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2023-10-20
数字视频相关概念简介
【摘要】：任务描述学生通过该任务的学习，能知道视频的原理，知道帧、视频分辨率、码流、电视制式、逐行扫描等术语，了解视频的数字化过程和存储格式。任务实施视频是动态图像，是二维图像随时间的变化。数字视频文件起源于模拟电视信号，电视采用的是隔行扫描，而计算机显示则采用的是逐行扫描。因此，我们要了解视频，就要从场、帧以及制式这些概念着手。
任务描述
学生通过该任务的学习，能知道视频的原理，知道帧、视频分辨率、码流、电视制式、逐行扫描等术语，了解视频的数字化过程和存储格式。
任务实施
视频（Video）是动态图像，是二维图像随时间的变化。
一、视频的定义
人眼具有一种视觉暂留的生物现象，即人观察的物体消失后，物体映像在人眼的视网膜上会保留一个非常短暂的时间（0.1～0.2 s）。利用这一现象，将一系列画面中物体移动或形状改变很小的图像，以足够快的速度（24～30 fps）连续播放，人就会感觉画面变成了连续活动的场景。
视频是一组图像序列按时间顺序的连续展示，是运动图像或序列图像。从数学角度描述，视频指随时间变化的图像。
数字视频文件起源于模拟电视信号，电视采用的是隔行扫描，而计算机显示则采用的是逐行扫描。同时，现今流行的3种电视制式决定了每种制式的视频文件分辨率各有不同。因此，我们要了解视频，就要从场、帧以及制式这些概念着手。
二、与视频有关的术语
（1）帧：视频是静态图像的连续播放，这些连续图像的每一幅就被称为一帧。
（2）帧率：每秒传输的帧数，通常用fps（Frames Per Second）表示。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数（fps）越多，所显示的动作就会越流畅。
（3）视频分辨率：一帧画面的大小，宽乘高等于若干像素。垂直分辨率表示垂直方向每英寸多少个像素点，水平分辨率表示水平方向每英寸多少个像素点。视频质量通常用线分辨率来度量，本质上是表示在显示器上可以显示多少不同的黑白垂直线。
（4）码流：指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。
（5）NTSC制式，NTSC（National Television System Committee）制式是1952年由美国国家电视制定委员会制定的彩色电视广播标准。NTSC制电视的供电频率为60 Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行，彩色带宽为3.58 MHz，伴音带宽为6.0 MHz。
（6）PAL制式，PAL（Phase Alternating Line），是1965年制定的电视制式，PAL制电视的供电频率为50 Hz，场频为每秒50场，帧频为每秒25帧，彩色带宽为4.43 MHz，伴音带宽为6.5 MHz。
（7）逐行扫描，电视的每帧画面是由若干条水平方向的扫描线组成的，PAL制为625行/帧，NTSC制为525行/帧。如果这一帧画面中所有的行是从上到下一行接一行地连续完成的，或者说扫描顺序是1，2，3，…，525，我们就称这种扫描方式为逐行扫描。
（8）隔行扫描，实际上，普通电视的一帧画面需要由两遍扫描来完成，第一遍只扫描奇数行，即第l，3，5，…，525行，第二遍扫描则只扫描偶数行，即第2，4，6，…，524行，这种扫描方式就是隔行扫描。一幅只含奇数行或偶数行的画面称为一“场（Field）”，其中只含奇数行的场称为奇数场或前场，只含偶数行的场称为偶数场或后场。也就是说一个奇数场加上一个偶数场等于一帧（一幅图像）。
三、视频的数字化
根据视频信息的处理和存储方式不同，视额可以分为两大类，一是模拟视频（Analog Video），二是数字视频（Digi⁃tal Video）。
视频的数字化过程包括扫描、采样、量化和编码。
扫描：传送电视图像时，将每幅图像分解成很多像素，按照一个一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收。
拓展资源
模拟视频
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数字视频
采样：将时间和幅度上连续的模拟信号转变为时间离散的信号，即时间离散化。
量化：将幅度连续信号转换为幅度离散的信号，即幅度离散化。(www.chuimin.cn)
编码：按照一定的规律，将时间和幅度上离散信号用对应的二进制或多进制代码表示。
四、常见的数字视频文件格式
1.AVI
AVI格式不提供任何控制功能，其文件的扩展名为.avi。
2.WMV
WMV格式文件的扩展名为.wmv/.asf、.wmvhd。
3.MPEG
MPEG格式文件的扩展名为.dat（用于DVD）、.vob、.mpg/.mpeg、.3gp/.3g2（用于手机）。
4.MPEG-2
MPEG-2也是一种MPEG多媒体格式，用于压缩和存储音频和视频。它供广播质量的应用程序使用，并定义了支持添加封闭式字幕和各种语言通道功能的协议。
5.MPEG-4
MP4，全称MPEG-4 Part 14，是一种使用MPEG-4的多媒体电脑档案格式，副档名为mp4，以储存数码音讯及数码视讯为主。MP4其实是个封装格式，不是编码格式。简单理解，它就是一个扩展名，里面的内容是可变的。比如比较早以前，mp4是divx和xvid等编码，后来用过h.263编码，现在几乎全是h.264编码。
拓展资源
AVI
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WMV
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MPEG
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MKV
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MOV
6.MKV
MKV文件的扩展名为.mkv。
7.MOV
MOV格式文件的扩展名为.mov。
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