三维视频编码技术的发展与挑战
收稿日期：2011－03－16；修回日期：2011－05－09。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（30970780）；北京市自然科学基金及教委重点科技项目（KZ200910005005）。作者简介：邓智玭（1983－），女，湖南邵阳人，博士研究生，主要研究方向：视频编码；贾克斌（1962－），男，北京人，教授，博士生导师，主要研究方向：多媒体技术；陈锐霖（1971－），男，香港人，教授，博士生导师，主要研究方向：视频技术；伏长虹（1981－），男，香港人，副教授，主要研究方向：视频编码；萧允治（1954－），男，香港人，教授，博士生导师，主要研究方向：视频编码。
文章编号：1001－9081（2011）09－2453－04
doi ：10．3724/SP．J．1087．2011．02453
三维视频编码技术的发展与挑战
邓智玭1，2，贾克斌1，陈锐霖2，伏长虹2，萧允治
2
（1．北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124；2．香港理工大学电子资讯工程系，香港九龙）
(zhipindeng@gmail．com;kebinj@bjut．edu．cn)
摘
要：介绍了三维视频编码的核心技术。首先比较了纯视频格式和深度增强格式三维视频编码技术的发展方
向及面临的挑战，其中重点分析了深度估计技术和视点合成技术的研究思路；然后概括了国际3DV /FTV 标准的制定
现状；最后对三维视频编码技术进行了总结和展望。
关键词：三维视频；多视点视频；立体视频；视频编码；深度图
中图分类号：TN919．81
文献标志码：A
New trend and challenges in 3D video coding
DENG Zhi-pin 1，2，JIA Ke-bin 1，CHAN Yui-lam 2，FU Chang-hong 2，SIU Wan-chi 2
(1．College of Electronic Information and Control Engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China ；2．Department of Electronic and Information Engineering，The Hong Kong Polytechnic University，Kowloon Hongkong，China )
Abstract:The key technologies of 3D video coding were introduced．Firstly，the developing directions and challenges of video-only format and depth-enhancement format 3D videos were elaborated．The depth estimation and view synthesis technologies were analyzed in detail．Subsequently，the process of standardizing the current 3DV /FTV standard of MPEG was summarized．The conclusion and prospect were given at last．
Key words:3D video;multiview video;stereoscopic video;video coding;depth map
0引言
近二十年来，视频广播技术发生了重大变革，从20世纪的模拟电视到数字电视、高清数字电视，乃至现在的三维电
视，视频技术随着人们生活水平的提高不断发展进步
［1－2］
。当今世界，人们已经不再满足于传统的单目视频带来的视觉感受，具有临场感和交互性的三维立体视频以其独特的景深
效果给用户带来前所未有的奇妙体验［3］
。随着好莱坞推出《阿凡达》等立体电影，三维视频技术逐渐成为多媒体信息产
业的热门话题［4－6］
。与传统的单目视频相比，三维视频包含的数据量成倍增加［7］
。为了避免信道中数据量激增，必须对其进行有效的编码压缩。近年来，全球各大研究机构都投入大量精力对三维视频编码技术进行深入研究。
1三维视频编码技术
根据传输形式不同将三维视频分为两大类：1）纯视频格
式，需要传输所有视角的数据［8］
；2）深度增强格式，传输有限个单目视频及其深度序列，
在解码端利用视点合成技术生成虚拟视点［9］
。这两类三维视频由于传输形式不同而采用不同的编码方式。
1．1纯视频格式三维视频
纯视频格式三维视频由多路具有细微视角差异的视频组成，由两台（或多台）相邻摄像机从不同角度同时对同一场景进行拍摄得到，这些视频可以直接在三维立体显示设备上播放。1．1．1
立体视频编码
最直接的双通道立体视频编码方式是采用Simulcast 方
法直接对左右视点数据进行独立压缩，如图1（a ）所示，但是
左右视点间的相关性没有得到利用，编码效率较低［10］
。早在
十几年前，
MPEG-2Multiview Profile 就提出结合左右视点之间的交叉相关性和同一视点内部的时空相关性来提高立体视频编码效率［11－12］
。近年来，立体补充增强信息（Stereo Supplemental Enhancement Information ，Stereo SEI ）和帧组合补
充增强信息（Frame Packing Arrangement SEI ）被纳入到H.264/AVC 中［13］。根据Stereo SEI ，在编码前将左右视点以左右/上下方式交错排列成一段视频，然后通过场间预测来消除视点间的交叉冗余，在解码端通过反交错将立体视频还原成两段独立视点，如图1（b ）所示。该方式与原有的H．264编
解码器完美兼容，
不需要改变原有硬件结构。2009年7月，国际运动图像专家组（Moving Picture Expert Group ，MPEG ）颁
布了MPEG-4AVC Stereo High Profile ，作为多视点视频编码
（Multiview Video Coding ，MVC ）标准的一个子集［14］。然而，Stereo High Profile 只适用于逐行和隔行扫描的双通道立体视频序列，不支持临场感更强的多视点视频和自由视点视频。1．1．2
多视点视频编码
多视点视频是由多台相邻摄像机从不同角度对同一场景
进行拍摄得到的多路视频序列［15］
。多视点视频的数据量巨
大，相邻视点间的交叉冗余信息比双通道立体视频大得多，为
了最大限度地提高压缩率，
在编码时采用一种基于分层B 帧（Hierarchical B Pictures ，HBP ）的视点—时间金字塔型预测结构［16－18］
，如图2所示。该结构被MVC 的官方测试模型JMVC 采纳［19］
。
2009年1月，国际联合视频小组（Joint Video Team ，JVT ）
第31卷第9期2011年9月
计算机应用
Journal of Computer Applications Vol．31No．9Sep．2011
发布了MVC 标准［20］
，将其作为H．264/AVC High Profile 的扩
展部分，
并且与ISO /IEC 14496-10（Annex H ）第五版相结合。2009年12月推出的三维立体视频蓝光碟就是采用MVC 标准来进行编码的。MVC 标准定义了目前编码效率最高的多视点视频编码方式，支持随机访问功能。JMVC 编码器采用与H.264/AVC High Profile 相同的编码工具来进行视点间/视点内预测，通过多参考帧管理类来实现视点间参考帧的引用，MVC 并不支持隔行扫描的视频序列。与Stereo SEI 不同，为了保证MVC 的后向兼容性，多视点视频的基本视点（主视点）采用与H．264/AVC 单路视频相同的编码结构和方式，任何与H.264/AVC 兼容的解码器都能直接用来对多视点视频进行解码
。
图1
立体视频编码方式
