視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的研究與實(shí)現(xiàn)——畢業(yè)論文

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1、浙江傳媒學(xué)院本科畢業(yè)論文 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的研究與實(shí)現(xiàn) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 論文題目 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的研究與實(shí)現(xiàn) Research and Implementation of Video-Transition Effect 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 二級(jí)學(xué)院名稱(chēng)： 電子信息學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 廣播電視工程 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱(chēng)： 合作/企業(yè)教師： 職 稱(chēng)： 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的研究與實(shí)現(xiàn)摘要: 近年來(lái)，隨著視音頻技術(shù)的迅猛發(fā)展，模擬信號(hào)數(shù)字化的深入，影視作品的制作水準(zhǔn)日益精湛，人們對(duì)影視作品的要求也越來(lái)越高。同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越青睞于用數(shù)碼攝像設(shè)備來(lái)記錄生活，非線(xiàn)性編輯也漸漸在家庭用戶(hù)中流行。而在鏡頭間引

2、入轉(zhuǎn)場(chǎng)、特效效果，也是視頻處理不可或缺的功能。 轉(zhuǎn)場(chǎng)是一個(gè)視頻到另外一個(gè)視頻的平滑過(guò)渡，特效能大幅提高影視鏡頭的表現(xiàn)力和藝術(shù)效果，給觀眾帶來(lái)視覺(jué)沖擊。本文分析了多種視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)和特效的合成原理，并用仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，制作了閃黑、飛入、擦除、百葉窗、裂像五個(gè)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)和畫(huà)中畫(huà)、畫(huà)面擴(kuò)縮兩個(gè)視頻特效。其核心是用兩個(gè)或多個(gè)視頻作為輸入視頻，經(jīng)過(guò)對(duì)視頻幀的分析規(guī)劃和圖像處理，能夠合成含轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的輸出視頻。本文還分析了視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的通用框架，為開(kāi)發(fā)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)提供了更加模塊化、靈活、可擴(kuò)展的方法。關(guān)鍵詞：視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)；視頻特效；圖像處理；視頻合成RESEARCH AND IMPLEMENTION OF VIDEO-TRA

3、NSITION EFFECTAbstract：In recent years,With the rapid development of video & audio technology and analog signal digitization,films and television programs are made in higher exquisite production standards.Peoples requirement of films and television programs is higher and higher too.At the same time,

4、more and more people prefer to record the life by digital camera equipment.Non linear editing is also creeping into vogue in home users.However,the video-transition effect is the necessary function of video processing.Video-transition is a smooth transition from one video to another,video effect can

5、 improve the expression and artistic effect of video camera greatly,bringing visual impact to the audience.This paper analysis the synthesis principle of multiple video transitions and effects,and makes experiments with simulation software,worked out five transitions(black,fly in,wipe,flip over,spli

6、t)and two effects(PIP,Stretch).The core of this experiment is input two videos(or more than two videos)，analyse its frames and handle frames,finally output a video with transition effect.This paper also analyzes the way of creating video-transition effects with modular, flexible and extensible frame

7、work. Keywords： video-transition;video effect;image processing;video synthesis目 錄1 緒論 11.1 選題背景及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 研究目的及意義2 1.4 本文的主要內(nèi)容及工作安排32 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的概要研究 3 2.1 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的應(yīng)用方向和分類(lèi)3 2.2視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效設(shè)計(jì)思路43 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的詳細(xì)設(shè)計(jì)6 3.1 源視頻的獲取6 3.1.1 圖像在矩陣中的顯示6 3.1.2 視頻序列的獲取73.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境9 3.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)9 3.2.2 運(yùn)行環(huán)境103.3 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的設(shè)計(jì)與測(cè)試1

8、0 3.3.1 閃黑轉(zhuǎn)場(chǎng)11 3.3.2 飛入轉(zhuǎn)場(chǎng)12 3.3.3 擦除轉(zhuǎn)場(chǎng)12 3.3.4 百葉窗轉(zhuǎn)場(chǎng)13 3.3.5 裂像轉(zhuǎn)場(chǎng)14 3.3.6 畫(huà)中畫(huà)14 3.3.7 畫(huà)面擴(kuò)縮164 總結(jié)與展望 17 4.1 總結(jié) 17 4.2 展望 18致 謝19參考文獻(xiàn) 20附 錄21浙江傳媒學(xué)院本科畢業(yè)論文 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的研究與實(shí)現(xiàn)1 緒論1.1 選題背景與意義近年來(lái)，隨著視音頻技術(shù)的迅猛發(fā)展，模擬信號(hào)數(shù)字化的深入，影視作品的制作水準(zhǔn)日益精湛，人們對(duì)影視作品的要求也越來(lái)越高。同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越青睞于用數(shù)碼攝像設(shè)備來(lái)記錄生活，非線(xiàn)性編輯也漸漸在家庭用戶(hù)中流行。而在鏡頭間引入轉(zhuǎn)場(chǎng)、特效效果，也是視頻處理不

9、可或缺的功能。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在人類(lèi)獲取的信息中，視覺(jué)信息約占60%，而視頻圖像正是人類(lèi)獲取視覺(jué)信息的主要途徑1。追溯到1829年，比利時(shí)著名的物理學(xué)家約瑟夫普拉托提出“視覺(jué)滯留”原理2，即當(dāng)人們眼前的物體被移走之后，該物體反映在視網(wǎng)膜上的物象不會(huì)立即消失，會(huì)繼續(xù)短暫滯留一段時(shí)間。與此同時(shí)，在歐洲的物理學(xué)教科書(shū)和物理實(shí)驗(yàn)室中也表明，人眼的視覺(jué)特性可以將一系列獨(dú)立的畫(huà)面組合起來(lái)，成為連續(xù)運(yùn)動(dòng)的視象。也就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的，視頻由一幅幅畫(huà)面構(gòu)成，稱(chēng)為幀，當(dāng)幀的播放速率達(dá)到足夠快時(shí)，就能形成間斷不被發(fā)覺(jué)的流暢視頻。直到1895年，隨著法國(guó)的奧古斯特盧米埃爾和路易盧米埃爾兄弟成功以每秒16畫(huà)格的速度拍攝和放映

10、圖像清晰穩(wěn)定的影片，并研制成功“活動(dòng)電影機(jī)”2，電影誕生后視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)、特效便一直作為電影語(yǔ)言不可或缺的創(chuàng)作手段沿用至今，經(jīng)久不衰，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。所謂視頻“轉(zhuǎn)場(chǎng)”，用通俗的話(huà)來(lái)說(shuō)，就是從一個(gè)視頻到另外一個(gè)視頻的平滑過(guò)渡。在視頻中引入轉(zhuǎn)場(chǎng)，能夠使影視作品內(nèi)容的邏輯條理性更強(qiáng)、富于節(jié)奏、情節(jié)的發(fā)展更清晰。所謂視頻“特效”，就是用來(lái)表現(xiàn)非常規(guī)現(xiàn)象和正常手段及技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景的一種技術(shù)手段。數(shù)字視頻技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)字視頻特效技術(shù)在電視和電影制作中起到了越來(lái)越重要的作用。特效能夠在節(jié)約拍攝時(shí)間、降低影片成本的情況下完成巨大、困難甚至危險(xiǎn)的攝制任務(wù)，創(chuàng)造全新的影視鏡頭，此外，視頻特效在虛擬現(xiàn)實(shí)方面也

