非线性编辑----数字视频ppt课件

1、数字视频根底数字视频根底Key to Digital Video一、摄录一体机的根本构成一、摄录一体机的根本构成 成像器有CCD/CMOS两种，对角线尺寸普通为：1/3英寸约6mm、1/2英寸约9mm和2/3英寸约11mm。全画幅成像器的对角线尺寸为43.2 mm 与胶片相等。 数字摄像机常用的编码算法有DV和MPEG两大类，对应的摄像机格式有DV25、DV50、HDV、DVCPRO HD、HDCAM、XDCAM等。 存储介质可分为磁带存储介质可分为磁带Tape和无带化和无带化Tapeless两类。两类。 无带化存储那么是用无带化存储那么是用 光盘、硬盘或存储光盘、硬盘或存储 卡作为存储媒体。

2、卡作为存储媒体。 索尼多用专业光盘索尼多用专业光盘 Professional Disc， 类似蓝光类似蓝光DVD， 另外也运用另外也运用SxS卡。卡。 松下多用松下多用P2卡。卡。二、数字摄像机的制式二、数字摄像机的制式 两大电视制式：两大电视制式： NTSC制和制和PAL制。制。 NTSC是是National Television Systems Committee的缩写，意为美国电视制式委员的缩写，意为美国电视制式委员会美日加韩等用。会美日加韩等用。 PAL是是Phase Alternating Line的缩写，的缩写，实为逐行倒相的实为逐行倒相的NTSC制西欧、中国等用。制西欧、中国等用

3、。 与制式有关的参数主要有：扫描方式、分辨率、与制式有关的参数主要有：扫描方式、分辨率、每帧行数及帧速率等。每帧行数及帧速率等。1. 扫描方式扫描方式 扫描方式：逐行扫描扫描方式：逐行扫描progressive scan和隔和隔行扫描行扫描(interlace scan) 。 隔行扫描是将一幅图像分为奇、偶两场来显示，隔行扫描是将一幅图像分为奇、偶两场来显示，奇数场上场由奇数场上场由1、3、5、7奇数奇数行构成，偶数场下场由行构成，偶数场下场由2、4、6、8偶数行构成。偶数行构成。 对于隔行扫描，两场对于隔行扫描，两场 等于一帧。逐行扫描等于一帧。逐行扫描 没有场的概念没有场的概念- No F

4、ield。标清数字视频的场序是下场优先。标清数字视频的场序是下场优先。 两种扫描方式的优缺陷两种扫描方式的优缺陷 隔行扫描经过将一帧变为两场，隔行扫描经过将一帧变为两场，可以在不添加信号带宽的前提下，将可以在不添加信号带宽的前提下，将屏幕的刷新频率提高一倍，从而抑制屏幕的刷新频率提高一倍，从而抑制了大面积的屏幕闪烁景象。另外，在了大面积的屏幕闪烁景象。另外，在同样的刷新频率下，可以节省一倍的同样的刷新频率下，可以节省一倍的信号带宽，对于数字信号就是数据流信号带宽，对于数字信号就是数据流量下降一倍。量下降一倍。 隔行扫描的缺陷是容易出现图像隔行扫描的缺陷是容易出现图像并行和行间闪烁景象，实际上画

5、面质并行和行间闪烁景象，实际上画面质量不如逐行扫描量不如逐行扫描 。 隔行扫描的动态画面用逐行方式隔行扫描的动态画面用逐行方式显示时，会出现显示时，会出现“鼠齿鼠齿(Mouse Teeth) 景象。景象。 电视适宜采用隔行方式，电脑适宜电视适宜采用隔行方式，电脑适宜采用逐行方式。采用逐行方式。2. 分辨率分辨率 标清Standard Definition，缩写SD，画幅宽高比是4:3，也有16:9的宽屏Widescreen标清 。高清High Definition，缩写HD，画幅宽高比16:9。 标清分辨率：PAL制720576，NTSC制720480。 高清分辨率：主要有19201080 ，

