數字視頻

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數字視頻(Digital Video)

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什麼是數字視頻

  數字視頻是對模擬視頻信號進行數字化後的產物,它是基於數字技術記錄視頻信息的。模擬視頻可以通過視頻採集卡將模擬視頻信號進行A/D(模/數)轉換,這個轉換過程就是視頻捕捉(或採集過程),將轉換後的信號採用數字壓縮技術存入電腦磁碟中就成為數字視頻。[1]

數字視頻的特點[2]

  (1)數字視頻可以無失真地進行無限次拷貝,而模擬視頻信號每轉錄一次,就會有一次誤差積累,會產生信號失真。

  (2)模擬視頻在長時間存放後視頻質量會降低,而數字視頻便於長時問的存放。

  (3)可以對數字視頻進行非線性編輯,並可增加特技效果等。

  (4)數字視頻數據量大,在存儲與傳輸的過程中必須進行壓縮編碼。

數字視頻的壓縮[2]

  視頻信息的原始數據存在幀內“空間相關”和相鄰幀間“時間相關”,使原始數據存在大量的數據冗餘。另外,人類視覺、聽覺器官具有某些不敏感性,如由於對色彩亮度敏感而對色調分辨力弱等因素,以至於可對某些原非冗餘的數據進行壓縮,從而可大幅度提高壓縮比。

  目前視頻壓縮編碼方法有多種,其中最有代表性的是MPEG數字視頻格式和AVI數字視頻格式。各種壓縮編碼演算法可用軟體、硬體或軟硬體結合的方法來實現。

常見的數字視頻格式[3]

  1.AVI文件

  這是微軟公司從WIN3.1就開始出現的傳統視頻格式。AVI採用音頻視頻交錯技術(Audio video Interleaved),兼容性和圖像質量都好,只需軟體支持,演算法具有可伸縮性。AVI文件可用多媒體播放器播放。目前主要應用在多媒體光碟上,用來保存電影、電視等各種影像信息,有時也出現在Intemet網上,供用戶下載、欣賞新影片的精彩片斷。不過,體積太大不適用於當今對帶寬和存儲容量要求較高的網路多媒體視頻播放應用。

  近來出現了一種新的“AVl文件”,稱為nAVI格式。這是一個名為ShadowRealm的組織發展起來的一種新視頻格式,原來可以播放AVI的視頻播放器不一定能播放這種格式的視頻文件。它是由Microsoft ASF壓縮演算法通過修改得來的,實際上是一種去掉視頻流特性的改良型ASF格式。

  2.MPEG文件

  MPEG來自於Motion Picture Experts Group這個專家組,是視頻格式/標準系列的一個總稱,包括MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等。

  MPEG採用有損壓縮方法減少運動圖像中的冗餘信息,同時保證每秒30幀的圖像動態刷新率,已被所有的電腦平臺共同支持。

  MPEG-1主要用於當前的VCD影像盤,MPEG-2則用於DVD製作,在HDTV方面也有應用。MPEG-4是最新的視頻壓縮方案,有Microsoft和DivX兩個版本。DivX是由Microsoft的MPEG-4視頻格式和MP3音頻格式結合而成的。DivX視頻文件具有DVD圖像的質量和相當大的壓縮比,是DVD在市場上的有力競爭者。有了DivX,可以將DVD視頻刻錄在2張650MB的CD-ROM上,體積小便於網路交換,無需DVD光碟機即可觀看具有DVD效果的視頻影像。不過,在觀看DivX視頻文件前必須安裝一個DivX視頻解碼器

  3.RM文件

  RealNetworks公司研製的RM視頻格式文件在Intemet網上已廣泛流行,是一種流式視頻文件格式:它主要用來在低速率的廣域網上實時傳輸活動視頻影像,可以根據網路數據傳輸速率的不同而採用不同的壓縮比率,從而實現影像數據的實時傳送和實時播放。不過,RM格式只是RealMedia規範中的其中一種,實際上這個規範包括三部分:RealAudio(用以傳輸接近CD音質的音頻數據),RealVideo(用於傳輸連續視頻數據)和RealFlash(與Macromedia公司合作推出的新一代動畫格式)。

  4.MOV/QT

  原是Apple公司用於其Mac電腦的一種圖像、視頻處理軟體。QT即QuickTime的縮寫,提供了兩種圖像、視頻格式,如靜態的。*.PIC和,*.JPG,動態的*.MOV和*.MPG,共有4個版本。該文件格式支持256位彩色,支持RLE、JPEG等壓縮技術,提供150多種視頻效果,並配有提供了200多種MIDI兼容音響和設備的聲音裝置。

  如今,Apple公司推出了Windows版本的QuickTime。QuickTime功能強大,跨平臺,並提供許多延伸功能,允許第三方應用程式通過系統藉助QuickTime作為技術底層,發揮強大的多媒體交互處理功能。所以,目前國外許多電腦游戲中都內置了QuickTime作為惟一的播放器。

  5.ASF

  ASF是Advanced Streaming Format的縮寫,意為高級流格式。它是Microsoft為了和現在的RealNetworks公司競爭而發展出來的一種可以線上觀看視頻節目的文件壓縮格式,使用了MPEG-4演算法。ASF以網路數據包的形式傳輸,實現流式多媒體內容的發佈。它最大的優點是體積小,適合網路傳輸。用戶可以將圖像、聲音和動畫數據等組成一個ASF格式的文件,也可以將其他格式的視頻文件轉換成ASF格式。最吸引人的是,ASF格式的視頻中可以帶有命令代碼,用戶指定在到達視頻或音頻的某個時間後觸發某個事件或操作,比如打開某個網頁等等。

  6.WMV

  WMV是一種獨立於編碼方式的、在Intemet上實時傳播多媒體視頻的技術標準,也是Microsoft公司研製的產品,希望以此取代WAV、AVI、QuickTime等文件格式。相應於視頻格式WMV,在音頻文件格式方面有WMA,其最大的優勢是,在具有MP3音質的同時比MP3文件有更大的壓縮比。

數字視頻的獲取[4]

  數字視頻可通過如下幾條途徑獲取:

  ①通過數字攝像機(DV)、數字攝像頭、數位相機等直接獲取自然影像。

  ②通過視頻採集卡把傳統模擬視頻信號轉換成數字視頻信號。

  ③採集VCD、DVD光碟文件或從多媒體光碟中複製。

  ④通過網路下載,包括數字視頻文件直接下載和流媒體文件流式下載。

  ⑤採集屏幕變化為視頻文件。

  ⑥自己製作:通過視頻處理軟體,如Adobe公司的Premiere、AfterEffect,友立公司的會聲會影、Videostudio、Cool3D,三維動畫製作軟體3ds Max、Softimage等製作處理視頻,也可把動畫轉換成視頻信號,如把Flash 動畫文件、GIF 動畫轉換成數字視頻文件。

相關條目

參考文獻

  1. 雷運發.多媒體技術與應用教程.清華大學出版社,2008.9
  2. 2.0 2.1 李小文.數字環保理論與實踐.科學出版社,2010.02
  3. 肖金秀,張宇亮,劉瑞成.多媒體技術及應用.冶金工業出版社,2004年12月第1版
  4. 劉光潔.大學電腦基礎教程.人民郵電出版社,2009.03
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