chap5-數(shù)字視頻技術(shù)

Chap5數(shù)字視頻技術(shù)Chap5數(shù)字視頻技術(shù)本章內(nèi)容:5.1數(shù)字視頻基礎(chǔ)5.2視頻的數(shù)字化5.3運動圖像壓縮標準5.4彩色數(shù)字電視基礎(chǔ)5.1

數(shù)字視頻基礎(chǔ)1、視頻的基本概念1）視覺暫留現(xiàn)象

視頻就是利用人眼視覺暫留的原理，通過播放一系列的圖片，使人眼產(chǎn)生運動的感覺（實際上就是系列圖片）采用壓縮技術(shù)3）視頻的特點

①人類接受信息的70%來自視覺(重要獲取) ②視頻信息確切、直觀、生動 ③視頻信息容量大PAL:25幀/秒

NTSC:30幀/秒常見的視頻信號有：電影、電視、動畫。2、視覺的時間域響應特性臨界閃爍頻率 閃爍感剛好消失的重復頻率，經(jīng)測定為46HZ。電影播放過程中，每秒投射24幅畫面，通過機械擋光閥遮擋得到48HZ的閃爍頻率。要保持畫面中物體運動的連續(xù)性，要求每秒鐘攝取的畫面數(shù)大于24幀。3、數(shù)字視頻的分類１）可編輯視頻 特點：數(shù)據(jù)量大、視頻質(zhì)量最好、可以進行精確到幀的剪輯和后期制作。種類：mpeg2-I、dvcpro50、m-jpeg、dvcpro25、dvcam、dv2）vcd\dvd3）流媒體適合網(wǎng)絡(luò)實時播放，可以控制播放4）本地播放視頻非流媒體格式4、數(shù)字視頻的文件格式1.AVI文件將視頻和音頻信號混合交錯地存儲在一起。采用幀內(nèi)壓縮2.MOV文件有損壓縮技術(shù)，以及視頻與音頻信息混排技術(shù)。幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮QuickTime3.MPG文件全屏幕活動視頻的標格式，使用MPEG方法壓縮的全運動視頻圖像。4.DAT文件(數(shù)字音頻磁帶)

基于MPEG壓縮方法的一種文件格式。5.2視頻的數(shù)字化6過程掃描采樣量化編碼模擬視頻信號數(shù)字視頻信號5優(yōu)點①數(shù)字視頻便于創(chuàng)造性的編輯與合成 ②視頻數(shù)字信號可長距離傳輸而不損耗 ③數(shù)字視頻可不失真地進行多次復制 ④在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易實現(xiàn)資源共享 ⑤數(shù)字視頻可與其它媒體組合使用 缺陷:處理速度慢,數(shù)據(jù)量大(壓縮、光盤)運動圖像的壓縮依據(jù)

mpeg12347冗余數(shù)據(jù)重復數(shù)據(jù)像素間的相關(guān)性時間方向上的相關(guān)性超過人眼識別極限數(shù)據(jù)變換編碼、預測編碼幀間預測、運動補償非線性量化1）MPEG-1標準CD-ROM上存儲的數(shù)字視頻

用于1.5Mbps速率的數(shù)字存儲媒體運動圖像及伴音編碼標準。應用：數(shù)字錄音帶、磁盤、通信網(wǎng)絡(luò)以及VCD等。畫面尺寸：PAL352x288；NTSC320x240數(shù)據(jù)輸出速率：1~1.5Mb/s常見后綴：mpg目標：數(shù)字電視

一個直接與數(shù)字電視廣播有關(guān)的高質(zhì)量圖像和聲音編碼標準。

主要應用：DVD、數(shù)字電視、視頻會議以及多媒體郵件等。2）MPEG-2標準3）MPEG-4標準目標：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下、交互式視頻 用于低比特率(≤64kbps)的視頻壓縮編碼標準，注重基于視頻、音頻對象的交互。 應用：可視(4)電話、實時多媒體監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)

視(4)頻流。

MPEG-7(多媒體內(nèi)容描述接口,規(guī)定一套描述符標準，用于描述各種多媒體信息，以便更快更有效地檢索信息。 主要應用：數(shù)字圖書館、廣播媒體選擇、多媒體編輯以及多媒體索引服務非流媒體格式：divx(.avi)、navi(.smr)等流媒體格式：wmv、asf、rmvb、mov等4）MPEG-7標準5.4彩色數(shù)字電視基礎(chǔ)1、彩色電視制式⑴NTSC制式(正交平衡調(diào)幅制)①525行/幀，30幀/秒（精確：29.97）②隔行掃描：2場/幀，262.5行/場③寬高比：4:3(電影為3:2)④顏色模型：YIQ

