數(shù)字視頻技術(shù)及應(yīng)用

前言

第1章 數(shù)字視頻概述

1.1 什么是視頻

1.1.1 黑白視頻

1.1.2 彩色模擬視頻

1.2 什么是數(shù)字視頻

1.2.1 數(shù)字視頻的特點

1.2.2 廣義的數(shù)字視頻新概念

1.3 數(shù)字視頻的現(xiàn)狀

1.3.1 數(shù)字視頻的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3.2 數(shù)字視頻的前沿技術(shù)問題

思考題

第2章 彩色數(shù)字視頻基礎(chǔ)

2.1 彩色電視原理和信號類型

2.1.1 彩色電視的原理

2.1.2 彩色電視信號的組成

2.1.3 彩色電視信號的類型

2.2 彩色電視制式與掃描特性

2.2.1 彩色電視制式

2.2.2 同步掃描特性

2.3 彩色電視圖像的數(shù)字化

2.3.1 關(guān)于數(shù)字化方案

2.3.2 A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換

2.3.3 數(shù)據(jù)壓縮編碼

2.3.4 彩色圖像子采樣

2.4 彩色電視圖像的數(shù)字化標準

2.4.1 色彩空間轉(zhuǎn)換

2.4.2 采樣頻率與相應(yīng)時間基準的關(guān)系

2.4.3 圖像分辨率與每行有效像素

2.4.4 625掃描行系統(tǒng)中采樣格式分析

2.4.5 ITU-R BT.601標準摘要

思考題

第3章 廣義數(shù)字視頻及其分類

3.1 廣義的數(shù)字視頻

3.1.1 廣義數(shù)字視頻的表述

3.1.2 廣義數(shù)字視頻概念的幾個側(cè)重點

3.2 數(shù)字視頻的分類

3.2.1 基于演播室攝錄系統(tǒng)的數(shù)字視頻

3.2.2 基于磁帶介質(zhì)存儲的數(shù)字視頻

3.2.3 基于光盤存儲的數(shù)字視頻

3.2.4 基于圖像序列的數(shù)字視頻

3.2.5 基于桌面處理的數(shù)字視頻

3.2.6 基于流式傳輸?shù)臄?shù)字視頻

3.2.7 基于固體存儲的數(shù)字視頻

3.2.8 基于硬盤存儲的數(shù)字視頻

3.2.9 基于視頻通信的數(shù)字視頻

3.2.10 基于3D動畫和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的數(shù)字視頻

思考題

第4章 數(shù)字圖像與圖像

4.1 計算機表色模式與數(shù)字圖像

4.1.1 計算機表色模式

4.1.2 數(shù)字圖像的種類

4.1.3 數(shù)字圖像(位圖)的基本屬性

4.2 數(shù)字圖像編輯處理

4.2.1 數(shù)字圖像編輯處理軟件

4.2.2 Photoshop編輯操作的核心技術(shù)思想

4.2.3 Photoshop圖像處理的關(guān)鍵與效率

4.3 數(shù)字圖像編輯處理實踐單元

4.3.1 圖像合成制作

4.3.2 圖像設(shè)計制作

4.3.3 制作適用于視頻場合使用的圖像

4.4 常用的幾種圖像序列與數(shù)字視頻

4.4.1 圖像序列與數(shù)字視頻

4.4.2 常見的圖像序列視頻

4.4.3 圖像序列的相互轉(zhuǎn)換

思考題

第5章 攝錄系統(tǒng)的數(shù)字視頻

5.1 視頻攝錄系統(tǒng)的發(fā)展

5.1.1 視頻攝像機的發(fā)展簡述

5.1.2 視頻錄像機的發(fā)展

5.2 數(shù)字攝錄系統(tǒng)的分類和機種格式

5.2.1 數(shù)字攝錄系統(tǒng)的分類

5.2.2 數(shù)字攝錄系統(tǒng)的機種格式

5.2.3 數(shù)字攝錄機影像質(zhì)量的比較

5.3 數(shù)字攝錄設(shè)備的選購

5.3.1 目標用途和性價比的綜合考慮

5.3.2 訂貨和驗貨的注意事項

思考題

第6章 數(shù)字視頻拍攝

6.1 認識數(shù)字攝錄機

6.1.1 數(shù)字攝錄一體機的組成

6.1.2 數(shù)字攝錄機的基本性能指標

6.1.3 數(shù)字攝像機的綜合指標

6.1.4 更高層次的性能指標

6.2 視頻拍攝實踐單元

6.2.1 數(shù)字攝錄機的基本設(shè)置

6.2.2 使用操作數(shù)字攝錄機遵循的步驟及其環(huán)節(jié)

