视频技术基础知识Word文件下载.docx
《视频技术基础知识Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《视频技术基础知识Word文件下载.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
因而这一类型视频技术的发展显著超过了专业级产品的发展。
最近几年，第一部数字摄像机的问世消除了图像质量上的怀疑。
新的摄像机记录视频不是以模拟信号，而是以压缩的数字信号的方式。
结果是原来专业级图像质量产品的价格不断下降，而同任何新技术的发展推广一样，价格也随着用户群的扩大而持续下降。
为避免出现不兼容的情况，这种技术的主要产品都符合一个新的数字压缩标准：
DV（DigitalVideo）。
至目前为止，很多国际知名的视频厂商都开始发展和提供DV格式的产品。
这其中的传输标准被称为FireWire（IEEE1394）。
这一标准是与DV标准合作，同时也有其独立性的输出标准。
FireWire是一种设备间传输数据的高速网络。
本文是对DV数字视频标准和FireWire传输标准的简单介绍。
因为这些技术以及支持这种技术的产品仍在高速发展，因此本文讨论了这种技术的发展现状及对未来视频采集、制作和传输的潜在影响：
若有失误、敬请谅解。
区分DV和FireWire技术是很重要的。
这些术语有时候被互换使用，但它们有各自不同的功能。
DV是定义压缩图像和声音数据记录及回放过程的记录标准。
这就同时包含DV格式的设备和数字视频压缩技术本身。
另一方面，FireWire（IEEE1394）是一种传输标准。
它是定义数字信息如何在不同设备间传输的通用接口。
功能上的这种不同点类似于信号对于Windows和SCSI，Windows决定了视频数据的基本格式；
而SCSI定义传输任何数字数据（包括Windows的视频数据）的方法。
DV并不雷同于MPEG或Motion-JPEG，它是一种新的数字压缩格式，它是一种将压缩的视频数字信号输出到盒式录像带的方法。
DV摄像机与普通摄像机比较:
DV摄像机与普通摄像机比较，最大的区别有三项：
1.图像分辨率高，DV摄录机一般为500线以上，而VHS摄录机为200线,S-VHS摄录机为280-300线，8毫米摄录机为380线左右。
2.色彩及亮度频宽比普通摄像机高六倍，而色、亮度带宽是影像精确度的首要决定因素，因而色彩极为纯正，达到专业级标准。
3.可无限次翻录,影像无损失。
与专业摄录机比较:
DV摄像机的结构从根本上讲和现在顶级数字的压缩视频记录系统如DigitalBetacam（DB），并没有实质上的区别。
DV和DB都是分量格式，分别对磁带上的亮度（Y）和两路色度（R-Y和B-Y）信号进行编码。
DV使用13.5MHz采样率（同DB一样），但DB用4：
2：
2编码来增加彩色保真度，而DV是4：
1：
1编码。
DB用10比特代码来提高信噪比；
而DV是8比特。
DigitalBetacam一般采用2：
1的空间压缩比（8位采样）；
而DV是5：
1。
DV通过对实质上不活动的视频图像的场间（不是帧间）压缩来获得它的部分压缩比。
因为场间压缩使每帧的数据量可变，而DV要求固定的数据率，因此需要自适应帧间的压缩。
随着一个场景中活动部分的增多，空间压缩比增加（反之亦然）。
与DVCam和DVCPro相比：
DV、DVCam和DVCPro实际上使用相同的压缩方法和记录格式。
不同的仅是DVCam的磁迹间距（15微米）和磁带速度（28.22mm/秒）。
Sony认为这一磁迹间距对于帧精确度的线性编辑是必需的。
DVCPro将可选的线性轨1和2分别用于音频插入信号和控制轨。
Panasonic认为18微米磁迹宽度和MP盒带的使用能提供常规线性编辑应用所需的定位精确度和媒体耐久性。
同时DVCPro也提供4速的转送。
与BetacamSP相比：
大部分视频技术专家认为DV格式能与模拟BeatcamSP相媲美。
DV视频的54dB信噪比BetacamSP的51dB要好一些，DV的5.75MHz的亮度带宽比BetacamSP的4.1MHz高出一截.然而现在市场上,实质上,专业的BetacamSP的摄像机还是拥有比DV更好的CCD,而同时以BetacamSP摄像机为例,其价格至少是SonyDCR-VX1000市场价格的5倍。
