數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用-習(xí)題及答案【ch08】數(shù)字視頻處理技術(shù)

第8章數(shù)字視頻處理技術(shù)1．簡述數(shù)字視頻的概念及其特點(diǎn)。答：概念：數(shù)字視頻就是先用攝像機(jī)之類的視頻捕捉設(shè)備，將外界影像的顏色和亮度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再記錄到儲(chǔ)存介質(zhì)（如錄像帶）。數(shù)字視頻的特點(diǎn)：離散性：數(shù)字視頻信號(hào)是由離散的數(shù)字值組成的，通過采樣和量化的方式來表示。每一幀都被分成像素和顏色信息，可以精確表示不同的值?？垢蓴_能力：數(shù)字視頻信號(hào)具有較好的抗干擾能力，相對(duì)于模擬視頻，數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中更少受到噪音和干擾的影響。分辨率：數(shù)字視頻可以以精確的數(shù)值表示分辨率，例如1920x1080表示1080p的高清視頻，或是3840x2160表示4K的超高清視頻。壓縮和處理：數(shù)字視頻信號(hào)可以經(jīng)過壓縮和處理，以減小文件大小并增強(qiáng)圖像質(zhì)量。常見的數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)包括H.264、H.265等。2．簡述數(shù)字視頻的來源。答：數(shù)字視頻的來源有很多，如來自于攝像機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)等視頻源的信號(hào)，包括從家用級(jí)到專業(yè)級(jí)、廣播級(jí)的多種素材。還有計(jì)算機(jī)軟件生成的圖形、圖像和連續(xù)的畫面等。高質(zhì)量的原始素材是獲得高質(zhì)量最終視頻產(chǎn)品的基礎(chǔ)。3．試分析數(shù)字視頻的發(fā)展史。答：談到數(shù)字視頻的發(fā)展歷史，不能不回顧計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，它實(shí)際上是與計(jì)算機(jī)所能處理的信息類型密切相關(guān)的，自上個(gè)世紀(jì)40年代計(jì)算機(jī)誕生以來，計(jì)算機(jī)大約經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段：數(shù)值計(jì)算階段。這是計(jì)算機(jī)問世后的“幼年”時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)值數(shù)據(jù)，主要用于解決科學(xué)與工程技術(shù)中的數(shù)學(xué)問題。實(shí)際上，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC就是為美國國防部解決彈道計(jì)算問題和編制射擊表而研制生產(chǎn)的。數(shù)據(jù)處理階段。50年代發(fā)明了字符發(fā)生器，使計(jì)算機(jī)不但能處理數(shù)值，也能表示和處理字母及其它各種符號(hào)，從而使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域從單純的數(shù)值計(jì)算進(jìn)入了更加廣泛的數(shù)據(jù)處理。這是由世界上第一個(gè)批量生產(chǎn)的商用計(jì)算機(jī)UNIAC—1首開先河的。多媒體階段。隨著電子器件的進(jìn)展，尤其是各種圖形、圖像設(shè)備和語音設(shè)備的問世，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入多媒體時(shí)代，信息載體擴(kuò)展到文、圖、聲等多種類型，使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。由于視覺，即圖形、圖像，最能直觀明了、生動(dòng)形象地傳達(dá)有關(guān)對(duì)象的信息，因而在多媒體計(jì)算機(jī)中占有重要的地位。在多媒體階段，計(jì)算機(jī)與視頻就產(chǎn)生了聯(lián)姻。數(shù)字視頻的發(fā)展主要是指在個(gè)人計(jì)算機(jī)上的發(fā)展，可以大致分為初級(jí)、主流和高級(jí)幾個(gè)歷史階段。第—階段是初級(jí)階段，其主要特點(diǎn)就是在臺(tái)式計(jì)算機(jī)上增加簡單的視頻功能，利用電腦來處理活動(dòng)畫面，這給人展示了一番美好的前景，但是由于設(shè)備還未能普及，都是面向制作視頻制作領(lǐng)域的專業(yè)人員。在普通PC用戶還無法奢望在自己的電腦上實(shí)現(xiàn)視頻功能。