6.3 數(shù)字攝錄機的構(gòu)畫技巧

6.3.1 攝影景別和拍攝角度

6.3.2 靜態(tài)構(gòu)圖與動態(tài)構(gòu)圖

6.4 數(shù)字攝錄機的用光技巧

6.4.1 對光及光線形式的認識

6.4.2 數(shù)字攝錄時對照明的要求

6.4.3 攝像照明的光線分析

6.5 數(shù)字攝錄機的數(shù)據(jù)傳輸與上載接口

6.5.1 IEEE 1394接口解析

6.5.2 SDI標準與SDI接口

6.5.3 SDTI壓縮串行數(shù)字接口

6.5.4 AES/EBU及S/PDIF數(shù)字音頻接口

6.5.5 FDDI光纖分布式數(shù)據(jù)接口

思考題

第7章 桌面數(shù)字視頻的獲取與格式轉(zhuǎn)換

7.1 桌面數(shù)字視頻的獲取概述

7.1.1 桌面數(shù)字視頻的獲取途徑

7.1.2 圖像采集的獲取方法

7.1.3 數(shù)據(jù)上載的獲取方法

7.1.4 光盤數(shù)據(jù)截取的獲取方法

7.2 桌面數(shù)字視頻的格式轉(zhuǎn)換

7.2.1 桌面數(shù)字視頻的格式

7.2.2 桌面數(shù)字視頻的格式轉(zhuǎn)換方法

思考題

第8章 視頻非線性編輯系統(tǒng)

8.1 視頻非線性編輯系統(tǒng)概述

8.1.1 非線性編輯與非線性編輯系統(tǒng)

8.1.2 非線性編輯系統(tǒng)的分類

8.2 專業(yè)化的板卡驅(qū)動非編系統(tǒng)

8.2.1 平臺構(gòu)成

8.2.2 專業(yè)非編視頻卡

8.2.3 大容量數(shù)字存儲載體

8.2.4 方便實用的軟件

8.3 大眾化的軟件驅(qū)動非編系統(tǒng)

8.3.1 基于軟件加速的非編卡的出現(xiàn)

8.3.2 大眾化的軟件驅(qū)動非編系統(tǒng)

8.4 兩款專業(yè)非線性編輯系統(tǒng)概述

8.4.1 專業(yè)DPS非線性編輯系統(tǒng)簡介

8.4.2 DV Storm 2數(shù)字非線性編輯系統(tǒng)簡介

思考題

第9章 數(shù)字視頻編輯制作

9.1 數(shù)字視頻編輯制作概述

9.1.1 視頻編輯的幾個概念

9.1.2 非線性編輯制作的工作流程

9.2 通用平臺的非線性編輯軟件

9.2.1 通用平臺的非線性編輯軟件簡介

9.2.2 Adobe Premiere成為視頻編輯制作的主流工具

9.3 Premiere 6.5 軟件的編輯操作

9.3.1 Premiere 6.5 軟件編輯操作的核心思想

9.3.2 Premiere 6.5 編輯制作實例

9.4 Premiere Pro 2.0軟件的編輯操作

9.4.1 Premiere Pro 2.0軟件編輯操作的核心思想

9.4.2.Premiere Pro 2.0下的主要特效解析與圖示

9.5 Premiere Pro 2.0外掛插件的使用

9.5.1 。Premiere Pro 2.0外掛插件的安裝

9.5.2.Premiere Pro 2.0外掛插件的使用

9.6 Adobe Aiter Effects軟件編輯操作

9.6.1 Adobe After Effect軟件特點及其核心思想

9.6.2 AE視頻包裝軟件的實例

思考題

第10章 數(shù)字視頻的壓縮和桌面回放

10.1 數(shù)據(jù)壓縮編碼的幾個概念

10.1.1 數(shù)據(jù)冗余及其種類

10.1.2 數(shù)據(jù)壓縮的方法和類型

10.2 數(shù)字視頻壓縮編碼算法基礎(chǔ)

10.2.1 無損壓縮編碼算法

10.2.2 有損壓縮編碼算法及其種類

10.3 常用的混合編碼類型及國際圖像編碼技術(shù)標準

10.3.1 常用的混合編碼類型

10.3.2 JPEG標準及編碼方案要點

10.3.3 MPEG.1 標準及具體編碼方案要點

10.3.4 MPEG.2 標準及具體編碼方案要點

10.3.5 MPEG-4標準及具體編碼方案要點

10.3.6 H.261、H.263標準

10.4 桌面無硬件視頻回放壓縮編碼格式

10.4.1 AVI(含DV AVI)格式

10.4.2 MPEG格式(跨平臺)

10.4.3 MOV/QT格式

10.4.4 DV格式

思考題

第11章 可編輯數(shù)字視頻的導(dǎo)出與存儲

11.1 桌面可編輯數(shù)字視頻的導(dǎo)出

11.1.1 借助通用平臺非編軟件Premiere的導(dǎo)出

11.1.2 借助其他專業(yè)非編系統(tǒng)平臺的導(dǎo)出

11.2 數(shù)字視頻的存儲媒體

11.2.1 光盤存儲媒體

11.2.2 磁帶存儲媒體

11.2.3 硬盤陣列存儲

思考題

第12章 數(shù)字視頻的流式傳輸技術(shù)

