数字媒体技术与应用-习题及答案【ch08】数字视频处理技术

第8章数字视频处理技术1．简述数字视频的概念及其特点。答：概念：数字视频就是先用摄像机之类的视频捕捉设备，将外界影像的颜色和亮度信息转变为电信号，再记录到储存介质（如录像带）。数字视频的特点：离散性：数字视频信号是由离散的数字值组成的，通过采样和量化的方式来表示。每一帧都被分成像素和颜色信息，可以精确表示不同的值。抗干扰能力：数字视频信号具有较好的抗干扰能力，相对于模拟视频，数字信号在传输过程中更少受到噪音和干扰的影响。分辨率：数字视频可以以精确的数值表示分辨率，例如1920x1080表示1080p的高清视频，或是3840x2160表示4K的超高清视频。压缩和处理：数字视频信号可以经过压缩和处理，以减小文件大小并增强图像质量。常见的数字视频压缩标准包括H.264、H.265等。2．简述数字视频的来源。答：数字视频的来源有很多，如来自于摄像机、录像机、影碟机等视频源的信号，包括从家用级到专业级、广播级的多种素材。还有计算机软件生成的图形、图像和连续的画面等。高质量的原始素材是获得高质量最终视频产品的基础。3．试分析数字视频的发展史。答：谈到数字视频的发展历史，不能不回顾计算机的发展历程，它实际上是与计算机所能处理的信息类型密切相关的，自上个世纪40年代计算机诞生以来，计算机大约经历了以下几个发展阶段：数值计算阶段。这是计算机问世后的“幼年”时期。在这个时期计算机只能处理数值数据，主要用于解决科学与工程技术中的数学问题。实际上，世界上第一台电子计算机ENIAC就是为美国国防部解决弹道计算问题和编制射击表而研制生产的。数据处理阶段。50年代发明了字符发生器，使计算机不但能处理数值，也能表示和处理字母及其它各种符号，从而使计算机的应用领域从单纯的数值计算进入了更加广泛的数据处理。这是由世界上第一个批量生产的商用计算机UNIAC—1首开先河的。多媒体阶段。随着电子器件的进展，尤其是各种图形、图像设备和语音设备的问世，计算机逐渐进入多媒体时代，信息载体扩展到文、图、声等多种类型，使计算机的应用领域进一步扩大。由于视觉，即图形、图像，最能直观明了、生动形象地传达有关对象的信息，因而在多媒体计算机中占有重要的地位。在多媒体阶段，计算机与视频就产生了联姻。数字视频的发展主要是指在个人计算机上的发展，可以大致分为初级、主流和高级几个历史阶段。第—阶段是初级阶段，其主要特点就是在台式计算机上增加简单的视频功能，利用电脑来处理活动画面，这给人展示了一番美好的前景，但是由于设备还未能普及，都是面向制作视频制作领域的专业人员。在普通PC用户还无法奢望在自己的电脑上实现视频功能。第二个阶段为主流阶段，在这个阶段数字视频在计算机中得到广泛应用，成为主流。初期数字视频的发展没有人们期望的那么快，原因很简单，就是对数字视频的处理很费力，这是因为数字视频的数据量非常之大，1分钟的满屏的真彩色数字视频需要1．5GB的存储空间，而在早期—般台式机配备的硬盘容量大约是几百兆，显然无法胜任如此大的数据量。虽然在当时处理数字视频很困难，但它所带来的诱惑促使人们采用折衷的方法。先是用计算机捕获单帧视频画面，可以捕获一帧视频图像并以一定的文件格式存储起来，可以利用图像处理软件进行处理，将它放进准备出版的资料中；后来，在计算机上观看活动的视频成为可能。虽然画面时断时续，但毕竟是动了起来，带给人们无限的惊喜。而最有意义的突破是计算机有了捕获活动影像的能力，将视频捕获到计算机中，随时可以从硬盘上播放视频文件。能够捕获视频得益于数据压缩方法，压缩方法有两种：纯软件压缩和硬件辅助压缩纯软件压缩方便易行，只用一个小窗口显示视频，有很多这方面的软件。硬件压缩花费高，但速度快。在这一过程中，虽然能够捕获到视频，但是缺乏一个统一的标准，不同的计算机捕获的视频文件不能交换。虽然有过一个所谓的“标准”，但是它没有得到足够的流行，因此没有变成真正的标准，它就是数字视频交互（DVI）。DVI在捕获视频时使用硬件辅助压缩，但在播放时却只使用软件，因此在播放时不需要专门的设备。但是DVI没有形成市场，因此没有被广泛的了解和使用。因此就难以流行。这就需要计算机与视频再做一次结合，建立一个标准，使得每台计算机都能播放令人心动的视频文件。这次结合成功的关键是各种压缩解压缩Codec技术的成熟。Codec来自于两个单词Compression（压缩）和Decompression（解压），它是一种软件或者固件（固化于用于视频文件的压缩和解压的程序芯片）。压缩使得将视频数据存储到硬盘上成为可能。如果帧尺寸较小帧切换速度较慢，再使用压缩和解压，存储1分钟的视频数据只需20MB的空间而不是1．