淺析多媒體視頻信息處理的方式創新的論文

淺析多媒體視頻信息處理的方式創新的論文

　　現代科學技術的飛速發展，使人類社會進入了信息時代。計算機技術在當今教育領域中的應用，是教育現代化的一個重要標志。多媒體技術運用多種現代化手段對信息進行加工處理，顯示與重放，模擬、仿真與動畫技術的應用可以使一些在普通條件下無法實現或無法觀察到的過程與現象生動而形象地顯示出來，可大大增強人們對抽象事物與過程的理解與感受。交互式多媒體技術將圖、文、聲、像融為一體，可以達到在短時間內獲取大量知識信息的效果。

　　視頻信息與圖像信息、音頻信息一樣，是多媒體信息的重要組成部分，是多媒體技術研究的重要內容。視頻信息是連續變化的影像。是多媒體技術最復雜的處理對象。視頻通常指實際場景的動態演示，例如電影、電視、攝像資料等。

　　1.視頻

　　視頻信號是指活動的、連續的圖像序列。在視頻中，一幅圖像稱為一幀，是構成視頻信息的最基本單位。在空間、時間上互相關聯的圖像序列（幀序列）連續起來，就是動態視頻圖像。

　　在多媒體技術中，視頻處理一般是指借助于一系列相關的硬件（如視頻卡）和軟件，在計算機上對輸入的視頻信號進行接收、采集、傳輸、壓縮、存儲、編輯、顯示、回放等多種處理。

　　計算機要處理視頻信息，首先要解決的是將模擬視頻信號轉為數字視頻信號。計算機需要對輸入的模擬視頻信息進行采樣和量化，并經過編碼使其變成數字化圖像。

　　圖像采樣就是將二維空間上模擬的連續亮度（即灰度）或色彩信息轉化為一系列有限的離散數值來表示。由于圖像是一種二維信息，所以具體的做法就是對連續圖像在水平方向和垂直方向等間隔的分割成矩形網狀結構，所形成的矩形微小區域，稱之為像素。被分割的圖像若水平方向有M個間隔，垂直方向有N個間隔，則一幅視頻畫面就被表示成MxN個像素構成的離散像素的集合。MxN表示圖像的分辨率。

　　在進行采樣時，采樣點間隔的選取是一個非常重要的問題，它決定了采樣后的圖像是否能真實地反映原圖像的程序。一般說來，原圖像中的畫面越復雜，色彩越豐富，則采樣間隔應越小。

　　采樣后得到的亮度值（或色彩值）在取值空間上仍然是連續值。把采樣后所得到的這些連續量表示的像素值離散化為整數值的操作叫量化。圖像量化實際上就是將圖像采樣后的樣本值的范圍分為有限多個段，把落入某段中的所有樣本值用同一值表示，是用有限的離散值量來代替無限的連續模擬量的一種映射操作。在量化時所確定的離散取值個數稱為量化級數，為表示量化的色彩值（或亮度值）所需的二進制數位稱為量化字長。一般可以用8 bit、16bit、24bit或更高的量化字長來表示的顏色。量化字長越長、則越能反映原有圖像的顏色，但得到的數字圖像的容量也越大。

　　在多媒體系統中，視頻信號的采樣和量化是通過視頻卡對輸入的畫面進行采集和捕獲，并在相應的軟件支持下完成的。畫面采集可分為單幅畫面采集和多幅動態畫面連續采集。單幅畫面采集時，用戶可以將輸入的視頻信息定格，然后將定格后的單幅畫面以圖形文件格式加以存儲。為得到活動的視頻畫面，要進行連續采集，視頻卡可以對視頻信號源泉輸入的視頻信號進行實時、動態的捕獲和壓縮，可以每秒25幀到30幀的采樣速度對視頻加以采樣和量化。

