计算机进行编辑、播放等各种操作。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 50 n n将分量将分量视频视频信号数字化信号数字化n n例如，以亮度（例如，以亮度（Y Y）和色差（）和色差（U U，V V）表示彩色画面的）表示彩色画面的三个分量：三个分量：w w对对Y Y、U U、V V三个分量分三个分量分别进别进行采行采样样w w对对Y Y、U U、V V三个分量分三个分量分别进别进行量化行量化（色差分量的采（色差分量的采样频样频率和量化精度率和量化精度, ,与亮度分量的与亮度分量的处处理理 有所不同）有所不
53、同） 什么是什么是数字数字视频视频？ 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 513.6 3.6 视频视频的数字化的数字化 视频视频卡的功能卡的功能w w从多种从多种视频视频源中源中选择选择一种一种输输入入w w支持不同的支持不同的电视电视制式制式w w同同时处时处理理电视电视画面的伴音画面的伴音w w可在可在显显示器上示器上监监看看输输入的入的视频视频信号信号, , 位置及大小可位置及大小可调调. .w w可将可将VGAVGA画面内容画面内容( (graphicsgraphics、texttext、image)image)与与视频视频迭迭
54、加加处处理理w w可随可随时冻结时冻结( (定格定格) )一幅画面一幅画面, ,并按指定格式保存并按指定格式保存w w可可连续连续地地( (实时实时地地) )压缩压缩与存与存储视频储视频及其伴音信息及其伴音信息, ,编码编码格式格式可可选选w w可可连续连续地地( (实时实时地地) )解解压缩压缩并播放并播放视频视频及其伴音信息及其伴音信息, ,输输出出设设备备可可选选( (VGAVGA监视监视器、器、电视电视机、机、录录相机等相机等) ) 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 523.6 3.6 视频视频的数字化的数字化视频视频卡的卡的结
55、结构构videograbbervideobufferoverlayconversionTV coderVGAgraphicsVGAVRAMMMCPUDSPCodecdiscPCI busvideoRGB monitorTV set 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 53n n视频图象数字化通常有两种方法。w一种是复合一种是复合编码编码，它直接，它直接对对复合复合视频视频信号信号进进行采行采样样、编码编码和和传输传输；w另一种是分量另一种是分量编码编码，它先从复合彩色，它先从复合彩色视频视频信信号中分离出彩色分量，然后数字化。号中分离出彩
56、色分量，然后数字化。现现在接触到的大多数数字在接触到的大多数数字视频视频信号源都是复合信号源都是复合的彩色全的彩色全视频视频信号信号 如如如如录录录录象象象象带带带带、激光、激光、激光、激光视盘视盘视盘视盘、摄摄摄摄象机等。象机等。象机等。象机等。对这类对这类对这类对这类信号的数字化，信号的数字化，信号的数字化，信号的数字化，通常是先分离成或分量信号，然后用三个通常是先分离成或分量信号，然后用三个通常是先分离成或分量信号，然后用三个通常是先分离成或分量信号，然后用三个转换转换转换转换器分器分器分器分别对别对别对别对它它它它们们们们数字化。数字化。数字化。数字化。3.6 3.6 视频视频的数字化
57、的数字化3.6.2 3.6.2 3.6.2 3.6.2 视频视频视频视频信息的数字化信息的数字化信息的数字化信息的数字化 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 543.6.2 3.6.2 3.6.2 3.6.2 视频视频视频视频信息的数字化信息的数字化信息的数字化信息的数字化数字化数字化数字化数字化过过过过程：程：程：程：图图3.173.17 对复合视频信号的分离（或分量信号） 分别滤波 转换器对它们转换数字化 加以编码。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 553.6.2 3.6.2
58、 3.6.2 3.6.2 视频视频视频视频信息的数字化信息的数字化信息的数字化信息的数字化数字化数字化数字化数字化过过过过程：程：程：程：简图简图前置虑波采样量化PCM编码模拟视频信号 Y,U,V(13.5MHz)(6.75MHz)(8 bits)数字视频信息720 pel (可见部分)12 pel 132 pel水平扫描线(64us)每行象素的数目: 13.5MHz*64us = 864 pel, 有效象素 = 720 (Y) 6.75MHz*64us = 432 pel, 有效象素 = 360 (U,V) 4/28/2020 Multimedia Technology & Applicat
