【正文】 第 5章 多媒體視頻信息處理 ? 視覺 是人類感知外部世界的一個最重要的途徑。 ? 計算機視頻技術 是把我們帶到近于真實世界的最強有力的工具。 ? 在多媒體技術中， 視頻信息的獲取及處理無疑占有舉足輕重的地位。 ? 視頻處理技術在目前以至將來都是多媒體應用的一個核心技術。 主要內容 ? 基礎知識 ? 電視信號及其標準 ? 視頻的數(shù)字化過程 ? 基于多媒體計算機的視頻處理系統(tǒng) ? 視頻文件的類型 視頻數(shù)據 ? 連續(xù)數(shù)據 ? 產生方式 實時數(shù)據－采集 合成數(shù)據－創(chuàng)作 ? 處理方式 模擬視頻 數(shù)字視頻 基礎知識 ? 視頻的定義 人類接受的信息 70%來自視覺 , 其中活動圖像是信息量最豐富、直觀、生動、具體的一種承載信息的媒體。視頻（ Video） 就其本質而言，實際上就是其內容隨時間變化的一組動態(tài)圖像 (25或 30幀 /秒 )，所以視頻又叫作 運動圖像或活動圖像 。 從數(shù)學角度描述，視頻指隨時間變化的圖像，或稱為 時變圖像 。時變圖像是一種時 空亮度圖案（ spatialtemporal intensity pattern）， 可以表示為 s(x,y,t)， 其中 (x,y)是空間變量， t是時間變量。 視頻信號的特點 ? 內容隨時間而變化 ? 伴隨有與畫面動作同步的聲音 (伴音 ) ? 圖像與視頻是兩個既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念：靜止的圖片稱為圖像（ Image）， 運動的圖像稱為視頻（ Video）。 此外，兩者的信源方式不同，圖像的輸入要靠掃描儀、數(shù)字照相機等設備；而視頻的輸入是電視接收機、攝象機、錄象機、影碟機以及可以輸出連續(xù)圖像信號的設備。 視頻的分類 ? 模擬視頻（ Analog Video） 模擬視頻是一種用于傳輸圖像和聲音的并且隨時間連續(xù)變化的電信號。早期視頻的記錄、存儲和傳輸都是采用模擬方式。 模擬視頻具有以下特點： ?以模擬電信號的形式來記錄 ?依靠模擬調幅的手段在空間傳播 ?使用盒式磁帶錄象機將視頻作為模擬信號存放在磁帶上 傳統(tǒng)的模擬信號處理設備 直接廣播衛(wèi)星（ DBS） ） 模擬視頻的不足： 不適合網絡傳輸，在傳輸效率方面先天不足； 圖像隨時間和頻道的衰減較大； 不便于分類、檢索和編輯。 ? 數(shù)字視頻（ Digital VideoDV） 視頻的數(shù)字化過程包括采樣、量化和編碼。 數(shù)字視頻克服模擬視頻了的局限性，這是因為數(shù)字視頻可以大大降低視頻的傳輸和存貯費用、增加交互性（數(shù)字視頻可通過光纖等介質高速隨機讀取）及精確再現(xiàn)真實情景的穩(wěn)定圖像。 數(shù)字視頻的應用已經非常廣泛，并帶來一個全新的應用局面。包括直接廣播衛(wèi)星（ DBS）、 有線電視、數(shù)字電視在內的各種通信應用均需要采用數(shù)字視頻。近年出現(xiàn)的一些消費產品，如 VCD和 DVD， 數(shù)字式便攜攝像機，都是以 MPEG視頻壓縮為基礎的。 ? 數(shù)字視頻的優(yōu)點 ?適合于網絡應用 在網絡環(huán)境中，視頻信息可以很方便地實現(xiàn)資源的共享，通過網絡線、光纖，數(shù)字信號可以很方便地從資源中心傳到辦公室和家中。視頻數(shù)字信號可以長距離傳輸而不會產生任何不良影響，而模擬信號在傳輸過程中會有信號損失。 ?再現(xiàn)性好 模擬信號由于是連續(xù)變化的，所以不管復制時采用的精確度多高，失真總是不可避免的，經過多次復制以后，誤差就很大。數(shù)字視頻可以不失真地進行無限次拷貝，其抗干擾能力是模擬圖像無法比擬的。它不會因存儲、傳輸和復制而產生圖像質量的退化，從而能夠準確地再現(xiàn)圖像。 ? 便于計算機編輯處理 模擬信號只能簡單調整亮度、對比度和顏色等，極大地限制了處理手段和應用范圍。而數(shù)字視頻信號可以傳送到計算機內進行存儲、處理，很容易進行創(chuàng)造性地編輯與 合成 ，并進行動態(tài)交互。 ? 數(shù)字視頻的缺陷是處理速度慢，所需的數(shù)據存儲空間大，從而使數(shù)字圖像的處理成本增高。通過對數(shù)字視頻的壓縮，這樣可以節(jié)省大量的存儲空間，光盤技術的應用也使得大量視頻信息的存儲成為可能。 視頻的應用領域 ? 廣播電視 ?地面、衛(wèi)星電視廣播 ?有線電視（ CATV:Community Antenna TV ） ?數(shù)字視頻廣播 (Digital Video Broadcast） ?交互式電視（ ITV:Interactive TV ） ?高清晰度電視（ HDTV） ? 通信 ?可視電話（ Videophone ） ?視頻會議（ Videoconferencing ） ?視頻點播（ VOD:Video On Demand ） ?視頻數(shù)據庫 ? 個人娛樂 ?錄象節(jié)目 ?VCD（ Video Compact Disk） ?DVD（ Digital Versatile Disk） ?電視購物 ?家庭攝象 ?視頻游戲 主要指標 ? 寬高比 ? 垂直分辨率－細節(jié) ? 水平分辨率－細節(jié) ? 信號格式 ? 幀頻率－運動連續(xù)性 ? 閃爍 2 電視信號及其標準 ? 彩色電視信號制式 電視信號是視頻處理的重要信息源。電視信號的標準也稱為電視的制式。 目前各國的電視制式不盡相同，不同制式之間的主要區(qū)別在于不同的刷新速度、顏色編碼系統(tǒng)和傳送頻率等。 目前世界上常用的電視制式有中國、歐洲使用的PAL制，美國、日本使用的 NTSC制及法國等國所使用的 SECAM制。 NTSC制 ? NTSC(National Television Standard Committe)是美國國家電視系統(tǒng)委員會在 1953年制定的一種兼容的彩色電視制式，在美國、日本和其他國家廣為使用。 定義了彩色電視機對所接受的電視信號的解碼方式、色彩的處理方式、屏幕的掃描頻率。 NTSC制規(guī)定水平掃描線有 525條，以每秒 30幀速率傳送。 NTSC采用隔行掃描方式，每一幀畫面由兩次掃描完成，每一次掃描畫出一個場需要 1/60秒 ,兩個場構成一幀。 PAL制 ? PAL(Phase Alternate Lock)是聯(lián)邦德國 1962年制定的一種兼容電視制式。 PAL意指 “ 相位逐行交變 ” ，我國和大部分西歐國家都使用這種制式。 PAL制規(guī)定水平掃描 625行、每秒 25幀 、隔行掃描、每場需要 1/50秒。 SECAM制 ? SECAM(SEquential Color And Memory)稱為順序傳送彩色與存儲，是用于法國、俄羅斯及幾個東歐國家的彩色電視制式。 基本技術及廣播方式與 NTSC和 P