6、14401080，1280720几种。 19201080 和14401080属于1080高清规范， 1280720属于720高清规范。1080高清规范支持隔行和逐行两种扫描方式，分别用1080p 和1080i表示，而720高清规范只支持逐行扫描方式，只需720p一种表示方式。 PAL制和NTSC制执行一样的高清分辨率规范。 只需19201080叫做全高清Full-HD。 决议画幅的要素有两个，一是程度和垂直分辨率之比，二是像素宽高比Pixel Aspect Ratio。以PAL D1/DV格式为例，其分辨率是720576 ,要想实现4:3的显示比例，必需将像素宽高比调整为1.067。 16:9

7、宽屏的PAL D1/DV格式，其分辨率也是720576 ,要想实现16:9 的显示比例，必需将像素宽高比调整为1.422。 3. 扫描行数与帧速率扫描行数与帧速率 扫描行数：包括扫描逆程阶段的无效行，扫描行数：包括扫描逆程阶段的无效行，PAL制是制是625行行/帧，帧，NTSC是是525行行/帧。帧。 帧速率：不论是高清还是标清，帧速率：不论是高清还是标清， PAL制帧速率为制帧速率为25FPSFrame Per Second， NTSC是是30FPS，实践是实践是29.97FPS。场频变为。场频变为59.94 Hz。 对于隔行扫描，由于一帧变成两场，对于隔行扫描，由于一帧变成两场， PAL制

8、场频制场频为为50 Hz， NTSC场频为场频为60Hz，实践为，实践为 59.94 Hz。 场频才是真正的刷新频率。场频才是真正的刷新频率。 电影的帧速率是电影的帧速率是24FPS，为了和，为了和NTSC制电视进展制电视进展互转，实践帧速率是互转，实践帧速率是23.97FPS。4制式的表示方式制式的表示方式 用用525/60和和625/50表示扫描制式表示扫描制式525/60实实为为59.94表示表示NTSC制，制，625/50表示表示PAL制。制。 用帧速率来表示制式用帧速率来表示制式 25fps指指PAL制，制，29.97 fps指指NTSC制。制。 将垂直分辨率和扫描类型相结合，可表示

9、明晰度将垂直分辨率和扫描类型相结合，可表示明晰度等级和扫描方式等制式信息。如等级和扫描方式等制式信息。如576i、576p、480i、480p、720p、1080i、1080p等。等。 将场频、帧频和扫描类型综合在一同，表示扫描将场频、帧频和扫描类型综合在一同，表示扫描制式及扫描方式。如制式及扫描方式。如50i、25P、50p、59.94i、29.97P、24P、23.98P等。等。 以上视频规范在摄像机上叫做记录格式，概括如下表所示：制式PAL制NTSC制标清576/50i、576/25p 480/59.94i、480/29.97p 高清 1080/50i、1080/25p720/25p、7

10、20/50p1080/59.94i、1080/29.97p720/29.97p、720/59.94p 字母“i前的数字是场频，“p前的数字是帧频 在我国，面向电视运用时，应选择在我国，面向电视运用时，应选择PAL制、制、隔行扫描带字母隔行扫描带字母“i的。的。在标清数字在标清数字电视时代，电视时代，我国视频编我国视频编辑时应选择辑时应选择PAL制制D1/DV格式格式作为编辑方作为编辑方式，主要参式，主要参数如图：数如图：三、分量数字视频的采样构造三、分量数字视频的采样构造1模拟分量视频模拟分量视频 将将RGB模拟基色信号转为模拟基色信号转为YUV模拟分量视模拟分量视频：频： CCDCCDCCD

