数字媒体技术导论第五章概述

《数字媒体技术导论》刘清堂等第2版.清华大学出版社第五章概述思维导图，概括了电影与电视、电视图像数字化、数字视频的获取、数字视频编辑技术、数字视频后期特效处理技术、数字视频技术的应用等相关内容。

数字媒体 （一般指多媒体）

• 第五章 数字视频技术
  • 电影与电视
    • 电影的摄放原理
      • 电影的放映原理：1s24帧
      • 电影的拍摄记录材质是计算机硬盘
    • 电视的工作原理
      • 电视的工作过程：
        • 电视是根据人眼视觉特性以一定的信号形式实时传送活动景物(或图像)的技术。在发送端,用电视摄像机把景物(或图像)转变成相应的电信号,电信号通过一定的途经传输到接收端,再由显示设备显示出原景物(或图像)。 电视图像的传送在发送端是基于光电转换器件,在接收端是基于电光转换器件。
      • 扫描的机制：实质-光电转换
        • 扫描方式{逐行扫描、隔行扫描} 帧频 场频
      • 电视制式（协议、标准）解析
        • 彩电（兼容制制式）：NTSC制式、PAL制式、SECAM制式-扫描频率、周期不同：“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,这称为逆兼容性。
          • NTSC制式特点：逐行倒相正交平衡调幅制，德、英、中国、朝鲜 25帧/秒(40ms/帧) )隔行扫描
          • PAL制式特点：正交平衡调幅制，美国、加拿大等大部分西半球国家、日韩、菲律宾、中国、台湾 隔行扫描 525 行/，30帧/秒(29.97帧/秒，33.37ms/帧)
          • SECAM制式特点：顺序传送彩色与存储制，法、俄等东欧国家 顺序传送，频率调频（FM）
        • 彩色电视系统要求:(1)必须采用与黑白电视相同的一些基本参数,如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载频、伴音载频等 (2)要将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号,及代表色度的两个色差信号,并将它们组合成一个彩色全电视信号进行传送。在接收端,彩色电视机将彩色全电视信号重新转换成三基色信号,在显像管上重现发送端的彩色图像。
  • 电视图像数字化
    • 数字化方法：优点：直接随机存储，使检索很方便,复制、传输质量不会下隆,非线性电视编辑容易,抗于扰能力强,保密性好,有效提高了电视的质量。 “分量初始化”表示对彩色空间的每一个分量进行初始化。
      • 1.先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量,然后数字化
      • 2.首先用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化,然后在数字域中进行一分离,以获得所希望的 YCbCr、YUV、YIQ或 RGB 分量数据。
    • 数字化标准：CCIR为NTSC制式、PAL制式和SECAM制式规定了共同的电视图像采样频率。也用于远程图像通信网络中的电视图像信号采样。 对于所有制式,每个扫描行的有效样本数均为720。数字信号取值范围:亮度信号220级,度信号225级。
      • 彩色空间之间的转化
      • 采样频率
        • (1)对PAL制式、SECAM制式,采样频率f为:f=625x25xN=15625xN=13.5MHz N=864 其中,N为每一扫描行上的采样数目。
        • (2)对NTSC制式,采样频率为:f=525x29.97xN=15734XN=13.5MHz N=858 其中,N为每一扫描行上的采样数目。
      • 有效显示分辨率：PAL制式、SECAM制式的亮度信号,每一条扫描行采样864个样本，对NTSC制式是858个;对于所有制式,每个扫描行的有效样本数均为720。
      • ITU-R BT.601标准摘要：ITUFRBT.601用于对隔行扫播电视图像进行数字化,对NTSC和PAL制式彩色电视的采样频率和有效显示分辨率作了规定。 推荐使用4:2:2的彩色电视图像采样格式。使用这种采样格式时,Y用13.5MHz的采样频率,Cr,Cb用6.75MHz的采样频率。采样时,采样频率信号要与场行同步信号同步。
      • CIF、QCIF、SQCIF：为了既可用625行的电视图像又可用525行的电视图像,CCITT规定了通用中间格式CIF、1/4 通用中间格式(QCIF)和(SQCIF)格式。
    • 数字视频属性
      • 数字视频的概念
        • 概念：将传统模拟视频（包括电视及电影）片段捕获转换成计算机能处理的数字信号
        • 特点
          • 由一系列二进位数字组成的编码信号,它比模拟信号更精确,而且不容易受到干扰。
          • 加工处理只涉及反映数字视频数据在计算机硬盘中的排列,即访问地址表。
          • 可用多种编辑工具(如编辑软件)对数字视频进行编辑加工，可以制作许多特技效果。
          • 可被压缩,，增加节目资源。还可突破单向式的数字信号传输,实现交互式。
      • 属性
        • 视频分辨率