第二個(gè)階段為主流階段，在這個(gè)階段數(shù)字視頻在計(jì)算機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，成為主流。初期數(shù)字視頻的發(fā)展沒有人們期望的那么快，原因很簡單，就是對(duì)數(shù)字視頻的處理很費(fèi)力，這是因?yàn)閿?shù)字視頻的數(shù)據(jù)量非常之大，1分鐘的滿屏的真彩色數(shù)字視頻需要1．5GB的存儲(chǔ)空間，而在早期—般臺(tái)式機(jī)配備的硬盤容量大約是幾百兆，顯然無法勝任如此大的數(shù)據(jù)量。雖然在當(dāng)時(shí)處理數(shù)字視頻很困難，但它所帶來的誘惑促使人們采用折衷的方法。先是用計(jì)算機(jī)捕獲單幀視頻畫面，可以捕獲一幀視頻圖像并以一定的文件格式存儲(chǔ)起來，可以利用圖像處理軟件進(jìn)行處理，將它放進(jìn)準(zhǔn)備出版的資料中；后來，在計(jì)算機(jī)上觀看活動(dòng)的視頻成為可能。雖然畫面時(shí)斷時(shí)續(xù)，但畢竟是動(dòng)了起來，帶給人們無限的驚喜。而最有意義的突破是計(jì)算機(jī)有了捕獲活動(dòng)影像的能力，將視頻捕獲到計(jì)算機(jī)中，隨時(shí)可以從硬盤上播放視頻文件。能夠捕獲視頻得益于數(shù)據(jù)壓縮方法，壓縮方法有兩種：純軟件壓縮和硬件輔助壓縮純軟件壓縮方便易行，只用一個(gè)小窗口顯示視頻，有很多這方面的軟件。硬件壓縮花費(fèi)高，但速度快。在這一過程中，雖然能夠捕獲到視頻，但是缺乏一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的計(jì)算機(jī)捕獲的視頻文件不能交換。雖然有過一個(gè)所謂的“標(biāo)準(zhǔn)”，但是它沒有得到足夠的流行，因此沒有變成真正的標(biāo)準(zhǔn)，它就是數(shù)字視頻交互（DVI）。DVI在捕獲視頻時(shí)使用硬件輔助壓縮，但在播放時(shí)卻只使用軟件，因此在播放時(shí)不需要專門的設(shè)備。但是DVI沒有形成市場，因此沒有被廣泛的了解和使用。因此就難以流行。這就需要計(jì)算機(jī)與視頻再做一次結(jié)合，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，使得每臺(tái)計(jì)算機(jī)都能播放令人心動(dòng)的視頻文件。這次結(jié)合成功的關(guān)鍵是各種壓縮解壓縮Codec技術(shù)的成熟。Codec來自于兩個(gè)單詞Compression（壓縮）和Decompression（解壓），它是一種軟件或者固件（固化于用于視頻文件的壓縮和解壓的程序芯片）。壓縮使得將視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤上成為可能。如果幀尺寸較小幀切換速度較慢，再使用壓縮和解壓，存儲(chǔ)1分鐘的視頻數(shù)據(jù)只需20MB的空間而不是1．5GB，所需存儲(chǔ)空間的比例是20：1500，即1：75。當(dāng)然在顯示窗口看到的只是分辨率為160×120郵票般大小的畫面，幀速率也只有15幀/s，色彩也只有256色，但畫面畢竟活動(dòng)起來了。Quicktime和VideoforWindows通過建立視頻文件標(biāo)準(zhǔn)MOV和AVI使數(shù)字視頻的應(yīng)用前景更為廣闊，使它不再是一種專用的工具，而成為每個(gè)人電腦中的必備成分。而正是數(shù)字視頻發(fā)展的這一步，為電影和電視提供了一個(gè)前所未有的工具，為影視藝術(shù)帶來了影響空前的變革。第三階段是高級(jí)階段，在這一階段，普通個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)入了成熟的多媒體計(jì)算機(jī)時(shí)代。各種計(jì)算機(jī)外設(shè)產(chǎn)品日益齊備，數(shù)字影像設(shè)備爭奇斗艷，視音頻處理硬件與軟件技術(shù)高度發(fā)達(dá)，這些都為數(shù)字視頻的流行起到了推波助瀾的作用。4、簡述數(shù)字視頻的壓縮技術(shù)。答：視頻數(shù)字壓縮技術(shù)是指能夠把數(shù)字電視的原始數(shù)據(jù)率壓縮到1/100，而且廣播電視的數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2已經(jīng)問世。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了視頻/音頻數(shù)據(jù)的編碼表示方法，恢復(fù)原始信號(hào)的譯碼過程，視頻、音頻、數(shù)據(jù)的復(fù)用結(jié)構(gòu)和同步方法，以及用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式。