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1、物理与信息工程系,数字视频设计与制作技术,课程学习说明：理论学习：课本相关内容及拓展内容。实践操作：1、摄像机、录像机、切换台的操作、演播室录像等；2、数字音频的处理；cooledit pro3、数字图像的处理；PS4、数字视频的处理；PREMIERE、AE、粒子应用软件等。课程综合作业：以组为单位完成一个视频短片的拍摄与制作；,第1章 数字视频基础,教学目标教学重点教学过程,物理与信息工程系,数字视频设计与制作技术,物理与信息工程系,3,教学目标,了解电视节目制作的流程、方式以及人员的组成和职责了解基于电视节目和基于多媒体的两种数字视频制作方式的差异 理解数字视频的基础知识理解数字图像的基础
2、知识,物理与信息工程系,4,教学目标,了解电视节目制作的流程、方式以及人员的组成和职责了解基于电视节目和基于多媒体的两种数字视频制作方式的差异 理解数字视频的基础知识理解数字图像的基础知识,物理与信息工程系,5,教学重点,了解电视节目制作的流程和方式理解常见数字视频格式的差异理解常见数字图像格式的差异,物理与信息工程系,6,教学过程,基于电视节目的数字视频制作基于多媒体的数字视频制作数字视频基础数字图像基础,物理与信息工程系,7,1.1 基于电视节目的数字视频制作,1.1.1 电视节目制作的流程1.1.2 电视节目制作的方式1.1.3 电视节目制作人员的组成和职责,物理与信息工程系,8,1.1
3、.1 电视节目制作的流程,电视节目制作包含节目生产过程中的艺术创作和技术处理两个部分。在制作的实践中，艺术创作和技术处理同属于一个完整的节目生产系统的不同部分，往往互相依存而不可分离，而且是相互渗透的。电视制作的全过程，一般可分为“前期制作”与“后期制作”。前期工作包括构思创作和现场录制；后期工作包括编辑和合成。,物理与信息工程系,9,1.1.2 电视节目制作的方式,1.ENG方式ENG，即“电子新闻采集”（Electronic News Gathering）。这种方式，是使用便携式的摄像、录像设备来采集电视新闻，因此能适应新闻采访的运动和灵活性、新闻事件的突发性、电视报道的时效性和现场性。,
4、图1-1 便携式摄像设备,物理与信息工程系,10,1.1.2 电视节目制作的方式,2.EFP方式EFP，即电子现场制作（Electronic Field Production）。EFP也是电视技术迅速发展的产物，它应当是对一整套适用于“野外”或“演播室外”节目制作的电视设备的统称。,图1-2 电视转播车,图1-3 电视转播车内部设备,物理与信息工程系,11,1.1.2 电视节目制作的方式,3.ESP方式ESP，亦即“电视演播室制作”（Electronic Studio Production），主要是指演播室录像制作，也包括演播室直播。因为演播室设备的不断现代化，增加了演播室制作方式的适应能力。
5、如室内灯光系统的全自动化；高清晰度的广播级摄像机系统；高保真音响系统；特别是数字特技、模拟特技、动画特技系统，它们组成了一个高科技制作系统。如图1-4为演播控制室，图1-5为演播室摄像机。,图1-4 演播控制室 图1-5 演播室摄像机,物理与信息工程系,12,1.1.3 电视节目制作人员的组成和职责,1.导演2.摄像3.录像4.场记5.美工6.灯光7.编辑8.录音9.解说,物理与信息工程系,13,同样包括“前期制作”和“后期制作”两个阶段。其各个制作阶段的工作任务与电视节目制作基本相似。不同之处是：一般来说，电视节目制作要使用到很多设备系统，拍摄的素材全部记录在录像带上，然后通过编辑机编辑，需
6、要时还要进行图文制作、特技制作和声音的混录等。而基于多媒体的数字视频制作环境则是将图像、声音及有关信息统一作为数字数据进行处理，同时一些基本的工作如选材、合成和编辑都是以综合方式完成的。图像、声音直接作为数字数据记录在服务器上；外景素材存储在磁盘存储器上，然后传送到服务器上，运用非线性编辑系统进行制作。,1.2 基于多媒体的数字视频制作,物理与信息工程系,14,1.3.1 视频的基础知识1.3.2 视频压缩编码的基本概念1.3.3 常见数字视频格式1.3.4 视频格式转换工具软件1.3.5 数字视频素材的获取,1.3 数字视频基础,物理与信息工程系,15,（1）模拟视频和数字视频（2）视频的制
