多媒体技术基础与应用 - 万水书苑-出版资源网

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(1)第 4 章视频处理技术与应用. 本章将重点介绍视频的基础知识，帮助用户了解视频文件的后期处理方法。.  . 了解：视频的基本概念；数字视频的发展；常见的文件格式。掌握：数字视频捕获；数字视频格式转换；数字视频编辑；数字相册制作。. 动画和视频都是动态图像，当其中的每帧图像是由人工或计算机产生时，常称为动画，当每帧图像是通过实时摄取自然景象或活动对象产生时，常称为视频。. 4.1. 基础知识. 视频技术泛指将一系列的静态影像以电信号方式加以捕捉、记录、处理、存储、传送与重现的各种技术。视频技术最早是从电视系统的建立而发展起来的，从早期的模拟视频（模拟电视）到现在的数字视频，视频技术所包括的范畴越来越大了。随着电子器件的发展，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，具备了采集、存储、编辑和发送数字视频的能力。 4.1.1 数字视频的发展数字视频的发展主要是指在个人计算机上的发展，大致分为初级、主流和高级几个历史阶段。数字视频发展的初级阶段的主要特点是在台式计算机上增加简单的视频功能，用户可以利用计算机处理活动画面。但是由于设备还未能普及，只面向视频制作领域的专业人员，普通计算机用户无法在自己的计算机中实现视频功能。数字视频发展的第二个阶段为主流阶段，这个阶段数字视频在计算机中被广泛应用，成为主流。早期数字视频的发展没有人们期望的那么快，这是因为数字视频的数据量非常之大，1 分钟满屏的真彩色数字视频需要 1.5GB 的硬盘存储空间，而早期一般台式计算机配备的硬盘容量平均大约为几百兆，无法胜任如此大的数据量。虽然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：用计算机捕获单帧视频画面，并以一定的文件格式存储起来，利用图像处理软件进行处理，使在计算机上观看活动的视频成为可能（这样，虽然画面时断时续，但毕竟是动了起来）。而最有意义的突破在于计算机有了捕获活动影像的能力，可以将视频捕获到计算机中，用户随时可以从硬盘上播放视频文件。.

(2) 第 4 章视频处理技术与应用. 能够捕获视频得益于数据压缩方法，数据压缩方法有纯软件压缩和硬件辅助压缩两种。纯软件压缩方便易行，只用一个小窗口即可显示视频，而硬件压缩花费较高，但速度快。压缩使得将视频数据存储到硬盘上成为可能，存储 1 分钟的视频数据只需 20MB 的硬盘空间而不是 1.5GB，所需存储空间的比例是 1:75。数字视频发展的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，视频、音频处理硬件与软件技术高度发达，越来越多的个人也利用计算机制作自己的视频电影。. . 2000 年以来，在大多数发达国家，数字电视（包括高清晰度电视）逐渐普及起来。在窄带应用方面，应用于移动电话的视频通信，商用的视频电话、视频会议都有了成熟的产品，在因特网上的流式视频和点对点视频传输也都是数字视频应用的热点。. 4.1.2 视频文件的格式未经压缩的数字视频数据量对于目前的计算机和网络来说，无论是存储或传输都是不现实的，因此在多媒体中应用数字视频的关键问题是数字视频的压缩技术，不同的压缩方法产生了不同的视频文件。 1．MPEG 文件格式 MPEG（Motion Picture Experts Group）是由国际标准组织（International Organization for Standardization，ISO）与国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）于 1988 年联合成立的，其目标是致力于制定数码视频图像及其音频的编码标准。MPEG 不仅代表了运动图像专家组，还代表了这个专家组织所建立的标准编码格式，这也是 MPEG 成为视频格式名称的原因。这类格式是影像阵营中的一个大家族，也是我们平常见到的最普遍的视频格式之一，包括 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、DivX 等多种视频格式。  MPEG-1 广泛应用在 VCD 的制作和视频片段下载的网络应用上，大部分的 VCD 都是用 MPEG-1 格式压缩的（刻录软件自动将 MPEG-1 转为 DAT 格式），使用 MPEG-1 压缩算法，可以将一部 120 分钟的电影压缩到 1.2GB 左右。  MPEG-2 的应用包括 DVD 的制作、HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑处理。使用 MPEG-2 压缩算法压缩一部 120 分钟的电影，可以将其压缩到 5～8GB （图像质量远远高于 MPEG-1）。  MPEG-4 最有吸引力的地方在于它能够保存接近于 DVD 画质的小体积视频文件。但是，与 DVD 相比，由于 MPEG-4 采用的是高比率有损压缩的算法，所以图像质量根本无法和 DVD 的 MPEG-2 相提并论，所以 MPEG-4 在对图像质量要求较高的视频领域内还不适用。  DivX 是由 DivX Networks 公司开发的视频格式，即通常所说的 DVDRip 格式。DivX 基于 MPEG-4 标准，可以把 MPEG-2 格式的多媒体文件压缩至原来体积的 10%。它采用 DivX 压缩技术对 DVD 盘片的视频图像进行高质量压缩，同时用 MP3 或 AC3 对音频进行压缩，然后再将视频与音频合成，并加上相应的外挂字幕文件形成视频格式。. 49.

