第二章-數(shù)字視頻描述(數(shù)字視頻基礎(chǔ))

數(shù)字視頻技術(shù)唐浩漾thaoyang@第二部分?jǐn)?shù)字視頻基礎(chǔ)

第二講

數(shù)字視頻描述

第三講數(shù)字視頻采集第四講數(shù)字視頻模型第二章數(shù)字視頻描述視頻捕捉和顯示模擬視頻數(shù)字視頻顏色感知和表示第二章數(shù)字視頻描述2.1顏色感知和表示

視頻信號(hào)是一個(gè)二維圖像序列，它是運(yùn)動(dòng)的三維場(chǎng)景在攝像機(jī)圖像平面上的投影。我們得到的畫(huà)面中任一點(diǎn)的顏色是與所觀察場(chǎng)景中特定的三維點(diǎn)處發(fā)出或反射的光相關(guān)聯(lián)的。彩色的表示

光和彩色的屬性2.1顏色感知和表示一、光和彩色的屬性1、光的基礎(chǔ)知識(shí)光是電磁波的一部分，人眼可以感覺(jué)的光其波長(zhǎng)在380～780納米（nm）范圍內(nèi)。光的彩色感知決定于其光譜成分(即它的波長(zhǎng)組成)。2.1顏色感知和表示光源類(lèi)型：發(fā)射光源和反射光源發(fā)射光源是能發(fā)射電磁波的光源包括太陽(yáng)、燈泡、電視監(jiān)視器等。對(duì)顏色的感知依賴于發(fā)射光的頻率。遵循相加規(guī)則：幾個(gè)混和的發(fā)射光源的彩色感知取決于所有光源光譜的總和。R+G+B=White反射光源是能反射入射光的光源其中包括彩色染料和顏料等。對(duì)顏色的感知依賴于入射光的光譜成分和反射光的頻率。反射光源遵循相減規(guī)則：幾種混和的反射光源的彩色感知取決于剩余的、未被吸收的波長(zhǎng)。R+G+B=Black人類(lèi)的感覺(jué)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)“第六感覺(jué)”

內(nèi)部因素：人眼——人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)外部因素：可見(jiàn)光72.1顏色感知和表示2、HVS(人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng))對(duì)彩色的感知

2.1顏色感知和表示光有兩個(gè)屬性：亮度和色度。亮度：指光的明亮程度，與可見(jiàn)波段的總能量成正比。色度：指光的顏色和深淺，依賴于光的波長(zhǎng)成分。

色調(diào)：指彩色的顏色色度飽和度：指彩色的純度HVS(人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng))人類(lèi)獲取外界圖像、視頻信息的工具。涉及光學(xué)、色度學(xué)、視覺(jué)生理學(xué)、視覺(jué)心理學(xué)、解剖學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。視覺(jué)光輻射刺激人眼所引起的復(fù)雜的生理和心理變化。人類(lèi)最重要最完美的感知手段。92.1顏色感知和表示

HVS(人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng))

視網(wǎng)膜有兩種類(lèi)型感光細(xì)胞錐狀細(xì)胞:在亮光下起作用，感知顏色的色調(diào)。

含有三種類(lèi)型的錐狀細(xì)胞。桿狀細(xì)胞:在暗一些的光強(qiáng)下工作，只能感知亮度信息。

照相機(jī)與人眼睛的比較照相機(jī)眼睛透鏡角膜快門(mén)虹膜，瞳孔底片、CCD視網(wǎng)膜傳輸電纜視神經(jīng)鞏膜虹膜角膜瞳孔透鏡結(jié)膜玻璃體脈絡(luò)膜視神經(jīng)視網(wǎng)膜中區(qū)視網(wǎng)膜2.1顏色感知和表示三類(lèi)錐狀細(xì)胞其峰值分別位于紅色(570nm附近)、綠色(535nm附近)和藍(lán)色(445nm附近)波長(zhǎng)，它們的組合可以使人類(lèi)感知任何彩色，這就是彩色視覺(jué)的三感光細(xì)胞原理。圖2.1人眼視網(wǎng)膜中三類(lèi)錐狀細(xì)胞的光吸收通帶函數(shù)2.1顏色感知和表示其中人類(lèi)視網(wǎng)膜中三類(lèi)錐狀細(xì)胞的頻率響應(yīng)與亮度效率函數(shù)之間的關(guān)系如下圖所示。我們可以看到綠色波長(zhǎng)對(duì)亮度感覺(jué)的貢獻(xiàn)最大，其次是紅色波長(zhǎng)，而藍(lán)色波長(zhǎng)最小。2.1顏色感知和表示3、彩色混合的三基色原理三基色原理：任何一種顏色可以通過(guò)三基色