7、式（3）数字视频的生成,1.3.1 视频的基础知识,物理与信息工程系,16,1.3.2 视频压缩编码的基本概念,1.有损和无损压缩无损压缩指压缩前和解压缩后的数据完全一致。多数的无损压缩都采用RLE行程长度编码算法。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不可恢复。,物理与信息工程系,17,2.帧内和帧间压缩帧内（intraframe）压缩也称为空间压缩（spatial compression）。当压缩一帧视频时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧间（interfram
8、e）压缩也称为时间压缩（temporal compression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是有损的。,物理与信息工程系,18,3.对称和不对称编码对称性是压缩编码的一个关键特征。对称（symmetric）意味着压缩和解压缩占用相同的计算处理能力和时间。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间，而解压缩时则能较好地实时回放，即以不同的速度进行压缩和解压缩。,物理与信息工程系,19,1.3.3 常见数字视频格式,1.MPEG格式。MPEG-1的标准名称为“动态图像和伴音的编码用于速率小于每秒约1.5兆比特的数字存储媒体”。这里的数字存储媒体指一般的数
9、字存储设备如CD-ROM、硬盘和可擦写光盘等，也就是通常所说的VCD制作格式。MPEG-1采用有损和不对称的压缩编码算法来减少运动图像中的冗余信息，即压缩方法依据是相邻两幅画面绝大多数是相同的，把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除，从而达到压缩的目的，其最大压缩比可达到200：1。其文件扩展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg以及VCD光盘中的.dat等。,物理与信息工程系,20,MPEG-2标准，即“活动图像及有关声音信息的通用编码”标准。MPEG-2格式主要应用在DVD和SVCD的制作或压缩方面，同时在一些HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用。
10、其文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盘上的.vob等。MPEG-4能够保存接近于DVD画质的小体积视频文件。这种文件格式还包括了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩性、动画精灵、交互性甚至版权保护等一些特殊功能。这种数字视频格式的文件扩展名包括.asf、mov和DivX AVI等。,物理与信息工程系,21,（2）AVI（Audio Video Interleave）是一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。AVI文件图像质量好，可以跨多个平台使用。但由于文件过于庞大，而且压缩标准不统一，因此在不同版本的Windows媒体播放器中不兼容。（3）MOV格式是美
11、国Apple公司开发的一种视频格式，默认的播放器是苹果的QuickTime Player。MOV格式有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度；定义了存储数字媒体内容的标准方法，使用它不仅可以存储单个的媒体内容，而且能保存对该媒体作品的完整描述。因为这种文件格式能用来描述几乎所有的媒体结构，所以它是不同系统的应用程序间交换数据的理想格式。,物理与信息工程系,22,（4）DivX格式是由MPEG-4衍生出的另一种视频编码（压缩）标准，也即我们通常所说的DVDrip格式，它采用了MPEG4的压缩算法，同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术。其画质接近DVD，并且文件大小只有DVD的几分之一。Div