(3) 50. 多媒体技术基础与应用. 2．AVI、ASF 和 WMV 文件格式 AVI（Audio Video Interleaved）是一种“历史悠久”的视频格式，这种视频格式的优点是调用方便、图像质量高，缺点是文件体积过于庞大。 ASF（Advanced Streaming Format）是 Microsoft 公司为了同 Real Player 竞争而发展出来的一种可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格式。ASF 格式使用了 MPEG-4 的压缩算法，压缩率和图像的质量都较好（它的图像质量比 VCD 差一点，但比同是视频“流”格式的 RM 格式要好）。 WMV（Windows Media Video）是 ASF 格式的升级，是一种在 Internet 上实时传播多媒体的技术标准。在同等视频质量下，WMV 格式的体积非常小，因此很适合在网上播放和传输。. . 有一种新的 AVI 文件，即 New AVI（简称 n AVI），是一个名为 Shadow Realm 的地下组织发展起来的一种新视频格式，它是由 Microsoft ASF 压缩算法修改而来的，具有较高的压缩率和图像质量。. 3．RM、RMVB 文件格式 RM（Real Media）是 Real Networks 公司制定的音频、视频压缩规范，使用 Real Player 能够利用 Internet 资源对这些符合 Real Media 技术规范的音频、视频进行实况转播。RM 格式一开始就定位在视频流应用方面，是视频流技术的创始者，它可以在用 56K Modem 拨号上网的条件下实现不间断的视频播放，其图像质量比 VCD 差些。RM 格式与 ASF 格式相比各有千秋，通常 RM 视频更柔和一些，而 ASF 视频则相对清晰一些。 RMVB（Real Media Variable Bitrate）是由 RM 视频格式升级延伸出的新视频格式，它打破了原先 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，就是说在静止或动作场面少的画面场景下采用较低的编码速率，这样就可以留出更多的带宽空间，供快速运动的画面场景使用。这样，在保证了静止画面质量的前提下，大幅提高了运动图像的画面质量，使图像质量与文件大小之间达到了微妙的平衡。此外，相对于 DVDRip 格式，RMVB 视频也有较明显的优势：一部大小为 700MB 左右的 DVD 影片，如果将其转录成同样视听品质的 RMVB 格式，其大小最多也就 400MB 左右。除此之外，RMVB 视频格式还具有内置字幕和无需外挂插件支持等独特优点。 4．MOV 文件格式 MOV（Movie Digital Video Technology）是 Apple 公司创立的视频文件格式，由于该格式早期只是应用在苹果电脑上，所以并不被广大计算机用户所熟知。MOV 格式影音文件也可以采用不同的压缩率进行转换，这样就能够针对不同的网络环境选择不同的转换压缩率。另外， MOV 格式能够通过网络提供实时的信息传输和不间断播放，这样无论是在本地播放还是作为视频流媒体在网上传播，它都是一种优良的视频编码格式。 5．3GP 文件格式 3GP 是“第三代合作伙伴项目” （3GPP）制定的一种多媒体标准，使用户能使用手机享受高质量的视频、音频等多媒体内容，其核心由包括高级音频编码（AAC）、自适应多速率（AMR）、 MPEG-4 和 H.263 视频编码解码器等组成，目前大部分支持视频拍摄的手机都支持 3GPP 格式的视频播放。3GP 格式是新的移动设备标准格式，应用在手机、PSP 等移动设备上，文件体积.