59、ion 563.6.3 3.6.3 3.6.3 3.6.3 视频视频视频视频信号的采信号的采信号的采信号的采样样样样格式格式格式格式 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 57视频视频信息的数据信息的数据结结构构* 视频视频序列序列(SEQUENCE), (SEQUENCE), 可随机存取，有特定可随机存取，有特定语义语义 * * 画面画面组组(GOP)(GOP)，可随机存取，可随机存取，编辑处编辑处理理单单位位 * * 画面画面(Picture), (Picture), 主主编码单编码单位位 * * 片片(Slice), (Slice),
60、 传输传输中的重同步中的重同步单单位位 * * 宏宏块块(Macro), (Macro), 运运动补偿单动补偿单位位 * * 块块(Block), DCT(Block), DCT单单位位 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 58视频视频( (复合复合) )流流n n视频视频复合流由复合流由视频视频流、音流、音频频流及流及应应用数据流用数据流组组成，成，每个基本流分成每个基本流分成许许多多“ “分分组组”(PACKET)”(PACKET)n n视频视频复合流由若干复合流由若干PACKPACK组组成成n n每个每个PACKPACK中包含若干个
61、分中包含若干个分组组n n每个分每个分组组的的长长度可度可变变n n每个分每个分组组中均含有解中均含有解码时间码时间戳和表戳和表现时间现时间戳，用戳，用于解决同步和于解决同步和实时问题实时问题。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 593.7 3.7 数字数字视频标视频标准准 国际无线电咨询委员会CCIRCCIRCCIRCCIR(International Radio Consultative Committee)就制定了彩色电视图像数字化标准，称为CCIR 801CCIR 801CCIR 801CCIR 801标标标标准准准准，现现现现
62、改改改改为为为为ITU-R BT.801ITU-R BT.801ITU-R BT.801ITU-R BT.801标标标标准准准准。 该标准规定了彩色电视图像转换成数字图像时使用的采样频率,RGB和YCbCr(或者写成YCBCR)两个彩色空间之间的转换关系等 . 1. . 彩色空彩色空间间之之间间的的转换转换 2. 采采样频样频率率 3. 有效有效显显示分辨率示分辨率 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 60关于关于标标准化准化n n一个成功的一个成功的标标准必准必须满须满足商足商业业的要求并且不限制的要求并且不限制革新和革新和竞竞争争,
63、,最好的最好的办办法是只限定必要的性能指法是只限定必要的性能指标标, ,以此来确定基本功能以及重要的数据交以此来确定基本功能以及重要的数据交换换方法和方法和接口等。接口等。n n标标准化就是国准化就是国际际化。化。n n标标准化工作的准化工作的过过程：研究，程：研究，实验实验，测试测试；竞竞争，争，筛选筛选，优优化。化。标标准是准是长长期研究开期研究开发发的成果，是工的成果，是工业业界和科技界合作的成果。界和科技界合作的成果。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 61标标准的分准的分类类: :(1) (1) 国国际标际标准准 由国由国际标
64、际标准化准化组织组织(ISO)(ISO)、国、国际电际电工委工委员员会会(IEC)(IEC) 和国和国际电际电信信联联盟盟(ITU)(ITU)制定。制定。 (2) (2) 国家国家标标准准 由各国国家由各国国家标标准委准委员员会制定会制定. . 如中国的如中国的GB,GB,美国的美国的 ANSI, ANSI,德国的德国的DINDIN和日本的和日本的JISJIS等。等。 (3) (3) 公共公共规规范范(Public Specifications)(Public Specifications)或地区或地区标标准准 由多家公司或一由多家公司或一 些地区性的些地区性的联联合合组织组织(Consort
65、ium)(Consortium)共同开共同开发发。如早。如早 期的网期的网络协议络协议TCP/IPTCP/IP标标准等。准等。 (4) (4) 企企业业( (实实用用) )标标准准(De-Facto Standard) (De-Facto Standard) 它由一家公司开它由一家公司开发发, ,并被并被 市市场场接受接受, ,如如MS Win 95 MS Win 95 软软件件标标准。准。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 62多媒体技多媒体技术术国国际标际标准的分工准的分工涉及多媒体涉及多媒体涉及多媒体涉及多媒体标标标标准的国准的国