11、2采样采样将模拟信号数字化的第一步是采样将模拟信号数字化的第一步是采样Sampling，也就是获取模拟信号，也就是获取模拟信号的幅度样值，以经过量化和编码，将的幅度样值，以经过量化和编码，将模拟信号转换为数字信号。模拟信号转换为数字信号。对于标清信号，亮度分量对于标清信号，亮度分量Y的采样频率的采样频率是是13.5MHz，每行采样点数是，每行采样点数是720个。个。对于高清信号，亮度分量对于高清信号，亮度分量Y的采样频率的采样频率是是74.25 MHz，每行采样点数有，每行采样点数有1280、1440或或1920个三种情况。个三种情况。不论是标清还是高清，不论是标清还是高清，U、V两个色差信两

12、个色差信号的采样频率和采样点数那么有多种号的采样频率和采样点数那么有多种选择，其采样构造有选择，其采样构造有4:4:4、4:2:2、4:1:1、4:2:0四种。四种。3采样构造以标清为例采样构造以标清为例14:4:4采样构造采样构造 亮度分量亮度分量Y、蓝色差分量、蓝色差分量U和红色差分量和红色差分量V的的采样频率均为采样频率均为13.5MHz，每一有效行三个信号的采，每一有效行三个信号的采样点数也均为样点数也均为720个。由于亮度信号与两个色差信个。由于亮度信号与两个色差信号的采样频率和采样点数之比为号的采样频率和采样点数之比为4:4:4(720:720:720)，所以将这种采样格式叫做，所

13、以将这种采样格式叫做4:4:4采样构造，如下图。采样构造，如下图。24:2:2采样构造采样构造 亮度信号的采样频率和有效行采样点亮度信号的采样频率和有效行采样点数依然为数依然为13.5MHz和和720点，但点，但U、V两个两个色差信号的采样频率和有效行采样点数分色差信号的采样频率和有效行采样点数分别为亮度信号的别为亮度信号的1/2，即分别为，即分别为6 .75MHz 和和360点，如以下图。点，如以下图。 34:1:1采样构造采样构造 亮度信号的采样频率和有效行采样点亮度信号的采样频率和有效行采样点数依然为数依然为13.5MHz和和720点，但点，但U、V两个两个色差信号的采样频率和有效行采样

14、点数分色差信号的采样频率和有效行采样点数分别为亮度信号的别为亮度信号的1/4，即分别为，即分别为3 .375MHz 和和360点，如以下图。点，如以下图。 44:2:0采样构造采样构造 假设两个色差信号和假设两个色差信号和4:2:2格式一样，格式一样，以以6.75MHz的频率取样，但每一行只传送的频率取样，但每一行只传送两种色差信号之中的一种，两种色差信号两种色差信号之中的一种，两种色差信号每行交替传送，这便是每行交替传送，这便是4:2:0取样构造，如取样构造，如以下图。以下图。 以下图以以下图以PAL制标清为例，笼统地给出了不同采样构制标清为例，笼统地给出了不同采样构造下各信号分量的信息量大

15、小及空间分布。造下各信号分量的信息量大小及空间分布。四、数字视频的编码格式四、数字视频的编码格式1量化与码率量化与码率量化就是对模拟信号分成假设干个幅度等级，每个量化就是对模拟信号分成假设干个幅度等级，每个等级都用一定位数的二进制数来表示。绝大多数等级都用一定位数的二进制数来表示。绝大多数数字摄像机对数字摄像机对YUV三个分量都采用三个分量都采用8位位Bit的的量化精度。量化后模拟信号就变成了数字信号，量化精度。量化后模拟信号就变成了数字信号，8位量化的像素具有位量化的像素具有256个亮度等级个亮度等级Color Level。数字信号的数据量大小用码率数字信号的数据量大小用码率Bitrate来

16、表示。来表示。码率即数字信号的数据流量，单位有码率即数字信号的数据流量，单位有Kbpskilo-bit per second：千比特每秒及：千比特每秒及Mbpsmega-bit per second：兆比特每秒。码率与时间的：兆比特每秒。码率与时间的乘积就是文件的体积。乘积就是文件的体积。量化后的信号是用二进制编码、未经打包紧缩的原量化后的信号是用二进制编码、未经打包紧缩的原始数字信号，因数据量太大，必需进展紧缩。不始数字信号，因数据量太大，必需进展紧缩。不同的紧缩算法可构成不同的格式。同的紧缩算法可构成不同的格式。 -空间冗余：图像空间冗余：图像中有许多颜色一样或中有许多颜色一样或相近的大面