(4) 第 4 章视频处理技术与应用. 小，移动性强（该格式针对 GSM 手机的文件扩展名为.3gp，针对 CDMA 手机的文件扩展名为.3g2）。. 4.2. 数字视频捕获. 视频的来源包括数码摄像头、模拟摄像机、计算机屏幕等。对于数码摄像头，用户可以直接使用其自带的软件进行数字视频捕获；对于模拟摄像机、录像机、影碟机、TV 等，用户需要借助于视频采集卡或利用数码摄像机所带的 DV 传递功能进行数字视频捕获；要捕获计算机屏幕的内容，可以使用 Camtasia Studio、Adobe Captivate 等屏幕捕获软件实现。下面将通过几个实例介绍捕获数字视频的方法。【例 4-1】利用数码摄像头捕获视频。（1）启动数码摄像头捕获软件，如图 4-1 所示。（2）选择 File | Set Capture File 命令，然后在打开的对话框中输入捕获文件的名称。（3）选择 Capture | Start Capture 命令，在打开的 Ready to Capture 对话框中（如图 4-2 所示）单击 OK 按钮。. 图 4-1. 启动数码摄像头捕获软件. 图 4-2. 捕获文件. （4）选择 Capture | Stop Capture 命令，完成视频文件的捕获。【例 4-2】使用 DV 传递功能在 Windows Movie Maker 中捕获模拟视频。（1）参考图 4-3 所示的连接方式将相应的模拟视频源连接到计算机。计算机. DV 摄像机. 模拟视频摄像机或 VCR. DV In-Out. S-Video. 火线 IEEE 1394 S-Video RCA 接头音频/视频. 图 4-3. 连接模拟视频至计算机. 51.

(5) 52. 多媒体技术基础与应用.  . 模拟视频通过 RCA 接头或 S-Video 接头连接到 DV 摄像机，DV 摄像机通过 IEEE 1394 接口连接到计算机。 DV 摄像机将视频从模拟格式转换为数字格式，然后将数字视频传送到计算机上。用户可以使用 Windows Movie Maker 捕获从 DV 摄像机传递到计算机上的视频。. （2）将 DV 摄像机中的磁带取出，并将其设置为“播放已录制的视频”状态。（3）启动 Windows Movie Maker 软件，如图 4-4 所示。. 图 4-4. . Windows Movie Maker 主界面. Windows Movie Maker 是 Windows XP 操作系统自带的多媒体组件，主要用于创建家庭电影文件，用它编辑制作的文件具有体积小、分辨率高等特点。. （4）选择“文件”|“捕获视频”命令（或单击“电影任务”窗口中“捕获视频”下面的 “从视频设备捕获”选项），打开如图 4-5 所示的“视频捕获设备”对话框，在“可用设备” 中选择相应的 DV 摄像机。. 图 4-5. 选择设备.