图2多视点视频HBP 编码结构
1．1．3
纯视频格式三维视频面临的挑战
虽然纯视频格式的三维视频能够给用户带来立体视觉感受，但是，由于每个视点都是由固定位置的摄像机事先拍摄好的，多摄像机之间的同步、校准以及不同角度视频内容之间的
颜色均衡问题是需要克服的难点
［21－22］
。另外，场景的深度信息不能根据显示设备的类型和尺寸来调整，
三维视频的景深图3深度增强三维视频系统流程
效果不具备尺度伸缩性。并且，解码端输出的视点数量有
限，无法提供自由视点视频的“环视”效果［23］
。虽然MVC 算
法可以大大提高编码效率，压缩之后的数据量比Simulcast 方法少很多，但是MVC 算法的压缩率实际上是与视点的数量成正比的，视点数目越多，压缩率越高；而在实际应用中传
输无限多个无缝连接的多路视频序列势必会给带宽造成巨
大压力［24］
。
1．2深度增强格式三维视频
深度增强三维视频形式多样，如单路视频及其深度序
列、多视点视频及其深度序列，以及分层深度视频等
［25－26］
。深度序列是一组只包含深度信息的灰度图像序列，是用来合成虚拟视点的中间数据，而不是供终端用户观看的视频。深度图中像素点灰度值范围为［
0，255］，灰度值越大表示该点离摄像机越近
［27－28］
。深度增强三维视频的系统流程如图3所示。首先，采用
多视点摄像机（或双目摄像机）和深度摄像机从不同角度拍摄同一场景得到N 路视频数据及其深度序列，其中，深度序列可以由深度摄像机直接获取或采用深度估计算法由二维视频
图像变换得到［29］
。将K （K ≤N ）路视频及其深度序列送入多
视点视频编码器JMVC 直接进行编码压缩。
压缩后的码流通过信道传输到接收端，解码器根据不同显示设备的参数和用户的观看需求对视频进行解码及视点合成等后处理。例如，利用解码后的K 路视频及其深度图，结合视点合成技术得到虚
拟视图，
最终获得M （K ≤N ＜M ，N ≥1）个视点的数据，用户可以选择观看不同角度的三维立体视频
［30－34］
。采用深度增强三维视频格式，只需要传输有限个角度的单目视频及其深度序列，就能获得扩展性非常强的三维立体显示效果。然而，高保真度的三维画面质量必须依靠高效的
深度估计和视点合成这两项关键技术来实现［35］
。
1．2．1深度估计技术
与彩色视频相比，编码深度序列只需要10% 20%的比特信息，大大节省了传输带宽。由于现有的
深度传感器获得深度图的空间分辨率和深度范围都有
限，无法得到高质量的三维图像，实际应用中很少采用［36］
。目前，采用高效的深度估计算法获得二维视频
的深度图，
实现二维到三维视频的转换是学术领域内的研究热点
［37－38］
。基于小板的深度信息估计方法和基于形状自适应
小波的编码方法能有效保持深度图的边缘，但是对视点间相关性的利用率低，在低纹理、遮挡区域，以及复
杂场景变化区域易造成三维视频图像过分割现象，最终导致编码的低效和绘制图像的低质量。基于图割的深度估计算法得到的深度信息空间准确度不高，同一静止物体在不同时刻的深度估计结果不
一致，其性能不能完全满足实际需求
［39－40］
。文献［41］利用平均亮度—梯度联合匹配测度函数代替
单像素亮度匹配，
考虑了深度图的空间、时间特征，可以在一定程度上提高深度图的准确度。
总的说来，如何获得精确的深度图，减小对象边界以及低纹理区深度不连续处的错误；如何在实
现高效编码的同时避免深度图中对象边缘周围的
斑点闪烁和振铃效应等赝像是当前三维视频编码研究领域所要解决的关键问题。需要研究深度图与纹理图之间的关系，获得高效的深度图表示方法和编码方法，引入半像素精度的深度估计技术，结合时空相关性和视点间相关性来提高深度图的质量。
1．2．2视点合成技术
视点合成技术是三维视频编码的关键技术之一［42］
。如
图4所示，解码端得到描述同一场景的彩色视频V1、V5、V9及其深度序列D1、D5和D9，采用视点合成技术，由基于深度图的图像绘制方法，通过三维渲染技术生成多个位置的虚拟视点，最终将9个视点的内容同时传送到三维显示器上显示，
4542计算机应用第31卷
处在不同位置的观众都能欣赏到对应于其视角的三维立体视频，形成“环视”的效果。如果采用纯视频格式，需要同时传输9路视频数据，占用带宽极大，缺乏实际可行性。而采用深度增强格式，只需要传输3路视频及其深度序列，在解码端利用视点合成技术就能得到中间视点的内容
［43－44］
。
目前的视点合成技术主要分为基于三维几何模型绘制和
基于图像绘制两类方法。其中基于图像绘制的方法是通过对参考图像的插值或像素投影来产生新的虚拟视点图像，不需要
复杂的建模过程，
能够实时合成高质量的中间视图，被广泛应用于视点合成技术中。如图5所示，利用参考视点图像的深度信息，结合相机参数将参考图像的像素通过三维变换映射到三维空间点，进而再从三维空间点投影到虚拟图像中。考虑到摄
像机旋转、
平移等变化造成的场景遮挡问题，需要对合成图像中的遮挡与空洞问题进行修复以提高虚拟视点的质量
。
图4
深度增强三维视频示意图
图5视点合成技术流程
2国际三维视频标准的制定现状
目前，支持立体显示的深度增强三维视频种类繁多，没有统一的国际标准。为了适应不同类型不同尺寸的立体显示设
备（如电影院、家用电视、移动设备等）［45］
，有必要确定一种国
际通用的深度增强三维视频格式，使其支持高质量的自由视
点视频应用［46］
，适应多种观看方式（如二维高清电视、立体显
示效果、
自由视点电视等）。MEPG 于2011年4月发布了国际三维视频标准（3DV /FTV ）的提案［47－49］
，面向全球各大科
研机构征集三维视频编码技术的实现方案。MPEG 专门为三维视频编码技术研究发布了一系列测试序列，如表1所示。这些序列都由一维平行摄像机阵列拍摄得到，涵盖了不同场景复杂度（如室内和户外等）的各类视频内容，各路视频整像素精度的深度信息和每个相机的参数均可获得。
与MVC 标准相比，
3DV /FTV 标准对码率的要求将更加严格，
适合在有限码率的分布式环境下传输。深度增强三维视频在编码端和解码端的数据量都大大减少，只需要在编码端输入有限个视角的视频数据（如1 3个视点及其深度图或视差图等附加信息），解码端根据不同的显示设备需求，利用视点合成技术生成任意角度的虚拟视图序列，最终实现自由
视点视频绘制，
避免直接传输多路纯视频格式数据引入的带宽问题。
高效的深度估计算法和视点合成算法是三维视频编码中
的两大核心模块［50］
。MPEG 的3DV 小组专门制定了深度估计参考模型（Depth Estimation Reference Software ，DERS ）和视点合成参考模型（View Synthesis Reference Software ，VSRS ）来
推进这方面的研究。采用DERS 模型，可以得到与输入视频对应的整像素精度的深度序列；然后通过二维彩色视频及其深度信息，结合VSRS 模型来生成虚拟视点。在实验环境下，为了衡量视点合成算法的有效性，通常将密集摄像机阵列拍摄到的可以作为虚拟视图的视点作为标准参照序列，然后采
用峰值信噪比（Peak Signal-to-Noise Ratio ，PSNR ）来对测试序列和标准序列进行像素级的比较。然而，这种计算PSNR 的客观评价方式没有考虑到由运动物体移动引起的边缘不连续
性，评价结果往往与主观质量效果存在较大差异［51］
。因此，高效的主观质量评价方法也是3DV /FTV 标准制定过程中需要着重讨论的问题之一。在目前的三维视频标准化进程中，通常将原始视频和合成的中间视点组成一个立体视频对，用
立体显示器来测试其显示效果，
用以作为深度估计和虚拟视图合成算法的一种主观质量评价方式。
表1
三维视频测试序列的参数列表
视频名称提供机构视点数目分辨率Pantomime Nagoya University 801280?960Champagne_tower
Nagoya University 801280?960Kendo Nagoya University 81024?768Balloons Nagoya University
81024?768Book_arrival HHI 161024?768Lovebird1ETRI 121024?768Newspaper GIST 9
