第四講 動(dòng)態(tài)影像和動(dòng)態(tài)圖形處理

1、第四講第四講動(dòng)態(tài)圖像技術(shù)基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)圖像技術(shù)基礎(chǔ)4.14.1什么是動(dòng)態(tài)圖像？什么是動(dòng)態(tài)圖像？1.1.動(dòng)態(tài)圖像動(dòng)態(tài)圖像動(dòng)態(tài)圖像是由一組在時(shí)間軸上不斷變化的若干幀的靜態(tài)圖像組成的序列。動(dòng)態(tài)圖像可分為兩類(lèi)：視頻和動(dòng)畫(huà)。若每一幀畫(huà)面是實(shí)時(shí)獲取的自然景物的真實(shí)圖像則稱(chēng)為視頻；而每一幀畫(huà)面是由計(jì)算機(jī)或人工制作的具有真實(shí)感的圖形則稱(chēng)為動(dòng)畫(huà)。2.2.視覺(jué)原理視覺(jué)原理動(dòng)態(tài)圖像的實(shí)現(xiàn)是建立在視覺(jué)暫留的基礎(chǔ)之上的。視覺(jué)暫留是指人在觀察物體之后物體的映像在人眼的視

2、網(wǎng)膜上保留一個(gè)短暫時(shí)間（0.1秒）的一種生物現(xiàn)象。當(dāng)以足夠快的速度連續(xù)地、每次略微改變物體的位置和形狀，人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)則感覺(jué)到物體在連續(xù)運(yùn)動(dòng)。若按一定順序排列的一系列靜態(tài)畫(huà)面以一定速度連續(xù)播放時(shí)，人眼則將感受到連續(xù)的動(dòng)態(tài)效果。例如，電影是以24幀秒的速率放映，且采用遮擋板遮擋24次秒來(lái)實(shí)現(xiàn)克服視覺(jué)暫留，從而使人看到連續(xù)流暢且無(wú)閃爍的畫(huà)面。3.3.動(dòng)態(tài)圖像的特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)圖像的特點(diǎn)：(1)連續(xù)性：在時(shí)間軸上以幀為運(yùn)動(dòng)單位，屬于離散型媒體類(lèi)

3、。動(dòng)態(tài)圖像比靜態(tài)圖像表示的范圍廣、表現(xiàn)力強(qiáng)。(2)時(shí)延性：動(dòng)態(tài)圖像數(shù)據(jù)量大，必須被壓縮后才能在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用。計(jì)算機(jī)的容量和速度直接影響圖像質(zhì)量。(3)相關(guān)性：幀之間的關(guān)聯(lián)是動(dòng)態(tài)圖像連續(xù)動(dòng)作形成的基礎(chǔ)。也是進(jìn)行壓縮和其他處理的條件，動(dòng)態(tài)圖像對(duì)錯(cuò)誤的敏感性較低。4.4.動(dòng)態(tài)圖像信息處理動(dòng)態(tài)圖像信息處理動(dòng)態(tài)圖像信息處理包括：圖形動(dòng)畫(huà)、數(shù)字圖像處理以及視頻、動(dòng)畫(huà)壓縮等相關(guān)技術(shù)。常用的有代表性的動(dòng)態(tài)圖像軟件有Premiere、GIFAnimat、

4、Flash和3DS等。4.24.2什么是視頻信號(hào)？什么是視頻信號(hào)？1.1.視頻信號(hào)視頻信號(hào)視頻信號(hào)是指連續(xù)地隨時(shí)間變化的一組25幀s或30幀s的圖像序列，也稱(chēng)電視信號(hào)。伴隨著視頻圖像還有一個(gè)或多個(gè)音頻軌跡以提供電視伴音。視頻是多媒體的一種重要媒體，常見(jiàn)的視頻信號(hào)有：電影、電視、VCD以及DVD等。目前傳播的電視信號(hào)是模擬信號(hào)，模擬視頻與數(shù)字視頻的不同之處僅在于不具備交互性。視頻信號(hào)的數(shù)字化，并對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行采集、處理、傳播和存儲(chǔ)是多媒體

5、的一種重要技術(shù)。2.2.電視制式電視制式根據(jù)幀頻（場(chǎng)頻）、分解率、信號(hào)寬度以及彩色空間轉(zhuǎn)換關(guān)系的不同，現(xiàn)行電視制式有三種：(1)NTSC制式：采用正交平衡調(diào)幅制。適用于美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)、菲律賓及臺(tái)灣等。(2)PAL制式：逐行倒相正交平衡調(diào)幅制，其克服了NTSC制相位敏感造成的色彩失真的缺點(diǎn)。適用于德國(guó)、英國(guó)等西歐、新加坡、香港、新西蘭及中國(guó)等。根據(jù)參數(shù)不同，PAL又分為G、I、D等制式，中國(guó)大陸為PALD制。(3)SECAM制式

