数字视频创意设计与实现(第二版)
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1.1 数字视频的概念与特点

1.1.1 数字视频的基本概念

1.视频

在人类接收的信息中,有70%来自视觉,其中视频是最直观、最具体、信息量最丰富的。当连续的图像变化每秒超过24帧(Frame)画面以上时,根据视觉暂留原理,人眼无法辨别单幅的静态画面;看上去是平滑、连续的视觉效果,这样连续的画面叫做视频。我们在日常生活中看到的电视、电影、VCD、DVD以及用摄像机、手机等拍摄的活动图像等都属于视频的范畴。就其本质而言,视频(Video)是内容随时间变化的一组动态图像,所以视频又叫做运动图像或活动图像。从技术层面来看,视频泛指将一系列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。网络技术的发展也促使视频以流媒体的形式存在于互联网之上,并可被包括计算机在内的各种可联网终端接收与播放。

按照处理方式的不同,视频信号可分为模拟视频信号和数字视频信号两大类。所谓的模拟视频,就是采用电子学的方法来传送和显示活动景物或静止图像,也就是通过在电磁信号上建立变化来支持图像和声音信息的传播与显示。模拟视频信号是指每一帧图像是实时获取的自然景物的真实图像信号。模拟视频一般用电压的高低来表示,就像其他的电子学数据一样,需要不同的设备对它进行编码和解码,我们在日常生活中看到的电视、电影都属于模拟视频的范畴。模拟视频信号具有成本低、还原性好等优点,视频画面往往会给人一种身临其境的感觉。但是模拟视频有个很大的缺陷,就是不十分精确。对于存储的模拟数据,取出时就不能保证和原来存储时一模一样,经过长时间的存放之后,视频信号和画面的质量将大大降低;或者经过多次复制之后,画面的失真就会很明显。

2.数字视频的概念

数字视频从字面上来理解,就是以数字方式记录的视频信号。而实际上它包括两方面的含义:一方面是指将模拟视频数字化以后得到的数字视频,另一方面是指由数字摄录设备直接获得或由计算机软件生成的数字视频。

第一层的含义我们可以在与模拟视频的比较中和从模拟视频转换成数字视频的角度上来理解。在数字视频中,不采用电流变化或波形变化的模拟量来记录视频,而是把模拟视频数字化,即把模拟波形转换成数字信号,使模拟信号转换为一系列的由0、1组成的二进制数,每一个像素由一个二进制数字代表,每一幅画面由一系列的二进制数字代表(即数字图像),而一段视频由相当数据量的二进制数字来表示。这个过程就相当于把视频变成了一串串经过编码的数据流。在重放视频信号时,再经过解码处理转换为原来的模拟波形重放出来。正是这个变化过程使视频信号的处理和加工发生了革命性的变化。因为视频转换为二进制数字代码后就能够被计算机所识别处理,所以这种变化过程称为视频信号的数字化,经过数字化处理的视频信号称为数字视频。

以上我们是从模拟视频转换的角度来理解数字视频,即模拟视频——数字视频——模拟视频。之所以需要这种转换过程,是因为早期存在的视频设备记录的都是模拟视频信号,需要进行数字化的处理。而现在随着数字摄录设备的发展,我们可以直接采集、记录数字化的视频信号。例如:现在使用的摄像机已经用CCD或CMOS作为光电转换单元,直接记录成数字形式的信号。这样,从信号源开始就是无损失的数字化视频,在输入到计算机中时也不需要考虑到视频信号的衰减问题,直接通过数字制作系统加工成成品。这是第二层意义上的数字化视频。还有一种更“纯粹”的数字视频,就是由计算机软件生成的数字化视频,典型的代表就是用三维动画软件生成的计算机动画。

1.1.2 数字视频的特点

上面我们谈到,对于模拟信号来说,它存储在一个有效的存储媒体上,如磁带。但是模拟信号有一个很大的缺陷,即不十分精确。对于存储的模拟数据,取出时就不能保证和原来存储时的一模一样,模拟信号一般用电压的高和低来表示,就像其他的电子学数据一样,需要不同的设备对它进行编码和解码。对于数字信号就不同了,不论被存取或者复制多少次,都不会发生任何变化,也就是说它的再生精度为100%。这就是视频信号进行数字化后带来的巨大变化,数字化是影视制作的必由之路。

从表面上看,数字视频只不过是将标准的模拟视频信号转换成计算机能够识别的位和字节,实际上这个过程并不简单,它要包括视频的存储和播放,使得数字视频在技术上显得更复杂,并不是那样吸引人。但是,一旦视频是以数字形式存在的,那么它就具备了许多不同于模拟视频的特点,可以做许多模拟视频做不到的事情。

首先,数字视频是由一系列二进位数字组成的编码信号,它比模拟信号更精确,而且不容易受到干扰。

其次,视频信号数字化后,视频设备在加工数字视频时只涉及视频数据的索引编排,对数字视频的处理只是建立一个访问地址表,而不涉及实际的信号本身。这就意味着不管对数字信号做多少次处理和控制,画面质量几乎不会下降,可以多次复制而不失真。

第三,可以运用多种编辑工具(如编辑软件)对数字视频进行编辑加工。

对数字视频的处理方式可以多种多样,可以制作许多特技效果。将视频融入计算机化的制作环境,改变了以往视频处理的方式,也便于视频处理的个人化、家庭化。

第四,数字信号可以被压缩,使更多的信息能够在带宽一定的频道内传输,大大增加了节目资源。数字信号的传输不再是单向的,而是交互式的。