数字视频基础简介

摘 要 在教育行业，利用视频进行教学已经发展很多年了，从最早的广播电视大学伊始，利用卫星电视信号传播教学视频，到现在的利用互联网传播教学视频，视频技术在教育教学中扮演着重要的角色，成为现代信息化教育的中坚力量。近年来，随着微课、慕课的热门，对视频资源的需求增加，也对教师的数字视频知识和能力水平提出了要求，所以，对数字视频的基础技术研究具有积极的意义。

【关键词】数字视频 文件格式 视频制作

1 数字视频基础

在传统教学过程中，通过电视机播放的教学视频几乎都是模拟信号，是通过摄像机的光敏元件将光信号转化为电信号储存在录像带上，然后通过播放器和电视机，把电信号还原成视觉信息。数字信号是使用A/D转换器将模拟信号其数字化，呈现在数字媒体上。一般来说，直接将模拟信号数字化后的视频是无法或者不建议直接使用的，因为视频信号数字化后的数据量很大，非常占用磁盘空间，给视频的使用带来储存和传播的障碍，效率较低，所以必须要对视频进行压缩。

2 数字视频的压缩与文件格式

2.1 MPEG与H.264

MPEG（Moving Pictures Experts Group）是动态图像专家组的英文缩写，是在ISO/IEC（国际标准化组织/国际电工委员会）联合指导下成立的，专门负责为CD建立视频和音频标准。MPEG是一个标准系列，包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4。MPEG-1压缩后的码率为1.5Mb/s，主要用于VCD的制作。MPEG-1中最著名的第三代音频协议被称为MPEG-1 Layer 3，简称MP3，成为广泛使用的音频压缩技术。MPEG-2制定于1994年，压缩后的速率有多种，应用较为广泛的是DVD制作，速率为5～15Mb/s。MPEG-4第一版在1998年10月通过，第二版在1999年12月通过。本标准制定了较低的传输速率情况下，获得较高的画面质量。压缩后的码率最低可达64Kb/s，为网络传输视频提供了强大的基础，因此主要用于虚拟现实、远程教育、网络直播、家庭摄像等。

H.26x系列数字视频编码标准是由国际电信联盟（ITU）提出的，其制定的标准有H.261、H.263、H.263+等。目前使用最广泛的H.264标准是国际电信联盟（ITU）联合国际标准化组织（ISO）共同提出的，是在MPEG-4技术基础上，发展的新一代数字视频压缩格式。H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比，在同等画质下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍，是MPEG-4的1.5倍，在同等网络带宽情况下，可以传输更高质量的视频。因此，目前网络视频资源普遍都是使用H.264进行压缩。

2.2 常见的文件格式简介

我们在使用数字视频的时候，通常会发现视频有多种封装格式，每个封装格式都有其特点，在不同的使用环境，可选择不同的封装格式。

AVI格式是由微软、INTEL、IBM公司联合的用于windows的视频技术规范。本规范未限定压缩标准，也就是说可以使用多种压缩算法生成AVI文件，也必须使用相同的解压缩算法才能播放，兼容性较差，并且是采用软件辅助压缩的视频技术。视频文件比较大，不利于储存和传播。但是其视频画面质量好，通常对视频原始素材进行封装。

MP4文件格式是基于QuickTime容器格式定义的，是一个十分开放的容器，MP4文件中的媒体描述与媒体数据是分开的，并且媒体数据的组织也很自由，不一定要按照时间顺序排列，甚至媒体数据可以直接引用其他文件。同时也支持流媒体。因此，MP4封装格式目前被广泛应用，也是封装高清H.264视频和AAC音频典型格式。

MOV是美国苹果公司开发的基于MAC计算机的视频技术，如果要在PC机上播放，需要安装播放插件；RM/RMVB是REAL公司推出的视频压缩技术，可以把庞大的AVI格式文件压缩到原来的几十分之一，但是画面质量也较差，由于其文件较小，占用较少的网络带宽，曾被广泛的应用到网络视频；ASF是微软公司开发的流媒体格式文件，使用的是MPEG-4压缩技术，具有高压缩比和高质量，被广泛的应用。

3 视频制作常用工具简介

在制作视频资源过程中，通常会经历素材获取，素材编辑，生成成片三个环节。

视频的原始素材大多数是通过拍摄设备和软件制作而成。专业数字摄像机，单反相机，手机等都可以获取拍摄的素材。使用屏幕录制软件可以获取计算机操作过程的素材资源。屏幕录制软件Camtasia Studio由于操作简单，功能强大，性能较好，使用较为广泛。使用二维动画，三维动画软件可以制作动画素材。制作二维动画软件比较多，常用有Adobe Flash，Anime Studio。制作三维动画的软件一般使用3dMAX，Maya。

原始素材一般都需要经过编辑处理成为需要的视频资源。专业的视频剪辑软件有Windows Movie Maker，Adobe Premiere，EDIUS等，面向低端的有会声会影，Pinnacle Studio等，做视频特效的软件有After Effect。根据不同的素材和差异化的需求，选择不同的工具进行组合完成。

通过对元素素材的编辑过后，需要生成成片。这个过程一般分为两个步骤：首先生成没有压缩，或者高数据流压缩的成片，作为母片，然后再根据视频的需要，将母片压缩成为需要的格式的成片。这个压缩过程可以通过编辑软件完成，也可以使用格式工厂等转换软件完成。

4 视频资源的使用

教学视频一般都是上传至网络学习平台或者视频服务平台。免费的学习平台可以使用moodle平台，功能强大，操作简单。视频服务平台免费的可以使用优酷视频，但是视频内容会被投放广告。

总的来说，数字视频已经逐步深入到普通教师的教学过程中，希望通过以上的介绍使普通教师能够了解数字视频技术，熟悉数字视频的制作过程以及制作技能，能够合理的使用数字视频，为自己的教学工作带来更多的生机和活力。

参考文献

[1]侯自强.数字视频技术进展[N].中国图像图形学报，1996（01）：58-59.

[2]李红岩，张忠华，王晓霞.教学中的计算机视频技术研究[J].中国高等医学教育，2006（06）：67-68.

作者简介

刘焱林（1981-），男，重庆市人。大学本科学历。初级职称，研究方向为数字化学习资源建设。

作者单位

重庆工商职业学院 重庆市 401520