浅析多媒体视频信息处理的方式创新 多媒体信息处理

浅析多媒体视频信息处理的方式创新

计算机技术在当今教育领域中的应用，是教育现代化的一个 重要标志。多媒体技术运用多种现代化手段对信息进行加工 处理，显示与重放，模拟、仿真与动画技术的应用可以使一 些在普通条件下无法实现或无法观察到的过程与现象生动 而形象地显示出来，可大大增强人们对抽象事物与过程的理 解与感受。交互式多媒体技术将图、文、声、像融为一体， 可以达到在短时间内获取大量知识信息的效果。

视频信息与图像信息、音频信息一样，是多媒体信息的 重要组成部分，是多媒体技术研究的重要内容。视频信息是 连续变化的影像。是多媒体技术最复杂的处理对象。视频通 常指实际场景的动态演示，例如电影、电视、摄像资料等。

1.视频 视频信号是指活动的、连续的图像序列。在视频中，一 幅图像称为一帧，是构成视频信息的最基本单位。在空间、 时间上互相关联的图像序列（帧序列）连续起来，就是动态 视频图像。

计算机要处理视频信息，首先要解决的是将模拟视频信 号转为数字视频信号。计算机需要对输入的模拟视频信息进 行采样和量化，并经过编码使其变成数字化图像。

图像采样就是将二维空间上模拟的连续亮度（即灰度） 或色彩信息转化为一系列有限的离散数值来表示。由于图像是一种二维信息，所以具体的做法就是对连续图像在水平方 向和垂直方向等间隔的分割成矩形网状结构，所形成的矩形 微小区域，称之为像素。被分割的图像若水平方向有M个间 隔，垂直方向有N个间隔，则一幅视频画面就被表示成MxN个 像素构成的离散像素的集合。MxN表示图像的分辨率。

在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的问 题，它决定了采样后的图像是否能真实地反映原图像的程序。

一般说来，原图像中的画面越复杂，色彩越丰富，则采样间 隔应越小。

采样后得到的亮度值（或色彩值）在取值空间上仍然是 连续值。把采样后所得到的这些连续量表示的像素值离散化 为整数值的操作叫量化。图像量化实际上就是将图像采样后 的样本值的范围分为有限多个段，把落入某段中的所有样本 值用同一值表示，是用有限的离散值量来代替无限的连续模 拟量的一种映射操作。在量化时所确定的离散取值个数称为 量化级数，为表示量化的色彩值（或亮度值）所需的二进制 数位称为量化字长。一般可以用8 bit、16bit、24bit或更 高的量化字长来表示的颜色。量化字长越长、则越能反映原 有图像的颜色，但得到的数字图像的容量也越大。

在多媒体系统中，视频信号的采样和量化是通过视频卡 对输入的画面进行采集和捕获，并在相应的软件支持下完成 的。画面采集可分为单幅画面采集和多幅动态画面连续采集。

单幅画面采集时，用户可以将输入的视频信息定格，然后将定格后的单幅画面以图形文件格式加以存储。为得到活动的 视频画面，要进行连续采集，视频卡可以对视频信号源泉输 入的视频信号进行实时、动态的捕获和压缩，可以每秒25帧 到30帧的采样速度对视频加以采样和量化。

视频信号经数字化后，需要将数字化信息压缩后加以存 储。在使用时，再将数字化信息从介质中读出，还原成图像 信号加以输出。作为一个完整的信息表示，有时视频信息还 需要与信息同步播放，这就需要将视频信号与音频信号按某 种格式组织起来，在播放时实现二者的同步。在多媒体的应 用领域中，由于数字化的图像资料信息数据过于庞大，面临 图像数据存储和传输的困难。因此视频技术一直是多媒体技 术中比较困难的部分。在多媒体系统中，动态视频图像不仅 需要巨大的存储容量，而且对传输速度也有很高的要求，视 频信号的采集、存储、显示、传输都要涉及到庞大的数据， 而现有的计算机由于存储容量和处理速度有限，从而成为视 频处理的瓶颈。一个有效的方法就是对图像进行压缩处理， 在视频信号采集的同时对其进行压缩处理，然后再存储起来， 在播放时先进行解压缩，然后再输出。

2.视频处理过程 2.1 视频采集。

视频信号的采集是在一定的时间以一定的速度对单帧 视频信号或动态连续地对多帧视频信号进行接收，采样后形 成数字化数据的处理过程。视频采集分为两种：单帧画面采集和多幅连续采集。

2.2 编码处理。

对视频信号进行编码压缩处理是减少数字化视频数据 量的有效措施。如果数据传输速度达不到23MB/S，那么会导 致大量数据的丢失，从而会影响视频采样和播放的质量。

2.4 图像增强和复原。

图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量同，如去 除噪声，提高图像的清晰度等。图像增强不考虑图降质的原 因，突出图像中所感兴趣的部分。如强化图像高频分量，可 使图像中物体轮廓清晰，细节明显；
如强化低频分量可以减 少图像中噪声影响。图像复原要求对图像降质的原因有一定 的了解，一般讲应根据降质过程建立“降质模型”，再采用 某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。

2.5 视频回放。

回放是指将存储的数字化视频数据通过实时解压缩恢 复成原来的字计算机屏幕上显示重现。由于数字视频数据量 庞大，因此视频的回放与屏幕显示的速度和质量密切相关， 即与显示卡的质量有关。

3.视频文件——MPG文件 MPEG压缩标准是针对动力图像而设计的，其基本方法 是：在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后只存储其余 帧相对第一帧发生变化的部分，从而达到压缩的目的。它主 要采用两个基本压缩技术：运动补偿技术（预测编码和插补码）实现时间上的压缩，变换域（离散余弦变换DCT）压缩 技术实现空间上的压缩。

3.1 MPEG-4标准（1998）。

更加注重多媒体系统的交互性和灵活性，主要应用视像 电话、视像电子邮件等，对传输速率要求较低，在4800— 64000BIT/S之间，利用很窄的带宽，采用帧重建、数据压缩 技术，实现了用最少的数据获得最佳的图像质量。

3.2 MPEG-7标准（2001）。

MPEG-4中定义的音频、视频对象的描述同样适用于 MPEG-7标准，MPEG-7标准的描述可以增强其他MPEG标准的功 能，作为国际化的标准研究和制定，具有很好的兼容性，能 够快速、有效地搜索出用户所需的不同类型的多媒体影像资 料。

参考文献 [1]科技信息杂志2010年上半期. [2] 用工具软件（第五版）. [4] 实用办公软件基础教程. [5] 刘新龙，张占军.MPEG-4视频流编解码与视频采集 方法研究.第18卷，第4期，2004年出版.