1024?768Mobile
Philips 720?540Beer Garden
Philips 1920?1080Caf éGIST 51920?1080Poznan_hall Poznan University 91920?1080Poznan_street Poznan University 91920?1080Poznan_carpark
Poznan University
91920?1080
3结语
三维视频在自由视点电视、三维电视、虚拟现实和远程医疗领域展现了广泛的应用前景。与纯视频格式相比，深度增强三维视频以其传输数据量小、深度信息具有尺度变换性等
优势受到广泛关注，
是3DV /FTV 标准制定过程中着重研究的三维视频格式。深度增强三维视频的画面质量在很大程度上取决于画面保真度以及虚拟视图绘制技术的有效性。目前，广大科研人员正在努力探索高效的深度估计技术和视点合成技术，预计在2012年后完成国际3DV /FTV 标准的制定工作。参考文献：
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（下转第2464页）
表4算法优化前后峰值信噪比与比特率对比
序列量化
参数
峰值信噪比/dB
TZSearch算法优化算法变化量
比特率/kbps
TZSearch算法优化算法变化量
ballroom exit soccer 2439．457039．43950．01751533．221544．5511．33 2837．804637．78380．0208922．04929．277．23 3236．066536．04400．0225555．52558．793．27 3733．558033．53060．0274280．81281．951．14 2440．771440．75450．0169667．24669．692．45 2839．632139．62490．0072353．50355．201．70 3238．102038．08730．0147209．51211．391．88 3735．829935．81080．0191105．34106．971．63 2440．389540．35060．03891353．751365．3011．55 2838．675638．61500．0606759．47765．215．74 3236．584636．53630．0483398．07396．91－1．16 3734．120834．09720．0236142．80141．23－1．57
4结语
分析JMVC中TZSearch算法的原理及最优点分布情况，提出一种优化算法，主要从搜索模型选取、搜索策略、自适应阈值设置几个方面优化算法。实验结果表明，优化算法取得了一定程度的效果，大幅度地减少了算法编码时间，提高了多视点视频编码实时性。同时重建视频质量在容忍度内，编码开销也在可控范围内。但优化算法对某些序列的效果相对较差，重建视频质量下降较多，算法编码时间减少相对较少，有待进一步改进。同时，算法主要针对平行放置摄像机所得的视频序列，测试序列也只有两个，下一步工作要采用多个视点的视频序列进行测试，同时提出一种对汇聚型摄像机所得视频序列也适合的优化算法。
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近代以来世界的科学发展历程.doc
近代以来世界的科学发展历程 考点提示 近代科学技术 （1）经典力学、相对论、量子论 （2）进化论 （3）蒸汽机的发明和电气技术的应用 知识清单 知识梳理 一、物理学的重大进展 （一）近代自然科学产生的背景 经济基础——资本主义经济发展，生产经验的积累。 思想准备——文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了思想。 个人因素——科学家具有科学精神。 （二）经典力学 1、伽利略——意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家。 （1）主张：为了解自然界，必须进行系统地观察和实验。 （2）通过实验证实，外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因。 （3）通过实验，发现了自由落体定律等物理学定律，大大改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念。 （4）开创了以实验事实为依据并具有严密逻辑体系的近代科学，为牛顿经典力学的创立和发展奠定了基础，被誉为近代科学之父。 2、牛顿——17世纪英格兰伟大的物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家。 （1）牛顿在其经典著作《自然哲学的数学原理》一书中，提出了物体运动三大定律和万有引力定律。把地球上的物体运动和天体运动概括到同一理论之中，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。 （2）牛顿经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。海王星的发现是证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最成功的范例。 （3）数学方面，牛顿是微积分的发明者之一。另外牛顿还发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜等。 （三）相对论的创立： 1、背景：19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的新问题。20 世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出相对论。 2、内容：包括狭义相对论和广义相对论。 狭义相对论——物体运动时，质量随着物体运动速度增大而增加，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
三维技术的发展历程
三维技术的发展历程 何为三维？三维技术有包含有哪些？所谓三位，按大众理论来说，只是人为规定的互相交错的三个方向，用这个三维坐标，看起来可以吧整个世界任意一点的位置确定下来。原来的三维是为了确定位置，现在，三维技术主要运用于动漫产业，下面我就以三维动画为例，简述三维动画在三维技术中的发展历程。 三维动画又称3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。 三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，这项新技术能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字等等。 三维动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视3D动画、特效后期合成、影视剧特效动画等。 其发展到目前为止可以分为3个阶段。 第一阶段
1995-2000年是第一阶段,这一阶段是最初的三维动画(房地产动画、建筑动画、数字沙盘)和初步发展时期。在这一阶段,皮克斯/迪斯尼动画电影是一个关于市场D的主要参与。. 1995年玩具总动员（Toy Story） 1998年虫虫危机（A Bug's Life） 1999年玩具总动员2（Toy Story 2 ） 2001年怪兽电力公司（Monsters, Inc.） 第二阶段 2001年至2003年为第二阶段,这一阶段是三维动画(房地产动画、建筑动画、数字沙盘)的快速发展时期.在这个阶段,三维动画(房地产动画、建筑动画、数字沙盘)从"一个人的游戏"已成为皮克斯和梦工厂动画的"两个人咬":你(梦工场)的史瑞克,我(皮克斯)来打开一个怪物公司;你(皮克斯)搞海底总动员,我(梦工厂)发起鲨鱼故事.此阶段发展迅猛，结合国外电脑硬件飞速发展，逐渐开始批量创作三维影视动画片。此刻中国三维动画也开始逐步兴起，有环球数码投入巨资和开展在中国本土培养优秀的影视制作人员，开始创作自己的第一部三维动画电影《魔比斯环》。 2003年海底总动员（Finding Nemo）★可爱小鱼尼莫的海底大冒险2004年超人总动员（The Incredibles）★炫目的超人家族 第三阶段 从2004年开始,三维到其发展的鼎盛时期第三阶段---动画.在这个阶段,三维动画(房地产动画、建筑动画、数字沙盘)将成为"超过一人的游戏":华纳兄弟公司推出了强大的圣诞气氛,"极地快车";已成功推出了福克斯