5GB，所需存储空间的比例是20：1500，即1：75。当然在显示窗口看到的只是分辨率为160×120邮票般大小的画面，帧速率也只有15帧/s，色彩也只有256色，但画面毕竟活动起来了。Quicktime和VideoforWindows通过建立视频文件标准MOV和AVI使数字视频的应用前景更为广阔，使它不再是一种专用的工具，而成为每个人电脑中的必备成分。而正是数字视频发展的这一步，为电影和电视提供了一个前所未有的工具，为影视艺术带来了影响空前的变革。第三阶段是高级阶段，在这一阶段，普通个人计算机进入了成熟的多媒体计算机时代。各种计算机外设产品日益齐备，数字影像设备争奇斗艳，视音频处理硬件与软件技术高度发达，这些都为数字视频的流行起到了推波助澜的作用。4、简述数字视频的压缩技术。答：视频数字压缩技术是指能够把数字电视的原始数据率压缩到1/100，而且广播电视的数字压缩标准MPEG-2已经问世。这个标准规定了视频/音频数据的编码表示方法，恢复原始信号的译码过程，视频、音频、数据的复用结构和同步方法，以及用于传输的数据包格式。此外，为了达到有效的数据压缩，已经应用色度/亮度预处理、离散余弦变换、可变长度编码（HuffrmanCoding)、运动估计与补偿、自适应场/帧间编码、速率缓冲控制和统计复接等一系列先进技术。5．简述数字视频在不同领域的应用实例。答：消费类电子系统、视频会议系统、VCD、DVD。6．简述数字视频的格式。答：数字视频的格式是指数字视频文件的编码格式，常见的数字视频格式包括MPEG、AVI、WMV、MOV、MP4等。1.MPEG格式MPEG（MovingPictureExpertsGroup）是一种流行的数字视频标准，由国际电工委员会制定。这种编码格式通过对视频进行压缩，从而减小了视频文件的大小，同时保留了高清晰度的画质。MPEG格式广泛应用于数字电视、DVD、网络视频传输等领域。2.AVI格式AVI（AudioVideoInterleave）是一种流行的视频文件格式，由微软公司开发。它可以存储音频和视频数据，支持多种编码格式。AVI格式文件可以在Windows、MacOS等多个操作系统上进行播放，并且可以通过多种应用程序进行编辑和转换。3.WMV格式WMV（WindowsMediaVideo）是一种数字视频编码格式，由微软公司推出。它是一种高压缩比的编码格式，可以实现在较小的硬盘空间中存储高质量的视频。WMV格式的视频可以通过Windows媒体播放器进行播放和编辑，同时也支持通过互联网进行传输和分享。4.MOV格式MOV是一种由亚当斯系统公司（AppleInc.）开发的视频格式，它广泛应用于Apple的MacOS操作系统和苹果设备。MOV格式可以存储音频、视频、文本和其他媒体类型，同时它也支持多种编码格式。这种视频格式的独特之处在于，它可以支持透明度和多轨音频。5.MP4格式MP4（MPEG-4Part14）是一种最常用的数字视频格式之一，广泛应用于互联网视频和数字媒体播放器等领域。MP4格式是一种高度压缩的格式，它支持多种编码方式，并且可以通过流媒体网络进行播放和传输。MP4格式的优点在于它可以在多种操作系统和设备上进行播放和分享。7．列举说明数字视频的常用软件。答：1、会声会影2、、影片制作高手(MuveeautoProducer)v官方中文破解版[是最快速、最方便、最有趣的影像编辑软件。它可以让您在片刻之间，将自己的影像与图片制作成予人以专业印象的muvee作品，3、巨星MTV2002完美版+边框素材+教程[进行视频文件的剪辑和编辑，更可以方便地实现视频影象的3D专场，还可以随心所欲地利用“飞行图片”定义视频影象或静态图片在三维空间任意移动和旋转，可以实现您的任意想象效果]4、WombleMPEGVideoWizard【电影魔方】v12中文注册版[素材剪切、影片编辑、特技处理、字幕创作、效果合成等工作，通过综合运用影像、声音、动画、图片、文字等素材资料，创作出各种不同用途的多媒体影片]5、Adobe.Premiere.Pro.7.0汉化版[用于专业数字视频编辑]6、SonyVegasMovieStudio6.0b绿色简体特别版[最新的专业视频编辑工具的简化版本，一款不错的入门级视频编辑软件]7、Premiere通用版（可永久使用，大小：5.5M）[premiere是ADOBE出品的优秀的电影、视频后期制作软件，能合成高质量的AVI水平的各种电影，能对影像、声音进行剪辑、合成、过滤、特效、蓝屏、视频音乐加速减速处理，是不可多得的多媒体制作专业软件