按不同比例混合得到。

照明光源的基色系包括紅色、綠色和藍(lán)色，稱為RGB基色。

反射光源的基色系包括青色、品色和黃色，稱為CMY基色。

RGB和CMY基色系是互補(bǔ)的，也就是說(shuō)混合一個(gè)色系中的兩種彩色會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)色系中的一種彩色。2.1顏色感知和表示

RGB基色系CMY基色系色調(diào)表示（色輪）2.1顏色感知和表示二、彩色的表示

1、顏色空間模型基于三基色的顏色模型（紅色、綠色和藍(lán)色，顯示系統(tǒng)）（青色、品色和黃色，打印機(jī)）基于亮度與色度的顏色模型

（亮度、色調(diào)、飽和度）

（亮度、色度，PAL制式的彩色電視）

（亮度、色度，NTSC制式的彩色電視）

（數(shù)字彩色電視）RGBCMYHSIYIQYCbCrYUV2.1顏色感知和表示

（紅色、綠色和藍(lán)色，顯示系統(tǒng)）顯示器中的電子槍可分別產(chǎn)生出紅綠藍(lán)三種波長(zhǎng)的光，通過(guò)適當(dāng)比例的組合用以激發(fā)顯示屏幕上的熒光粉，從而能合成顯示所需要的任意顏色。

RGB2.1顏色感知和表示R

G

B2.1顏色感知和表示

（青色、品色和黃色，用于打印和印刷）彩色打印機(jī)可以通過(guò)以適當(dāng)比例混合具有所選基色的三種顏料來(lái)產(chǎn)生不同的彩色。多數(shù)打印機(jī)采用CMY基色，為了更鮮艷和寬范圍的彩色再現(xiàn)，一些彩色打印機(jī)在CMY基色中增加了黑色(K)，從而采用4種基色，這就是所謂的CMYK基色，它能更真實(shí)地再現(xiàn)黑色。

CMY2.1顏色感知和表示C

M

Y

K2.1顏色感知和表示

（亮度、色調(diào)、飽和度）

HIS彩色空間為多媒體計(jì)算機(jī)彩色圖像實(shí)時(shí)處理和特技提供了有效方法，HIS三個(gè)彩色分量分別存放在三個(gè)存儲(chǔ)器中，在處理彩色圖像時(shí)相互是獨(dú)立的，分別提供解釋彩色圖像非常有用的信息。但是盡管HIS能清楚地分離光的不同屬性，HIS的各分量與激勵(lì)值是非線性關(guān)系并且很難計(jì)算。HSI2.1顏色感知和表示

（亮度、色度，PAL制式的彩色電視）

在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用光電管攝像機(jī)或電耦合器件（CCD）攝像機(jī)，它把攝得的彩色圖像信號(hào)，經(jīng)過(guò)色棱鏡分成R0G0B0三個(gè)分量的信號(hào)，分別經(jīng)過(guò)放大和γ校正得到RGB，再經(jīng)過(guò)矩陣變換電路得到亮度信號(hào)Y、色度信號(hào)R-Y、B-Y,最后發(fā)送端將Y、R-Y及B-Y三個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去，這就是常用的YUV彩色空間。采用YUV彩色空間的好處如下：YUV2.1顏色感知和表示1、亮度信號(hào)Y解決了彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問(wèn)題。2、試驗(yàn)證明，人眼對(duì)彩色圖像細(xì)節(jié)的分辨率比對(duì)黑白圖像要低得多，因此對(duì)色度U、V