高清视频编码器中文说明书H265-H264汇总
H.265/H.264高清视频编码器 上海禾鸟电子科技有限公司荣誉出品
一、产品简介 H.265/H.264高清视频编码器有HDMI\SDI\VGA三种高清接口产品，是由上海禾鸟电子自主研发的用于高清视频信号编码及网络传输直播的硬件设备，采用最新高效 H.265/H.264高清数字视频压缩技术，具备稳定可靠、高清晰度、低码率、低延时等特点。输入高清HDMI、SDI、VGA高清视频、音频信号，进行编码处理，经过DSP芯片压缩处理，输出标准的TS网络流，直接取代了传统的采集卡或软件编码的方式，采用硬编码方式，系统更加稳定，图像效果更加完美，广泛用于各种需要对高清视频信号及高分辨率、高帧率进行采集并基于IP 网络传送的场合,强大的扩展性更可轻易应对不同的行业及需求，可作为视频直播编码器，录像，传输等应用。采用工业控制精密设计，体积小，方便安装，功率小于5W，更节能，更稳定。 特点： ●高性能硬件编码压缩 ●支持H.265高效视频编码 ●支持H.264 BP/MP/HP ●支持AAC/G.711高级音频质编码格式 ●CBR/VBR码率控制，16Kbps～12Mbps ●网络接口采用100M、1000M 全双工模式 ●主流，副流可推流不同的服务器 ●支持高达720P，1080P@60HZ的高清视频输入 ●支持图像参数设置 ●HDMI编码支持HDCP协议，支持蓝光高清 ●支持HTTP，UTP，RTSP，RTMP，ONVIF 协议 ●主流与副流采用不同的网络协议进行传输 ●WEB操作界面，中英文配置界面可选 ●WEB操作界面权限管理 ●支持广域网远程管理(WEB) ●支持流分辨率自定义输出设置 ●支持码流插入中英文字功能，字体背景、颜色可选 ●支持码流插入3幅透明图像水印功能，XY轴可设置 ●支持一键恢复出厂配置 二、产品应用： 1、4G移动直播高清前端采集 2、高清视频直播服务器 3、视频会议系统视频服务器 4、数字标牌高清流服务器 5、教学直播录像系统前端采集 6、IPTV电视系统前端采集
基于率失真优化的高效视频编码技术研究
哈尔滨工业大学工学博士学位论文 目录 摘要 .................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................ III 目录 .................................................................................................................... V I Contents ............................................................................................................. I X 图表索引 .......................................................................................................... XII List of Figures and Tables .............................................................................. XV 第1章绪论 .. (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 数字视频压缩原理 (2) 1.2.1 数字冗余 (2) 1.2.2 数字视频编码框架 (3) 1.3 数字视频编码标准的发展 (4) 1.3.1 第一代视频编码标准 (5) 1.3.2 第二代视频编码标准 (5) 1.4 新一代视频编码标准 (7) 1.4.1 HEVC (7) 1.4.2 AVS2 (13) 1.5 率失真优化 (14) 1.6 本文课题的提出以及主要贡献 (17) 第2章率失真优化技术研究现状 (21) 2.1 率失真模型研究现状 (21) 2.2 帧内率失真优化研究现状 (24) 2.3 帧间率失真优化研究现状 (26) 2.4 基于视觉特性的率失真优化研究现状 (27) 2.5 码率控制研究现状 (28) 2.5.1 二次模型 (28) 2.5.2 R-Lambda模型 (29) 2.5.3 R-SSIM模型 (30) 2.5.4 R-ρ模型 (31) ─ VI ─
最新的高效音视频编码及视频图像处理技术
最新的高效音视频编码及视频图像处理技术 在视频领域，图像视频的很多问题困扰着广大IT技术人员。现在给大家介绍几种明显改善图像视频质量的方法。小弟知识浅薄，还请各位大虾多多指教，资深前辈可以飘过。 缩放（scaler） 通过缩放（scaler）算法处理过的图像视频质量明显提高，更加清晰，而且保持图像的平滑性的同时还加入了对图像的增强处理，使放缩后的图像细节更加丰富。 1、算法复杂度低，运算量小，处理速度快 2、支持任意比例放大和缩小 3、放大后的图像边缘不会产生锯齿现象 4、放大后的图像细节更丰富，边缘不模糊 视频图像预处理（Video image processing） 图片或视频拍摄时，由于光线（不足或过曝），设备原因，天气影响等会使图片或视频有噪声。视频会议当室内光线较暗时，拍摄的视频效果非常一般，所以就可以应用该算法将视频图像进行预处理，可以得到非常好的效果，而且可以压缩图像的大小，提高视频码率，使图像视频更加清晰。 插帧（FRC）当视频帧率过低时，画面会一卡一卡的，会给人带来非常差的视觉效果。那么就可以通过插帧（FRC）算法来将视频插成高帧率的视频，使视频更加流畅顺滑，何乐而不为呢。 当某些特殊场合，如网络视频，由于受带宽的影响，数据传输只需要传输低帧率的视频源，在终端通过插帧算法（FRC）可以将低帧率提高到所需要的高帧率，大大节省带宽和存储空间，又可以改善视频画面的流畅程度，应用范围非常广泛。 去隔行（de-interlacing） 去隔行应用范围更是广泛，视频源隔行丢数据，可以通过该算法在终端自动恢复丢失的数据，仅利用极少的资源便可以大幅提高视频的质量，节约带宽。 这些算法都可以大幅提高视频图像的质量，应用了这些算法之后可以使产品在该领域鹤立鸡群。
中国科技发展历程
中国科技发展历程 古代中国——科学技术成就辉煌 中华民族的科技活动有着悠久的历史，曾经为人类发展作出过巨大的贡献，并且在16世纪中期以前一直处于世界科技舞台的中心。早在距今3300多年以前的甲骨文中就有有关日食的记载。距今2500年以前的战国时期问世的《考工记》准确地记载了六种不同成份的铜锡合金及其不同用途。公元1世纪初期的西汉时期，中国人发明了造纸术，公元105年左右中国科学家蔡伦又改进和提高了造纸技术，从而使造纸技术在中国迅速推广开来。公元3世纪左右，中国人发明了瓷器，这一技术在11世纪传到波斯，由那里经阿拉伯于1470年左右传到意大利以及整个欧洲。到唐朝，中国科学家发明了火药，并在公元9世纪首次将其用于战争之中。在11世纪中期的宋朝，中国科学家发明的指南针和活字印刷技术得到了广泛的应用。15世纪中期，中国医学家时珍所著的《本草纲目》成为中国古代医学发展的集大成者。到此时为止，中国古代科学的发展达到了顶峰时期，四大发明已经先后登上了历史舞台。著名英国科学家约瑟博士认为，中国“在3世纪到13世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平”，现代西方世界所应用的许多发明都来自中国，中国是一个发明的国度。 由于从明代14世纪60年代末始以来，中国对外长期实行“闭关锁国”政策，影响了近代科学技术在中国的传播和发展，并使之处于相对停滞状态。 与此同时，欧洲成为现代科学的发源地，生产力突飞猛进，科学技