6、：順序傳送與存儲(chǔ)恢復(fù)彩色信號(hào)制，也克服了色彩失真的缺點(diǎn)。采用了時(shí)間分隔法來(lái)傳送兩個(gè)色差信號(hào)。適用于法國(guó)、東歐及中東等。將視頻和音頻以交叉方式存儲(chǔ)，壓縮比較高，讀取音像信息流暢，易于再編輯和處理，且獨(dú)立于硬件設(shè)備。AVI文件包含3部分：文件頭（文件的通用信息、定義數(shù)據(jù)格式及所用的壓縮算法等）；數(shù)據(jù)塊（文件容量的主要部分）；索引塊（數(shù)據(jù)列表及其在文件中的位置等）。可根據(jù)要求將該格式的圖像分辨率從全屏的640480調(diào)到12（320240）或1

7、4（160120）。該文件的容量等于該文件的數(shù)據(jù)率乘以視頻播放的時(shí)間。各種多媒體制作軟件，如Authware等都支持該格式。該格式是目前開(kāi)發(fā)多媒體演示節(jié)目的主流，主要用于保存電影、電視等各種影像信息，多用于多媒體光盤(pán)。(2)MPEG：基于MPEG(MovingPicturesExpertGroup)組織所制定的以.MPEG.MPG為后綴的動(dòng)態(tài)影像存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)文件格式。該文件格式壓縮比高，可以全畫(huà)面、全動(dòng)態(tài)、ＣＤ音質(zhì)的模式混合存儲(chǔ)視頻、音頻、

8、文本以及圖形數(shù)據(jù)等。實(shí)際上，VCD就是用CDROM來(lái)記錄MPEG1的數(shù)字視頻記錄的特殊光盤(pán)，其最大壓縮比可達(dá)到1：200，并具有VHS的顯示質(zhì)量和CDDA高保真立體伴音效果。而DVD則采用的MPEG2的標(biāo)準(zhǔn)，也是高清晰電視和數(shù)字廣播電視的基本標(biāo)準(zhǔn)。(3)MOV：Apple（蘋(píng)果）公司創(chuàng)建的一種以.MOV為后綴的數(shù)字視頻文件格式。原先只用于MAC機(jī)，后來(lái)推出了QuickTimefWindows版本，因此支持QuickTime所支持的文件格

9、式。QuickTime能夠通過(guò)Inter提供實(shí)時(shí)的數(shù)字化信息流、工作流以及文件回放功能。(4)ASF：Microsoft公司推出的一種以.ASF為后綴的高級(jí)流媒體視頻文件格式。是目前在Inter上實(shí)時(shí)傳播多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。該文件格式的主要優(yōu)點(diǎn)是：本地或網(wǎng)絡(luò)回放、可擴(kuò)充的媒體類(lèi)型、部件下載以及擴(kuò)展性等。該格式采用MPEG4標(biāo)準(zhǔn)，壓縮比高，質(zhì)量好。主要應(yīng)用在Show服務(wù)器和Show播放器上，由獨(dú)立的編碼器將媒體信息編譯成ASF流，然后發(fā)送到S

10、how服務(wù)器，再由Show服務(wù)器將ASF流發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上所有的Show播放器上，從而實(shí)現(xiàn)單路或多路廣播。(5)WMV：Microsoft公司推出的一種以.WMV為后綴的獨(dú)立于編碼方式的在Inter上實(shí)時(shí)傳播多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的高級(jí)流媒體視頻文件格式，其目的是取代WAV、AVI文件格式以及QuickTime之類(lèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該文件格式的主要優(yōu)點(diǎn)是：本地或網(wǎng)絡(luò)回放、可擴(kuò)充的媒體類(lèi)型、部件下載、可伸縮的媒體類(lèi)型、流的優(yōu)先級(jí)化、多語(yǔ)言支持、環(huán)境獨(dú)立性、

11、豐富的流間關(guān)系以及擴(kuò)展性等，壓縮比高，質(zhì)量好。(6)RM(RealVideo)：Realwrks公司推出的一種以.RM為后綴的采用壓縮技術(shù)和流式播放技術(shù)而形成的流式視頻文件，也是目前Inter上最流行的跨平臺(tái)的CS結(jié)構(gòu)多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。其壓縮比高，適用于網(wǎng)絡(luò)電影電視的應(yīng)用等。自從RealEncoder5.0問(wèn)世后，視頻RM與音頻RA統(tǒng)稱(chēng)為RM文件。4.34.3視頻信號(hào)的彩色空間？視頻信號(hào)的彩色空間？1.1.顯示器顯示器RGBRGB彩色空間

12、彩色空間RGB彩色空間適合彩色顯示器和彩色顯象管。在多媒體系統(tǒng)中不論采用何種形式的彩色空間，最后要通過(guò)顯示器或顯現(xiàn)管輸出，因此都應(yīng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的RGB彩色空間表示。根據(jù)三色原理，人們可對(duì)色彩進(jìn)行計(jì)算和量度。實(shí)際應(yīng)用中要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，用基色光單位來(lái)表示光的量度。在RGB彩色空間任意彩色光F的配色方程為：F=r[R]g[G]b[B]其中，r，g，b為三基色系數(shù)，r[R]，g[G]，b[B]為F色光的三基色的分量。任意一種色光的色度，均可由相對(duì)