來源: 視頻之家 作者：蟲蟲 日期：2009-01-12 00:59:53
我要評論當(dāng)你觀看精彩的電影大片、精美的電視節(jié)目和網(wǎng)絡(luò)上的《一個饅頭引發(fā)的血案》時，你可知道這些視頻中的精彩畫面是如何制作出來的？臨淵羨魚，不如退而結(jié)網(wǎng)。我們現(xiàn)在就開始視頻世界之旅，自己動手制作精彩的節(jié)目。
圖 1 甲：“這個飛機(jī)撞擊世貿(mào)大樓的視頻特效做的太逼真了！”
乙：“這該不會是真的吧？”
一、 開始視頻世界之旅
1） 什么是視頻？
很多人在小學(xué)《自然》課上應(yīng)該都做過這個游戲：“在一個扇子一面畫一只小鳥，另一面畫一個籠子，當(dāng)快速轉(zhuǎn)動這個扇子時，就會看到小鳥被關(guān)到了籠子里。”這個現(xiàn)象揭示的正是視頻的基本原理——眼睛的視覺暫留原理。
圖 2 扇子實(shí)驗(yàn)
根據(jù)視覺暫留原理，當(dāng)連續(xù)相互關(guān)聯(lián)的圖像（一般把靜止的畫面稱為圖像）快速變化時，人眼看到的這個圖像變化的過程就是視頻。電影、電視和計(jì)算機(jī)視頻都是根據(jù)這個原理來實(shí)現(xiàn)的。
圖 3 相互關(guān)聯(lián)的連續(xù)圖像變化構(gòu)成視頻
你知道嗎？
當(dāng)光源刺激眼睛視網(wǎng)膜建立視覺以后，光源即使消失，景象也會在視覺中保留一段時間，這就是視覺暫留。如果在這段時間內(nèi)，下一幅圖像又出現(xiàn)了，就會在我們眼睛里形成連續(xù)的畫面。
2） 視頻的發(fā)展簡史
1832年，約瑟夫•柏拉圖發(fā)明了紙盤看片機(jī)，靜止的圖像通過它動了起來。
圖 4 紙片看片機(jī)
之后，愛迪生發(fā)明了“電影視鏡”，這是一個可放50英尺影片的大柜子，影片首尾連接成片環(huán)，用馬達(dá)驅(qū)動后循環(huán)放映，里面裝有放大鏡，人湊在窺視孔上就能看到放大了的影片畫面，在中國稱其為"西洋鏡"。
圖 5 通過觀察孔觀看早期電影
1895年12月28日，法國路易•盧米埃爾兄弟通過改造愛迪生的這種“電影視鏡”發(fā)明了第一臺電影放映機(jī)，他們在巴黎一家咖啡館內(nèi)用這臺電影放映機(jī)將自己拍攝的膠片放映到銀幕上，電影正式誕生。
圖 6 電影機(jī)
現(xiàn)在，與電影同樣廣泛應(yīng)用的視頻是電視。19世紀(jì)末，俄裔德國科學(xué)家保爾•尼普可夫通過電話能夠使用電傳遞聲音而想到用電來傳送圖像。根據(jù)這個設(shè)想，他制作了一種實(shí)現(xiàn)分解圖像的裝置——“尼普可夫圓盤”，可以把圖像分解成許多小點(diǎn)（像素），并將小點(diǎn)進(jìn)行逐行傳輸。
1926年1月26日，英國發(fā)明家貝爾德研制的電視公開播送，人們將這一天作為電視誕生的日子，這時的電視還是機(jī)械電視。
圖7 貝爾德和他發(fā)明的機(jī)械電視系統(tǒng)
1931年，俄裔美國科學(xué)家茲沃雷金制造出了較好的攝像機(jī)顯像管。同年，進(jìn)行了一項(xiàng)對一個完整的光電攝像管系統(tǒng)的實(shí)地試驗(yàn)，完成了使電視攝像與顯像完全電子化的過程，電子電視誕生了。之后，電視開始進(jìn)入人們生活之中，不斷發(fā)展。
進(jìn)入到多媒體時代，計(jì)算機(jī)能夠處理的信息由最初的數(shù)字和符號擴(kuò)展到文字、圖像和聲音等多種類型，這使得視頻處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)運(yùn)而生，這就是數(shù)字視頻。起初，數(shù)字視頻的制作只能在專業(yè)的工作站上實(shí)現(xiàn)，目前，普通電腦已經(jīng)可以滿足基本視頻制作的需要，以《繪聲繪影》為代表的一系列針對個人和家庭用戶的視頻制作軟件使得視頻制作簡單化，不再需要很多的專業(yè)知識了。
3）模擬視頻和數(shù)字視頻
目前，視頻可以分為模擬視頻和數(shù)字視頻兩大類。模擬視頻是通過在電磁信號上建立變化來支持圖像和聲音信息的傳播和顯示，現(xiàn)在我們一般在電視機(jī)上收看的節(jié)目都是模擬視頻。數(shù)字視頻則是使用計(jì)算機(jī)將模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號來儲存，我們觀看的VCD和DVD影碟以及計(jì)算機(jī)上的視頻文件都是數(shù)字視頻。模擬和數(shù)字的差別在于其記錄方式，如同我們原來使用的磁帶（保存聲音模擬信號）和現(xiàn)在使用的MP3（保存聲音數(shù)字信息）。