12、X对计算机硬件的要求也不高，所以DivX视频编码技术可以说是一种对DVD造成威胁最大的新生视频压缩格式。（5）DV格式是由索尼、松下、JVC等多家厂商联合提出的一种家用数字视频格式。目前非常流行的数码摄像机就是使用这种格式记录视频数据。它可以通过计算机的IEEE1394端口传输视频数据到计算机，也可以将计算机中编辑好的视频数据回录到数码摄像机中。这种数字视频格式的文件扩展名一般是.avi，所以也叫DV-AVI格式。,物理与信息工程系,23,（6）RA/RM/RP/RT流式文件格式经过特殊编码，但是它的目的和单纯的多媒体压缩文件有所不同，重新编排数据位是为了适合在网络上边下载边播放。将压缩媒体文
13、件编码成流式文件，为了使客户端接受到的数据包可以重新有序地播放，还需要加上许多附加信息。其中使用最广的RA格式用来传输接近CD音质的音频数据，RM格式用来传输连续视频数据。RP格式可以直接将图片文件通过Internet流式传输到客户端。通过将其他媒体如音频、文本捆绑到图片上可以制作出各种目的用途的多媒体文件。只要懂简单的标志性文件就可以用文本编辑器制作出RP文件。RT格式是为了让文本从文件或者直播源流式发放到客户端。Real Text文件既可以是单独的文本也可以是在文本的基础上加上其他媒体所构成。由于Real Text文件是由标志性语言定义的，所以用简单的文本编辑器就可以制作。,物理与信息工程
14、系,24,（7）RMVB格式是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式，它的先进之处在于打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源，就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率，这样可以留出更多的带宽空间，而这些带宽会在出现快速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下，大幅地提高了运动图像的画面质量，从而图像质量和文件大小之间就达到了微妙的平衡。,物理与信息工程系,25,（8）ASF流式文件格式以“.asf”为后缀，其最大优点就是体积小，因此适合网络传输。通过Windows Media工具，用户可以将图形、声音和动画数据组合成一个
15、ASF格式的文件；也可以将其他格式的视频和音频转换为ASF格式；还可以通过声卡和视频捕获卡将诸如麦克风、录像机等外设的数据保存为ASF格式。使用Windows Media Player可以直接播放ASF格式的文件。（9）ASX文件是Microsoft Media文件的索引文件，也是一种播放列表或者流媒体重定向（active stream redirector）文件，其工作原理与RAM文件类似。播放列表将媒体内容集中在一起，并储存媒体数据内容的位置。媒体数据的位置可能是客户机、局域网中的一台计算机或者互联网中的一台服务器。ASX文件的最简形式是包含了关于流的URL的信息。Windows Medi
16、a Player处理该信息，然后打开ASX文件中指定位置的内容。,物理与信息工程系,26,1.3.4 视频格式转换工具软件,1.Canopus Procoder2.WinMPG Video Convert3.视频格式转换通4.AVS Video Converter5.网络多媒体梦工场2005,物理与信息工程系,27,1.3.5 数字视频素材的获取,1.利用视频采集卡将模拟视频转换成数字视频从硬件平台的角度分析，数字视频的获取需要三个部分的配合：（1）模拟视频输出的设备，如录像机、电视机、电视卡等；（2）可以对模拟视频信号进行采集、量化和编码的设备，这一般都由专门的视频采集卡来完成；（3）由多媒