术获得迅速进展。中国逐渐拉大了与世界先进国家的距离。 近现代中国——科技发展历经曲折 在近代历史上，积贫积弱的中国不仅在科技发展上乏善可，而且自1840年鸦片战争以后还逐步沦为半殖民地半封建的国家。一个有着光辉灿烂历史的文明古国就这样退出了世界科技舞台。 19世纪中叶，一批向西方寻求救国真理的中国先行者，倡导科学救国、教育救国，主学习西方的先进科学技术。 于是中国开始有了出国求学者。1847年，来自香山南屏镇的容闳来到美国，3年后，他考入耶鲁大学。1854年，他又以优异的成绩从这所大学毕业，成为历史上毕业于美国大学的第一位中国人。1872年至1875年，清朝政府先后派出四批共120名青少年到美国留学。1905年，中国废除了科举制度，清政府举行了第一次归国留学生考试。这些归国人员为引进西方的先进科学技术发挥了一定的作用。 1911年10月10日，在武昌爆发了辛亥革命。在革命先行者领导下，终于推翻了延续两千多年的封建专制帝制，中国走向。 是近代中国主科学救国的先驱。但是，20世纪前叶的中国，动荡不安，科学技术事业发展的物质条件极差，所以发展依然很缓慢。 第一次世界大战结束后，为反对“巴黎和会”上帝国主义列强强加给中国的不平等条约，1919年5月4日，中国爆发了伟大的爱国救亡运动，即“五四运动”。“五四运动”提倡与科学，为中国近代科学的诞生扫清了道路。当时的留美学生元任、任鸿隽、铨、胡适等在美国发起组织了中国科
三维立体显示技术发展现状与前景分析
三维立体显示技术现状分析与应用前景
目录 引言： (3) 1、三维立体技术概述 (3) 1.1、概念 (3) 1.2、特点 (3) 2、三维立体显示技术研究 (4) 2.1、眼镜式3D (4) 2.1.1、色差式 (4) 2.1.2、互补色 (4) 2.1.3、偏振光 (4) 2.1.4、时分式 (5) 2.2、裸眼式3D (5) 2.2.1、光屏障式 (5) 2.2.2、柱状透镜 (5) 2.2.3、指向光源 (6) 3、三维立体技术应用 (6) 3.1、应用范围 (6) 3.2、目前已存在的 (6) 4、三维立体技术发展存在的问题 (7) 4.1、技术壁垒 (7) 4.2、消费者体验 (7) 5、三维立体技术发展前景 (8) 【参考文献】 (8)
【摘要】本文主要介绍了3D立体技术在商业应用上的发展现状，以及其发展前景。首先介绍了3D立体技术的概念和相关特征，然后简要说明其分类和技术应用，主要介绍了在显示方面的技术，分析了其存在的技术壁垒、发展存在的问题和适用盲区，最后介绍了它的发展前景。 【关键词】3D立体技术显示技术眼睛式裸眼式现状分析发展前景 引言： 随着计算机技术和和网络技术的飞速发展，3D立体的应用研究也越来越受到广泛关注。它已然不止在高科技的商业上层出现，2008年北奥会开幕式的立体卷轴的设计，2010年欧洲出现了第一张3D报纸，同年在国际消费电子展上出现了3D电视，而电影《阿凡达》将全球影视视角提高到三维立体的角度，国内随后也有《龙门飞甲》的3D特效给观众带来了前所未有的体验。日本京都府精华町的东洋纺阪京研究所开发3D电子模特，也将3D技术应用到虚拟服装领域。目前，国内也出现了很多3D特效的商业广告，在昆明就有公交站台广告，一些整形医院也推出了一系列基于三维立体技术的平面广告，满足了消费者对整体或局部立体感的需求。这些都是三维立体技术在生活中的应用。 1、三维立体技术概述 1.1、概念 （1）、三维立体图：是一类能够让人从中感觉到立体效果的平面图像。观察这类图像通常需要采用特殊的方法或借助器材。 (2)、三维立体技术:利用先进的数码合成技术制作神奇三维立体，选择清晰的照片或底片将其扫描到电脑里，直接在电脑里利用专业的三维立体制图软件进行配图和数字处理，用高精度彩喷机打印出来，再用冷裱机装裱即可。 （3）、三维立体显示技术：将三维影像通过一定的手段显示出来，并被观众体验到的技术。 1.2、特点 （1）、视觉上层次分明色彩鲜艳，具有很强的视觉冲击力。 （2）、立体图给人以真实、栩栩如生，人物呼之欲出，有身临其境的感觉，有很高的艺术欣赏价值。 （3）、利用三维立体图像包装企业，使企业形象更加鲜明，突出企业实力和档次，增加影响力
常见的几种高清视频编码格式
高清视频的编码格式有五种，即H.264、MPEG-4、MPEG-2、WMA-HD以及VC-1。事实上，现在网络上流传的高清视频主要以两类文件的方式存在：一类是经过MPEG-2标准压缩，以tp和ts为后缀的视频流文件；一类是经过WMV-HD(Windows Media Video High Definition)标准压缩过的wmv文件，还有少数文件后缀为avi或mpg，其性质与wmv是一样的。真正效果好的高清视频更多地以H.264与VC-1这两种主流的编码格式流传。 H.264编码 H.264编码高清视频 H.264是由国际电信联盟(iTU-T)所制定的新一代的视频压缩格式。H.264 最具价值的部分是更高的数据压缩比，在同等的图像质量，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的 MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍。正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在 MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要1Mbps～2Mbps 的传输速率，目前H.264已经获得DVD Forum与Blu-ray Disc Association采纳，成为新一代HD DVD的标准，不过H.264解码算法更复杂，计算要求比WMA-HD 还要高。 从ATI的Radeon X1000系列显卡、NVIDIA的GeForce 6/7系列显卡开始，它们均加入对H.264硬解码的支持。与MPEG-4一样，经过H.264压缩的视频文件一般也是采用avi 作为其后缀名，同样不容易辨认，只能通过解码器来自己识别。 总的来说，常见的几种高清视频编码格式的特点是能够以更低的码率得到更高的画质，相同效果的MPEG2与H.264影片做比较，后者在容量上仅需前者的一半左右。这也就意味着，H.264不仅能够节省HDTV的存储空间，而且还可以
三维软件的应用现状与发展前景
三维软件CAD/CAM是在三维软件CAD和三维软件CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在三维软件生产中综合应用的一个新的飞跃。三维软件CAD/CAM是改造传统三维软件生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、三维软件结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。三维软件CAD/CAE在技术的迅猛发展，软件，硬件水平的进一步完善，为三维软件工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计，制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化，集成化、网络化的最优选择。 一、三维软件CAD/CAM发展概况 三维软件CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM 软件的发展进程。目前通用CAD/CAM 软件的发展现状如下:CAD技术经历了二维平面图形设计，交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟产品建模技术等。随着互联网的普及，智能化(intelligent)、协同化(collaborative )、集成化(integrated)成为技术新的发展特点，使CAD技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。 