66、准的国准的国际组织际组织际组织际组织是是是是IECIECIECIEC、ISOISOISOISO和和和和 ITU ITU ITU ITU。 (1) ISO/IEC(1) ISO/IEC的的联联合技合技术术委委员员会会JTC1JTC1的分委会的分委会(SC)(SC) SC17, SC31 Data Capture and Identification SystemSC17, SC31 Data Capture and Identification System SC18 Document Processing SC18 Document Processing 文件文件处处理与相关通信理与相关通信;
67、 ; SC21 SC21 SC11, SC23 Information Interchange Media SC11, SC23 Information Interchange Media（磁（磁盘盘，光，光盘盘） SC6 SC6，SC25SC25，SC256 Networking & InterconnectsSC256 Networking & Interconnects SC24 SC24，SC29: Multimedia and RepresentationSC29: Multimedia and Representation 标标准制定准制定过过程程 工作工作组组草案草案(WD)=(
68、WD)=委委员员会草案会草案(CD)=(CD)=国国际标际标准草案准草案(DIS)=(DIS)=国国际标际标准准(IS)(IS) 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 63 多媒体技多媒体技术术国国际标际标准的分工准的分工( (续续) )(2) ISO/ISO/ TC36 TC36 电电影影摄摄影影术术; ; TC42 TC42 摄摄影影术术; ; TC43 TC43 声学声学; ; TC159 TC159 人人类类工效学。工效学。(3) ITU-R/ITU-R/ SG10 SG10 声学声学; ; SG11 SG11 电视电视。 4/28
69、/2020 Multimedia Technology & Application 64 多媒体技多媒体技术术国国际标际标准的分工准的分工( (续续) )(4) (4) ITU-T/ITU-T/ SG1 SG1 视视听听/ /多媒体服多媒体服务务; ; SG8 SG8 视视听听远远距服距服务务。(5) DAVIC (5) DAVIC 数字音数字音频视频频视频委委员员会。会。(6) DVB (6) DVB 已于已于19951995年底完成年底完成 数字数字电视电视广播广播规规范范 。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 65 优优先开展的先
70、开展的标标准化工作准化工作 (1)(1)消消消消费费费费者子系者子系者子系者子系统统统统接口接口接口接口 包括消包括消费费者子系者子系统统与网与网络络之之间间以及以及终终端与端与其它用其它用户户装置之装置之间间的双向接口的双向接口, ,可以考可以考虑虑以以DAVICDAVIC参考模型作参考模型作为为基基础础。 (2) (2)用用用用户户户户接口接口接口接口 包括包括对对用用户户提供服提供服务务的双向接口的双向接口, ,可以通可以通过过手手动动操作操作或与网或与网络络通信来通信来进进行。行。 (3) (3)安全、存取控制、拷安全、存取控制、拷安全、存取控制、拷安全、存取控制、拷贝贝贝贝管理管理管
71、理管理 (4) (4)多媒体多媒体多媒体多媒体节节节节目目目目 要有利于要有利于现现有的和开有的和开发发中的各种格式的用中的各种格式的用户户装置装置的的竞竞争争, , 而不加任何不合理的限制。而不加任何不合理的限制。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 663.7 3.7 数字数字视频标视频标准准 每行象素的数目: 13.5MHz*64us = 864 pel, 有效象素 = 720 (Y) 6.75MHz*64us = 432 pel, 有效象素 = 360 (U,V) (13.5MHz)(6.75MHz) 4/28/2020 Mult
72、imedia Technology & Application 67几种常用数字几种常用数字视频视频的格式的格式(PAL)(PAL)( ( ( (色差信号格式色差信号格式色差信号格式色差信号格式为为为为4:2:2)4:2:2)4:2:2)4:2:2) 名称名称 分辨率分辨率 量化精度量化精度 数数码码率率 应应用用CCIR601 720x576x25(l) 8 124Mb/s CCIR601 720x576x25(l) 8 124Mb/s 普通普通电视电视 360x576x25(c) 4+4 360x576x25(c) 4+4CIF 360x288x25(l) 8 23Mb/S CIF 360
73、x288x25(l) 8 23Mb/S 视频视频会会议议 180x144x25(c) 2+2 180x144x25(c) 2+2 QCIF 180x144x25(l) 8 5.8Mb/S QCIF 180x144x25(l) 8 5.8Mb/S 电视电话电视电话 90x72x25(c) 2+2 90x72x25(c) 2+2HDTV 1280x720x60 8+8+8 885Mb/s HDTVHDTV 1280x720x60 8+8+8 885Mb/s HDTV(ITU-R 601) 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 683.8 3.8