17、体计算机接收和记录编码后的数字视频数据。,物理与信息工程系,28,2.利用计算机生成的动画例如，把GIF动画格式转换成AVI视频格式，或利用Flash、MAYA、3ds max等二维或三维动画制作软件生成的视频文件或文件序列作为数字视频。,物理与信息工程系,29,3.通过互联网下载许多互联网网站都提供视频或影片的下载服务，下载服务分免费和付费两种。免费服务可以直接将视频或影片下载到计算机中，付费服务需要通过注册，以各种付费方式付费后，才能将视频或影片下载到计算机中。但是，通过互联网下载的视频素材质量都不会很高，一般单帧画面分辨率在320240像素左右，如果更大的话，视频发布会受到网络带宽的，表
18、现为在线浏览时会经常停顿，甚至无法浏览。,物理与信息工程系,30,4.从VCD或DVD视频文件中截取视频片段当所截取的视频文件格式不能被视频编辑软件支持时，首先要把文件格式转换成视频编辑软件支持的文件格式。一般绝大部分视频编辑软件都支持AVI文件格式。所以，在VCD或DVD中截取视频文件并转换成AVI文件格式，然后将转换后的文件导入到视频编辑软件中进行处理。,物理与信息工程系,31,1.4 数字图像基础,1.4.1 数字化图像的类型1.4.2 数字化图像的构成1.4.3 数字图像格式1.4.4 数字图像的获取,物理与信息工程系,32,1.4.1 数字化图像的类型,1.位图图像位图图像，又称点阵
19、图像，是由描述图像中各个像素点的亮度位数与颜色的位数集合而成的，这些位数用于定义图像中每个像素点的亮度和颜色。位图图像适合表现比较细致，层次和色彩比较丰富，包括大量细节的图像。例如：个人外出旅游的风景照、演出剧照等。位图图像可以调入内存直接显示，但是位图图像所需要的磁盘比较大，对内存和硬盘空间容量的需求也较高。位图图像文件通常要比矢量图文件大。,物理与信息工程系,33,2.矢量图形矢量图形也叫向量式图形，用数学的矢量方式来记录图像内容，以线条和色块为主。例如一条线段的数据只需要记录两个端点的坐标、线段的粗细和色彩等，因此文件较小。优点是能够被任意放大、缩小而不损失细节和清晰度，精确度较高。缺点
20、是不易制作色调丰富或色彩变化太多的图像，而且绘制出来的图形不是很逼真，无法像照片一样精确地反映自然界的景象，同时也不易在不同的软件间交换文件。矢量图适用于线型的图画、美术字和工程制图等。,物理与信息工程系,34,1.4.2 数字化图像的构成,1.像素（Pixel）数字图像是由许多微小的彩色方块组成的，这些微小的彩色方块就被称为像素。像素是构成数字图像的最小单位，它以矩阵的方式排列而成。单位面积内，图像的像素越多，图像的精度就越高，图像质量就越好，同时这个图像文件所占的存储空间也就越大。2.图像分辨率（Image Resolution）图像分辨率是用于量度位图图像内数据量多少的一个参数，通常用P
21、PI表示每英寸包含的像素。图像包含的数据越多，图形文件的长度就越大，能表现出的细节越丰富。分辨率高的文件所需要的计算机资源要求高，占用的硬盘空间很大。分辨率低的文件，图像包含的数据不够充分，图形分辨率低，图像显得比较粗糙，尤其是把图形放大到一定尺寸的时候。,物理与信息工程系,35,3.显示器的分辨率显示器分辨率是指显示器屏幕上的像素量，表示显示器分辨率的方法两种。（1）信息总量法同一时间内一台显示器可以显示的总信息量是有限的，用信息量来衡量显示器分辨率的方法就是信息总量法。PC中常见的显示器分辨率有如下几种：640480像素，800600像素和1024768像素。第一个数字表示屏幕的横向像素数
22、量，第二个数字表示屏幕的纵向像素数量。（2）计点数线数法计量屏幕上每英寸所描述的点数或线数的方法是计点数线数法。不同的制造厂商以及不同型号的显示器其数值不同。,物理与信息工程系,36,4.颜色深度位图中各像素的颜色信息用若干数据位来表示，这些数据的个数称为图像的颜色深度（或图像深度）。颜色深度决定了位图中出现的最大颜色数。目前图像的颜色深度有以下几种，即1、4、8、16、24、32。5.数字图像的基本指标（1）DPI（Dot Per Inch）：是指各类输出设备每英寸上所产生的像素数，一般用来表示输出设备（如打印机、绘图仪等）的分辨率，即设备分辨率。（2）PPI（Pixel Per Inch）