信號(hào)可以采用“大面積著色原理”，即用亮度信號(hào)Y傳送細(xì)節(jié)，用色度信號(hào)U、V信號(hào)進(jìn)行大面積涂色。因此彩色圖像的清晰度由亮度信號(hào)的帶寬保證，而把色度信號(hào)的帶寬變窄。2.1顏色感知和表示

（亮度、色度，用于視頻傳輸和壓縮）YUVY

U

V2.1顏色感知和表示

（亮度、色度，NTSC制式的彩色電視）

美國(guó)、日本等國(guó)的彩色電視采用NTSC制式選用了YIQ彩色空間，Y表示亮度信號(hào)，I和Q表示色差信號(hào)。其中I和Q分量是U和V分量旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果，這樣使I對(duì)應(yīng)橙色到青色范圍的顏色，Q對(duì)應(yīng)綠色到紫色的范圍。采用YIQ彩色空間的好處是：人眼對(duì)綠色到紫色范圍內(nèi)的變化與橙色到青色范圍內(nèi)的變化相比不敏感，即I分量人眼最敏感，Q分量人眼最不敏感。因此，在傳送分辨力弱的Q信號(hào)時(shí)，可用較窄的頻帶；而傳送分辨力較強(qiáng)的I信號(hào)時(shí)，可用較寬的頻帶。YIQ2.1顏色感知和表示原圖像Y分量圖像

I分量圖像Q分量圖像2.1顏色感知和表示

（數(shù)字彩色電視）

ITU-RBT.60l數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)YCbCr數(shù)字彩色坐標(biāo)空間，Y、Cb

、Cr分量是模擬Y、U和V分量的伸縮和移位形式。YCbCr2.1顏色感知和表示RGB顏色空間&YUV顏色空間對(duì)照

2.1顏色感知和表示2、彩色空間的相互轉(zhuǎn)換

①

RGB與YUV和YIQ之間的轉(zhuǎn)換

彩色攝像機(jī)最初得到的是經(jīng)過(guò)γ校正的RGB信號(hào)，為了和黑白電視機(jī)兼容及壓縮編碼，因此，在傳送過(guò)程中要將RGB轉(zhuǎn)換為亮度和色度信號(hào)，即YUV或YIQ信號(hào)。它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：2.1顏色感知和表示=YIQ0.30.590.110.6-0.28-0.320.21-0.520.31RGB=YUV

0.30.590.11-0.15-0.290.440.61-0.520.31RGB2.1顏色感知和表示②RGB與YCbCr之間的轉(zhuǎn)換數(shù)字視頻定義的YCbCr數(shù)字彩色信號(hào)與模擬RGB信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：=YCbCr0.2570.5040.098-0.148-0.2910.4390.439-0.368-0.071RGB16128128+=RGB1.1640.0001.5961.164-0.392-0.8131.1642.0170.000Y-16Cb-128Cr-128第二章數(shù)字視頻描述2.2視頻捕捉和顯示視頻攝像機(jī)視頻顯示視頻捕捉2.2視頻捕捉和顯示一、視頻捕捉采集自然圖像時(shí)需要光源E(x,y,z,λ)場(chǎng)景中每點(diǎn)有一個(gè)反射光函數(shù)r(x,y,z,λ)成像設(shè)備采樣入射光和反射光c(x,y,z,λ)=E(x,y,z,λ)xr(x,y,z,λ)2.2視頻捕捉和顯示二、視頻攝像機(jī)

目前所有的模擬攝像機(jī)都是一幀一幀地捕捉視頻，幀與幀之間有一定的時(shí)間間隔，攝像機(jī)鏡頭把場(chǎng)景中的圖像聚焦到攝像機(jī)的光敏表面，然后由它將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)前攝像機(jī)有兩類(lèi)基本類(lèi)型：1、基于光電管的攝像機(jī)，例如光導(dǎo)攝像管、氧化鉛攝像管或正析攝像管。2、基于固態(tài)傳感器的攝像機(jī)，例如電荷耦合器件(CCD)。