　　視頻信號經數字化后，需要將數字化信息壓縮后加以存儲。在使用時，再將數字化信息從介質中讀出，還原成圖像信號加以輸出。作為一個完整的信息表示，有時視頻信息還需要與信息同步播放，這就需要將視頻信號與音頻信號按某種格式組織起來，在播放時實現二者的同步。在多媒體的應用領域中，由于數字化的圖像資料信息數據過于龐大，面臨圖像數據存儲和傳輸的困難。因此視頻技術一直是多媒體技術中比較困難的部分。在多媒體系統中，動態視頻圖像不僅需要巨大的存儲容量，而且對傳輸速度也有很高的要求，視頻信號的采集、存儲、顯示、傳輸都要涉及到龐大的數據，而現有的計算機由于存儲容量和處理速度有限，從而成為視頻處理的瓶頸。一個有效的方法就是對圖像進行壓縮處理，在視頻信號采集的同時對其進行壓縮處理，然后再存儲起來，在播放時先進行解壓縮，然后再輸出。

　　2.視頻處理過程

　　2.1 視頻采集。

　　視頻信號的采集是在一定的時間以一定的速度對單幀視頻信號或動態連續地對多幀視頻信號進行接收，采樣后形成數字化數據的處理過程。視頻采集分為兩種：單幀畫面采集和多幅連續采集。

　　2.2 編碼處理。

　　對視頻信號進行編碼壓縮處理是減少數字化視頻數據量的有效措施。如果數據傳輸速度達不到23MB/S，那么會導致大量數據的丟失，從而會影響視頻采樣和播放的質量。

　　2.3 基本編輯。

　　視頻基本編輯主要是片段取舍：首先確定片段起點和終點，然后將其去掉或保留，最后保留的片段按時間順序排列，從頭到尾連續播放，形成完整的視頻節目。編輯軟件中用于排列這些片段的工作空間稱為時間軸。

　　2.4 圖像增強和復原。

　　圖像增強和復原的目的是為了提高圖像的質量同，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強不考慮圖降質的原因，突出圖像中所感興趣的部分。如強化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細節明顯；如強化低頻分量可以減少圖像中噪聲影響。圖像復原要求對圖像降質的原因有一定的了解，一般講應根據降質過程建立“降質模型”，再采用某種濾波方法，恢復或重建原來的圖像。

　　2.5 視頻回放。

　　回放是指將存儲的數字化視頻數據通過實時解壓縮恢復成原來的字計算機屏幕上顯示重現。由于數字視頻數據量龐大，因此視頻的回放與屏幕顯示的速度和質量密切相關，即與顯示卡的質量有關。

　　3.視頻文件——MPG文件

　　MPEG壓縮標準是針對動力圖像而設計的，其基本方法是：在單位時間內采集并保存第一幀信息，然后只存儲其余幀相對第一幀發生變化的部分，從而達到壓縮的目的。它主要采用兩個基本壓縮技術：運動補償技術（預測編碼和插補碼）實現時間上的壓縮，變換域（離散余弦變換DCT）壓縮技術實現空間上的壓縮。

　　3.1 MPEG-4標準（1998）。

　　更加注重多媒體系統的交互性和靈活性，主要應用視像電話、視像電子郵件等，對傳輸速率要求較低，在4800—64000BIT/S之間，利用很窄的帶寬，采用幀重建、數據壓縮技術，實現了用最少的數據獲得最佳的圖像質量。

　　3.2 MPEG-7標準（2001）。

　　MPEG-4中定義的音頻、視頻對象的描述同樣適用于MPEG-7標準，MPEG-7標準的描述可以增強其他MPEG標準的功能，作為國際化的標準研究和制定，具有很好的兼容性，能夠快速、有效地搜索出用戶所需的不同類型的多媒體影像資料。

　　參考文獻

　　[1]科技信息雜志2010年上半期.

　　[2] 用工具軟件（第五版）.

　　[3] 音視編輯與電視節目制作.

　　[4] 實用辦公軟件基礎教程.

　　[5] 劉新龍，張占軍.MPEG-4視頻流編解碼與視頻采集方法研究.第18卷，第4期，2004年出版.

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