74、 视频视频信息的信息的压缩编码压缩编码 3.8.1 3.8.1 3.8.1 3.8.1 概述概述概述概述1、为什么要压缩数字音频、视频信息量大信息量大数据压缩的可能性（原始的视频图像信息存在很大的冗余度等）2、图像压缩的方法有许多方法用于图像压缩,但它们可基本分为两种类型:无损压缩有损压缩。3、图像压缩的目的、压缩依据在于移走冗余信息,减少表示一个图像所需的存贮量。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 69压缩编码压缩编码目的目的n n信息是对事件和物体的抽象描述n n数据是在确定 了描述方法后对事件和物体的具体描述记录（表示）n n对同
75、一信息,若使用的描述方法不同,则形 成记录的数据量可能完全不同n n数据压缩的目的,就是用尽可能少的数据来表达信息,从而节省传输和存储的开销。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 70压缩编码压缩编码的依据的依据n n 画面内部信息有很强的相关性n n 相邻画面有高度的相容性n n 运动可以估测（Motion Estimation）n n 人眼的视觉特性 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 71视频压缩编码视频压缩编码技技术术的分的分类类（续续） 信源模型编码技术1. 1. 单单个像
76、素个像素颜颜色色PCMPCM编码编码2. 2. 像素像素块颜块颜色色ADPCMADPCM，变换编码变换编码3. 3. 像素像素块颜块颜色和运色和运动动带带运运动补偿动补偿的的DPCM/DCTDPCM/DCT混合混合 编码编码、小波、小波编码编码 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 72视频压缩编码视频压缩编码技技术术的分的分类类（续续）信源模型编码技术4. 4. 运运动动的的结结构构分形分形编码编码、轮轮廓廓/ /纹纹理理编码编码5. 5. 图图像中每个物体的形状、运像中每个物体的形状、运动动和和颜颜色色分析分析/ /综综合合编码编码6.
77、 6. 图图像中己知物体的形状、运像中己知物体的形状、运动动和和颜颜色色知知识识基基编码编码7. 7. 图图像中的行像中的行为单为单元元语义语义学学编码编码 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 73 视频压缩编码视频压缩编码技技术术的的评评价准价准则则：n n 重建图像的质量n n 编码/解码延时n n 错误修复能力n n 码率n n 算法复杂程度 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 743.8 3.8 视频视频信息的信息的压缩编码压缩编码 3.8.2 3.8.2 3.8.2 3.8
78、.2 常用的常用的常用的常用的图图图图像像像像压缩压缩压缩压缩方案方案方案方案 1.JPEG(theJointPhotographicExpertsGroup)1.JPEG(theJointPhotographicExpertsGroup) 2.2.电视电话电视电话/ /会会议电视议电视P84KP84K位位/ /秒秒(CCITTH.28)(CCITTH.28) 标标准准 3.3.运运动图动图像像专专家家组组MPEG-1MPEG-1标标准准 4 4运运动图动图像像专专家家组组MPEG-2MPEG-2及其他及其他标标准准 5.5.常用的常用的还还有有MPEG-4MPEG-4、 MPEG-7 MPE
79、G-7和和H.261H.261 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 75运运动图动图像像专专家家组组MPEGMPEG(Moving Picture Expert Group)(Moving Picture Expert Group)n n是是ISO/IEC/JTC1/SC29ISO/IEC/JTC1/SC29下面的一个工作下面的一个工作组组WG11,WG11,成立于成立于19881988年。大年。大约约有有100100多家多家单单位位300300名名专专家家参加参加, ,分分1010个个组进组进行工作。行工作。n n19931993年年8
80、 8月和月和19941994年年1111月公布的月公布的标标准准PEG-1PEG-1和和MPEG-2,MPEG-2,在影在影视视和多媒体和多媒体计计算机算机领领域中得到了域中得到了广泛广泛应应用用, MPEG-4, MPEG-4将于将于19981998年公布。年公布。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 76MPEGMPEG及其他及其他压缩压缩方法方法 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 77MPEGMPEG标标准准n n MPEG-1MPEG-1标标准准 1993 1993年年8