17、积色块，相近的大面积色块，像素间具有很强的相像素间具有很强的相关性。关性。数据紧缩的根据数据紧缩的根据-时间冗余：相邻帧之间有很强的相关性。时间冗余：相邻帧之间有很强的相关性。2. 紧缩与格式紧缩与格式 数据紧缩类型有帧内紧缩和帧间紧缩两大类。数据紧缩类型有帧内紧缩和帧间紧缩两大类。 帧内紧缩即空域紧缩，利于解压，画质好，但文件体积大。帧内紧缩即空域紧缩，利于解压，画质好，但文件体积大。代表性的格式有代表性的格式有DV类格式、类格式、 M-Jpeg (Motion-Jpeg)格式格式等。等。 帧间紧缩在采用帧内紧缩的根底上，同时进展相邻帧之间帧间紧缩在采用帧内紧缩的根底上，同时进展相邻帧之间的

18、时域紧缩，紧缩效率高，文件体积小，但解压复杂，信的时域紧缩，紧缩效率高，文件体积小，但解压复杂，信息损失稍大。代表性的格式有息损失稍大。代表性的格式有MPEG类、类、 H.26x类及网络类及网络流媒体格式流媒体格式 WMV、FLV、RM/RMVB等。等。3DV紧缩格式紧缩格式 DV特指特指Digital Video Format，是一种特定的紧，是一种特定的紧缩算法和编码格式。缩算法和编码格式。 DV格式采用格式采用DCT (Discrete Cosine Transform：离散余弦变换离散余弦变换) 算法进展空间变换，构成算法进展空间变换，构成88的的DCT数据块，然后经过量化和游程编码，

19、去掉画数据块，然后经过量化和游程编码，去掉画面中的空间冗余信息，从而降低了每一帧的数据面中的空间冗余信息，从而降低了每一帧的数据量。量。 DV格式不能进展帧间格式不能进展帧间Inter-frame紧缩，但紧缩，但可在同一帧内进展场间可在同一帧内进展场间Inter-field紧缩。紧缩。 3DV紧缩格式紧缩格式民用级民用级DV格式主要目的有：格式主要目的有： 8位量化；位量化；4:1:1或或4:2:0采样构造；采样构造；紧缩比为紧缩比为5:1；紧缩后码率为紧缩后码率为25Mbps；所以所以DV又叫又叫DV25，或者说，或者说DV是是DV25的简称。的简称。广播级的广播级的DV格式叫格式叫DV50

20、，主要目的有：，主要目的有：8位量化；位量化；4:2:2采样构造；采样构造；紧缩比为紧缩比为3.3:1；紧缩后码率为紧缩后码率为50Mbps； 松下的松下的DVCPRO50系列摄像机即属于广播级标清摄像机。系列摄像机即属于广播级标清摄像机。DVCAM和和DVCPRO分别是索尼和松下专有的一种非通用分别是索尼和松下专有的一种非通用DV25格式。格式。4MPEG-2编码格式编码格式 MPEG-2Moving Pictures Expert Group广泛地用于广泛地用于数字摄像机、数字摄像机、DVD及数字视频广播及数字视频广播Digital Video Broadcasting：DVB等领域。等领

21、域。 MPEG-2有三种编码帧，分别是有三种编码帧，分别是I帧、帧、P帧和帧和B帧。帧。I帧即帧帧即帧内编码帧内编码帧Intra-coded frames，P帧是预测编码帧帧是预测编码帧Predictive-coded frames，B帧是双向预测编码帧帧是双向预测编码帧Bidirectional-predictive-coded frames)。 I帧利用空间相关性采用和帧利用空间相关性采用和DV一样的一样的DCT算法进展帧内紧算法进展帧内紧缩，缩，P帧和帧和B帧都属于帧间紧缩。帧都属于帧间紧缩。 MPEG-2视频流的根本单位是图像组视频流的根本单位是图像组Group of Pictures