大部分专业质量的可互换的摄像机镜头（Fujinon,Canon）比整套DCR-VX1000还贵.直接压缩为DV,而要达到BetacamSP的图像质量,需要使用带DV接口的专业级数字摄像机。
无论如何,大部分专家认为DV与BetacamSP相比时,DV令人难以置信地"
物超所值"
。
DV视频后期制作:
将DV和FireWire技术相结合可以给视频应用带来相当大的好处。
为了更好了解这种技术的潜在能力，让我们先来看一下视频后期制作的基本方式。
首先，创造性的使用素材经常意味着增加特技和比直接简单硬切复杂得多的其它方法。
这也包括修改由摄像机拍摄的原始素材。
在模拟视频时，这种修改将导致生成损失，因为复制视频意味着丢失一些数据。
在数字编辑系统中，在设备能访问视频的各个像素并放大它们之前，数据必须被“解包”。
使用硬件ASIC进行编码、解码的DV硬件比基于纯软件的解决方案有显而易见的优越性。
（3）IEEE1394释义
IEEE1394（InstituteforElectricalandElectronicEngineers，即IEEE：
电气和电子工程师学会（美国）），是由苹果公司和电子消费品厂商共同提出的一个计算机外部设备总线规范，又称FireWire（火线）。
这种规范优先考虑性能，成本问题居次要位置，其优势在于对数字视频和数字摄影等应用的支持。
FireWire支持100Mbps以上至400Mbps的传输率，最多可连接63个设备。
IEEE1394接口的主要特点：
（1）高速传输
IEEE1394最大的特点是价格便宜，外部设备只要加上1394控制芯片及连接器，通过连接线就可以进行高速数据传输。
由于传输速度高达400Mbps，即使传送DVD所需的MPEGII数据流也毫无问题。
（2）点对点结构（peertopeer）
任何两个支持IEEE1394的设备可以直接连接，不需要通过计算机控制，例如可以将DVD播放机与数字电视机连接而直接播放电影。
（3）安装方便且容易使用
可以随时动态的配置外部设备，不需要重新开机。
（4）支持各种速度
可同时连接不同传输速度的外部设备，使整个连接网络具有很大的灵活性。
（4）USB2.0释义
USB（UniversalSerialBus
通用串行总线），是由Compaq，Digital，IBM，Intel，Windows，NEC以及NorthernTelecom7家公司共同开发的一种新的外设连接技术。
USB系统由USB宿主Host，USB设备和它们之间连接的电缆三部分组成。
Host存在于主机内，它包括软件部分和Host控制器。
USB设备则分成两种，一种是集线器（Hub），其功能是为其它USB设备提供扩展端口；
另一种是功能块，它是完成某项具体功能的硬件设备，如键盘、鼠标等。
在早期的USB1.0/1.1规范中，其最高传输速度为12Mbps，可同时支持全速12Mbps的高端设备和低速1.5Mbps的低端设备的访问。
最大允许连接127个不同的外部设备，支持热插拔和即插即用功能。
科技日新月异，外设产品层出不穷，USB1.0/1.1接口规范的最高传输速度12Mbps已不能满足很多外设对高速传输速率的要求，于是USB2.0规范诞生了。
在USB2.0规范中完全兼容了USB1.0/1.1规范，并且将传输速率提到了480Mbps。
USB2.0规范中详细规定了如何通过硬件来辨别USB1.1还是USB2.0，如果你将一个USB1.1设备与一个USB2.0设备相连，你会发现它的速度只能达到USB1.1的标准。
有了USB2.0接口规范后，我们就可以使用USB2.0外置高速硬盘来作为非线性编辑系统中的音视频素材存储空间了，当然你也可以直接在USB2.0外置硬盘上编辑你的作品了。
（5）常见数字视频技术名词解释
1.何谓V8？
A：
可能是SONY公司广告太大了，有一阵子很多人把摄影机全部简称为V8，电视台专业大型摄影机叫大V8、家用摄影机叫V8、掌上型叫小V8。
其实严格说起来是不可以这样统称的，所谓V8是因为他所使用的录影带为8mm的带宽所致，而且是记录影像与声音，全名为Video8简称V8。
水平解像度为270条。
2.何谓Hi8？
Hi8与V8同为使用8mm带宽的录影带，但是水平解像度为400条。
3.何谓D8？