81、8月公布。用于月公布。用于传输传输1.5Mbps1.5Mbps数据数据传输传输率的数字存率的数字存储储媒体运媒体运动图动图像及其伴音的像及其伴音的编码编码。n n MPEG-2 MPEG-2标标准准 1994 1994年年1111月公布。主要月公布。主要针对针对高清晰度高清晰度电电视视(HDTV)(HDTV)所需要的所需要的视频视频及伴音信号，典型及伴音信号，典型传输传输速率速率为为10Mbps10Mbps，与，与MPEG-1MPEG-1兼容，适用于兼容，适用于 1.5Mbps 1.5Mbps60Mbps60Mbps甚甚至更高的至更高的编码编码范范围围。 4/28/2020 Multimedi
82、a Technology & Application 78MPEGMPEG标标准准（续续）n nMPEG-4MPEG-4标标准准 专专家家组组成立于成立于19931993年。年。该标该标准的目准的目标为标为：支持多种多媒体：支持多种多媒体应应用用( (主要主要侧侧重于重于对对多媒多媒体信息内容的体信息内容的访问访问) )，可根据，可根据应应用的不同要求用的不同要求现现场场配置解配置解码码器。器。该标该标准将于准将于19981998年年1111月公布。月公布。 n nMPEG-7MPEG-7标标准是准是“多媒体内容描述接口多媒体内容描述接口” ” (Multimedia Content Desc
83、ription (Multimedia Content Description Interface)Interface)。该标该标准将确定各种准将确定各种类类型的多媒体型的多媒体信息信息标标准的描述方法。准的描述方法。该标该标准准计计划于划于20002000年年1111月公布。月公布。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 79MPEGMPEG标标准的意准的意义义n nMPEGMPEG支持支持JPEGJPEG和和H.261H.261等等优优秀秀标标准准, ,在参加在参加竞竞争争的的1414个方案的基个方案的基础础上上, ,通通过过反复反复协
84、调协调而得到而得到统统一一, ,从而成从而成为为先先进进、合理、合理、质质量高、成本低的量高、成本低的优优秀秀标标准准, ,为为世界所公世界所公认认。n nMPEGMPEG促促进进了大了大规规模集成模集成电电路路专专用芯片的用芯片的发发展展, ,为为多媒体技多媒体技术术、产产品的繁荣立下了功品的繁荣立下了功劳劳。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 80MPEGMPEG标标准的准的应应用用n n以以MPEG-1MPEG-1作作为视为视音音频频 压缩标压缩标准的准的VCDVCD在我国已在我国已经经形成了形成了庞庞大的市大的市场场n n以以M
85、PEG-2MPEG-2作作为视为视音音频压缩标频压缩标准的数字准的数字卫卫星星电视电视接收机接收机IRDIRD已已经经在欧美形成了很大市在欧美形成了很大市场场， 1993 1993年年下半年下半年, ,美国高美国高级电视联级电视联盟盟(ATV Grand Alliance)(ATV Grand Alliance)和和欧洲数字欧洲数字视频视频广播广播计计划划(Digital Video Broadcast (Digital Video Broadcast Project)Project)先后决定将先后决定将MPEG -2MPEG -2用于自己的高分辨率用于自己的高分辨率电视电视(HDTV)(HD
86、TV)广播中广播中; ; 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 81我国的研究成果与我国的研究成果与产产品品n nVCDVCD首先在中国开首先在中国开发发和广泛和广泛应应用。用。n n中科院声学所在中科院声学所在MPEG-1MPEG-1解解码设备码设备的的设计设计与与产业产业化化方面做出了突出的方面做出了突出的贡贡献。中科院献。中科院计计算所国家智能算所国家智能计计算机研究开算机研究开发发中心完成的中心完成的MPEG-2MPEG-2解解码设备码设备已已经经成功成功应应用到用到DVDDVD和数字和数字卫卫星星电视电视 接收机等接收机等产产品中
87、。品中。n n四川鼎天公司四川鼎天公司设计设计的具有的具有实时实时MPEG-1MPEG-1和和MPEG-2MPEG-2解解码码功能的多媒体功能的多媒体计计算机于早就已算机于早就已经经研制成功研制成功, ,并在并在当年美国秋季当年美国秋季计计算机展算机展览览会上公开会上公开发发布。布。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 82我国的研究成果与我国的研究成果与产产品品n nVCDVCD首先在中国开首先在中国开发发和广泛和广泛应应用。用。n n中科院声学所在中科院声学所在MPEG-1MPEG-1解解码设备码设备的的设计设计与与产业产业化方面做出