22、：GOP，普通由少那么一帧只需，普通由少那么一帧只需I帧，多帧，多那么十几帧构成。只需那么十几帧构成。只需I帧的帧的GOP叫短叫短GOP(Short GOP)，本质上和本质上和DV格式是一样的。超越一帧的叫长格式是一样的。超越一帧的叫长GOP(Long GOP)。5MPEG-4 AVC H.264 编码格式编码格式 MPEG-4 AVC是是ITU-T国际电信联盟和国际电信联盟和ISO/IEC国国际规范化组织际规范化组织/国际电工委员会共同开发的新一代视频国际电工委员会共同开发的新一代视频紧缩规范，在紧缩规范，在ITU-T叫做叫做H.264，在，在ISO/IEC那么叫做那么叫做MPEG-4 AV

23、CAdvanced Video Coding：高级视频编：高级视频编码码)，简称，简称AVC。 MPEG-4 AVC H.264 和和MPEG-2一样，既有帧内紧一样，既有帧内紧缩，又有帧间紧缩，采用由缩，又有帧间紧缩，采用由I帧、帧、P帧和帧和B帧构成的帧构成的GOP构造，但比构造，但比MPEG-2紧缩效率高紧缩效率高1倍以上，比倍以上，比DV25格格式更是高了一个数量级。式更是高了一个数量级。 MPEG-4 AVC H.264 在数字摄像机、高清数字电视在数字摄像机、高清数字电视及蓝光盘等领域，和及蓝光盘等领域，和MPEG-2构成了竞争、并存的局面。构成了竞争、并存的局面。五、数字摄像机的

24、分类五、数字摄像机的分类 1. DV25标清系列标清系列 DV25摄像机简称摄像机简称DV机，属于专业以下级别的标清摄机，属于专业以下级别的标清摄像机，像机， 采用采用DV格式紧缩、码率为格式紧缩、码率为25Mbps 。手持系列手持系列 如松下的如松下的DVC180、佳能的、佳能的XL2、JVC的的GY-DV300/310及索尼的及索尼的PD10P、 PD190、PD198等。等。肩扛系列肩扛系列 这类机型是这类机型是DV25中的高端产品，多采用中的高端产品，多采用3片片2/3英寸英寸的的CCD和大口径可改换变焦镜头，具有接近于广播级摄像和大口径可改换变焦镜头，具有接近于广播级摄像机的成像质量

25、，广泛地用于新闻采访及普通专题片、广告机的成像质量，广泛地用于新闻采访及普通专题片、广告片的拍摄。常见机型有：松下的片的拍摄。常见机型有：松下的AJ-D610/615和索尼的和索尼的DSR-600/650。2DV50系列系列 代表性机型是松下的代表性机型是松下的DVCPRO50系列，系列，采用双采用双DV25编码器，编码器， 8位量化，位量化，4:2:2采样，采样，DV编码，编码，3.3倍紧缩，视频码率为倍紧缩，视频码率为50Mbps。详细机型有详细机型有AJ-D815/ 908/ D913等。等。 索尼的索尼的Digital Betacam系列数字系列数字Beta虽然目的更好，但本质上也可归属于虽然目的更好，但本质上也可归属于DV50系列。系列。 3DVCPRO HD系列系列 DVCPRO HD，亦称作DVCPRO100，是松下DVCPRO50的“高清版摄像机系列。DVCPRO HD承继了DV的“血缘，运用四个DV编码器并行任务，码率100 Mbps。常见型号有AJ-HDC27HMC、AJ-HDX900MC等。4. HDV小高清系列小高清系列 可了解为高清版的DV，有720p 和HDV1080两种分辨率规范，主要目的如下表：PR中的中的HDV格式预置格式预置5. XD