你知道嗎？
如果用示波器來觀看信號的波形，模擬信號由一些連續(xù)鋸齒狀的山峰和山谷組成，數(shù)字信號則是由一類似于直方圖的波形組成（分別代表數(shù)字“0”和數(shù)字“1”）。計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號，不能處理模擬信號，所以計(jì)算機(jī)處理視頻之前，必須首先通過數(shù)字／模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器將模擬視頻和模擬電影信號傳送到計(jì)算機(jī)中，這個轉(zhuǎn)換過程就是視頻采集。如果要在普通電視機(jī)上觀看數(shù)字視頻，則需要一個從數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換器將二進(jìn)制信息解碼成模擬信號，這個轉(zhuǎn)換器就是現(xiàn)在的數(shù)字電視機(jī)頂盒。
圖 8 示波器
圖 9 模擬信號（左）和數(shù)字信號（右）
很多較早接觸計(jì)算機(jī)的人應(yīng)該還記得在電腦上用硬件解壓卡觀看VCD影碟的那種激動心情吧，既為精彩的視頻畫面和聲音效果所感動，又為不用多買一個當(dāng)時極其昂貴的VCD機(jī)而欣喜。使用解壓卡來觀看視頻就是通常所說的硬解壓。
圖 10 VCD解壓卡
1995年后，隨著CPU運(yùn)算速度的提高和MMX技術(shù)的出現(xiàn)，在電腦上觀看VCD不再需要購買昂貴的硬件解壓卡了，隨著出現(xiàn)的是用軟件來觀看視頻（代表軟件有Xing Player），也就是通常所說的軟解壓?，F(xiàn)在我們使用超級解霸、暴風(fēng)影音和Power DVD等軟件來看視頻都是使用的軟解壓方式。
圖 11 使用Xing Player觀看視頻
這里可能有的人要問了，上面所說的解壓是怎么回事呀？壓縮和解壓縮說的不是壓縮軟件WinZIP和WinRAR嗎？其實(shí)，視頻壓縮和我們平常見到的使用WinRAR壓縮文件兩者中的壓縮概念是一樣的，都是把一個包含很多數(shù)據(jù)的大文件通過特定的方式壓縮成較小的文件。這是因?yàn)楫?dāng)我們把模擬視頻采集到計(jì)算機(jī)中時，如果不進(jìn)行壓縮，生成的數(shù)字視頻文件往往會非常大，要解決這一問題，只有采用視頻壓縮技術(shù)讓文件變小。
視頻壓縮技術(shù)壓縮掉的是人的視覺不能感受到的或者感受不明顯的那部分視頻數(shù)據(jù)。例如：自然界有上億種顏色，人眼只能分辨其重大約 1024 種顏色，所以沒必要將每一種顏色都保留下來，可以將人眼不容易分辨出區(qū)別的相近顏色數(shù)據(jù)壓縮。還可以壓縮視頻中的重復(fù)畫面，比如中央電視臺的《新聞聯(lián)播》節(jié)目，其中主持人的背景很多部分是不變化的，那么在進(jìn)行視頻壓縮的時候就可以只將這部分不變化數(shù)據(jù)保留一幀就可以了，等到變化的時候再進(jìn)行記錄。
視頻壓縮大體上分為無損壓縮和有損壓縮兩類。當(dāng)視頻進(jìn)行無損壓縮時，全部數(shù)據(jù)被完全保存下來，這類似于我們使用WinRAR壓縮一篇Word文檔（文檔解壓之后不會缺少任何文字和圖片），使得采用無損壓縮來處理的視頻質(zhì)量很好，但是占用的存儲空間很大。當(dāng)視頻進(jìn)行有損壓縮時，就會采用一定方法而丟棄一些視頻數(shù)據(jù)，以便獲得較小的存儲空間。我們觀看的VCD和DVD影碟采用的MPEG壓縮和網(wǎng)上的wmv和rmvb視頻都是有損壓縮，視頻的清晰度會受到影響，這也是目前網(wǎng)絡(luò)視頻清晰度一般都不高的原因。
視頻文件的壓縮程度常用比特率來表示。比特率是指在一個數(shù)據(jù)流中每秒鐘能通過的信息量，比特率越高，包含的信息量越大，對原始視頻的壓縮越少，文件需要占用的空間越多，視頻質(zhì)量越好，對這些信息進(jìn)行解碼的處理量越大。所以，目前只有配置較高的電腦才能流暢地觀看高清晰視頻。
小知識：什么是高清晰視頻
高清晰視頻（HD Video）規(guī)定了視頻必須至少具備720線逐行（720p）或1080線隔行（1080i）掃描（DVD標(biāo)準(zhǔn)為 480線逐行），屏幕寬高比為16:9，音頻輸出為5.1聲道（杜比數(shù)字格式）。目前，高清晰視頻有三種顯示格式，分別是：720P（1280×720逐行），1080 i（1920×1080隔行），1080P（1920×1080逐行）。你可以到微軟網(wǎng)站