12.1 流式傳輸技術(shù)概述

12.1.1 流式傳輸技術(shù)和相關(guān)概念

12.1.2 流式傳輸?shù)姆绞脚c特點

12.1.3 流式傳輸?shù)臍v史與發(fā)展及主要應(yīng)用領(lǐng)域

12.2 流式傳輸?shù)墓ぷ髟砼c協(xié)議

12.2.1 流式傳輸?shù)墓ぷ髟?/p>

12.2.2 流式傳輸?shù)膮f(xié)議

12.3 三種主流流式傳輸平臺體系

12.3.1 RealSystem流式傳輸平臺體系

12.3.2 QuickTime流式傳輸平臺體系

12.3.3 Windows Media流式傳輸平臺體系

12.4 流媒體服務(wù)器的架設(shè)與運行

12.4.1 流媒體系統(tǒng)架設(shè)流程

12.4.2 架設(shè)Windows Media Service服務(wù)器的步驟

12.5 P2P流媒體系統(tǒng)概述

12.5.1 P2P流媒體系統(tǒng)播送方式

12.5.2 P2P流媒體中的關(guān)鍵技術(shù)

12.5.3 P2P流媒體的應(yīng)用

思考題

第13章 數(shù)字視頻與多媒體通信

13.1 寬帶多媒體視頻通信

13.1.1 寬帶多媒體視頻通信簡介

13.1.2 寬帶多媒體視頻通信編碼標準

13.1.3 網(wǎng)絡(luò)電視

13.2 無線移動多媒體視頻通信

13.2.1 無線移動多媒體視頻通信簡介

13.2.2 移動手機電視

思考題

參考文獻

該書是對數(shù)字多媒體環(huán)境下，數(shù)字視頻從攝錄、采集、編輯制作到存儲與傳輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)，以及適應(yīng)不同場合、不同應(yīng)用的壓縮編碼、格式轉(zhuǎn)換等進行了系統(tǒng)的討論。本書可作為高等院校數(shù)字媒體、教育技術(shù)、廣告、攝影、新聞傳播等相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為從事多媒體影視制作的相關(guān)人員以及DV攝影愛好者的參考書或培訓(xùn)教材。

本書內(nèi)容主要包括:數(shù)字視頻基礎(chǔ)、廣義數(shù)字視頻及其分類、數(shù)字圖像與圖像序列視頻、攝錄系統(tǒng)的數(shù)字視頻、數(shù)字視頻拍攝、數(shù)字視頻非線性編輯制作、數(shù)字視頻的壓縮和桌面回放、桌面可編輯數(shù)字視頻的導(dǎo)出與存儲媒體、數(shù)字視頻的流式傳輸技術(shù)、數(shù)字視頻與多媒體通信等。

隨著電視技術(shù)向數(shù)字化發(fā)展，電視監(jiān)控行業(yè)也出現(xiàn)了很多數(shù)字設(shè)備，數(shù)字系統(tǒng)已成為目前的熱點，于是出現(xiàn)了數(shù)字視頻矩陣的概念，一些廠家也推出了純數(shù)字視頻矩陣設(shè)備。

采用數(shù)字視頻矩陣方案，只需一臺設(shè)備就可以同時實現(xiàn)視頻矩陣和DVR的功能，大大的節(jié)省了成本。對矩陣的控制和DVR的控制集成在一起，方便靈活。如果采用模擬矩陣，至少需要一臺矩陣主機和一臺DVR主機，安裝調(diào)試復(fù)雜，除了DVR的成本外，還要為模擬矩陣付出高額的成本。此外，對于模擬矩陣的控制，可能還需要外接其他設(shè)備，比如顯示設(shè)備、矩陣控制器，矩陣控制鍵盤等，有些復(fù)雜的功能甚至需要專門的PC機來進行配置。模擬矩陣的方案還需要視頻信號的分配、復(fù)用設(shè)備來實現(xiàn)DVR的錄像功能，而采用數(shù)字矩陣，則只需在DVR的基礎(chǔ)之上，增加簡單的矩陣模塊即可，成本相對低廉，且數(shù)字矩陣、錄像系統(tǒng)的集成度高，穩(wěn)定性增強，也降低了以后維護的成本。