(6) 第 4 章视频处理技术与应用. （5）单击“下一步”按钮，在“捕获的视频文件”对话框中输入要捕获的视频文件名，并选择保存捕获视频的位置。（6）单击“下一步”按钮，在“视频设置”对话框中，选择捕获视频的质量和大小。（7）单击“下一步”按钮，打开如图 4-6 所示的“捕获视频”对话框。. 图 4-6. “捕获视频”对话框. （8）在模拟摄像机或 VCR 上，按下 Play（播放）键开始播放。（9）在“捕获视频”对话框中，单击“开始捕获”按钮，开始捕获视频。要停止捕获时，单击“停止捕获”按钮即可。（10）在模拟摄像机或 VCR 上，按下 Stop（停止）键。（11）单击“完成”按钮，关闭“视频捕获向导”。【例 4-3】使用 Adobe Captivate 捕获计算机屏幕内容。（1）启动 Adobe Captivate 后，打开如图 4-7 所示的软件主界面。. 图 4-7 Adobe Captivate 主界面. （2）单击 Record or create a new project 按钮，打开如图 4-8 所示的 New project options 界面。（3）单击 OK 按钮，打开如图 4-9 所示的窗口。（4）单击 Preset sizes 按钮选择设置窗口大小，单击 Optionally, select a window you’d like to record 下拉列表选择要录制的程序窗口，单击 Record 按钮开始对程序窗口的操作进行录制。（5）在录制计算机屏幕内容的过程中按 Pause 键暂停录制，按 End 键停止录制。停止录. 53.

(7) 54. 多媒体技术基础与应用. 制后将打开如图 4-10 所示的窗口。. 图 4-8 New project options 界面. 图 4-9. 图 4-10. 设置录制窗口. 录制内容. （6）在如图 4-10 所示的窗口中可以对录制的内容进行编辑。可以选择 File | Publish 命令，打开如图 4-11 所示的 Publish 窗口进行设置。. 图 4-11 发布窗口.

(8) 第 4 章视频处理技术与应用. （7）单击 Publish 按钮，将捕获的内容转化为 swf 文件。发布结束后，在如图 4-12 所示的对话框中单击 View Output 按钮即可查看捕获内容。. 图 4-12. . 发布成功. 以上是最基本的屏幕捕获过程，可以在图 4-9 中单击 Options 按钮进行各项设置，以满足录制需要。. 4.3. 数字视频格式转换. 在多媒体制作中，需要对不同格式的视频文件进行转换，视频格式转换可以通过专门的格式转换软件实现（如格式工厂、视频转换大师等）。下面将通过实例介绍实现数字视频格式转换的具体操作方法。【例 4-4】使用“格式工厂”软件进行视频文件格式转换。（1）启动“格式工厂”后，进入如图 4-13 所示的“格式工厂”软件界面。. 图 4-13. “格式工厂”软件界面. （2）单击要转换后的文件格式，如“所有转到 WMV”图标，打开如图 4-14 所示的“所有转到 WMV”转换界面。（3）单击“添加文件”按钮，在打开的“打开”对话框中选择源文件，然后单击“打开” 按钮返回“所有转到 WMV”转换界面，接下来单击“确定”按钮，返回主界面。（4）在“格式工厂”软件主界面中单击“选项”按钮，在如图 4-15 所示的“选项”对话框中选择输出文件所在的文件夹，然后单击“确定”按钮返回软件主界面。. 55.

(9) 56. 多媒体技术基础与应用. 图 4-14. 转换界面. 图 4-15. 设置输出文件夹. （5）在“格式工厂”软件主界面中单击“开始”按钮，程序将源文件转换为 WMV 视频文件。. . 有些视频格式转换软件还可以对音频、图像文件进行格式转换，并能进行视频合并。. 4.4. 数字视频编辑. 数字视频采集完成后，有时需要将不合适的画面或片段裁剪掉，有时需要将素材重新排序，有时需要添加字幕、添加特技、插入声音或音乐。针对数字视频编辑可以使用 Windows Movie Maker、会声会影、Adobe Premiere CS3 等软件实现。【例 4-5】使用 Windows Movie Maker 进行视频编辑。（1）启动 Windows Movie Maker 后，进入如图 4-4 所示的 Windows Movie Maker 软件主界面。（2）选择“文件”|“导入到收藏”命令（或单击“电影任务”窗格中“捕获视频”下面的“导入视频”命令），打开如图 4-16 所示的“导入文件”对话框，并在该对话框中选择要导入的文件，单击“导入”按钮，将视频文件导入到收藏夹中，如图 4-17 所示。. 图 4-16. “导入文件”对话框.