        • 图像深度
        • 帧率（fps）
        • 压缩质量：视频压缩-空间上，图像数据采用jpeg压缩算法除去冗余信息；时间上，运动补偿算法
      • 文件格式
        • 本地影像视频：(DV-)AVI、MPEG（-1/-2/-4)、DivX、MOV
        • 网络影像视频：ASF、WMV、RM、RMVB
  • 数字视频的获取
    • 获取方式
      • 从现成的数字视频库中获取：已有的视频文件中截取、从网站上下载
      • 利用计算机软件制作视频
      • 通过数字摄像机直接记录成数字文件格式，存储到光盘或硬盘中
    • 获取设备及特性
      • 摄像机
        • 工作原理;把光学图像信号转变为电信号
        • 组成和功能
          • 镜头系统：收集物体反射来的光使其聚焦并投射到摄像器件的受光面上
          • 主机：将镜头形成的光学图像转变为适用的电视信号
          • 录像器
          • 附件
        • 分类：广播、业务、家用
        • 数字摄像机：指摄像机的图像处理及信号的记录全部使用数字信号完成的摄像机；特点-图像质量佳、记录密度高、可靠性高、低成本、完美的录音音质
      • 录像机
        • 工作原理：利用磁记录原理把视频信号及其伴音信号记录在磁带上的设备
        • 分类：广播级、专业用、家用
      • 视频采集卡
        • 作用：是将模拟摄像机、录像机、LD视盘机电视机输出的模拟视频信号曾入计算机,并转换成计算机可辨别的数据,存储在计算机中,成为可编辑处理的视频教据文件
        • 通过视频采集卡可以接收来白视频输人端的模拟视频信号,对该信号进行彩量成数字信号,然后压缩编码成数字视频
        • 帧内压缩的算法压缩成AVI；高档的视频采集卡压缩成MPEG-1
        • 实现实时采集的关键：每一帧所需的处理时间
  • 数字视频编辑技术
    • 基本概念
      • 视频编辑的定义：其一是传统意义上简单的画面拼接;其二是当前在影视界技术含量高的后期节目包装一影视特效制作。线性编辑和非线性编辑，高级的编辑机可以制作各种叠画，可以调整画面颜色,也可以制作字幕。无法删除，只能重新录制的是线性编辑，数字视频是非线性编辑
      • 视频编辑中的 基本概念
        • 镜头
        • 镜头组装：蒙太奇
        • 转场：淡入淡出、扫换、叠化、翻页、静帧、运用空镜头
    • 基本流程
      • 准备素材文件
      • 进行素材的裁剪
      • 进行画面的粗略编辑
      • 添加画面过渡效果
      • 添加字幕（文字)
      • 处理声音及效果
      • 生成视频文件
    • 常用软件：Sony Vegas、Canopus Edius、Adobe Premiere、Ulead Video Studio、Speed Razor、Fred Edit DV
    • 数字技术概念
      • 项目（Project）
      • 素材（Clips）
      • 时间线（Timeline）
      • 轨道（Track）
      • 捕捉视频（Capture）
      • 字幕（Title）
      • 特殊效果（Effect）
      • 滤镜（Filter）
  • 数字视频后期特效处理技术
    • 后期特效处理解析
      • 定义：处理电影或其他影视作品中特殊镜头和画面效果
        • 组接镜头
        • 特效制作
        • 立体声进入电影后，产生的后期声音制作
      • 作用：可以将平淡的视频片断化腐朽为神奇，可以产生包括画面本身的变化、旋转、模仿就电影胶片、色调变化等视频效果
        • 影视会后期制作是利用实际拍摄所得的素材，通过三维动画和合成手段制作特效镜头，然后把镜头剪辑到一起，形成完整的影片，并且为影片制作声音
    • 技术
      • 抠像：运动键控功能扣掉图像背景的单一颜色，成本低、效果好、摄制安全
      • 动画特效
      • 其他视频特效
    • 处理软件
      • Combustion：适合制作运用大量效果的节目片头和广告，特性如：
        • 灵活的合成方式
        • 非凡的绘图系统
        • 独特的粒子效果
        • 专业的抠像和色彩校正功能
        • 高效的网络渲染能力
      • After Effects：视频非线性编辑及后期合成软件，用于从事设计和视频特技的机构，包括电视台、个人后期制作工作室，功能如：
        • 支持高清视频
        • 多层剪辑
        • 高效的关键帧编辑
        • 无与伦比的准确性
        • 强大的路径功能
        • 强大的特技控制
        • 同其他Adobe软件可以无缝结合
        • 高效的渲染功能
  • 数字视频技术的应用
    • 个人、家庭影像记录和播放
    • 电视节目制作
    • 电视节目包装
    • 电影数字特效
    • 网络视频