23、：指每英寸的像素数，它一般用于衡量一个图像输入设备（如数码相机）的分辨率的高低，反映了图像中储存信息量的多少，它决定了图像的根本质量。（3）位（Bit）与颜色（Color）：在图像处理过程中，颜色由数字“位（Bit）”来实现，它们之间的关系是：颜色数=2n，其中n为所占的位数。,物理与信息工程系,37,1.4.3 数字图像格式,1.BMP格式BMP格式是微软Windows应用程序所支持的，特别是图像处理软件，基本上都支持BMP格式，BMP格式可简单分为黑白、16色、256色、真彩色几种格式。在存储时，可以使用RLE无损压缩方案进行数据压缩，既能节省磁盘空间，又不牺牲任何图像数据。随着Windo
24、ws操作系统的广泛普及，BMP格式的影响也越来越大，不过其劣势也比较明显，因为其图像文件比较大。,物理与信息工程系,38,2.JPG格式JPG是JPEG的缩写，JPEG几乎不同于当前使用的任何一种数字压缩方法，它无法重建原始图像。JPG利用RGB到YUV色彩的变换，以存储颜色变化的信息为主，特别是亮度的变化，因为人眼对亮度的变化非常敏感。只要重建后的图像在亮度上有类似原图的变化，对于人眼来说，它看上去将会非常类似于原图，因为它只是丢失了那些不会引人注目的部分。,物理与信息工程系,39,3.PSD格式PSD格式是Adobe Photoshop的一种专用存储格式。PSD格式采用了一些专用的压缩算法
25、，在Photoshop中应用时，存取速度很快。在制作字幕、静态背景和自定义的滤镜时，图像存为PSD格式在交换中较为方便。4.TIF格式TIF格式最大的特点就是与计算机的结构、操作系统以及图形硬件系统无关。它可处理黑白、灰度、彩色图像。在存储真彩色图像时和BMP格式一样，直接存储RGB三原色的浓度值而不使用彩色映射（调色板）。对于介质之间的交换，TIF称得上是位图格式的最佳选择之一。,物理与信息工程系,40,5.TGA格式TGA格式现已成为数字化图像以及光线跟踪和其他应用程序所产生的高质量的图像的常用格式。由于是专门为捕获电视图像所设计的一种格式，所以，TGA图像总是按行存储和进行压缩的，这使它
26、同时也成为由计算机产生的高质量图像电视转换的一种首选格式。6.GIF格式GIF（Graphics Interchange Format，图形交换格式）格式是互联网上应用最为广泛的格式，经常用于动画、图像等。一个GIF文件能够储存多张图像，图像数据用一个字节存储一个像素点，采用LZW压缩格式，尺寸较小。图像数据有两种排列方式：顺序排列和交叉排列，但GIF格式的图像最多只能保存8位图像（256色或更少）。,物理与信息工程系,41,7.PNG格式PNG（Portable Network Graphics，便携式网络图形）格式是为网络图形设计的一种图形格式。PNG不像GIF格式那样有256色彩限制，它
27、使用无损压缩。PNG的优点是可以得到质量更好的图像，缺点是文件所占有的存储空间较大。8.PIC格式PIC格式是PICT的缩写，是用于Macintosh Quick Draw图片的格式，全称为QuickDraw Picture Format。,物理与信息工程系,42,9.PCX格式PCX格式最早是Zsoft公司的PC Paintbrush图像软件所支持的图像格式，它的历史较长，是一种基于PC机绘图程序的专用格式。它得到广泛的支持，在PC机上相当流行，几乎所有的图像类处理软件都支持它。Zsoft由一个专门的图像处理软件PhotoFinish来管理。它的最新版本支持24位彩色，图像大小最多达64K象素，数据通过行程长度编码压缩。对存储绘图类型的图像（例如大面积非连续色调的图像），合理而有效；而对于扫描图像和视频图像，其压缩方法可能是低效率的。,物理与信息工程系,43,1.4.4 数字图像的获取,1.用数码相机拍摄2.从互联网上下载3.通过扫描仪获取,