(10) 第 4 章视频处理技术与应用. 图 4-17.  . 导入视频文件. Windows Movie Maker 具有自动设置镜头转换的能力，在如图 4-17 所示的素材区中，Windows Movie Maker 自动将视频剪辑为 2 段。若需要手工剪辑视频，用户可以参照下面的方法进行操作。. （3）单击预览区中的“播放”按钮，播放视频剪辑，发现第 2 段最后部分有噪音。播放到要拆分的位置，单击“暂停”按钮，停止播放。单击“在当前帧中将该剪辑拆分为两个剪辑” 按钮，将视频进行拆分，这时如图 4-18 所示的素材区中视频剪辑由 2 段拆分成 3 段。. 图 4-18. 手工拆分视频剪辑. （4）选择“查看”|“时间线”命令，将编辑区切换到“时间线”模式。将前 2 段视频剪辑先后拖曳到时间线上，如图 4-19 所示。（5）单击“电影任务”窗格中“编辑电影”选项下面的“制作片头或片尾”按钮，打开 “要将片头添加到何处？”对话框，如图 4-20 所示。. 57.

(11) 58. 多媒体技术基础与应用. 图 4-19.    . 将视频剪辑拖曳到编辑区. 时间线上有三个轨道：视频、音频/音乐、片头重叠。在片头重叠轨道上可以添加片头、片尾。单击时间线上的“播放时间线”按钮可以在预览区中播放视频剪辑。单击“电影任务”窗格中“编辑电影”下面的“查看视频效果”和“查看视频过渡”命令，并将它们拖曳到视频剪辑，可以实现特效。. 图 4-20. “要将片头添加到何处？”对话框. （6）单击“在电影开头添加片头”命令，打开“输入片头文本”对话框，然后在该对话框中输入片头文本，如图 4-21 所示。. 图 4-21. “输入片头文本”对话框.

(12) 第 4 章视频处理技术与应用. （7）单击图 4-21 中的“更改片头动画效果”按钮，打开“选择片头动画”对话框，如图 4-22 所示，在该对话框中选择合适的片头动画。. 图 4-22. 选择片头动画. （8）单击“选择片头动画”对话框中的“更改文本字体和颜色”按钮，打开“选择片头字体和颜色”对话框，如图 4-23 所示，在该对话框中选择合适的字体和颜色。. 图 4-23. 选择字体颜色. （9）单击“完成，为电影添加片头”按钮，实现片头制作。接下来在如图 4-20 所示的“要将片头添加到何处？”对话框中单击“在电影结尾添加片尾”按钮，按同样方式制作片尾。. . 也可以单击“电影任务”窗格中“编辑电影”下面的“制作自动电影”命令，在出现的“选择自动电影编辑样式”对话框中选择相应样式，实现片头片尾添加。. （10）选择“文件”|“保存项目”命令，保存项目文件，以便以后编辑。（11）选择“文件”|“保存电影文件”命令，打开“保存电影向导”对话框，如图 4-24 所示。（12）单击“下一步”按钮，在打开的对话框中输入电影文件的名称，然后再次单击“下一步”按钮，在如图 4-25 所示的“电影设置”对话框中设置所保存的文件质量和大小。. 59.

(13) 60. 多媒体技术基础与应用. 图 4-24. “保存电影向导”对话框. 图 4-25. 设置保存文件的质量和大小. （13）单击“下一步”按钮，软件将根据上面所进行的设定进行电影文件的保存。. 4.5. 数字相册制作. 数字相册指的是可以在计算机上观赏的区别于静止图像的特殊文档，其内容不局限于摄影照片，也可以包括各种艺术创作图片，它具有传统相册无法比拟的优越性，即图文声像并茂、随意修改编辑、快速检索、永不褪色以及廉价复制分发等。【例 4-6】使用“数码大师 2008”软件实现数字相册制作。（1）启动数码大师 2008 软件后，进入如图 4-26 所示的软件主界面。. 图 4-26. 数码大师 2008 主界面. （2）单击素材区域中的“添加相片”按钮，在打开的“请选择要添加的图片”对话框中选择数字相册中包含的图片文件，单击“打开”按钮，将图片导入到素材区，如图 4-27 所示。. . 在图 4-27 中，单击“修改名字及注释”按钮，可以修改原始图片文件的名称并给图片加上注释。.