11、起到了重要的作用，它能夠大幅提高影視鏡頭的表現(xiàn)力和藝術(shù)效果，給觀眾帶來(lái)視覺(jué)沖擊。因此，對(duì)于視頻特效的研究就成為了人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)之一。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 伴隨著電腦技術(shù)的飛速發(fā)展，影視業(yè)慢慢地走進(jìn)了一個(gè)數(shù)字技術(shù)開(kāi)創(chuàng)的新的影視天地。到1996年時(shí)，在美國(guó)大約有50以上的影片用電腦技術(shù)制作視覺(jué)畫(huà)面。步入2l世紀(jì)，影視制作技術(shù)迎來(lái)了新的數(shù)字時(shí)代。其已經(jīng)成為當(dāng)代影視作品中的一種有效的表現(xiàn)手法。數(shù)字轉(zhuǎn)場(chǎng)特效在后期制作素材或后期剪輯中是一個(gè)有力的工具，同時(shí)也是貫穿在影視制作中每一道工序的非常重要手段。而對(duì)于視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)與特效的研究是一門(mén)影視作品的視覺(jué)藝術(shù)和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的學(xué)問(wèn)。 在視覺(jué)藝術(shù)方面，視頻

12、節(jié)目中場(chǎng)面的轉(zhuǎn)換，是內(nèi)容發(fā)展到一定程度的要求3。目前的電影轉(zhuǎn)場(chǎng)可以方法分為“有技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)”和“無(wú)技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)”4兩種?！坝屑记赊D(zhuǎn)場(chǎng)”是用光學(xué)技巧方法實(shí)現(xiàn)場(chǎng)面轉(zhuǎn)換的，多用“淡入淡出”、“劃”等技巧。使用技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)可以使影片的過(guò)渡明確，段落層次十分清晰?！盁o(wú)技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)”是運(yùn)用跳切來(lái)轉(zhuǎn)換時(shí)空，注重動(dòng)作的大跳躍和時(shí)空的大跳躍，但這種大跳躍要以時(shí)間、故事情節(jié)、人物關(guān)系的合理聯(lián)系為依據(jù)，可以起到場(chǎng)景、段落轉(zhuǎn)換自然流暢，加強(qiáng)喜劇效果，突出影片的整體感。對(duì)于觀眾來(lái)說(shuō)，場(chǎng)面轉(zhuǎn)換的視覺(jué)心理要求是：心理的隔斷性和視覺(jué)的連貫性3。所謂的心理的隔斷性，就是要使觀眾有明確的段落感。所謂的視覺(jué)的連貫性，就是利用造型因素和轉(zhuǎn)場(chǎng)手法，使

13、人在視覺(jué)上感到場(chǎng)面和場(chǎng)面之間，段落與段落之間的過(guò)渡自然、流暢。對(duì)于技巧和無(wú)技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)兩種方式，前者強(qiáng)調(diào)了心理的隔斷性而忽視了視覺(jué)的連貫性，而后者卻恰恰相反，強(qiáng)調(diào)的是視覺(jué)的連貫性。在數(shù)字技術(shù)方面，轉(zhuǎn)場(chǎng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到一部作品的編輯質(zhì)量。2004年，梁麗等對(duì)電視畫(huà)面過(guò)渡與合成的技術(shù)手段進(jìn)行總結(jié)，并提出利用視頻切換設(shè)備將來(lái)自不同圖像源的信號(hào)通過(guò)電子處理，來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)場(chǎng)效果的方法5。組接的技術(shù)手段主要有混合、掃換、鍵控、切換四大類(lèi)，借助按鍵來(lái)通斷直流控制電壓以控制相關(guān)集成電路來(lái)通斷視頻信號(hào)。2005年，基于對(duì)不同轉(zhuǎn)場(chǎng)特效共同點(diǎn)，開(kāi)發(fā)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的一個(gè)模塊化、靈活、可擴(kuò)展的模型6被提出，它把視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)分為4個(gè)

14、子模塊：輸入視頻中的源區(qū)域，生成視頻中的目標(biāo)區(qū)域，源區(qū)域到目標(biāo)區(qū)域的映射方法，背景。每個(gè)模塊都可以展開(kāi)獨(dú)立的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，并且子模塊有很好的可取代、可修改和再利用性。讓高效制作大量視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)樣式成為可能，讓實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場(chǎng)模型的子模塊能夠通過(guò)并行方式被開(kāi)發(fā)。而對(duì)于特效的研究，隨著視頻特效技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻特效軟件越來(lái)越受到關(guān)注，硬件商們不斷地為其提供更好的服務(wù)設(shè)施，軟件功能和品種也越來(lái)越多。不過(guò)到目前為止，特技軟件的開(kāi)發(fā)是整個(gè)計(jì)算機(jī)界最難、最復(fù)雜的技術(shù)之一7，而且只限高度專(zhuān)業(yè)化人員使用，且價(jià)格相當(dāng)昂貴。目前活躍在影視制作的合成軟件與3D軟件Inferno*、Flame*、Fire*、Maya、3Dmax

15、等。這些軟件各有所長(zhǎng)、分別運(yùn)行于從超級(jí)到中、高檔的SGI工作站上，他們之間通過(guò)相互集成組合，可優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)發(fā)揮出強(qiáng)大的功能。如實(shí)時(shí)環(huán)境中的二維和三維視覺(jué)效果、多層合成圖像、圖像運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定和跟蹤、人物復(fù)制和場(chǎng)景延伸、變形及用于摳像、顏色調(diào)整和繪畫(huà)的工具。按照特效的產(chǎn)生方式與真實(shí)影像的關(guān)系，我們可以將視頻特效大體分為三大類(lèi)別：計(jì)算機(jī)生成影像、數(shù)字影像處理、數(shù)字影像合成。綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)于視頻特效的研究，大體可以分為以下幾個(gè)方向： （1）對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的實(shí)時(shí)特效系統(tǒng)的研究； （2）對(duì)數(shù)字圖像處理的研究； （3）對(duì)視頻合成方法的研究。1.3 研究目的及意義在影視作品制作初期，特效鏡頭是以各項(xiàng)技術(shù)來(lái)配合來(lái)完成的。

16、到如今，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和電視數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步下，非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)產(chǎn)生了。如電視臺(tái)常見(jiàn)的索貝、大洋非編系統(tǒng)，又如常見(jiàn)于PC上的Adobe premiere、canopus edius等，它們都擁有強(qiáng)大的視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效模塊。令人震撼的畫(huà)面效果，就是在這一過(guò)程中產(chǎn)生的，而非線(xiàn)性編輯軟件功能的強(qiáng)弱，往往也是體現(xiàn)在這方面。非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展，一方面使影視制作的技術(shù)含量在增加，越來(lái)越“專(zhuān)業(yè)化”，另一方面，也使影視制作更為簡(jiǎn)便，越來(lái)越“大眾化”，制作視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效也更加方便了。2005年，中國(guó)的一些學(xué)者為開(kāi)發(fā)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)提出了一個(gè)更加模塊化、靈活、可擴(kuò)展的模型6，將視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的開(kāi)發(fā)推向一個(gè)規(guī)范、通用的方向