二、三维软件CAD/CAM的特点 一个稳定的、可以满足实际生产设计需要的三维软件CAD/CAM系统应该具备下列特点: (l)三维软件CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。三维软件设计中因为三维软件的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计的。所以无论设计什么类型的三维软件，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。否则，就无法输人关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。另外，为了编制NC加工程序，计算刀具轨迹，也需要建立三维软件零件的几何模型。因此，几何造型是三维软件CAD/CAM中的一个重要问题。 (2)标准化是实现三维软件CAD的必要条件。三维软件设计一般不具有唯一性。为了便于实现三维软件CAD，减少数据的存储量，在建立三维软件CAD系统时首先要解决的问题便是标准化问题，包括设计准则的标准化、三维软件零件和三维软件结构的标准化。有了标准化的三维软件结构，在设计三维软件时可以选用典型的三维软件组合，调用标准三维软件零件，需要设计的只是少数工作零件。 (3)设计准则的处理是三维软件CAD中的一个重要问题。人工设计三维软件所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。 三、三维软件CAD/CAM的优势 计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使三维软件设计和制造工艺更加合理化。系统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和三维软件结构的优化。 (1) CAD/CAM可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。CAD 与CAM的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。 (2) CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省，例如，冲压件的毛坯优化排样可使材料利用率提高5?7锊捎肅AM可加工传统方法难以加工的复杂三维软件型面，可减少三维软件的加工和调试工时，使制造成本降低。CAD/CAM的经济效益有些可以估算、有些则难以估算。由于采用CAD/CAM术，生产准备时间缩短，产品更新换代加快，大大增强了产品的市场竞争能力。(3) CAE/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。 (4) 随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，三维软件CAD/CAM/CAE一体化技术可以大大增加三维软件的可靠性，减少直至不需要试模修模过程，提高三维软件设计、制造的一次成功率。 四、三维软件行业采用三维软件CAD/CAM技术的原因 传统的三维软件设计与制造方法不能适应工业产品迅速更新换代和提高质量的要求。因此国内外企业纷纷采用三维软件CAD/CAM技术。三维软件行业采用三维软件CAD/CAM技术的主要理由是:
云计算与云数据管理技术研究的.doc
息和数据。云计算作为一项新型的实用性技术，一定程度上提高了计算能力的商业性，通过网络传播和售卖实现了降低售卖成本的目的，同时还充分发挥了实用性，使企业的相关工作得以全面落实。 （三）云计算的体系结构 云计算的体系结构非常庞大，并且具有很强的复杂性，一般以“云”网络为核心，联接到其他网络和服务器，发送出相关的数据信息。同时通过虚拟技术的支持扩展相关服务器的功能，在云计算的平台上实现各种信息资源的整合，达到为用户提供更多更有效数据的目的，提升了计算能力和储存能力。完善的云计算体系结构应包括云端用户、部署工具、服务目录、管理系统这主要的四个部分。 二、云数据管理技术的主要特点 （一）规模大，海量性 随着近年来互联网技术应用的发展和普及，一些互联网技术是通过传感器来进行数据信息的采集来完成相关的工作。而随着应用技术的发展和推广，数据量变得越来越大，并且还在快速的增长。云计算中的“云”具有规模大的特性，以云计算为基础而构建的信息服务或设备也具有大规模的特点，并且应用于处理海量性的信息数据。另外云计算还可以无限扩展，同时处理成百
上千的信息节点。这种可以无限扩大和伸缩的特点满足了不同用户的不同需求，在云计算的数据管理技术中也要注重技术和方法的改进，提高信息数据的管理水平和处理水平，重视信息数据的整合、提取和推理，有助于工作决策的完成。 （二）安全可靠性 云计算的技术包括了虚拟化技术、互联网技术及分布式计算等比较成熟的技术手段，为云计算的可靠性提供了有效的保证。并且云计算在安全性方面也具有优势，云计算采用了不同服务器上的信息数据多副容错的方式，计算的信息节点采用了同构互换技术，这些都极大地提高了云数据管理的安全性。 （三）异构性 由于应用云计算技术的领域和行业的不同，云计算的数据采集设备和方式也各不相同，存在着一定的差异性。每个行业中云计算所获取的结构和数据形态也存在着不同的差别，需要根据具体的实际情况，来判断采取不同的传感器，例如二氧化碳浓度传感器、温度传感器和湿度传感器等。不同的传感器在应用的时候，传递信息和获取信息的形式也是不尽相同的，这些差别会带来数据分析、处理和访问等各个环节的差别，另外数据的多源性也会造成数据的类型各不相同，不同类型的数据信息也有不同的格式，从而会出现半结构化数据、非结构化数据和结构化数据同时存在的情况，使信息数据存在异构性的特点。 （四）不确定性 云计算的运行环境中数据信息具有一定的非确定性，主要
视频编解码三大技术：现状与未来发展
视频编解码技术视频编码技术是网络电视发展的最初条件。只有高效的视频编码才能保证在现实的互联网环境下提供视频服务。H.264或称为MPEG-4第十部分(高级视频编码部分)是由ITU-T和ISO/IEC联手开发的最新一代视频编码标准。H.264可应用于网络电视、广播电视、数字影院、远程教育、会议电视等多个行业。 视频编解码三大技术 网络适应性是影响网络监控设备能否取得更快发展和普及的重要因素，因此，接下来将会有大量的网络适应性技术被应用到IP前端与管理平台中，视频编码器也不例外。在这些网络适应性技术中，与存储、传输、管理相关的三个方面应该是最迫切的。 1、ANR技术 与存储相关的网络适应性技术主要是ANR。ANR的前提是视频编码器支持本地存储，同时系统部署有中心存储。网络正常时，所有录像在中心完成;当网络发生故障时，支持ANR的视频编码器和中心管理平台将同时侦测到故障，并各自建立与时间相关的日志，同时视频编码器启动本地录像，利用本身内置的存储介质进行存储;在网络恢复正常后，视频编码器与中心管理平台将比较各自建立的日志，检查比对网络失效时的数据，然后由视频编码器将本地存储的录像上传至中心存储设备，完成后自动删除本地录像。ANR技术一方面可以提升存储可靠性，另一方面可以保证录像文件的完整性和统一管理性。 2、速率调整 与传输相关的网络适应性技术主要是指速率调整技术。网络正常时，视频编码器以正常编码速率上传监控码流到中心平台;当网络发生拥塞时，视频编码器能自动检测到拥塞，然后通过自动调整视频分辨率、视频帧率等编码参数进行码流占用带宽的调整，以保证监控码流可以稳定上传;当网络恢复时，视频编码器再自动恢复之前的编码传输。 3、人性化设计 与管理相关的网络适应性技术主要是指人性化设计。网络发生拥塞时，要能够主动提示管理人员和浏览人员并记录;前端视频编码器IP地址与其他设备冲突时，要能够有一定的机制通知中心管理平台，由平台主动提示相关工作人员并记录等等。 视频编解码发展现状与未来 向网络化发展的趋势意味着许多产品越来越需要支持多种标准。在视频监控应用中，未来的监控产品研发明显趋势之一是支持新的视频标准，如H.264/A VC、A VS等，而支持多种格式编解码的能力也很关键。