6.1.1 视频的基本原理
通常把快速、连续地随着时间变化的一组图像称之为视频。日常生活中看到的电影、电视、DVD、VCD等都属于视频的范畴。视频是活动的图像,正如像素是一幅数字图像的最小单元一样,一幅幅静止的图像组成了视频,图像是视频的最小和最基本的单元。视频是由一系列图像组成的,与静止图像不同,视频是活动的图像。视频信号具有高分辨率、色彩逼真等特点,在人们的生活当中,有70%的信息来自视觉,其中活动图像是信息最丰富、最直观的呈现,视频信号的处理也是多媒体技术的核心之一,因此视频资源也成为现代教学中必不可少的资源之一。
1.视频的基础理论
(1)模拟视频
在多媒体教学资源中,视频以其直观和生动的特点在教学中得到了广泛应用,视频与动画一样,也是由一幅幅以一定速度播放的帧序列组成,从而使观察者获得连续的感觉。由于世界各国或地区的电视制式没有统一的标准,因此视频的传输、存储方式等也不相同。目前,世界上彩色电视的制式有三种:NTSC制、PAL制和SECAM制,美国和日本采用的是NTSC制,我国和一些欧洲国家采用的是PAL制,而法国等另外一些欧洲国家或地区使用的是SECAM制。
虽然这些制式不同,但它们的基本原理都是一样的,描述视频的参数有图像大小、帧和帧速率。
①图像大小。
一段视频是由若干画格组成的,这些单独的画格就是图像。在播放节目的时候,图像大小的设置是一项重要的参数,在进行拍摄和播出的时候,图像的大小就是长宽比,它是图像水平扫描的长度与全部扫描的垂直距离之比,即帧画面的长宽比,尽管电视的制式没有统一的标准,但帧画面的长宽比早就标准化为4∶3的格式了。
对于PAL制电视来讲,它规定每帧扫描行数为625行,由于消患现象的存在,在垂直消隐期间,扫描行不可能分解图像,而垂直消隐期约占扫描时间的8%,因此625行中用于扫描图像的有效行数为625*92%≈576行。按照4∶3的比例,如果把像素看作方形,一帧图像在水平方向上就应该有576*4/3=768像素。显然,如果把一帧图像看成栅格的话,它就是由768*576像素组成。另外对于PAL制的图像来说,数字化后常见的图像尺寸是720*576像素,4∶3的比例没变,但像素是矩形的。
②帧和帧速率。
视频领域是利用人眼的视觉暂留特性产生的运动影像,因此必须对每秒扫描多少帧即帧速率有一定的规定。对于PAL制信号来说,帧速率是25帧/s,而NTCS制信号的帧速率则为30帧/s。帧速率虽然用于提供平滑的运动,但它们还远远没有达到使视频显示避免闪烁的程度。有关研究表明,人的眼睛可以觉察到低于以1/50s的速度刷新的图像中的闪烁。然而要把帧速率提高到这种程度,就要显著增加系统的频带宽度,这是相当困难的。为了克服这一点,在电视系统中采用了隔行扫描的办法。
(2)数字化视频
数字视频信号采用基于数字技术的图像显示标准。数字视频技术有两层含义:一是将模拟视频信号输入计算机,进行数字化视频编辑,最后制成数字视频产品;二是指视频图像由数字摄像机拍摄下来,从信号源开始,就是无失真的数字视频,输入计算机后通过软件编辑制成产品,这是纯粹的数字视频技术。
模拟视频的数字化处理、存储和输出,涉及的主要技术有以下两个方面。
①采样与量化。
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