17、。然而，目前多數(shù)非線(xiàn)性編輯都是以工作站形式運(yùn)作，非線(xiàn)性編輯軟件大都需要專(zhuān)用注冊(cè)，它們往往是局限于一段時(shí)間內(nèi)對(duì)于同一視頻的剪輯。本課題致力于研究視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的原理，并將轉(zhuǎn)場(chǎng)特效用編程方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，可方便地用于日常的視頻與特效合成，并能同時(shí)對(duì)多個(gè)視頻進(jìn)行加特效轉(zhuǎn)場(chǎng)處理，此外，也可以作為開(kāi)發(fā)非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)、數(shù)字電視特技機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)場(chǎng)特效模塊的技術(shù)支持。因此，研究和實(shí)現(xiàn)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效，具有廣泛和實(shí)際的意義。 1.4 本文的主要內(nèi)容及工作安排 本文在論述安排上主要分為以下幾個(gè)部分： 第一章 簡(jiǎn)要介紹視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的研究背景，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及本課題的主要研究目的和意義； 第二章 簡(jiǎn)要介紹視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的概要研究，包括視

18、頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的應(yīng)用方向和分類(lèi)、視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路； 第三章 詳細(xì)介紹視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的設(shè)計(jì)方法，包括閃黑、飛入、擦除、百葉窗、裂像五個(gè)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)，和畫(huà)中畫(huà)、畫(huà)面擴(kuò)縮兩個(gè)視頻特效；介紹實(shí)驗(yàn)測(cè)試的環(huán)境和平臺(tái)，并用matlab進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得出結(jié)果； 第四章 總結(jié)全文，指出自己所做工作以及設(shè)計(jì)和論文需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。2 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的概要研究 2.1 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的應(yīng)用方向和分類(lèi) （1）視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)在電視畫(huà)面中的應(yīng)用。在電視畫(huà)面中，電視圖像的傳送除了要保證必要的技術(shù)指標(biāo)外，還要講求藝術(shù)效果。一些大型的文藝節(jié)目和體育比賽的現(xiàn)場(chǎng)直播往往是由幾部、乃至幾十部攝像機(jī)從不同角度進(jìn)行拍攝，所有的圖像源產(chǎn)生的

19、信號(hào)最后集中到視頻切換設(shè)備供導(dǎo)演選擇。導(dǎo)演根據(jù)節(jié)目需要，在不同時(shí)刻將其中的某一路信號(hào)送往發(fā)射機(jī)。為加強(qiáng)電視節(jié)目的藝術(shù)效果，還可利用視頻切換設(shè)備，將來(lái)自不同圖像源的信號(hào)通過(guò)電子處理，組合成新的圖像信號(hào)，形成生動(dòng)、新穎的畫(huà)面，或者產(chǎn)生實(shí)地拍攝不易達(dá)到的效果。從電視畫(huà)面的重現(xiàn)效果來(lái)看，電視節(jié)目的播放過(guò)程實(shí)際上是不斷發(fā)送和重現(xiàn)一個(gè)時(shí)間序列的二維平面圖像的過(guò)程。首先，從時(shí)間序列來(lái)看，一個(gè)電視節(jié)目是由許多鏡頭組接而成的。組接是由一個(gè)鏡頭轉(zhuǎn)換為另一個(gè)鏡頭的過(guò)程，也稱(chēng)作畫(huà)面過(guò)渡。組接的技術(shù)手段主要有混合、掃換、鍵控、切換四大類(lèi)8。切換在電視屏幕上表現(xiàn)為：一個(gè)畫(huà)面瞬間變換為另一個(gè)畫(huà)面；混合也稱(chēng)作慢轉(zhuǎn)換，慢轉(zhuǎn)換在

20、屏幕上表現(xiàn)為一個(gè)畫(huà)面由強(qiáng)變?nèi)踔林饾u消失，而另一畫(huà)面同時(shí)由弱變強(qiáng)至最終取代；掃換是一種分畫(huà)面特技，即整個(gè)電視屏幕被，兩個(gè)畫(huà)面分割，并且兩個(gè)分畫(huà)面的分界線(xiàn)還可沿所需方向移動(dòng)；鍵控是利用一個(gè)視頻信號(hào)中不同部位參量（例如亮度和色度）的不同，經(jīng)過(guò)處理形成高/低雙值鍵控信號(hào)，去控制電子開(kāi)關(guān)，使待合成的兩路視頻信號(hào)交替輸出，形成一個(gè)畫(huà)面的一部分被摳掉而填進(jìn)另一畫(huà)面的效果，俗稱(chēng)“摳像”。（2）視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)在電影畫(huà)面中的應(yīng)用。就電影的轉(zhuǎn)場(chǎng)方法而言，總體上有“有技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)”和“無(wú)技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)”兩種。“有技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)”技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)是通過(guò)電子特技切換臺(tái)或后期軟件中的特技技巧，對(duì)兩個(gè)畫(huà)面的剪輯來(lái)進(jìn)行特技處理，完成場(chǎng)景轉(zhuǎn)換的方法。一般包括

21、疊化、淡出淡出、翻頁(yè)、定格、翻轉(zhuǎn)畫(huà)面和多畫(huà)屏分切等技巧。使用技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)可以使影片的過(guò)渡明確，段落層次十分清晰?！盁o(wú)技巧轉(zhuǎn)場(chǎng)”就是不用技巧手段來(lái)“承上啟下”，而是用鏡頭的自然過(guò)渡來(lái)連接兩段內(nèi)容。使用攝像機(jī)鏡頭的推、拉、搖、升、降、跟、甩、移都可用來(lái)轉(zhuǎn)場(chǎng)。這種自然的過(guò)渡是建立在選擇相宜鏡頭的基礎(chǔ)上。在連接處，通過(guò)一兩個(gè)合適的鏡頭自然地承上啟下，這在一定程度上加快了影視畫(huà)面的節(jié)奏，體現(xiàn)出編輯者的巧妙構(gòu)思與創(chuàng)作技巧。常用的轉(zhuǎn)場(chǎng)方式有相同主體轉(zhuǎn)場(chǎng)、主觀鏡頭轉(zhuǎn)場(chǎng)、特寫(xiě)轉(zhuǎn)場(chǎng)、空鏡頭轉(zhuǎn)場(chǎng)、利用情節(jié)和內(nèi)容的呼應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)場(chǎng)。（3）視頻特效在虛擬演播室中的應(yīng)用9。虛擬演播室是一種全新的電視節(jié)目制作工具，虛擬演播室技術(shù)包

22、括色鍵技術(shù)、計(jì)算機(jī)虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)、攝像機(jī)跟蹤技術(shù)等10。虛擬演播室技術(shù)是在傳統(tǒng)色鍵摳像技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用了計(jì)算機(jī)三維圖形技術(shù)和視頻合成技術(shù)，根據(jù)攝像機(jī)的位置與參數(shù)，使三維虛擬場(chǎng)景的透視關(guān)系與前景保持一致，經(jīng)過(guò)色鍵合成后，使得前景中的主持人看起來(lái)完全浸盡于計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的三維虛擬場(chǎng)景中，從而創(chuàng)造出逼真的、立體感很強(qiáng)的電視演播室效果。 2.2視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效設(shè)計(jì)思路基于對(duì)不同效果共同點(diǎn)的分析，對(duì)于視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)而言，兩個(gè)視頻的交匯處，即第一個(gè)視頻的最后幾幀和第二個(gè)視頻的前幾幀是圖像處理的重點(diǎn)。因此，轉(zhuǎn)場(chǎng)的產(chǎn)生可以分為幾個(gè)獨(dú)立的邏輯部分，我們把設(shè)計(jì)過(guò)程分為四個(gè)步驟（如圖2-1）：將輸入視頻分解成幀對(duì)需要