http://www.microsoft.com/windowsmedia來測試你的計(jì)算機(jī)能否播放高清視頻同時觀看高清視頻的一些短片。
圖 12 高清晰視頻和DVD/VCD畫面分辨率的比較
既然電腦上的數(shù)字視頻一般都是經(jīng)過壓縮的，那么當(dāng)我們觀看時就需要相應(yīng)的解壓縮程序來將經(jīng)過壓縮的視頻數(shù)據(jù)還原成所能觀看的視頻圖像來。但是，由于用途不同，視頻使用的壓縮方法也不同（即通常說的視頻格式不同），所以當(dāng)觀看視頻時也需要使用相應(yīng)的解碼器，這就如同我們使用的RAR壓縮文件也要使用WinRAR或者支持RAR壓縮文件的軟件來解壓一樣。下面介紹幾種常見的視頻格式：
1）AVI：1992年，微軟推出AVI（Audio Video Interleaved，音頻視頻交錯格式），并隨著Windows的發(fā)展廣泛應(yīng)用（文件擴(kuò)展名為“.avi”）。AVI視頻圖像質(zhì)量好，可以跨平臺使用，但是文件體積大，壓縮標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一使得我們經(jīng)常會遇到明明是AVI文件卻不知道用什么播放器才能播放。
2）MPEG：MPEG（Moving Picture Expert Group，運(yùn)動圖像專家組格式）是運(yùn)動圖像壓縮算法的國際標(biāo)準(zhǔn)，采用有損壓縮方法減少運(yùn)動圖像中的冗余信息。目前，它有三個壓縮標(biāo)準(zhǔn)，分別是MPEG-1、MPEG-2、和MPEG-4。MPEG-1是VCD影碟的格式（文件擴(kuò)展名為：“.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg和VCD影碟上的.dat”等），MPEG-2主要應(yīng)用在DVD/SVCD視頻上（文件擴(kuò)展名為 ：“.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v和DVD影碟上的.vob”等），MPEG-4是為了播放流式媒體的高質(zhì)量視頻而專門設(shè)計(jì)的（文件擴(kuò)展名為：“.asf、.mov和.avi等”），現(xiàn)在正掀起一股MP4的大潮。
3）DivX和XviD：DivX和XviD就是我們通常所說的DVDrip格式（文件擴(kuò)展名為“.avi”），它采用了MPEG-4的壓縮算法同時又綜合了MPEG-4與MP3各方面的技術(shù)，其視頻畫面質(zhì)量達(dá)到DVD水平的同時文件體積比普通MPEG-2視頻小得多。
你知道嗎？
看著DivX和XviD這兩個僅僅是字母排列順序相反的名字，你也能猜出兩者的關(guān)系了吧？DivX起初是開放源代碼的，可是后來的發(fā)展讓它背離了這個方向，所以原來開發(fā)DivX的一些人聚起來在開源的DivX版本基礎(chǔ)上發(fā)展出了XviD。
4）MOV：MOV是蘋果公司開發(fā)的一種視頻格式，具有較高的壓縮比率和較完美的視頻清晰度等特點(diǎn)，同時也支持高清晰度視頻。
5）WMV：WMV（Windows Media Video）是微軟推出的一種采用獨(dú)立編碼方式并且可以直接在網(wǎng)上實(shí)時觀看視頻節(jié)目的文件壓縮格式，目前是互聯(lián)網(wǎng)上最常見的視頻格式之一。
6）RMVB：RMVB由RM視頻格式升級延伸出的視頻格式，它在保證平均壓縮比的基礎(chǔ)上合理利用比特率資源，靜止和動作場面少的畫面場景采用較低的編碼速率，留出更多的帶寬空間在出現(xiàn)快速運(yùn)動的畫面場景時被利用。相對于WMV，RMVB在處理運(yùn)動視頻畫面時更為突出，這也是互聯(lián)網(wǎng)在線電影多采用RMVB格式的原因所在。
看到這里你可能又產(chǎn)生疑問了：“這么多的視頻格式呀，難道每一種視頻格式都需要使用專門的播放器嗎？”別著急，以前確實(shí)是這樣，但是現(xiàn)在我們有了一個名叫“暴風(fēng)影音”的軟件，使用它基本上能做到使用一個軟件看遍所有視頻格式了。
圖 13 暴風(fēng)影音播放器
你知道嗎？
實(shí)際上，暴風(fēng)影音“通吃”很多常見視頻格式的原因就在于它集成了很多視頻格式的Codec。播放器只是一個外殼，只要有相應(yīng)的Codec就可以播放相應(yīng)的視頻格式。Codec（編解碼器）來自于與英語單詞“Compression（壓縮）”和“Decompression（解壓）”，它是軟件或者固件（固化于用于視頻文件的壓縮和解壓的程序芯片，比如DVD影碟機(jī)中的解碼芯片）。