88、化方面做出了突出的了突出的贡贡献。献。n n中科院中科院计计算所国家智能算所国家智能计计算机研究开算机研究开发发中心完成的中心完成的MPEG-2MPEG-2解解码设备码设备已已经经成功成功应应用到用到DVDDVD和数字和数字卫卫星星电视电视 接收机等接收机等产产品中。品中。n n四川鼎天公司四川鼎天公司设计设计的具有的具有实时实时MPEG-1MPEG-1和和MPEG-2MPEG-2解解码码功能的功能的多媒体多媒体计计算机于早就已算机于早就已经经研制成功研制成功, ,并在当年美国秋季并在当年美国秋季计计算算机展机展览览会上公开会上公开发发布布。 4/28/2020 Multimedia Tech
89、nology & Application 83多媒体多媒体标标准与信息基准与信息基础设础设施施标标准的关系准的关系n n信息基信息基础设础设施的不断完善施的不断完善, ,要求多媒体技要求多媒体技术术在在节节目供目供应应、服服务务供供应应、网、网络络供供应应和用和用户户等各个等各个环节环节上起作用。因此上起作用。因此, ,多媒体多媒体标标准必准必须须考考虑虑上述上述4 4个个环节环节。n n19961996年年1212月月, ,在在ISO/IEC/JTC1ISO/IEC/JTC1的年会上的年会上, ,信息基信息基础设础设施施专专题题工作工作组组(SWG-GII)(SWG-GII)提出的全球信息基
90、提出的全球信息基础设础设施施标标准化首准化首次次报报告中告中, ,初步初步认认定了定了100100项标项标准准专题项专题项目目, ,其中的机其中的机顶顶盒盒接口、人机接口要求和接口、人机接口要求和图图形存取等形存取等许许多多标标准是以相准是以相应应的的多媒体多媒体标标准准为为基基础础的。的。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 843.9 Windows 3.9 Windows 中的中的视频视频播放播放软软件件Microsoft Windows Media Player（以下称 Media Player）是Windows操作系统自带的一种
91、通用多媒体播放器通用多媒体播放器通用多媒体播放器通用多媒体播放器。Media PlayerMedia PlayerMedia PlayerMedia Player的作用的作用的作用的作用： 可以用来播放 CD、DVD 和 VCD，能从 CD 复制曲目，创建自己的音频和数据CD，收听电台广播，搜索和组织数字媒体文件及向便携设备（如 Pocket PC 和便携式数字音频播放机）复制文件。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 853.9 Windows 3.9 Windows 中的中的视频视频播放播放软软件件3.9.1 Media Player
92、3.9.1 Media Player3.9.1 Media Player3.9.1 Media Player的运行的运行的运行的运行Media PlayerMedia PlayerMedia PlayerMedia Player的运行步的运行步的运行步的运行步骤骤骤骤如下如下如下如下：单击“开始”|“程序”|“附件”|“娱乐”|“Windows Media Player”即可运行该软件，软件运行后，屏幕出现图3.25的运行界面。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 863.9 Windows 3.9 Windows 中的中的视频视频播放播
93、放软软件件3.9.1 Media Player3.9.1 Media Player3.9.1 Media Player3.9.1 Media Player的运行的运行的运行的运行快快速速访访问问面面板板隐隐藏藏任任务务栏栏按按钮钮播播放放控控件件区区域域正正在在播播放放区区域域播播放放信信息息区区域域 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 873.9 Windows 3.9 Windows 中的中的视频视频播放播放软软件件3.9.2 Media Player3.9.2 Media Player3.9.2 Media Player3.9.2
94、Media Player支持的媒体格式支持的媒体格式支持的媒体格式支持的媒体格式 文件文件类类型（格式）型（格式）文件文件扩扩展名展名音音乐乐 CD CD 播放（播放（CD CD 音音频频）.cda .cda 音音频频交交换换文件格式文件格式 (AIFF) (AIFF).aif.aif、.aifc .aifc 和和 .aiff .aiffWindows MediaWindows Media音音/ /视频视频文件文件.asf.asf、.asx.asx、.wax.wax、.wm.wm、.wma.wma、.wmd.wmd、.wmp.wmp、.wmv.wmv、.wmx.wmx、.wpl .wpl 和和