23、加入轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的幀進(jìn)行處理對(duì)處理完成的幀進(jìn)行排序，合成視頻并播放獲取輸入視頻的信息圖2-1 總體設(shè)計(jì)流程圖 （1）確定源區(qū)域；原始對(duì)象A,B 假設(shè)我們有兩個(gè)視頻素材A和B，它們分別產(chǎn)生于不同鏡頭，有著不同的場(chǎng)景和角色。 A=S1(x,t), tt1,t2 B=S2(x,t), tt3,t4 其中，x表示的是幀平面上的坐標(biāo)，t表示的是時(shí)間軸上的坐標(biāo)。 在A和B中，當(dāng)t1t2=t3t3，如圖2-2所示。我們把A稱(chēng)為前視頻素材，B稱(chēng)為后視頻素材。圖2-2：轉(zhuǎn)場(chǎng)幀序列 （2）確定目標(biāo)區(qū)域；生成對(duì)象C的定義 C=S(x,t), tt3,t2 C是轉(zhuǎn)場(chǎng)生成的視頻，或者只是滿(mǎn)足下列條件的目標(biāo)視頻： S(x,t

24、3)=S1(x,t3), S(x,t2)=S2(x,t2) 這些表達(dá)式指的是生成視頻的第一幀和最后一幀，對(duì)應(yīng)的是前視頻素材的第一幀與后視頻素材的最后一幀。 現(xiàn)在我們可以把注意力集中在生成的視頻C上。視頻C的效果取決于四個(gè)時(shí)變的因素：源區(qū)域、目標(biāo)區(qū)域、映射方法、背景。對(duì)于它們的定義都共用同一時(shí)間參考-只有引用同一時(shí)間參考，它們才會(huì)是有意義的。 （3）確定映射方法； F(S1(xA,tA),S2(xB,tB) S(x,t) tAt3,t2, tBt3,t2, tt3,t2 在這里F指的是能夠通過(guò)S1、S2來(lái)表示出S的變換法則。xA、xB和x標(biāo)記出了A、B視頻素材中各自參與轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程的像素的區(qū)域，我們

25、稱(chēng)它們?yōu)橄鄳?yīng)的源區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域。從第一個(gè)例子的研究中，我們可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域往往只包含幀平面坐標(biāo)上一塊特定的部分S（x,t），而源區(qū)域往往包含幀平面坐標(biāo)上的S1（x,t）或/與S2（x,t）。（4）背景。有時(shí)我們用圖片甚至動(dòng)畫(huà)作為背景以達(dá)到轉(zhuǎn)場(chǎng)效果。背景的一個(gè)重要的特點(diǎn)是它的像素顯示了與源素材無(wú)關(guān)的圖片信息。3 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3.1 源視頻的獲取 3.1.1 圖像在矩陣中的顯示如圖3-1是一張數(shù)字圖像與其相對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)。圖3-1 圖像與其相對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)圖像本身就是一個(gè)二維連續(xù)函數(shù)，圖像的幅度是其位置的連續(xù)函數(shù)。然而在計(jì)算機(jī)中對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字化處理時(shí)，首先必須對(duì)其空間和幅度進(jìn)行數(shù)字化處理，

26、也就是采樣、量化。對(duì)二維圖像的均勻采樣，就可以得到一副離散成MN像元的數(shù)字圖像。用I=f (m , n)表示模擬圖像f (x , y)的數(shù)字化結(jié)果。如圖3-2表示圖像的坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系中的一幅圖像可用一個(gè)二維矩陣f (m , n)表示，(m , n)為圖像元素，即像素。f (m , n)的取值為灰度，一幅圖像的灰度種類(lèi)稱(chēng)為灰度級(jí)12。f (m , n)=f ( 0, 0)f ( M-1, 0)f ( 0, 1)f ( 1, 0)f ( 1, 1)f ( 0, N-1)f ( M-1, 1)f ( 1, N-1)f ( M-1, N-1)圖3-2 圖像坐標(biāo)系 3.1.2 視頻序列的獲取視頻是利用

27、人眼的“視覺(jué)滯留”原理，將多副圖像以高于一定的速度播放，就成了連續(xù)不斷的視頻圖像。為了減少存儲(chǔ)空間，提高清晰度，便于網(wǎng)絡(luò)傳播等原因，人們往往將視頻文件以一定的算法進(jìn)行壓縮，很難將其中的某一副圖片手工提取出來(lái)。而用MATLAB提供視頻及圖像處理的工具箱，可以很方便的對(duì)視頻文件任意一副圖像進(jìn)行操作。用表3-1列出了一些常用的圖像處理相關(guān)的函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)絕大多數(shù)日常的圖像處理13。表3-1 部分與圖像相關(guān)函數(shù)列表序號(hào)函數(shù)名函數(shù)功能1Imread讀入一幅圖像文件2Imshow顯示一幅圖像3Colormap設(shè)置圖像的色彩映射4Ind2rgb將一幅索引圖像轉(zhuǎn)變?yōu)镽GB圖像5Imfinfo獲得一幅圖像

28、相關(guān)信息6Imwrite輸出一幅圖像文件用表3-2的一些與AVI文件處理相關(guān)的函數(shù)，我們可以方便讀取AVI 文件的相關(guān)信息，并利用這些信息提取出AVI 文件中任意感興趣的一幀畫(huà)面。表3-2 部分與AVI 文件相關(guān)函數(shù)列表序號(hào)函數(shù)名函數(shù)功能1Aviinfo獲得AVI視頻文件的相關(guān)信息2Aviread讀入AVI視頻文件3addframe將一幅圖像作為幀加到AVI文件中常見(jiàn)的視頻格式有：AVI、MOV、WMV、MPEG、REAL VIDEO、3GP、QuickTime、MKV、ASF、FLV等，而在Matlab中有效的讀入視頻幀則需要符合要求的視頻編碼方式，并非所有的視頻文件格式都滿(mǎn)足。故需對(duì)視頻格

29、式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便視頻幀在Matlab環(huán)境中能夠被正常讀入。因此對(duì)視頻運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行處理之前，應(yīng)先對(duì)其格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之成為恰當(dāng)?shù)腶vi格式以便讀取，從而實(shí)現(xiàn)將視頻文件轉(zhuǎn)換為圖片序列，以便接下來(lái)進(jìn)行的圖像處理。本文采用Camtasia studio 4軟件對(duì)視頻進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)碼，可以對(duì)源視頻素材進(jìn)行挑選和截取，生成視頻的編碼器選擇TechSmith Screen Capture Codec編碼，能使生成的avi視頻能夠被matlab讀取14。圖3-3 視頻素材剪輯界面 在Camtasia studio的軟件界面，素材剪輯箱中可添加所需素材，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的時(shí)間點(diǎn)編輯，打出入點(diǎn)，即可點(diǎn)擊生成視頻