采用于美國、日本、臺灣地區(qū)⑵PAL制式(倒相正交平衡調(diào)幅制)

①625行/幀，25幀/秒②隔行掃描：2場/幀，312.5行/場 ③寬高比：4:3 ④顏色模型：YUV(u=uorpenv=china)

采用于中國、多數(shù)歐洲國家⑶SECAM制式(順序傳送彩色與存儲制)

類似PAL制式，色度信號調(diào)頻，SECAM制調(diào)幅采用于法國、俄羅斯、中東國家2、彩色電視信號的類型高頻信號：把視頻全電視信號調(diào)制成高頻信號，每個信號占用一個頻道。這樣才能在空中同時傳播多路電視節(jié)目而不會導致混亂。復合電視信號：包含亮度信號、色差信號和所有定時同步信號的單一電視信號。單根導線傳輸。分量電視信號：是指每個基色分量（RGB/YUV/YIQ）作為獨立的電視信號。需要比較寬的帶寬和同步信號。分離電視信號（S－Video信號）：是亮度和色差分離的一種電視信號。使用2條導線傳輸。3、電視掃描和同步隔行掃描(interlacedscanning)逐行掃描(non-interlacedscanning)行頻、場頻、幀頻先掃奇數(shù)行，再掃偶數(shù)行要求總行數(shù)為奇數(shù)4、電視圖像數(shù)字化電視圖像數(shù)字化常用的方法有兩種：1）先分離，后數(shù)字化。把模擬的全彩色電視信號分離成YUV，YIQ或RGB彩色空間中的分量信號，然后用三個A/D轉(zhuǎn)換器分別對它們數(shù)字化。2）先數(shù)字化，再分離。首先用一個高速A/D轉(zhuǎn)換器對彩色全電視信號進行數(shù)字化，然后在數(shù)字域中進行分離，以獲得所希望的YUV，YIQ或RGB分量數(shù)據(jù)。ITU-RBT.601電視圖像數(shù)字化標準1、采樣頻率

CCIR(國際無線電咨詢委員會)為NTSC制、PAL制和SECAM制規(guī)定了共同的電視圖像采樣頻率。亮度信號采樣頻率：

fs=13.5MHZ=N×625×25（PAL）或=N×525×29.97（約30）（NTSC）色度信號采樣頻率fc＝6.75MHZ或13.5MHZ

每行采樣點數(shù)N=864(PAL)，858（NTSC）對于所有制式，每個掃描行的有效樣本數(shù)均為720。2、數(shù)字信號取值范圍：

每個樣本點8位量化，亮度信號220級，色度信號225級，其他位作同步、編碼等空中用。3、圖像子采樣格式：

4：4：4， 4：2：2，

4：1：1， 4：2：0圖像子采樣

如果對色差信號使用的采樣頻率比對亮度信號使用的采樣頻率低，這種采樣就稱為圖像子采樣(subsampling)。圖像子采樣格式

“Y:U:V=4:1:1”采樣方式：每4個連續(xù)的采樣點上，取4個亮度Y的樣本值，而色差U和V分別取其第一點的樣本值，一共6個樣本，即1.5個樣本/像素。圖像子采樣格式

“Y:U:V=4:2:2”采樣方式：每4個連續(xù)采樣點上，取4個亮度Y的樣本值，而色差U和V分別取其第一和第三點的樣本值，一共8個樣本，即每個像素2個樣本。此方式能給信號轉(zhuǎn)換留有一定余量，效果更好一些，是通常使用的方式。圖像子采樣格式“Y:U:V=4:4:4”采樣方式：每個采樣點，亮度Y、色差U和V各取一個樣本值。這種格式對于原本就具有較高質(zhì)量的信號源，可以保證其色彩質(zhì)量，但是信息量大。這種格式也用在R、G、B分量的采樣上。

視頻數(shù)據(jù)量計算每個樣本點按8位量化，如果子采樣格式為4：2：2，則1秒的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量為：13.5×2(每個樣本的像素）×8/8約為27MB/s如果按4：4：4格式采樣，每秒數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量約為40MB！數(shù)字電視數(shù)字電視的定義： 數(shù)字電視系統(tǒng)是將活動圖像、聲音和數(shù)據(jù)，通過數(shù)字技術(shù)進行壓縮、編碼、傳輸/存儲，實時發(fā)送/廣播或者經(jīng)過記錄媒體的傳播，供觀眾接收/播放的視聽系統(tǒng)。 包含3大部分：信源部分、信道部分和信宿部分。標準清晰度數(shù)字電視（SDTV）高清晰度數(shù)字電視（HDTV）按照其活