D8为SONY公司新一代机种，与Hi8V8同为使用8mm带宽的录影带，但是以数位讯号来录制影音，录影时间缩短为原来带长的一半，全名为Digital8简称D8。
水平解像度为500条。
4.何谓VHS/VHS-C？
所谓的VHS即为俗称的“大带”，使用12mm带宽的录影带。
VHS-C为VHS的缩小带，片长只有30分及40分两种，但是EP慢速录影可达90分及120分，可以使用转换匣使VHS-C变成VHS标准大带，於一般VHS录放影机即可播放。
因为是12mm带宽的录影带，也有人称之为V12。
5.何谓S-VHS/S-VHS-C？
S-VHS/S-VHS-C与VHS/VHS-C同为使用12mm带宽的录影带，但是水平解像度为400条。
6.何谓DV？
DV为新一代的数位录影带的规格，体积更小、时间更长。
使用6.35mm带宽的录影带，以数位讯号来录制影音，录影时间为60分钟，有LP模式可延长拍摄时间至带长的1.5倍，全名为DigitalVideo简称DV。
目前市面上的DV录影带有两种规格，一种是标准的DV带，另一种则是缩小的miniDV带，一般家用的摄影机所使用的录影带都是属於这种缩小的miniDV带。
另外同为6.35mm带宽的录影带，还有专业等级的DVCAM和DVCPRO，他们分别为SONY公司及Panasonic公司专业数位摄影机专用的录影带规格。
7.何谓摄影机CCD画素？
所谓CCD简单的说就是摄影机的灵魂之窗，而CCD本身样子长的相一块ICchip，chip的上方有许多的感光微细元件，感光元件的多寡则直接影响摄影机画质的好坏，而其上的感光元件则称之为“画素”。
一般来说V8VHS-C的画素约为27万、Hi8S-VHS-C的画素约为41万、而DV机种则从41～68万都有。
8.何谓OpticalZoom和DigitalZoom（光学Zoom和数位Zoom）？
记得早期的摄影机的伸缩放大倍数最大也不过是6倍，如今的伸缩倍数是大的惊人，两三百倍的机器比比皆是，但是其中隐藏的玄机就是在“光学”与“数位”中了。
所谓的光学倍数就是摄影机的真实倍数，因为它的倍数产生是靠着光学镜片移动来达成，因此光学Zoom是最漂亮的画质，目前摄影机最大的光学倍数约为20倍，但是一般机种都在10～18倍间。
而数位Zoom是将所拍到的影片局部放大的结果，试想若是把一张3x5的照片放大50倍，那麽局部画面的画质一定会变得粗糙不堪，而且放的愈大愈粗糙。
同样摄影机的数位Zoom的倍数愈大表示画质愈差。
有很多人在选购摄影机时，常将摄影机的倍数大小列入重要的考虑之一，其实倍数并不是最重要的，一台拥有光学10倍的摄影机已经约和一支400mm照相机望远镜头倍数相当了，所以一味的追求倍数是不实际的。
对於笔者而言，数位倍数只不过是厂商的噱头罢了。
9.何谓防震功能（SteadyShot）？
“防震”！
！
不是说机器不怕摔，而是於手持拍摄时可以增加影片的稳定性。
目前防震可以分为两种系统，一为光学防震、另一为数位防震。
光学防震是以镜片浮动的原理产生稳定的效果，画质相当好，几乎与原来不用防震时的画质一样，但是防震的效果不明显。
另外数位防震为将影片放大，取中间部份的影相成为主影像，其馀周边的影像则为防震产生时的运动空间，因为影像被放大，所以画质变差，但是防震效果较好。
10.何谓3CCD？
一般的摄影机只有一个CCD，而3CCD则有3个CCDchip，并且R、G、B（红、绿、蓝）3原色分别由3个chip来处理，因此它的色彩饱和度及解析度会比一般单CCD摄影机高很多。
如果你有留意过业务等级的摄影机，你会发现，清一色皆为3CCD机种。
（6）MPEG压缩技术
一、引言
人们对信息的获取是十分贪婪的，已经不再满足于过去的文字或语音等单一信息信息载体，纷纷追求多媒体的享受。
俗话说：
百闻不如一见；
可见图像给人的信息是巨大的。
此外人们在追求高清晰的图像时，还希望有高质量的声音。
信息的数字化是提供高质量多媒体信息的关键。
电子计算机的出现和不断的推陈出新，为数字化技术的发展提供了一个良好的舞台。
数字业务的发展一日千里，产品琳琅满目，大家迫切需要一个统一的标准，MPEG正是适应这个时代而产生的，它将继续随着数字业务的发展而发展的。
MPEG（MovingPicturesExpertsGroup）即活动图像专家组，始建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，其成员均为视频、音频及系统领域的技术专家。