30、按鈕，根據(jù)軟件的步驟點(diǎn)擊下一步，生成所需的AVI視頻素材。圖3-4 生成AVI格式的視頻編碼 在AVI編碼選項(xiàng)中，我們將視頻壓縮編碼選擇“TechSmith Screen Capture Codec”選項(xiàng)，這樣，生成出來(lái)的AVI視頻就能被matlab讀取。在Matlab函數(shù)庫(kù)中，可以直接調(diào)用aviread()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于實(shí)驗(yàn)視頻的讀??；調(diào)用aviinfo()函數(shù)可以查看該視頻的屬性，包括文件名、文件大小、幀數(shù)、幀速率等（如圖3-5）；讀取視頻后，調(diào)用video=mov.cdata，就能用videon讀取視頻中的任意一幀，n為視頻的幀號(hào)。圖3-5 matlab讀取視頻 3.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 3.2

31、.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 本實(shí)驗(yàn)采用MATLAB R2009b實(shí)現(xiàn)。圖像是人類(lèi)賴(lài)以獲取信息的最重要來(lái)源之一。圖像技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷融合，出現(xiàn)了一系列圖像處理軟件，其中最典型的是MATLAB，該軟件為圖像技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大支持。MATLAB（Matrix Laboratory）是矩陣實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)稱(chēng)，最基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)組，數(shù)字圖像用數(shù)組（矩陣）存儲(chǔ)，矩陣中的一個(gè)元素對(duì)應(yīng)于圖像的一個(gè)像素，這意味著MATLAB矩陣運(yùn)算功能可以應(yīng)用于圖像處理。MATLAB已成為國(guó)際公認(rèn)的最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件之一，具有編程簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)可視化功能強(qiáng)、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且配有功能強(qiáng)大、專(zhuān)業(yè)函數(shù)豐富的圖像處理工具箱，是圖像處理的一個(gè)

32、重要軟件工具。 數(shù)字圖像處理是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等處理的方法和技術(shù)。一般來(lái)講圖像處理主要包括三個(gè)方面11： （1）提高圖像的視感質(zhì)量，如改變圖像亮度和彩色，增強(qiáng)或抑制某些成分，對(duì)圖像進(jìn)行幾何變換等，以改善圖像的質(zhì)量。 （2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，所提取出來(lái)的特征或信息往往為計(jì)算機(jī)分析圖像提供便利。提取的特征包括很多方面，如頻域特征、灰度特征、顏色特征、邊界特征、區(qū)域特征、文理特征、形狀特征、拓?fù)涮卣骱完P(guān)系結(jié)構(gòu)等。 （3）圖像數(shù)據(jù)的變換、編碼和壓縮以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸。MATLAB強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力用于圖像處理非常有利，矩陣運(yùn)算的語(yǔ)法對(duì)MA

33、TLAB中的數(shù)字圖像同樣適用。因此本次實(shí)驗(yàn)選MATLAB實(shí)現(xiàn)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的合成。3.2.2運(yùn)行環(huán)境（1）操作系統(tǒng)：Windows 7（2）CPU：Intel（R）Core (TM) Duo 2.00G（3）內(nèi)存：2.00G（4）顯卡：NVIDIA GeForce 9200M GS（5）硬盤(pán)：250G 3.3 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的設(shè)計(jì)與測(cè)試對(duì)于不同視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的相同點(diǎn)的分析，視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵是對(duì)第一個(gè)視頻的最后幀和第二個(gè)視頻的前幾幀進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理，使其進(jìn)行平滑的過(guò)渡和銜接。如圖3-6為生成視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的流程圖，生成多種視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)（如閃黑、飛入、擦除、百葉窗、裂像等）均適用。不同轉(zhuǎn)場(chǎng)之間的差異在于對(duì)幀進(jìn)行處理時(shí)的

34、算法不同。假設(shè)我們有兩個(gè)視頻素材A和B，它們分別產(chǎn)生于不同鏡頭，有著不同的場(chǎng)景和角色，接下來(lái)本文對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)分析。是將兩個(gè)視頻文件轉(zhuǎn)換為AVI格式輸入這兩個(gè)視頻并讀取視頻信息依次讀取視頻序列中的每幀圖像設(shè)定轉(zhuǎn)場(chǎng)發(fā)生的幀數(shù)n對(duì)該幀進(jìn)行處理依次判定視頻序列的每幀是否為轉(zhuǎn)場(chǎng)或特效幀視頻的幀是否讀取完畢將處理完畢的幀排序并組成視頻輸出存儲(chǔ)至變量，等待最后排序輸出否是否圖3-6 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效設(shè)計(jì)流程圖3.3.1閃黑轉(zhuǎn)場(chǎng) 閃黑轉(zhuǎn)場(chǎng)是影視節(jié)目中最為常見(jiàn)的一個(gè)轉(zhuǎn)場(chǎng)。其畫(huà)面表現(xiàn)為：素材A的最后n幀逐漸變暗至黑色，緊接著素材B的前n幀由黑色逐漸變亮至正常播放。詳細(xì)設(shè)計(jì)思路： （1）讀取兩個(gè)視頻，將它們分別

35、拆分成兩個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。（2）確定轉(zhuǎn)場(chǎng)發(fā)生的幀數(shù)n。例如n為30，則發(fā)生轉(zhuǎn)場(chǎng)的幀數(shù)為30幀。除去這30幀之外的幀都被存儲(chǔ)在變量中等待最后的排序。（3）制作轉(zhuǎn)場(chǎng)的關(guān)鍵之處在于動(dòng)態(tài)調(diào)整這30幀轉(zhuǎn)場(chǎng)幀的亮度，這個(gè)功能用for循環(huán)、數(shù)組調(diào)用、和imdivide函數(shù)15就可以實(shí)現(xiàn)。 設(shè)置兩個(gè)數(shù)組：一個(gè)數(shù)組控制視頻幀數(shù)的累加，另一個(gè)數(shù)組控制幀的亮度因數(shù)。通過(guò)對(duì)數(shù)組內(nèi)元素的調(diào)用和運(yùn)算，用for循環(huán)處理轉(zhuǎn)場(chǎng)幀。（4）最后運(yùn)用im2frame函數(shù)將所有畫(huà)面轉(zhuǎn)換成視頻幀，再用movie2avi(M,out.avi,FPS,25)將所有M參數(shù)組合起來(lái)，合成一個(gè)帶有閃黑轉(zhuǎn)場(chǎng)的AVI格式輸出視頻。代碼詳見(jiàn)附錄

36、1。圖3-7 閃黑轉(zhuǎn)場(chǎng)輸出效果3.3.2飛入轉(zhuǎn)場(chǎng)飛入轉(zhuǎn)場(chǎng)的畫(huà)面表現(xiàn)為：以素材A為背景播放的同時(shí)，素材B由下往上飛入直至把A全部覆蓋。 詳細(xì)設(shè)計(jì)思路： （1）讀取兩個(gè)視頻，將它們分別拆分成兩個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。 （2）確定轉(zhuǎn)場(chǎng)發(fā)生的幀數(shù)n。例如n為30，則發(fā)生轉(zhuǎn)場(chǎng)的幀數(shù)為30幀。除去這30幀之外的幀都被存儲(chǔ)在變量中等待最后的排序。 （3）處理轉(zhuǎn)場(chǎng)的30幀時(shí)，需要用到平移函數(shù)16如下： F=imread(1.jpg); se = translate(strel(1), 0 20); %參數(shù)0 20可以修改，修改后平移距離對(duì)應(yīng)改變； J = imdilate(F,se); figure; im