此外，对基于不同编码标准、不同帧速率、不同分辨率的视频流进行格式转换的能力是另一项关键能力。 未来视频编码技术发展的趋势，是标准化和专业化并存。标准化的内涵，不仅是遵循提高压缩率的核心价值来制定新的视频编码标准，而且是在物联网大产业的趋势下，与主流数字化多媒体技术紧密结合，制定形成跨行业、跨应用的更大范围、统一开放的标准体系。专业化，则是在标准化的基础之上，以底层属性互相兼容为前提，针对各领域的专业需求进行百花齐放的扩展，形成贴近应用而各具特色的产品。 在跨越式前进的同时，视频编解码技术将为视频监控向高清化、智能化、网络化源源不断的输入“能量”，推动监控产业繁荣发展。 作为主要应用领域之一，监控行业已经走在编解码技术发展的前沿。可以预见，随着技术的不断发展，越来越多的视频压缩标准可以针对具体应用提供越来越高的压缩效率和越来越丰富的工具。另外，向网络化发展的趋势意味着许多产品越来越需要支持多种标准。 而在视频监控应用中，未来的监控产品研发明显趋势之一是支持新的视频标准，如H.264/A VC、A VS等，而支持多种格式编解码的能力也很关键。此外，对基于不同编码标准、不同帧速率、不同分辨率的视频流进行格式转换的能力是另一项关键能力。
三维技术的发展与应用上课讲义
三维技术的发展与应 用
三维技术的发展与应用 唐强数码艺术学院影视动画90952Y班 摘要：本文开篇以何为三维？三维技术又包含有哪些？这两问作为出发点，简述了三维的定义，并以三维技术中的三维动画为例简述三维动画在三维技术中的发展与应用。其中介绍了三维动画的定义、三维动画技术的应用与发展、三维动画设计与制作流程。并在最后探讨了中国三维动画的现状与未来，得出了中国三维动画产业发展潜力巨大，但技术的发展成熟仍然有很长的一段路要走。 关键字：三维技术；发展；应用 引言：何为三维？三维技术又包含有哪些？所谓三维，按大众理论来讲，只是人为规定的互相交错（垂直是一个很有特性的理解）的三个方向，用这个三维坐标，看起来可以把整个世界任意一点的位置确定下来。【1】原来，三维是为了确定位置。现在，三维技术主要多运用于动漫产业，我国三维动画主要有《探索地球村》（据说是中国第一部三维动画），《精灵世纪》（中国首部原创高清晰全三维卡通巨片），《魔比斯环》等。下面我就以三维动画为例，简述三维动画在三维技术中的发展与应用。 1、三维动画的发展 1.1、什么是三维动画
三维动画又称3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。【2】 就在几年以前，我们还只能从中央视台和有限的境外频道看到少量的电脑动画镜头，因为当时的制作成本高，难度大。早先的计算机动画系统的价格要花成百上千万资金，而后在桌面工作站上制作动画成本大大降低。使得动画被越来越多的应用于电视、广告和电影中，到了今天，电脑的功能愈来愈强大，以至我们不仅可以看到电视栏目包装、广告、电影中充满电脑动画技术，更有不少电脑爱好者在自己的个人电脑上玩起了电脑动画制作。在各类动画当中。最有魅力并运用最广的当属三维动画。二维动画可以看成三维动画的—个分支，它的制作难度及对电脑性能的要求都远远低于三维动画。过去制作三维动画需要程序员的维护和操作。如今，计算机价格在不断降低，性能则在不断的增强，三维动画软件，则是功能愈来愈强大，操作起来也是愈来愈容易，这使得三维动画有更广泛的运用，毕竟我们的世界是立体的，所以只有三维动画才让我们感到更真实。因此，三维动画（3D动画）其实是相对于二维动画（2D动画师）而言的。因其采用了立体空间的概念。所以更显真实，而且对空间操作的随意性也比较强，也更容易吸引人。三维动画就是通过计算机用特殊的三维软件建造物体模型，把模型放在这个三维空间的舞台上，从不同的角度用灯光照射，然后赋予每个部分动感和强烈的质感得到的效果。
常见的几种高清视频编码格式
常见的几种高清视频编码 格式 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
高清视频的编码格式有五种，即、MPEG-4、MPEG-2、WMA-HD以及VC-1。事实上，现在网络上流传的高清视频主要以两类文件的方式存在：一类是经过MPEG-2标准压缩，以tp和ts为后缀的视频流文件；一类是经过WMV- HD(Windows Media Video High Definition)标准压缩过的wmv文件，还有少数文件后缀为avi或mpg，其性质与wmv是一样的。真正效果好的高清视频更多地以与VC-1这两种主流的编码格式流传。 编码 编码高清视频 是由国际电信联盟(iTU-T)所制定的新一代的视频压缩格式。最具价值的部分是更高的数据压缩比，在同等的图像质量，的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的 MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高～2倍。正因为如此，经过压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在 MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，只需要1Mbps～2Mbps的传输速率，目前已经获得DVD Forum与Blu-ray Disc Association采纳，成为新一代HD DVD的标准，不过解码算法更复杂，计算要求比WMA-HD还要高。 从ATI的Radeon X1000系列显卡、NVIDIA的GeForce 6/7系列显卡开始，它们均加入对硬解码的支持。与MPEG-4一样，经过压缩的视频文件一般也是采用avi 作为其后缀名，同样不容易辨认，只能通过解码器来自己识别。 总的来说，常见的几种高清视频编码格式的特点是能够以更低的码率得到更高的画质，相同效果的MPEG2与影片做比较，后者在容量上仅需前者的一半左右。这也就意味着，不仅能够节省HDTV的存储空间，而且还可以在手机等带
科学技术发展史论文
成都理大学 科学技术史论文题目：世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 彭静 201206020228 核自学院 指导老师：周世祥
世界科技发展史回顾与未来科技发展展望 科学技术发展史是人类认识自然、改造自然的历史，也是人类文明史的重要组成部分。今天，当人类豪迈地飞往宇宙空间，当机器人问世，当高清晰度数字化彩电进入日常家庭生活，当克隆羊多利诞生惊动整个世界之时，大家是否会感受到，人类经历了一个多么漫长而伟大的科学技术发展历程。 一．古代科技发展概况 大约在公元前4000年以前，人类由石器时代跨入青铜器时代，并逐渐产生了语言和文字。在于自然界的长期斗争中，人类不断推动着生产工具和生产技术的进步，与此同时，人类对自然界的认识也不断丰富，科学技术的萌芽不断成长起来。 世界文明发端于中国，埃及，印度和巴比伦四大文明古国。中国古代科学技术十分辉煌，但主要在技术领域。中国的四大发明对世界文明产生巨大影响。古代中国科技文明的主要支桂有天文学、数学、医药学、农学四大学科和陶瓷、丝织、建筑三大技术,及世界闻名的造纸、印刷术、火药、指南针四大发明。四大发明：造纸、印刷术、火药、指南针。 生活在尼罗河和两河流域的古埃及和巴比伦人在天文学，数学等方面创造了杰出的成就，埃及金字塔名垂史册，印度数学为世界数学发展史大侠光辉的一页。 古希腊是科学精神的发源地，古希腊人创造了辉煌夺目的科学奇迹，在人类历史上第一次形成了独具特色的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。在人类历史上第一次形成了独具特色的的理性自然观，为近代科学的诞生奠定了基础。毕达哥拉斯，希波克拉底，以及百科全书式的学者亚里士多德都是那一时期的解除代表人物。公元前3世纪，进入希腊化时期的古希腊获得更大的发展，出现了欧几里得，阿基米德和托勒密三位杰出的科学家，使得古代科学攀上三座高峰。 公元最初的500多年中，欧洲的科学技术持续衰落，5世纪后进入黑暗的年代，并且延续了1000多年，科学一度成为宗教的婢女。但是科学精神在14世纪发出自己的呐喊，近代实验科学的始祖逻辑尔-培根像一颗新星，点亮了欧洲的天空。 在整个古代,技术发展的水平不高,科学也没有达到系统的程度,不同地域的人民之间还未建立起长期稳定的经济、文化联系, 但许多古代的科学技术成果, 如阳历和阴历, 节气、月、星期和其它时间单位的划分, 恒星天区的划分和名称,数学的基础知识和十进制记数法、印度——阿拉伯数字、轮车技术、杠杆技术、造纸术、印刷术等等,都已深深镶入了整个人类文明大厦的基础。 古代自然科学的发展还停留在描述现象，总结经验的阶段，个学科的分野并不明确，因而具有实用性，经验性和双重性，但它给近代科学的发展准备了充分的条件。 2.近现代科学技术的发展