ISO／IEC1172压缩编码标准就是由此小组提出并制定，MPEG由此扬名世界。
目前MPEG已完成MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等三个版本的制订，适用于不同带宽和数字影像质量的要求。
据统计，当今信息量以每1.6年翻一倍的速度急剧增长，由于internet的普及和广播，电信，计算机三网合一的钻头露面，以数字视频、音频信息为代表的多媒体信息越来越多。
多媒体信息具有信息量大、难描述的特点，因此，如何对这些浩如烟海的信息进行组织、建库以达到快速、有效的检索呢？
MPEG-7标准正是为解决这个难题而制定，它将于2001年7月"
闪亮登场"
据透露，MPEG-21标准也开始启动，它是由MPEG-7发展而来，主要规定数字节目的网上实时交换协议。
本文首先回顾MPEG在这十几年来为多媒体信息处理方面作出的巨大贡献，简单介绍各种标准，就它们的目标、主要特点以及应用领域作了比较，并把重点放在MPEG-4和MPEG-7上。
二、MPEG标准概况
2.1MPEG-1
ISO的活动图像专家组（MPEG）在1991年11月提出了ISO/IECⅡ172标准草案，通称MPEG-1标准。
该标准于1992年11月通过，1993年8月公布。
它是为工业级标准而设计的，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-I等。
MPEG-1的编码速率最高可达4-5Mbits／s。
2.2MPEG-2
1995年出台的MPEG-2（ISO／IEC13818），它所追求的是CCIR601建议的图像质量，即为DVB、HDTV和DVD等制定的3Mbps-10Mbps的运动图像及其伴音的编码标准。
MPEG-2在NTSC制式下的分辨率可达720×
486，MPEG-2还可提供广播级的视像和CD级的音质。
MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道，以及一个重低音声道，和多达7个伴音声道（DVD可有8种语言配音的原因）。
同时，由于MPEG-2的出色性能表现，已能适用于HDTV，使得原打算为HDTV设计的MPEG-3，还没出世就被抛弃了。
对于最终用户来说，由于电视机分辨率限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面质量（如DVD画面）在电视上效果并不明显，倒是其音频特性（如重低音，多伴音声道等）更引人注目。
2.3MPEG-4
MPEG专家组继成功定义了MPEG-1和MPEG-2之后，于1994年开始制定全新的MPEG-4标准。
MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内，旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具，用于实现音视频（audio-visual）数据的有效编码及更为灵活的存取。
MPEG-4试图达到两个目标：
一是低比特率下的多媒体通信；
二是多工业的多媒体通信的综合。
据此目标，MPEG-4引入了AV（Audio／VisaulObjects）对象，使得更多的交互操作成为可能。
2.4MPEG-7
网络应用最重要的目标之一就是进行多媒体通信。
而其中的关键就是多媒体信息的检索和访问，这样MPEG-7就应运而生。
MPEG7的目标就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索。
针对这个问题MPEG-7于1998年10月提出，预计于2001年7月最终完成并公布。
MPEG-7将对各种不同类型的多媒体信息进行标准化的描述，并将该描述与所描述的内容相联系，以实现快速有效的搜索。
其正式的称谓是"
多媒体内容描述接口"
三、MPEG系列标准的比较
MPEG-1直接针对1.2Mb/s的标准数据流压缩率，其基本算法对于每秒24～30逐行描帧，分辨率360×
280，运动图象有很好压缩效果。
但随着速率的提高，解码后图像质量较差，并且它没有定义用于对额外数据流进行编码的格式，因此这种机制未被广泛采用。
MPEG-2力争获得更高的分辨率（720×