37、show(J,);title(右移后圖形); 要讓素材B的前30幀從下往上飛入，即要以素材A畫(huà)面為背景，控制素材B畫(huà)面平移的位置。設(shè)置兩個(gè)數(shù)組：一個(gè)數(shù)組控制視頻幀數(shù)的累加，另一個(gè)數(shù)組控制素材B中幀的平移。通過(guò)對(duì)數(shù)組內(nèi)元素的調(diào)用和運(yùn)算，用for循環(huán)處理轉(zhuǎn)場(chǎng)幀。 （4）運(yùn)用im2frame函數(shù)將所有畫(huà)面轉(zhuǎn)換成視頻幀，再用movie2avi(M,out.avi,FPS,25)將所有M參數(shù)組合起來(lái)，合成一個(gè)帶有飛入轉(zhuǎn)場(chǎng)的AVI格式輸出視頻。代碼詳見(jiàn)附錄2。圖3-8 飛入轉(zhuǎn)場(chǎng)輸出效果3.3.3擦除轉(zhuǎn)場(chǎng)擦除轉(zhuǎn)場(chǎng)的畫(huà)面表現(xiàn)為：在素材A播放的同時(shí),素材B從左上角至右下角以擦除方式顯露。詳細(xì)設(shè)計(jì)思路：（1）讀取

38、兩個(gè)視頻，將它們分別拆分成兩個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。（2）確定轉(zhuǎn)場(chǎng)發(fā)生的幀數(shù)n。例如n為30，則發(fā)生轉(zhuǎn)場(chǎng)的幀數(shù)為30幀。除去這30幀之外的幀都被存儲(chǔ)在變量中等待最后的排序。（3）處理轉(zhuǎn)場(chǎng)的30幀時(shí)，我們利用matlab特有的矩陣構(gòu)成視頻畫(huà)面的特點(diǎn)，擦除的過(guò)程即是素材B的幀矩陣逐步替代素材A的幀矩陣的過(guò)程。利用下式，a1a2表示幀矩陣的行，b1b2表示幀矩陣的列。將A圖像的a1a2行，b1b2列替換成B圖像的x1x2行，y1y2列。 A（a1:a2，b1:b2，:）=B（x1:x2，y1:y2，:）; 設(shè)置兩個(gè)數(shù)組：一個(gè)數(shù)組控制視頻幀數(shù)的累加，另一個(gè)數(shù)組控制素材B畫(huà)面替代素材A畫(huà)面的過(guò)程。通過(guò)

39、對(duì)數(shù)組內(nèi)元素的調(diào)用和運(yùn)算，用for循環(huán)處理轉(zhuǎn)場(chǎng)幀。（4）運(yùn)用im2frame函數(shù)將所有畫(huà)面轉(zhuǎn)換成視頻幀，再用movie2avi(M,out.avi,FPS,25)將所有M參數(shù)組合起來(lái)，合成一個(gè)帶有擦除轉(zhuǎn)場(chǎng)的AVI格式輸出視頻。代碼詳見(jiàn)附錄3。圖3-9 擦除轉(zhuǎn)場(chǎng)輸出效果 3.3.4百葉窗轉(zhuǎn)場(chǎng)百葉窗轉(zhuǎn)場(chǎng)的畫(huà)面表現(xiàn)為：在素材A播放的同時(shí),素材B像百葉窗開(kāi)啟而顯露。詳細(xì)設(shè)計(jì)思路：（1）讀取兩個(gè)視頻，將它們分別拆分成兩個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。（2）確定轉(zhuǎn)場(chǎng)發(fā)生的幀數(shù)n。例如n為30，則發(fā)生轉(zhuǎn)場(chǎng)的幀數(shù)為30幀。除去這30幀之外的幀都被存儲(chǔ)在變量中等待最后的排序。（3）處理轉(zhuǎn)場(chǎng)的30幀時(shí)，我們把A、B素材

40、的畫(huà)面按照寬度分成10等分，每等分中執(zhí)行一個(gè)小的for循環(huán)，并都按照B幀矩陣從左到右替代A幀矩陣的過(guò)程進(jìn)行。 設(shè)置一類(lèi)數(shù)組控制視頻幀數(shù)的累加，一類(lèi)數(shù)組控制素材B畫(huà)面替代素材A畫(huà)面的過(guò)程。通過(guò)對(duì)數(shù)組內(nèi)元素的調(diào)用和運(yùn)算，用for循環(huán)處理轉(zhuǎn)場(chǎng)幀。（4）運(yùn)用im2frame函數(shù)將所有畫(huà)面轉(zhuǎn)換成視頻幀，再用movie2avi(M,out.avi,FPS,25)將所有M參數(shù)組合起來(lái)，合成一個(gè)帶有百葉窗轉(zhuǎn)場(chǎng)的AVI格式輸出視頻。代碼詳見(jiàn)附錄4。圖3-10 百葉窗轉(zhuǎn)場(chǎng)輸出效果3.3.5裂像轉(zhuǎn)場(chǎng)裂像轉(zhuǎn)場(chǎng)的畫(huà)面表現(xiàn)為：素材A的最后n幀分4塊向旁邊裂開(kāi)，直至將素材B的前n幀顯露出來(lái)。詳細(xì)設(shè)計(jì)思路：（1）讀取兩個(gè)視頻

41、，將它們分別拆分成兩個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。（2）確定轉(zhuǎn)場(chǎng)發(fā)生的幀數(shù)n。例如n為30，則發(fā)生轉(zhuǎn)場(chǎng)的幀數(shù)為30幀。除去這30幀之外的幀都被存儲(chǔ)在變量中等待最后的排序。（3）處理轉(zhuǎn)場(chǎng)的30幀時(shí)，我們先定義四個(gè)變量，分別對(duì)應(yīng)素材A按中心十字劃開(kāi)的四塊圖像。結(jié)合上文提到的平移函數(shù)，將左上角的塊逐漸向左上角平移，右上角的塊逐漸向右上角平移，以此類(lèi)推。邊平移邊替代背景素材B里的圖像。設(shè)置一類(lèi)數(shù)組控制視頻幀數(shù)的累加，一類(lèi)數(shù)組控制素材A畫(huà)面替代素材B畫(huà)面的過(guò)程。通過(guò)對(duì)數(shù)組內(nèi)元素的調(diào)用和運(yùn)算，用for循環(huán)處理轉(zhuǎn)場(chǎng)幀。（4）運(yùn)用im2frame函數(shù)將所有畫(huà)面轉(zhuǎn)換成視頻幀，再用movie2avi(M,out.av