2.2視頻捕捉和顯示圖2.4專(zhuān)業(yè)彩色視頻攝像機(jī)示意圖2.2視頻捕捉和顯示三、視頻顯示視頻顯示最普通的設(shè)備是陰極射線管(CRT)。在CRT監(jiān)視器中，電子槍一行一行地發(fā)射電子束以激勵(lì)屏幕上的熒光粉，其發(fā)射電子束的強(qiáng)度正比于在相應(yīng)位置上視頻信號(hào)的強(qiáng)度。為了顯示彩色圖像，三個(gè)電子槍發(fā)射三個(gè)電子束，在每個(gè)位置以期望的強(qiáng)度組合激勵(lì)紅色、綠色和藍(lán)色熒光粉。目前流行的顯示設(shè)備是液晶顯示器(LCD)。2.2視頻捕捉和顯示圖2.5彩色顯象管產(chǎn)生顏色的原理第二章數(shù)字視頻描述2.3模擬視頻視頻光柵特性模擬彩色電視系統(tǒng)

逐行掃描和隔行掃描

模擬視頻信號(hào)格式2.3模擬視頻一、逐行掃描和隔行掃描現(xiàn)在的模擬電視系統(tǒng)使用光柵掃描進(jìn)行視頻攝取和顯示，在這種光柵掃描機(jī)制中，又包括逐行和隔行掃描。

2.3模擬視頻視頻掃描中要將每一幀的二維圖像變成一維的像素串?dāng)?shù)據(jù)流，或者將一維像素串?dāng)?shù)據(jù)流變換為原圖像的過(guò)程，在電視技術(shù)中稱為掃描。

1、逐行掃描按次序?qū)Ω餍羞M(jìn)行掃描，即一行緊跟一行的掃描方式稱為逐行掃描，電腦顯示器一般都采用逐行掃描。每行掃描實(shí)際上是稍微傾斜的，且底行比同一幀的頂行大約晚一幀的時(shí)間間隔。然而，為了分析的目的，通常假設(shè)一幀中所有的行是同時(shí)被采樣的，并且每行是完全水平的。2.3模擬視頻2、隔行掃描

將一幀圖像分為兩場(chǎng)進(jìn)行掃描，第一場(chǎng)掃奇數(shù)行，第二場(chǎng)掃偶數(shù)行，并把掃奇數(shù)行的場(chǎng)稱為奇數(shù)場(chǎng)，掃偶數(shù)行的場(chǎng)稱為偶數(shù)場(chǎng)，這種方式稱為隔行掃描，普通電視系統(tǒng)一般均采用隔行掃描。在隔行掃描中，一幀中兩個(gè)相鄰的行在時(shí)間上是以場(chǎng)間隔分開(kāi)的。采用隔行掃描的目的是在給定時(shí)間內(nèi)，給定總行數(shù)的條件下，用犧牲垂直分辨率來(lái)提高時(shí)間分辨率。

2.3模擬視頻典型的隔行掃描光柵信號(hào)的波形2.3模擬視頻典型的光柵信號(hào)的頻譜2.3模擬視頻二、視頻光柵特性光柵是用兩個(gè)基本參數(shù)描述的：1、幀率（幀/秒

或

fps或

Hz）——

幀率是指時(shí)間方向上的采樣率，是決定視頻質(zhì)量的重要參數(shù)之一。電視業(yè)采用幀率為25～30Hz的隔行掃描，

有效的時(shí)間刷新速率是50～60Hz。運(yùn)動(dòng)圖片業(yè)（即電影）采用的幀率是24Hz。在計(jì)算機(jī)業(yè)，72Hz已經(jīng)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。2.3模擬視頻2、行數(shù)（行/幀或行/高）——

行數(shù)是指垂直方向上的采樣率，它也是影響視頻質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在模擬電視中，采用的行數(shù)大約為

500～600。計(jì)算機(jī)顯示器則采用更高的行數(shù)