486），提供广播级视频和CD级的音频。
作为MPEG-1的一种兼容型扩展，MPEG-2支持隔行扫描视频格式和其它先进功能。
MPEG-2以可扩展档次的形式来定义，每个档次支持一种特殊应用所需的功能，因此它是一种通用标准。
但是MPEG-2标准数据量依然很大，一部影片的数据量大到8G字节左右，不便存放和传输。
MPEG-4视频格式大大优于MPEG-1与MPEG-2:
视频质量与分辨率高，而数据率相对较低。
主要的原因在MPEG-4采用了ACE（高级译码效率）技术，它是一套首次使用于MPEG-4的编码运算规则。
与ACE有关的目标定向可以启用很低的数据率。
这可以将整部视频电影以完全PAL或者NTSC的分辨率与立体声（16位,48kHz）存储在单个CD-ROM上。
具体而言：
700MB的容量对多数110分钟的电影来说绰绰有余了，而MPEG-2格式的电影在相同的分辨率下需要约11倍以上的储存空间。
当MPEG-2的数据率加倍至接近真正的特性时，MPEG-4可以在声频与视频流上在广泛的领域上升级。
当视频在5Kbit/s与10Mbit/s之间变化时，声频信号可以在2Kbit/s与24Kbit/s之间进行处理。
由于这种可升级性，声频与视频数据可以经专门调整适应真正的环境。
另外，由于MPEG-1和MPEG-2标准均为高层媒体的表示与结构标准，其交互性及灵活性较低。
而计算机网络具有很高的灵活性和交互性，但它遵循的标准确与MPEG标准不兼容。
MPEG-4的制订有效的促进三网的融合。
MPEG-4中一个重要概念是视频对象（VO），一幅图像的编码时分割成很多任意形状的VO，分别对各VO进行帧内、帧间编码。
必要时只传输某些VO，大大地提高了传输效率。
如果视频没进行分割，那么编码结构就退化为只处理标准矩形的一层，这种处理方式与MPEG-1/MPEG-2标准类似，从而达到与MPEG-1/MPEG-2的兼容。
继MPEG-4之后，人们又对解决日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索产生了兴趣，MPEG提出了解决方案MPEG-7。
它重点放在用于描述多媒体素材（描述与内容有关的信息以方便检索等）的通用接口标准上，因此MPEG-7并不是兼容以前的标准，而是以前标准的扩展和延伸。
四、MPEG系列的应用
MPEG标准系列由于不存在专利权的问题，所以更适合于我国国情，在近十年中，MPEG在我国得到广泛应用。
众所周知，基于MPEG-1的影碟曾风云一时，其产品VCD，早已"
非入平常百姓家"
，它的图像质量和清晰度已被用户接受。
然而，随着MPEG-2标准的出台，各个厂家都在追逐接近数字演播室标准CCIR601和HDTV中所需的视频质量。
DVD的推出使VCD在市场的霸主地位动摇了，在不久它将取代VCD。
由于一路MPEG-2码流中可以同时传输多套电视节目，用户可以根据喜好收看其中某一套节目，即视频点播（VOD）业务。
数字机顶盒的推出也是成功运用MPEG-2标准的典型，它是广播业务走向全数字化的过渡产品。
可以预计，DVD和数字机顶盒在未来的几年中将是百姓消费的主流。
另外，由于MPEG-2标准的突出表现，在高清晰度电视的应用领域占有一席之地。
MPEG-2标准还可用于为有线电视网、电缆网络以及卫星直播提供广播级的数字视频（DVB）。
如果说MPEG-1使得VCD取代了传统的录象带，而MPEG-2将使数字电视最终完全取代现有的模拟电视。
由于MPEG-1和MPEG-2的应用只局限于广播和影视方面，而且技术已经成熟，因此不在赘述下面将主要介绍MPEG-4和MPEG-7的应用：
最新视频格式MPEG-4的应用举不胜举。
例如，现在可以在家用PC上将DVD转换为MPEG-4格式，然后就可以在笔记本电脑上播放了（无需DVD-ROM驱动器）。
声频信号能够以MPEG-4压缩通过Internet实现"
声频点播"
这种数字声频传播之所以可能实现是因为它只需要约16kbit/s的宽带。
这种情况与视频服务及2D或3D对象的动画相似，这些服务与动画能够以不同的数据率通过Internet同时进行传送。
另外MPEG-4在以下方面的应用一直看好：
数字电视、动态图象、互联网、实时多媒体监控、低比特率下的移动多媒体通信、于内容存储和检索多媒系统、Internet/Intranet上的视频流与可视游戏、
升级会员 