此外，為了達(dá)到有效的數(shù)據(jù)壓縮，已經(jīng)應(yīng)用色度/亮度預(yù)處理、離散余弦變換、可變長度編碼（HuffrmanCoding)、運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償、自適應(yīng)場/幀間編碼、速率緩沖控制和統(tǒng)計(jì)復(fù)接等一系列先進(jìn)技術(shù)。5．簡述數(shù)字視頻在不同領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。答：消費(fèi)類電子系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、VCD、DVD。6．簡述數(shù)字視頻的格式。答：數(shù)字視頻的格式是指數(shù)字視頻文件的編碼格式，常見的數(shù)字視頻格式包括MPEG、AVI、WMV、MOV、MP4等。1.MPEG格式MPEG（MovingPictureExpertsGroup）是一種流行的數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)，由國際電工委員會(huì)制定。這種編碼格式通過對(duì)視頻進(jìn)行壓縮，從而減小了視頻文件的大小，同時(shí)保留了高清晰度的畫質(zhì)。MPEG格式廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視、DVD、網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸?shù)阮I(lǐng)域。2.AVI格式AVI（AudioVideoInterleave）是一種流行的視頻文件格式，由微軟公司開發(fā)。它可以存儲(chǔ)音頻和視頻數(shù)據(jù)，支持多種編碼格式。AVI格式文件可以在Windows、MacOS等多個(gè)操作系統(tǒng)上進(jìn)行播放，并且可以通過多種應(yīng)用程序進(jìn)行編輯和轉(zhuǎn)換。3.WMV格式WMV（WindowsMediaVideo）是一種數(shù)字視頻編碼格式，由微軟公司推出。它是一種高壓縮比的編碼格式，可以實(shí)現(xiàn)在較小的硬盤空間中存儲(chǔ)高質(zhì)量的視頻。WMV格式的視頻可以通過Windows媒體播放器進(jìn)行播放和編輯，同時(shí)也支持通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸和分享。4.MOV格式MOV是一種由亞當(dāng)斯系統(tǒng)公司（AppleInc.）開發(fā)的視頻格式，它廣泛應(yīng)用于Apple的MacOS操作系統(tǒng)和蘋果設(shè)備。MOV格式可以存儲(chǔ)音頻、視頻、文本和其他媒體類型，同時(shí)它也支持多種編碼格式。這種視頻格式的獨(dú)特之處在于，它可以支持透明度和多軌音頻。5.MP4格式MP4（MPEG-4Part14）是一種最常用的數(shù)字視頻格式之一，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)視頻和數(shù)字媒體播放器等領(lǐng)域。MP4格式是一種高度壓縮的格式，它支持多種編碼方式，并且可以通過流媒體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行播放和傳輸。MP4格式的優(yōu)點(diǎn)在于它可以在多種操作系統(tǒng)和設(shè)備上進(jìn)行播放和分享。7．列舉說明數(shù)字視頻的常用軟件。答：1、會(huì)聲會(huì)影2、、影片制作高手(MuveeautoProducer)v官方中文破解版[是最快速、最方便、最有趣的影像編輯軟件。它可以讓您在片刻之間，將自己的影像與圖片制作成予人以專業(yè)印象的muvee作品，3、巨星MTV2002完美版+邊框素材+教程[進(jìn)行視頻文件的剪輯和編輯，更可以方便地實(shí)現(xiàn)視頻影象的3D專場，還可以隨心所欲地利用“飛行圖片”定義視頻影象或靜態(tài)圖片在三維空間任意移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)您的任意想象效果]4、WombleMPEGVideoWizard【電影魔方】v12中文注冊(cè)版[素材剪切、影片編輯、特技處理、字幕創(chuàng)作、效果合成等工作，通過綜合運(yùn)用影像、聲音、動(dòng)畫、圖片、文字等素材資料，創(chuàng)作出各種不同用途的多媒體影片]5、Adobe.Premiere.Pro.7.0漢化版[用于專業(yè)數(shù)字視頻編輯]6、SonyVegasMovieStudio6.0b綠色簡體特別版[最新的專業(yè)視頻編輯工具的簡化版本，一款不錯(cuò)的入門級(jí)視頻編輯軟件]7、Premiere通用版（可永久使用，大?。?.5M）[premiere是ADOBE出品的優(yōu)秀的電影、視頻后期制作軟件，能合成高質(zhì)量的AVI水平的各種電影，能對(duì)影像、聲音進(jìn)行剪輯、合成、過濾、特效、藍(lán)屏、視頻音樂加速減速處理，是不可多得的多媒體制作專業(yè)軟件