(14) 第 4 章视频处理技术与应用. 图 4-27. 添加相片文件. （3）选择数码大师 2008 软件主界面中素材区域左侧的“相片特效”选项卡，然后单击选项卡中的某个特效，可以查看其效果，如图 4-28 所示。. 图 4-28. 相片特效. （4）单击“应用特效到指定相片”按钮，打开如图 4-29 所示的“对指定相片添加效果” 对话框，在该对话框中可以给每幅相片指定不同的效果。在“对指定相片添加效果”对话框中设定完成后单击“返回数码大师”按钮。. 图 4-29. 给每个相片指定特效. （5）选择数码大师 2008 软件主界面中素材区域左侧的“背景音乐”选项卡，然后在如图 4-30 所示的对话框中单击“添加媒体文件”按钮，为数字相册添加背景音乐。（6）选择数码大师 2008 软件主界面中素材区域左侧的“相框”选项卡，然后在如图 4-31 所示的对话框中选择相框，为相片添加相框。. 61.

(15) 62. 多媒体技术基础与应用. 图 4-30. 添加背景音乐. 图 4-31. 添加相框. （7）在如图 4-32 所示的设置区域中设置相册中的相片尺寸、播放相册时相册顶部的控制条显示状态、是否显示注释、播放时相片的停留时间等参数。. 图 4-32. 设置区域. （8）单击“保存”按钮，将文件保存为“校园建筑.dmf”。接下来单击“开始播放”按钮，实现数字相册播放。（9）单击导航区域的“礼品包相册”选项卡，在设置区域的“礼品包专项设置”中进行礼品包标题、礼品包保存路径等设置后，单击“开始导出”按钮，打开如图 4-33 所示的“礼品包相册导出”对话框。完成以上操作后，生成 exe 文件，可以脱离数码大师软件平台独立运行。. 图 4-33. 礼品包相册导出.

(16) 第 4 章视频处理技术与应用.   . 在“视频相册”选项卡中，可以导出 VCD/SVCD/DVD 视频，在 VCD/DVD 上播放。在“网页相册”选项卡中，可以生成 html 文件，上传到 Internet，供世界各地的用户通过上网或直接打开浏览器欣赏。在“锁屏相册”选项卡中，可以设置实时锁定屏幕并播放相册内容（类似于屏保）。. 复习思考题一、填空题（1）动画和视频都是________图像，当其中的每帧图像是由人工或________产生时，常称为动画，当每帧图像是通过实时摄取________产生时，常称为视频。（2）大部分的________都是用MPEG-1格式压缩的。MPEG-2的应用包括________的制作。 MPEG-4最有吸引力的地方在于它能够保存接近于________画质的小体积视频文件，基于 MPEG-4标准的DivX是由DivX Networks公司开发的视频格式，即通常所说的________格式。（3）________是Apple公司创立的视频文件格式。（4）目前大部分支持视频拍摄的手机都支持________格式的视频播放。二、简答题（1）简述数字视频发展的三个阶段。（2）简述 AVI、ASF、WMV 视频格式的特点。（3）简述 RM、RMVB 视频格式的特点。（4）简述视频编辑的作用。（5）什么是数字相册？比较传统相册有哪些优越性？三、操作题（1）上网下载几款屏幕捕获软件，然后使用它们进行计算机屏幕捕获，并比较它们的优缺点。（2）上网下载几款视频格式转换软件，然后使用它们进行视频文件转换，并比较它们的优缺点。（3）分别使用 Windows Movie Maker、会声会影、Adobe Premiere CS3 等软件进行视频编辑，比较它们的优缺点。（4）使用数码大师 2008 软件制作个性化的数字相册。（5）上网了解几种数字相册制作软件，比较它们的优缺点。. 63.

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