在模擬矩陣+DVR方案中，矩陣和DVR各自為政，需要分別控制，模擬矩陣提供的操作方式復(fù)雜，易操作性很差，且功能單一，如果要實現(xiàn)比較復(fù)雜的功能，需要很繁瑣的操作流程;而采用數(shù)字矩陣，通過一個控制平臺即可實現(xiàn)對切換矩陣和DVR的同時控制，操作界面可由二次開發(fā)商在Windows或Linux下自由開發(fā)，可以根據(jù)自己客戶的需求定制應(yīng)用程序，定制各種功能，所構(gòu)建的系統(tǒng)，完全取決于開發(fā)商自己的軟件。

在數(shù)字矩陣中，基于對圖像的數(shù)字處理:可以在實現(xiàn)視頻切換的同時，對圖像進行很多處理，比如迭加字符、迭加圖像，區(qū)域遮蓋等，這些都是目前DVR所普遍具有的功能，但是對于模擬矩陣，由于它的核心是基于模擬信號的處理，在面對這些功能時，則顯得力不從心。這里以字符迭加功能為例，模擬矩陣往往需要外接字符迭加芯片來實現(xiàn)，通常只能實現(xiàn)AS CII碼也就是英文字符的迭加，而能夠?qū)崿F(xiàn)漢字迭加的模擬則可以說是寥寥無幾，更不用說同時支持簡體、繁體，甚至日文了。至于圖像迭加等功能，在模擬信號層基本是無法實現(xiàn)的。

數(shù)字矩陣可以提供更豐富的圖像顯示模式。傳統(tǒng)的模擬矩陣只能進行最簡單的1:1的圖像輸出;而數(shù)字矩陣在此基礎(chǔ)上還可以實現(xiàn)N→1(通過對圖像的縮放處理，可以實現(xiàn)多路圖像在一個窗口顯示)和1→N(一個輸入圖像同時在多個輸出端顯示)的顯示方式，甚至是畫中畫等高級功能。

最后是系統(tǒng)穩(wěn)定性，數(shù)字矩陣+DVR的方案，系統(tǒng)集成度高、功耗低，穩(wěn)定性高;而采用模擬矩陣方案，由于需要多臺設(shè)備，出問題的概率則大大增加。

模擬矩陣控制系統(tǒng)目前已經(jīng)非常成熟，其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能在近幾年，甚至是十幾年內(nèi)，都沒有發(fā)生大的變化，可挖掘的潛力已經(jīng)十分有限。

而數(shù)字矩陣則完全不同，目前數(shù)字技術(shù)的發(fā)展可以用日新月異、前途廣闊來形容。首先，隨著硬件性能的提高，在高速總線方面:66M的PCI總線已經(jīng)很成熟和普及，比如PCI-E或其它的高速串行總線也不斷的提出;在芯片技術(shù)上:已經(jīng)出現(xiàn)了600M、720M甚至是1GHz的高性能DSP，可以說，得益于硬件平臺性能的不斷提高，必然使數(shù)字矩陣的功能不斷的提升，不斷的向高端發(fā)展。與此同時，軟件的進步同樣不可忽略，不斷有新圖像的壓縮、處理算法提出，圖像壓縮的效率不斷提高，也不斷有更復(fù)雜、更智能的圖像處理算法得到應(yīng)用，比如智能的移動檢測、智能識別技術(shù)(人臉識別，指紋識別、車牌識別、簽名識別)目前都已經(jīng)有了比較成熟的應(yīng)用，這些更高層次的圖像處理技術(shù)，利用目前硬件平臺，已經(jīng)可以應(yīng)用到我們的數(shù)字視頻系統(tǒng)中。因此隨著軟、硬件水平的的飛速提高，我們有理由相信，數(shù)字矩陣的發(fā)展空間會非常廣，無論是在性能上還是在功能上必然會全面超過模擬矩陣。

和以前的H卡和D卡分別使用各自的SDK不同，新的SDK將同時支持H卡、HC卡和MD卡。只需通過一個SDK即可以同時實現(xiàn)編碼、解碼、和矩陣控制，新的SDK中編碼、解碼部分和原有SDK中的編碼、解碼部分兼容，用戶只需增加矩陣控制部分即可，極大的降低了用戶進行二次開發(fā)的復(fù)雜性。同時:H卡、HC卡和MD卡可以混插，便于對現(xiàn)有的工程進行維護和擴展。

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(digital video surveillance system)，除顯示設(shè)備外的視頻設(shè)備之間以數(shù)字視頻方式進行傳輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)，使用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以又稱網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其信息量大、視覺直觀、現(xiàn)場信息便于保存分析、系統(tǒng)功能齊全、控制靈活、能節(jié)省大量安全保衛(wèi)巡邏人力物力、安全防范嚴密及時等特點，在安全防范技術(shù)中得到越來越多的應(yīng)用。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備價格越來越低，綜合性能不斷提高。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，集圖像、聲音和防盜報警于一體，已經(jīng)成為安全防范自動化技術(shù)的主要發(fā)展方向。