42、i,FPS,25)將所有M參數(shù)組合起來(lái)，合成一個(gè)帶有裂像轉(zhuǎn)場(chǎng)的AVI格式輸出視頻。代碼詳見(jiàn)附錄5。圖3-11 裂像轉(zhuǎn)場(chǎng)輸出效果3.3.6畫(huà)中畫(huà)3.3.6.1 輸入視頻為2個(gè)效果：素材A播放的同時(shí)，素材B以小窗口的形式展開(kāi)至一定大小，播放一段時(shí)間后關(guān)閉。首先讀取兩個(gè)視頻，將它們分別拆分成兩個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。根據(jù)我們期望輸出的效果，可以對(duì)代碼中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可設(shè)置的參數(shù)有：1）畫(huà)中畫(huà)的插入時(shí)刻2）畫(huà)中畫(huà)的播放時(shí)間3）插入畫(huà)中畫(huà)的窗口大小4）插入畫(huà)中畫(huà)的位置 作為示例，在本次實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)O(shè)置的數(shù)據(jù)如圖3-12：圖3-12 畫(huà)中畫(huà)參數(shù)設(shè)置 該效果是以素材B的高度中心軸為中心，小窗口的形式向上

43、下展開(kāi)。設(shè)置一類(lèi)數(shù)組控制視頻幀數(shù)的累加，一類(lèi)數(shù)組控制素材B畫(huà)面替代素材A畫(huà)面的過(guò)程。通過(guò)對(duì)數(shù)組內(nèi)元素的調(diào)用和運(yùn)算，用for循環(huán)處理轉(zhuǎn)場(chǎng)幀。最后運(yùn)用im2frame函數(shù)將所有畫(huà)面轉(zhuǎn)換成視頻幀，再用movie2avi(M,out.avi,FPS,25)將所有M參數(shù)組合起來(lái)，合成一個(gè)帶有畫(huà)中畫(huà)效果的AVI格式輸出視頻。為了取得更好的畫(huà)面效果，本文畫(huà)中畫(huà)的小窗口邊緣加入了羽化效果，將羽化算法加入for循環(huán)的圖像處理語(yǔ)句中即可實(shí)現(xiàn)。代碼詳見(jiàn)附錄6。 圖3-13 畫(huà)中畫(huà)輸出效果13.3.6.2 輸入視頻為3個(gè)效果：輸入A、B、C三個(gè)素材，素材A以全屏狀態(tài)逐漸縮小至左上角，與其他素材同時(shí)播放。首先讀取三個(gè)視

44、頻，將它們分別拆分成三個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。根據(jù)我們期望輸出的效果，可以對(duì)代碼中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可設(shè)置的參數(shù)有：1）畫(huà)中畫(huà)的插入時(shí)刻2）畫(huà)中畫(huà)的播放時(shí)間代碼詳見(jiàn)附錄7。 圖3-14 畫(huà)中畫(huà)輸出效果2 3.3.7 畫(huà)面擴(kuò)縮畫(huà)面擴(kuò)縮特效為畫(huà)中畫(huà)的擴(kuò)展，效果表現(xiàn)為小窗口畫(huà)面在播放時(shí)輪廓的放大縮小。同畫(huà)中畫(huà)原理類(lèi)似，畫(huà)面擴(kuò)縮效果依然運(yùn)用到幀畫(huà)面替代的思想。 首先讀取兩個(gè)視頻，將它們分別拆分成兩個(gè)圖片序列，存儲(chǔ)在變量中。根據(jù)我們期望輸出的效果，可以對(duì)代碼中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可設(shè)置的參數(shù)有：1） 畫(huà)中畫(huà)的插入時(shí)刻2） 畫(huà)中畫(huà)的播放時(shí)間3） 插入畫(huà)中畫(huà)的原始窗口大小 4）插入畫(huà)中畫(huà)的原始位置作為示例，在本

45、次實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)O(shè)置的數(shù)據(jù)如下，并把視頻處理的過(guò)程設(shè)計(jì)為8個(gè)具體的部分（見(jiàn)表3-3）： h=0.6*height; w=44; %原始小窗口位置：高度中心軸位于大窗口height的0.6倍處;寬度左邊線(xiàn)位于大窗口的44像素; imh=170;imw=250;%小窗口大?。焊遡mh,寬imw表3-3 畫(huà)面擴(kuò)縮效果設(shè)計(jì)的8個(gè)部分及相關(guān)參數(shù)畫(huà)面效果設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)設(shè)置第1部分視頻1（背景素材）播放n1幀;n1=100;第2部分插入視頻2（畫(huà)中畫(huà)）畫(huà)面張開(kāi)用10幀;第3部分視頻1、2同時(shí)正常播放n2幀;n2=200;第4部分視頻2逐漸縮小并移至中心用10幀;第5部分視頻2逐漸張開(kāi)至全屏用15幀;第6部分視頻

46、2全屏后播放n2幀;n3=200;第7部分視頻2逐漸縮小至關(guān)閉用15幀;第8部分視頻1繼續(xù)播放。將每部分分開(kāi)處理，然后運(yùn)用im2frame函數(shù)將各部分的畫(huà)面序列轉(zhuǎn)換成視頻幀，再用movie2avi(M,out.avi,FPS,25)將所有M參數(shù)組合起來(lái)，合成一個(gè)帶有畫(huà)面擴(kuò)縮效果的AVI格式輸出視頻。代碼詳見(jiàn)附錄8。結(jié)合上文的視頻合成原理，我們可以按照需求設(shè)計(jì)不同的畫(huà)面運(yùn)動(dòng)軌跡，以達(dá)到更多不同的效果。圖3-15 畫(huà)面擴(kuò)縮輸出效果4 總結(jié)與展望 4.1 總結(jié)在視頻中引入轉(zhuǎn)場(chǎng)，能夠使影視作品內(nèi)容的邏輯條理性更強(qiáng)、富于節(jié)奏、情節(jié)的發(fā)展更清晰。特效能大幅提高影視鏡頭的表現(xiàn)力和藝術(shù)效果，給觀眾帶來(lái)視覺(jué)沖擊

47、。視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效作為影視作品不可或缺的部分，一直被廣泛使用并不斷發(fā)展。 視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效合成的重要技術(shù)有圖像提取、圖像處理技術(shù)。為了達(dá)到合成視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)的目的，首先我著手研究單張圖片的處理，了解圖像處理的各種方法和函數(shù)。后來(lái)便循序漸進(jìn)，把數(shù)組和單張圖片處理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)處理圖像。經(jīng)過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，將處理好的圖片合成視頻。本文詳細(xì)介紹視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的設(shè)計(jì)方法，具體包括閃黑、飛入、擦除、百葉窗、裂像五個(gè)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)，和畫(huà)中畫(huà)、畫(huà)面擴(kuò)縮兩個(gè)視頻特效，并對(duì)其畫(huà)出了設(shè)計(jì)流程圖。通過(guò)本次對(duì)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的研究與實(shí)現(xiàn)，我對(duì)數(shù)字圖像壓縮合成技術(shù)和數(shù)字視頻處理技術(shù)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，了解并掌握了視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的實(shí)現(xiàn)能力，包括對(duì)M