高清视频编码封装格式知多少
高清视频编码方式何其多 今天我们就为大家普及一下关于购买高清播放机之前需要了解的关于视频文件的知识，了解了视频文件的解码格式以及封装格式，相信大家就会对高清有进一步的了解，也有可能爱上他，知道自己也需要一个。为自己去买一个抱回家。下篇文章也会介绍一下关于音频方面的相关知识，请大家继续关注。 当我们去观察一个视频的文件时候，我们会发现在后缀名上即：“.***”，发现各不相同，许多人就迷迷糊糊了，为了让大家有一个清晰的思路，话不多少，笔者尽力借助各种资料以让每个人都明白的方式来阐述给大家。 普及了O(∩_∩)O~ 编码方式： 在高清视频编码格式方面，我们可以经常会见到以下这几个命名：MPEG-2 TS、Divx、Xvid、H.264、WMV-HD和VC-1。目前发展过程中，MPEG-2、H.264、VC-1是其中最为关注的。由于在高清视频格式后来发展过程中，由于两家公司，东芝与sony的竞争中，就是HD-DVD 与蓝光的较量中，虽然最后HD-DVD退出了竞争，以蓝光的胜利结束，但是他们都选择支持这三种编码格式，也说明了他们的有很大的竞争优势。也是后来被关注最多的格式。
各种格式的发展历程 ■ MPEG编码 首先我们先介绍一下MPEG。MPEG是英文Moving Picture Experts Group的简称，翻译过来也就是运动图像专家组。该专家组建于1988年，可以说很早，他们专门负责建立视频和音频标准，而成员都是为视频、音频及系统领域的技术专家。简单讲就是个行业里的组织，专门对数字内容做出业界规范的组织。 MPEG 大家现时泛指的MPEG-X版本，就是由ISO(International Organization for Standardization)所制定而发布的视频、音频、数据的压缩标准。ISO是国际标准制定组织，我们喝的牛奶或者用的什么产品上经常看的的ISO9000之类的就是一个意思。 MPEG发展的很早，目前也分类很多，了解了他对大家帮助很大。 ● MPEG1：MPEG1是最早出现的，这时候我们就广泛认识到这个组织和他们的标准了。还记得VCD吗？VCD 就是其中最主要的代表。VCD这个具体的格式是从日本而来的，并遵守MPEG1规格。 ● MPEG2：其代表是DVD。一般为480P（640*480）。DVD当时都符合这个标准。 ● MPEG4：Xvid 和H.264（下文重点提到）同属于MPEG4格式，是高于MPEG1、2的新一代数字媒体格式。 ● MPEG-2是由MPEG和ITU-T双方合作开发的。因此MPEG-2在ITU-T的命名规范中被称之为H.262。有时候我们还会看到“MPEG2-HD”或“MPEG2-TS”字样，其实这都是在说MPEG-2（为我们普通消费者增加了多少麻烦啊！！）。 之所以叫做MPEG2-HD是为了区别DVD常采用的MPEG2而做的区分。因为480P格式的
新一代视频编码技术---H.265HEVC高效视频编码技术
新一代视频编码技术--- H.265/HEVC高效视频编码技术 音视频信息包含图像、语音、文字等各种信息，是人与人之间沟通的重要媒介，因此以音视频为核心的视频会议、视频指挥、视频监控、可视电话等各种音视频系统成为现代各个行业和领域信息化建设领域的重点。然而，高清晰的实时图像数据量巨大，以图像分辨率为1920X1080，颜色取样深度为24bit，每秒帧数为60帧的实时高清视频为例，未经压缩处理的图像通过网络传输每秒的流量将达到355.957MB。 为了实现在有限带宽下传输如此高数据量的视频图像，音视频应用系统通过使用编码设备将图像进行压缩编码大幅降低数据量后再通过网络传输，目前这些编码设备主要采用H.264编码技术。H.264又称MPEG-4part10，由VCEG和MPEG联合组成的JVT （JointVideoTeam）于2003年3月正式发布，经过十余年的发展，H.264已被业内的厂商广泛的采纳和使用。 H.264采用帧内、帧间预测技术，高精度、多模式的位移估计，整数变换编码以及先进的量化处理和滤波处理，在同等保真条件下，大幅提高了编码效率。但是，H.264也存在一定的局限性，例如，由于图像分辨率的大大增加，单个宏块所表示的图像内容信息大大减少，H.264所采用的4×4或8×8宏块经过整数变换后，低频系数相似程度也大大提高，出现大量冗余，导致H.264编码对高清视频的压缩效率明显降低，而目前720P，1080P高清图像已经成为音视频应用系统的主流，未来图像分辨率将达到4K（4096 x 2160）、8K（8192×4320），H.264已经无法满足用户对高清视频图像传输的需求。 新一代视频编码技术---H.265/HEVC高效视频编码技术的出现为解决这问题提供了手段。 H.265/HEVC在现有的主流视频编码标准H.264上保留了一些较为成熟的技术和继承其现有的优势，同时采用了基于四叉树结构的编码分割、预测编码技术等先进的编码技术，视频压缩效率将比H.264提高大约一半，可以轻松实现在低带宽下实现1080P图像的传输，同时支持4K、8K高清图像的传输。业内厂商纷纷开展了H.265/HEVC编码产品的研发和应用，例如武汉兴图新科已率先实现H.265/HEVC编码器的规模化应用，推出支持HDSDI 、DVI、HDMI 等各种视频制式的H.265/HEVC高清编码器，该型号的编码器在同等图像质量下，图像数据量只有MPEG2的1/16，MPEG4的1/6，H.264的1/2，同时实现在高达25%丢包率的不稳定网络环境下稳定传输。随着用户对高清和超高清视频的需求，基于H.265/HEVC标准的编码器将得到广泛的应用。
三维可视化技术的发展与应用
1早期三维可视化方式及存在问题 早期的三维可视化主要是将原始设计文件通过CAD/CAM软件来进行读取，但是企业中所使用的软件又各不相同，各CAD/CAM软件基于历史原因及不同的开发目的，内部数据记录方式和处理方式不尽相同，开发软件的语言也不完全一致，导致原始设计文件在不同的CAD/CAM软件中不能被交换与共享。 图一 为了改善此问题，国际上出现了一批具有代表性的数据交换标准格式，如的美国的IGES，ISO的STEP，德国的VDAIS、VDAFS，法国的SET等等。产品设计图档能够在不同CAD/CAM软件中进行浏览（见图一）。 针对IGES和STEP格式，德国Pro STEP做了一个关于曲面模型转换的对比测试可以很直观的反应目前两种格式所存在的问题。其中有六个CAD软件系统参加了测试，测试结果如下： ● 99.8%的曲面模型可以成功地采用STEP进行转换 ● 92.6%可以成功地采用IGES进行转换
图二 此项对比测试可以更明显的看到，两种格式虽然对于三维可视化起到一定的辅助作用，但无论STEP和IGES格式中任意一个都无法准确的完成曲面模型的数据转换。 另外两种格式的文件大小显得较为臃肿，并且需要大型的CAD/CAM软件系统的读取支持等，不利于进行传播交流。这些不利因素使得我们对改变传统的三维可视化方案需求迫切。 随着技术的不断进步，信息化厂商纷纷推出各种新的三维数据交流及可视化方案，目的是在保留基本三维模型信息的基础上，实现文件轻量化以及与三维软件无关联性,来满足企业需求。 2 众厂商积极推出轻量级三维可视化解决方案 2.1主流推行轻量化格式软件厂商一览 各厂商都推出了能够进行三维可视化的轻量级CAD数据格式，具有典型代表性的见表一。目前几乎所有的基于产品生命周期管理的软件厂商都有自己的三维