数字视频技术学习多媒体技术和虚拟现实

1.视频的数字化

要使计算机能够对视频进行处理，必须把视频源(如电视机、模拟摄像机、录像机、影碟机等设备)的模拟视频信号转换成计算机要求的数字视频形式，并存放在磁盘上，这个过程称为视频的数字化过程。

模拟视频数字化方法主要有:全电视信号数字化和分量信号数字化。

2.动态图像压缩编码的国际标准

视频信号数字化之后的数据量非常大，如果没有高效率的压缩技术，很难传输和存储。

由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处，但是运动的视频还有其自身的特性，因此在压缩时还应考虑其运动特性，才能达到高压缩的目标。在视频压缩中有损和无损的概念，与静态图像中基本类似。在有损压缩的过程中会丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不可恢复。视频压缩的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。

目前，有国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC正式公布的视频压缩编码标准有MPEG标准系列，以及国际电信联盟远程通信标准化组织ITU-T正式公布的视频压缩编码标准H.26X标准系列。表5-2列出了部分视频压缩标准。

表5-2　视频压缩标准

(1)MPEG视频压缩标准。MPEG的全称是Moving Picture Experts Group(运动图像专家组)，是在1988年由国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC联合成立的专家组，负责开发电视图像数据和声音数据的编码、解码和它们的同步等标准，这个专家组开发的标准称为MPEG标准。

目前，已经开发的MPEG标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21。(www.xing528.com)

MPEG-1标准于1992年正式发布，标准的编号为ISO/IEC11172，其标题为“码率约为1.5Mb/s用于数字存储媒体活动图像及其伴音的编码”。MPEG-1主要解决多媒体的存储问题，它的成功制定使得以VCD和MP3为代表的MPEG-1产品迅速在世界范围内普及。

MPEG-2是MPEG组织制定的视频和音频有损压缩标准之一，它的正式名称为“基于数字存储媒体运动图像和语音的压缩标准”。与MPEG-1标准相比，MPEG-2标准具有更高的图像质量、更多的图像格式和传输码率的图像压缩标准。

MPEG-4在1998年11月被ISO/IEC批准为正式标准，它不仅针对一定比特率下的视频、音频编码，而且更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。利用MPEG-4的高压缩率和高的图像还原质量，可以把DVD里面的MPEG-2视频文件转换为体积更小的视频文件，可以很方便地用CD-ROM来保存DVD的节目。另外，MPEG-4在家庭摄影录像、网络实时影像播放等方面也大有用武之地。

MPEG-7标准被称为“多媒体内容描述接口”，MPEG-7规定一个用于描述各种不同类型多媒体信息的描述符的标准集合，其目标是支持多种音频和视觉的描述，支持数据管理的灵活性、数据资源的全球化和互操作性等。

MPEG在1999年10月的MPEG会议上提出了“多媒体框架”的概念，同年12月的MPEG会议确定了MPEG-21的正式名称是“多媒体框架”或“数字视听框架”。MPEG-21标准其实就是一些关键技术的集成，通过这种集成环境来对全球数字媒体资源进行透明和增强管理，实现内容描述、创建、发布、使用、识别、收费管理、产权保护、用户隐私权保护、终端和网络资源抽取、事件报告等功能。

(2)视频编码国际标准H.26X。国际电信联盟远程通信标准化组ITU-T制定的视频编码标准包括H.261、H.262、H.263和H.264等。

H.261产生于20世纪90年代，是视频编码的先驱者，它最初是针对在ISDN上实现电信会议应用特别是面对面的可视电话和视频会议而设计的。

H.262标准等同于MPEG-2的视频编码标准，目前仍然是重要的视频编码之一。

H.263是由ITU-T制定的视频会议用的低码率视频编码标准。

H.264是新一代的视频编码标准，是ITU-T和规定MPEG的ISO/IEC共同制定的一种活动图像编码方式的国际标准格式。与MPEG-4的第10部分相同，即高级视频编码(Advanced Video Coding，AVC)。