95、 .wvx .wvxWindows Windows 音音频频和和视频视频文件文件.avi .avi 和和 .wav .wavWindows Media PlayerWindows Media Player外外观观.wmz.wmz运运动图动图像像专专家家组组 (MPEG) (MPEG).mpeg.mpeg、.mpg.mpg、.m1v.m1v、.mp2.mp2、.mpa.mpa、.mpe.mpe、.mp2v* .mp2v* 和和 .mpv2 .mpv2音音乐乐器材数字接口器材数字接口 (MIDI) (MIDI).mid.mid、.midi .midi 和和 .rmi .rmiAU (UNIX)AU
96、 (UNIX).au .au 和和 .snd .sndMP3MP3.mp3 .mp3 和和 .m3u .m3uDVD DVD 视频视频.vob.vobMacromedia FlashMacromedia Flash.swf.swf 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 883.9 Windows 3.9 Windows 中的中的视频视频播放播放软软件件3.9.33.9.3利用利用利用利用Media PlayerMedia Player播放数字播放数字播放数字播放数字视频视频视频视频1 1 1 1、如何利用、如何利用、如何利用、如何利用Med
97、ia PlayerMedia PlayerMedia PlayerMedia Player观观观观看看看看DVDDVDDVDDVD 操作步操作步骤骤如下如下：（1）在“播放”菜单上指向“DVD、VCD 或 CD 音频”，然后单击包含 DVD 的驱动器。 （2）在播放列表窗格中单击适当的 DVD 标题或章节名。 选择要播放的视频文件。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 893.9 Windows 3.9 Windows 中的中的视频视频播放播放软软件件3.9.33.9.3利用利用利用利用Media PlayerMedia Player播放
98、数字播放数字播放数字播放数字视频视频视频视频2 2 2 2、如何利用、如何利用、如何利用、如何利用Media PlayerMedia PlayerMedia PlayerMedia Player观观观观看看看看VCDVCDVCDVCD 操作步骤如下：（1）运行Media Player；（2）将 VCD 插入 CD-ROM 驱动器中，VCD 就会自动开始播放。若 Windows Media Player播放机正在播放其他内容，可以使用“播放”菜单播放 VCD。 3 3 3 3、如何利用、如何利用、如何利用、如何利用Media PlayerMedia PlayerMedia PlayerMedia
99、 Player播放播放播放播放视频视频视频视频文件文件文件文件若要在Media Player中播放视频文件，操作步骤为：（1）运行Media Player；（2）单击“文件”|“打开”命令；选择要播放的视频文件。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 90 3.10 3.10 数字数字视频视频的的应应用用应应用用领领域主要有下列几个方面：域主要有下列几个方面： (1)(1) 娱乐娱乐出版出版 (2) (2) 广播广播电视电视 (3) (3) 教育教育训练训练 (4) (4) 数字通信数字通信 (5) (5) 监监控控 4/28/2020 M
100、ultimedia Technology & Application 3.10 3.10 数字数字视频视频的的应应用用w 应应应应用分用分用分用分类类类类w VCD/DVDVCD/DVDw 远远远远程教学程教学程教学程教学w 数字数字数字数字电视电视电视电视广播广播广播广播w 交互交互交互交互电视电视电视电视( (ITV)ITV)w 视频视频视频视频会会会会议议议议（Video Conference)Video Conference)（续续）7/22/2024a92 应应用分用分类类n n出版方式：出版方式： VCD,DVD,Video-Game,CD-ROM Title VCD,DVD,Vi
101、deo-Game,CD-ROM Titlen n广播方式：广播方式： ITV,HDTV,Distance Learning,Network Publishing ITV,HDTV,Distance Learning,Network Publishingn n通信方式：通信方式： 视频电话视频电话, ,视频视频会会议议,Telework, Telemedicine, ,Telework, Telemedicine, TeleshoppingTeleshoppingn n监监控方式：控方式：数字数字视频监视频监控系控系统统 4/28/2020 Multimedia Technology & App
102、lication 93VCD/DVDVCD/DVD的主要差的主要差别别 容量容量 650MB 4.7GB/8.5GB 650MB 4.7GB/8.5GB 片片长长 74 74分分钟钟 133 133分分钟钟 速率速率 1.5Mb/s 10Mb/s 1.5Mb/s 10Mb/s 视频视频品品质质 288 288线线 576 576线线 图图象象压缩压缩 MPEG-1 MPEG-2 MPEG-1 MPEG-2 声音声音 2 2通道立体声通道立体声 5.1 5.1通道通道环绕环绕声声 位流位流结结构构 1*V,2*A 1*V,8*A 1*V,2*A 1*V,8*A 4/28/2020 Multime