48、ATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境以及一些圖像處理的知識(shí)等都有了一定的了解。對(duì)多畫(huà)面合成的代碼編寫(xiě)不僅需要扎實(shí)的語(yǔ)言基礎(chǔ)，還需要觸類(lèi)旁通、舉一反三、善于思考總結(jié)的學(xué)習(xí)能力。在展開(kāi)程序編寫(xiě)之前，先規(guī)劃了算法步驟中的各部分功能模塊，再選擇合適的開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。所以通過(guò)此次設(shè)計(jì)，不僅學(xué)到了很多程序開(kāi)發(fā)上的知識(shí)，還對(duì)視頻轉(zhuǎn)場(chǎng)特效的實(shí)現(xiàn)有了更深入的理解。 4.2 展望由于時(shí)間和水平有限，本論文的研究和工作難免存在不足之處，因而對(duì)今后有待重點(diǎn)研究和改進(jìn)的地方所作的幾個(gè)設(shè)想：（1）從本文闡述的轉(zhuǎn)場(chǎng)和特效的分類(lèi)中可以看出，轉(zhuǎn)場(chǎng)特效在不斷朝著多元化發(fā)展。本文對(duì)五個(gè)轉(zhuǎn)場(chǎng)和兩個(gè)特效進(jìn)行了仿真，不能涵蓋所有具代表性的轉(zhuǎn)場(chǎng)特效，

49、并且以矩形形狀的圖像處理為主，后面的研究可以向曲線(xiàn)、立體的方向展開(kāi)。（2）讀取視頻的方式：本次實(shí)驗(yàn)的思想是將源視頻全部拆分成圖片，再對(duì)需要處理的轉(zhuǎn)場(chǎng)幀進(jìn)行判斷、處理，這個(gè)過(guò)程花費(fèi)了過(guò)多的時(shí)間，降低了運(yùn)算效率。在后面的研究中可以考慮如何在不將視頻全部轉(zhuǎn)化為圖片的情況下，讀取某些需要處理的圖片，再進(jìn)行視頻合成。（3）關(guān)鍵幀的定位：本次實(shí)驗(yàn)是以轉(zhuǎn)場(chǎng)或特效幀數(shù)n來(lái)定位發(fā)生轉(zhuǎn)場(chǎng)或特效的時(shí)間。縱觀大多數(shù)非線(xiàn)性編輯軟件的操作界面，這個(gè)方法顯然不夠便捷。在后面的研究中可以考慮設(shè)置一個(gè)入點(diǎn)、出點(diǎn)的概念，讓實(shí)驗(yàn)更直觀，更符合制作人員的操作習(xí)慣。致謝時(shí)間如梭，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即?；叵朐诖髮W(xué)求學(xué)的四年，心中充滿(mǎn)無(wú)限感激和留

50、戀之情。感謝母校為我們提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使我們能夠在此專(zhuān)心學(xué)習(xí)，陶冶情操。這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，首先感謝我的導(dǎo)師老師。李老師不僅在學(xué)業(yè)上言傳身教，而且以其高尚的品格給我以情操上的熏陶，淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此謹(jǐn)向李老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。本文的寫(xiě)作更是直接得益于他的悉心指點(diǎn)，從論文的選題到體系的安排，從觀點(diǎn)推敲到字句斟酌，無(wú)不凝聚著他的心血。然

51、后我要十分感謝胡一梁老師，他在四年的大學(xué)生活中給予我們無(wú)微不至的關(guān)懷，無(wú)論專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳授，還是做人做事的引導(dǎo)，事無(wú)巨細(xì)，胡老師都如慈父嚴(yán)師般教導(dǎo)我們。畢業(yè)之際，帶著感恩與不舍之情謹(jǐn)向胡老師表示誠(chéng)摯的謝意。另外，我必須感謝在一起愉快的度過(guò)畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 最后，再一次感謝曾經(jīng)關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友們，感謝你們?cè)谖覍W(xué)習(xí)和生活上的支持和幫助。在未來(lái)的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我殷切期望和老師的教誨，做出好成績(jī)，來(lái)回報(bào)曾經(jīng)的每一個(gè)恩情。參考文獻(xiàn)1 余慧娟.數(shù)字圖像處理研究現(xiàn)狀J.江西:華東

52、交通大學(xué),2008.2 桃李現(xiàn)場(chǎng).電影EB/OL.http:/ 李康.也談家庭“小電影”制作中轉(zhuǎn)場(chǎng)技巧的運(yùn)用J.科技信息,2009,23:525-531.4 鞏新龍.解讀電影的場(chǎng)面和轉(zhuǎn)場(chǎng)J.當(dāng)代電影,2005,5:131-133.5 梁麗,楊曉宏.電視畫(huà)面過(guò)渡與合成的技術(shù)手段J.電視技術(shù),2004,4:57-60.6 BU Jia-jun,ZHAO Chuan-yu,CHEN Chun.A framework to create video transition effectJ.JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY SCIENCE A,2005,6(z1):58-65.

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54、例J.福建電腦,2011,11:6-7.12 于蘭芳.圖的矩陣表示及性質(zhì)N.承德民族師專(zhuān)學(xué)報(bào),2006;5:2-4.13 S.Geman and D.German.Stochastic relaxation,Gibbs distribution and the Bayesian restoration images.IEEE Tran.PAMI-6(6),November,1984.14 王琪.一種基于MATLAB的視頻圖像信號(hào)提取方法J.大眾科技,2008,4:56-57.15 何希平,張瓊?cè)A.基于MATLAB的圖像處理與分析J.重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào),2003;20:22-26.16 吳佳,詹璇

55、.基于Matlab 的視頻圖像捕獲與格式轉(zhuǎn)換J.計(jì)算機(jī)安全技術(shù),2011; 8:108-109.附錄附錄1.閃黑轉(zhuǎn)場(chǎng)。%閃黑效果：out1.avi的最后30幀(n,可改動(dòng))逐漸變暗，out2.avi的前30幀(n)由黑逐漸變亮。 clear all;clc;close all;mov1=aviread(out1.avi);mov2=aviread(out2.avi);fnum1=size(mov1,2);fnum2=size(mov2,2);fsum=fnum1+fnum2;video1=mov1.cdata;video2=mov2.cdata;height=size(video11,1);w

56、idth=size(video11,2); n=30; %轉(zhuǎn)場(chǎng)30幀則n=30 for x=1:fnum1-n video1x(height-24:end,width-279:end,:)=imread(zqmark.png); M(x)=im2frame(video1x);end frame1=linspace(fnum1-n+1,fnum1,n);a=linspace(1,10,n);for i=1:n after1=imdivide(video1frame1(i),a(i); after1(height-24:end,width-279:end,:)=imread(zqmark.png)

57、; M(frame1(i)=im2frame(after1);end frame2=linspace(1,n,n);b=linspace(10,1,n);for j=1:n after2=imdivide(video2frame2(j),b(j); after2(height-24:end,width-279:end,:)=imread(zqmark.png); M(frame2(j)+fnum1)=im2frame(after2);end for y=fnum1+n+1:fsum video2y-fnum1(height-24:end,width-279:end,:)=imread(zqmark.png); M(y)=im2frame(video2y-fnum1);end movie2avi(M,changeblack.avi,FPS,25)movie(M,1,25)%作者：附錄2.飛入轉(zhuǎn)場(chǎng)。%飛入：視頻1的最后30幀(n)為背景，視頻2的前30幀由下往上飛入。 clear all;clc;close all;mov1=aviread(out1.avi);mov2=aviread(out2.avi);fnum1=size(mov1,2);fnum2=s