2.11视频编码真神奇（教学课件）-四年级信息技术上册同步备课系列（泰山版2024）

视频编码真神奇 四年级上册 粤教版 视频编码的概念与意义 视频编码的基本原理 常见的视频编码格式 视频编码的保存和传输方式 导 入 新 课 新 知 讲 授 动画陪伴我们成长，承载着我们的梦想。随着信息科技的发展，制作动画的方式越来越多，呈现的效果也越来越震撼。在数字设备中视频编码有哪些?它们是如何保存和传输的? 新 知 讲 授 视频编码的概念 视频是由一系列连续的图像（帧）组成的，而视频编码就是将这些图像信息和音频信息按照一定的规则转换为数字代码的过程。就像我们把一幅画变成电脑能识别的图像需要编码一样，视频也需要编码才能在数字设备中存储和播放。 新 知 讲 授 视频编码的意义 视频编码可以减少视频数据量，方便存储和传输。如果不进行编码，视频文件会非常大，占用大量的存储空间，并且在网络传输时会花费很长时间。例如，一部高清电影未经编码可能需要几百 GB 的空间，经过编码后可能只有几个 GB，这样我们就可以轻松地将它存储在硬盘上或在网络上播放。 新 知 讲 授 视频编码的基本原理 帧的概念：讲解视频是由一幅幅静止的图像（帧）组成的，就像我们翻书时看到的每一页画面。这些帧可以分为关键帧、普通帧等。关键帧包含了完整的图像信息，普通帧则可以通过与关键帧的差异来表示，这样可以减少数据量。通过动画演示展示帧在视频中的作用和相互关系。 新 知 讲 授 视频编码的基本原理 帧率： 帧率是指视频中每秒钟显示的帧数，单位是 fps（frames per second）。帧率越高，视频看起来就越流畅，比如电影的帧率通常是 24fps，一些游戏画面的帧率可以达到 60fps 或更高。但帧率越高，视频数据量也会越大。 新 知 讲 授 视频编码的基本原理 分辨率： 讲解分辨率是指视频图像的大小，用水平像素数 × 垂直像素数表示，如 1920×1080。分辨率越高，图像越清晰，但同样会增加视频的数据量。 新 知 讲 授 视频编码中的压缩： 帧内压缩： 解释帧内压缩是对每一帧图像本身进行数据压缩，通过去除图像中的冗余信息，如颜色相似的区域、重复的图案等。例如，一幅蓝天背景的图像，天空部分的颜色变化很小，可以用较少的数据来表示。 新 知 讲 授 视频编码中的压缩： 帧间压缩： 介绍帧间压缩是利用视频中相邻帧之间的相似性来减少数据量。因为相邻帧之间的图像内容通常变化不大，所以可以只记录变化的部分。比如一个人在说话的视频，背景不变，只有人物的嘴巴在动，就可以通过帧间压缩来减少数据。 新 知 讲 授 常见的视频编码格式 MPEG - 2： 特点：这是一种比较早期的视频编码标准，被广泛应用于 DVD 视频。它支持多种分辨率，包括标准清晰度（SD）视频，能够提供较好的图像质量。不过，与一些新的编码格式相比，它的数据压缩效率相对较低。 应用场景：除了 DVD，在一些广播电视信号传输中也会用到 MPEG - 2。例如，在传统的卫星电视和有线电视广播中，部分节目可能仍采用这种编码格式。 新 知 讲 授 常见的视频编码格式 MPEG - 4（包括 AVC/H.264）： 特点：MPEG - 4 是一种更高效的编码格式，其中 H.264（也称为 AVC - Advanced Video Coding）是其应用最广泛的一个标准。它在保证高质量视频的同时，能够大幅降低数据量。H.264 支持高清（HD）和超高清（UHD）视频，具有良好的兼容性，可在多种设备上播放。 应用场景：在互联网视频流媒体服务（如 YouTube、Netflix 等）、蓝光光盘、移动设备视频播放等众多领域都有广泛应用。例如，当你在手机上观看在线视频时，很可能视频就是采用 H.264 编码的。 新 知 讲 授 常见的视频编码格式 H.265/HEVC（High - Efficiency Video Coding）： 特点：它是 H.264 的继任者，进一步提高了视频编码效率。在相同的视频质量下，H.265 所需的数据量比 H.264 更少，这使得它非常适合于 4K、8K 等高分辨率视频的存储和传输。不过，它对设备的解码性能要求也相对较高。 应用场景：主要用于超高清视频内容的制作和分发，如 4K 蓝光光盘、4K 和 8K 在线视频平台等。随着设备解码能力的不断提升，其应用范围正在逐渐扩大。 新 知 讲 授 常见的视频编码格式 AV1： 特点：这是一种由开放媒体联盟（AOMedia）开发的新型视频编码格式，旨在提供更高的编码效率和更好的开放性。它在压缩效率上有出色的表现，能够在保证视频质量的前提下进一步减小文件大小，尤其适用于高清和超高清视频。 应用场景：随着技术的成熟，AV1 有望在互联网视频、云游戏、虚拟现实（VR）等领域得到广泛应用，一些新兴的视频平台和流媒体服务已经开始尝试支持 AV1 编码。 新 知 讲 授 视频编码的保存和传输方式 保存方面： 文件格式与编码的结合：视频数据通常以特定的文件格式进行保存，这些文件格式会包含视频编码信息。例如，常见的.mp4 文件格式可以包含 H.264 或 H.265 等视频编码格式的数据。文件头部分存储了关于视频编码的关键信息，如编码格式、分辨率、帧率、色彩模式等，这些信息帮助播放设备正确地解码和播放视频。 新 知 讲 授 视频编码的保存和传输方式 传输方面： 网络传输协议与视频流：在网络传输时，视频数据会被分割成一个个数据包，通过网络传输协议（如 HTTP、RTSP、UDP 等）进行传输。对于流媒体视频服务，通常采用视频流的方式传输，即边传输边播放。 自适应比特率流媒体（ABR）：为了适应不同的网络条件，一些现代的视频传输技术采用自适应比特率流媒体。这意味着视频编码会根据网络的带宽和稳定性动态调整视频的质量（主要是码率）。 新 知 讲 授 在图形化编程软件中可使用积木块实现角色的造型切换。 新 知 讲 授 角色的每一个造型都是一幅静态图片。使用积木块让角色每隔一段时间进行切换，可记录下角色的动画效果。 练 一 练 1.在图形化编程软件中，使用“虚像”特效的参数变化，制作一个文字渐隐的动画效果。 2.在图形化编程软件当中，借助造型编辑器，给小猫设计多个造型并连续切换，实现角色眨眼的动画效果。 知 识 拓 展——AVS3视频编码 在2022年7月， 中国的AVS3音视频编码标准被国际数字视频广播组织采纳，成为它们的核心规范之一。AVS3像一个巨大的机器，由很多小部件组成，每个部件都有特定的任务，一起工作来实现视频的压缩。有一个模块叫作“帧内预测”，它能够用已知的像素值来预测未知的像素值，这样就能节省很多.空间。还有一个模块叫“帧间预测它能通过观察不同图像帧之间的运动来预测和补偿这些运动，这样就能进一步节省空间。还有一个模块叫作‘环路滤波”，能够去掉视频中的小瑕疵。AVS3编码就像一个超级团队，它们一起工作，可以把视频压缩得既小又清晰。 谢谢观看 $$