103、dia Technology & Application 94远远程教学程教学国外甲地多媒体教室乙地多媒体教室卫星教学演播室国际长途电信网卫星国内 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 95数字数字电视电视广播广播视频节目制作服务器光盘制作地面无线卫星CATVInternetVCDDVD解码器电视机PC机 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 96数字数字电视电视广播广播n n能提供高清晰度能提供高清晰度图图象，高象，高质质量音响量音响n n3 3个个环节环节：节节目制作数字化；目制作数
104、字化；传输过传输过程数字化；程数字化；接收接收/ /播放数字化（美国播放数字化（美国20062006年全面年全面实现实现）n n数字数字电视电视机的可能形式：机的可能形式：wCompuTV ( WebTV, PCTV)CompuTV ( WebTV, PCTV)wTeleputerTeleputer 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 97 交互交互电视电视(ITV)(ITV)n n分类：wInterprogram ITV(VOD): True VOD, Near VODInterprogram ITV(VOD): True VOD, N
105、ear VODwIntraprogram ITV(Intraprogram ITV(全交互全交互电视电视) )n nITV的特殊性：w数据通信不数据通信不对对称称w节节目目选择时间选择时间的集中性的集中性 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 98交互交互电视电视(ITV)(ITV)系系统统的的组组成成n nVideo Serverw极大容量极大容量(TB(TB级级) )，高速，高速I/OI/O，以，以实时实时恒定速率提恒定速率提供数据供数据 ,. ,.n n节目传输网络w传输线传输线路（同路（同轴轴、光、光纤纤、HFCHFC），交），交换
106、换及路由及路由,.,.n n用户终端w机机顶顶箱箱+ +电视电视机，多媒体机，多媒体PCPC机机,.,. 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 99视频视频会会议议（Video Conference)Video Conference) 功能：w视频视频/ /音音频实时频实时通信功能通信功能w电电子白板功能子白板功能w共享共享应应用功能用功能w辅辅助管理功能助管理功能 （此外，它（此外，它还还可以提高会可以提高会议议及工作效率，在数据及工作效率，在数据共享、共享、应应用共享的基用共享的基础础上上实现实现CSCWCSCW。）。） 4/28/20
107、20 Multimedia Technology & Application 100视频视频会会议议系系统统的若干关的若干关键键技技术术：n n低低码码率的率的视频视频/ /音音频压缩频压缩技技术术n n发发言言权权控制及会控制及会议议管理管理n n多点通信控制（多点通信控制（Multicast,BroadcastMulticast,Broadcast）n n带宽带宽的的动态动态分配分配n n电电子白板子白板n n应应用共享技用共享技术术（多点（多点I/OI/O，群体感知），群体感知）n n不同系不同系统统的互操作的互操作问题问题（H.320, H.324H.320, H.324等）等） 4/
108、28/2020 Multimedia Technology & Application 1013.11 3.11 本章小本章小结结（SummarySummary）本章着重介本章着重介本章着重介本章着重介绍绍绍绍了以下内容了以下内容了以下内容了以下内容 视频的基本概念视频信号的特性，视频信号的存储；如何获取、编辑、播放数字视频。视频数据的压缩压缩方法：有损和无损主要有JPEG和MPEG。 此外，本章还介绍了视频卡的结构和技术特性，以及数字视频的应用领域。 4/28/2020 Multimedia Technology & Application 1023.11 3.11 本章小本章小结结（续续）n n数字数字视频处视频处理是多媒体技理是多媒体技术术的中心的中心问题问题之一之一n n数字数字视频压缩编码视频压缩编码是基是基础础，是突破口，是突破口n n高高质质量的量的实时实时数字数字视频视频通信是多种新通信是多种新颖应颖应用用领领域域的关的关键键n n数字数字视频处视频处理（理（获获取、表示、操作、取、表示、操作、处处理、理、传输传输、存存储储、管理、管理、检检索等）的研究开索等）的研究开发还仅仅发还仅仅才开始才开始 4/28/2020 Multimedia Technology & Application
