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视频和基于计算机的动画已成为多媒体系统的基本媒体并且是多媒体计算机的关键技术之一。计算机能处理生动的图形、图像和动画使得多媒体计算机更具有影响力。在多媒体应用中视频图像的处理也是最困难的部分。所谓视频信号的处理主要包括视频图像的获取、压缩和存储,各种编码技术、变换技术和传输技术等。4.1视频信息处理基础 用计算机实现的动画与电影动画片的制作一样,分造型动画和帧动画两种。造型动画是先对活动对象分别造型,然后用对象组成画面。帧动画是由一幅幅连续的画面组成的图形序列。 视频主要指影像视频。它也由连续的画面组成,但画面是自然景物或实际人物的图像。在计算机中处理时必须全部数字化。但它终归是脱胎于电视技术,处处受到电视的影响。 多媒体应用中的一个关键技术是要解决视频信息的获取、压缩、播放及通信等问题。 动画 多媒体系统中说的动画是特指基于计算机的动画。意即我们通过计算机图形工具来实现的动画。 计算机动画的制作分为以下几个步骤。 (1)通过绘图程序绘制图形或光学扫描输入图形/图像并进行后处理。 (2)加入前景和背景为最终的动画构成单个的动画帧。(3)在运动画面的一个关键位置到另一个关键位置的变化过程中加入一些中间过渡的帧。主要技术包括线性插值法和样条函数法等。后者的平滑效果要好于前者。如图4.1所示是一个用线性插值法在物体上抛动画中插入中间帧的示例。 为了能在计算机上显示,动画帧在显示前必须被转换为位图且图像的传送时间不能超过100ms。视频技术 1.模拟视频 (1)扫描原理 (2)同步 (3)分辨率 (4)彩色电视 (5)彩色电视制式2.数字视频 计算机多媒体技术中要把前述模拟视频技术应用于计算机图像处理中,它们之间的差别在于扫描模式的不同;电视亮度和色度为复合编码,而计算机的图像工作在RGB空间;电视显像管和计算机显示器的分辨率多不相同。电视数字化的方法有两种。(1)先从彩色电视图像中分离出彩色电视信号,然后数字化。即先分离成YUV、YIQ或RGB彩色空间中的分量信号,然后用三个A/D转换器分别对它们进行数字化。 (2)先对彩色电视信号进行数字化,然后在数字域中进行分离,以获取所希望的YUV、YIQ或RGB分量信号。用这种方法对电视图像数字化时,用一个高速A/D转换器即可实现视频信号的发送与接收。 计算机彩色视频信号发送与接收的原理如图4.4所示。 3.VGA显示 PC机通过显示器来输出图形和图像。其原理和电视基本相同,但也存在一些差异。电视机的每帧图像行数为625行,每秒25帧。而显示器为每帧480行,每秒60帧,有的甚至能达到每帧1024行。显示器要通过显示卡才能工作。早期为PC机配套的显示器有两种:单色显示器(MDA)和彩色图形显示器(CGA),MDA只能显示黑白信息而CGA分辨率又较低(320×200),许多场合不能满足要求。后来又相继推出了增强型图形显示器(EGA)和视频图形阵列显示器(VGA)。特别是VGA显示器在分辨率、颜色、容量、速度等方面有了明显地改进和提高,目前已成为国际市场上个人计算机的一种标准。 显示卡向显示器发出的信号有两类,即同步信号和亮度信号。同步信号分行同步与帧同步两种。亮度为红绿蓝(RGB)三色的亮度分量,三色亮度信号分别用来控制各自的电子束的电压强度,显示器上的一个点实际由三色元素点构成,不同色的电子束只通过相应的颜色元素点。 亮度信号是从0至最高电位范围之间的电平值,标准VGA规定亮度分为64级。每一个亮点由三个色点组成,则某一时刻该点可能显示的颜色和亮度可用三原色分量[R,G,B]来表示。[0,0,0]时为黑,[63,0,0]时为红,[0,63,0]时为绿,[0,0,63]时为蓝,[63,63,63]时为白等等。 显示卡上有一块与屏幕显示位置相对应的存储区,简称为显存。对于一个640×480的显示器来说,在256色时,显存中的每一字节中存放的值对应于一个点的显示颜色,这就需要640×480=307200个字节的显存,相当于300KB。一般VGA显示卡上配备512KB显存可以满足要求。当需要显示65536色时,显存中每两个字节对应于一个点的颜色,这就需要640×480×2=614400个字节,相当于600KB,此时必须有更大的显存才行。这就要增加硬件复杂性和成本。4.1.1视频必备的硬件-视频采集卡1.视频采集卡 此类卡中的佼佼者是新加坡Creative公司的视霸卡(VideoBlaster)。它可以捕捉、保持、控制及输出激光视盘、录像机和照像机的图像,并把视频数字化。其主要功能有如下几个。 能在一个可移动、可变尺寸的窗口中显示活动的数字化视频信号。可接收来自录像机、视盘、摄像机和电视图像信号在微机上播放、定格、存储、处理。 计算机VGA输出的图形、文字可以加到视频图像上