(例如SVGA顯示器有1024行)。2.3模擬視頻3、從這兩個(gè)參數(shù)導(dǎo)出的其它重要參數(shù)①行率（行/秒）——＝x②圖像幅型比（IAR）

——視頻幀的寬對(duì)高度的比率標(biāo)準(zhǔn)清晰度TV（SDTV）和計(jì)算機(jī)的

IAR＝4:3

寬銀幕電影IAR＝2.2:1HDTV的IAR＝16:9更高IAR可以產(chǎn)生更具戲劇性的視覺(jué)感受。

2.3模擬視頻三、模擬彩色電視系統(tǒng)

目前，世界范圍內(nèi)有三個(gè)不同的電視系統(tǒng)：

NTSC系統(tǒng)用于北美和包括日本在內(nèi)的部

分亞洲國(guó)家和地區(qū)。

PAL系統(tǒng)用于大多數(shù)西歐國(guó)家和包括中國(guó)

以及中東的亞洲國(guó)家。

SECAM系統(tǒng)用于前蘇聯(lián)、東歐、法國(guó)以及

一些中東國(guó)家。2.3模擬視頻表2.1三個(gè)模擬彩色電視系統(tǒng)的參數(shù)2.3模擬視頻模擬彩色電視系統(tǒng)：視頻產(chǎn)生、傳送和接收

2.3模擬視頻1、彩色空間三種彩色電視系統(tǒng)都采用隔行掃描來(lái)攝取和顯示視頻圖像，但三個(gè)電視系統(tǒng)的彩色空間卻不同：PAL系統(tǒng)采用YUV彩色空間；NTSC

系統(tǒng)采用

YIQ彩色空間；SECAM

系統(tǒng)采用YDbDr

彩色空間。2.3模擬視頻①PAL系統(tǒng)采用YUV彩色空間根據(jù)RGB基色與YUV基色之間的關(guān)系，能由RGB的值確定亮度分量Y的值，兩個(gè)色度值U和V分別正比于色差信號(hào)B-Y和R-Y。所謂色差信號(hào)是指由基色信號(hào)和亮度信號(hào)之差組成的信號(hào)，即（B-Y）和（R-Y）。2.3模擬視頻這里，，是歸一化的伽馬校正后的值，因此（，，）=（1，1，1）。2.3模擬視頻②NTSC系統(tǒng)采用YIQ彩色空間③SECAM系統(tǒng)采用YDbDr

彩色空間2.3模擬視頻為什么不直接使用RGB?

模擬彩色電視系統(tǒng)并不直接傳送三個(gè)RGB基色信號(hào)，而是將RGB基色信號(hào)變換成YC1C2（一個(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)色度信號(hào)）分量后再進(jìn)行傳輸。①RGB各分量之間存在相關(guān)性，單獨(dú)傳遞會(huì)有冗

余，不能有效地利用帶寬。②將RGB變換成YC1C2分量后，YC1C2各分量

之間不存在相關(guān)性，且亮度信號(hào)Y解決了彩色

電視機(jī)與黑白電視機(jī)的兼容問(wèn)題，傳送C1和

C2分量可用較窄的頻帶。2.3模擬視頻2、亮度、色度和音頻的復(fù)用為了使彩色電視信號(hào)與黑白電視系統(tǒng)兼容，現(xiàn)有的三個(gè)模擬電視系統(tǒng)都采用復(fù)合視頻格式，其中三個(gè)彩色分量以及音頻分量被復(fù)用為一個(gè)信號(hào)。構(gòu)成復(fù)合信號(hào)要求色度信號(hào)具有比亮度分量小得多的帶寬。2.3模擬視頻NTSC系統(tǒng)中復(fù)合信號(hào)的總頻譜組成2.3模擬視頻亮度、色度以及音頻信號(hào)的復(fù)用過(guò)程：首先，將I和Q兩個(gè)色度信號(hào)應(yīng)用正交幅度調(diào)

制（QAM）組合成一個(gè)色度信號(hào)；其次，選定顏色副載波頻率，將亮度信號(hào)和

色度信號(hào)復(fù)合到一起；最后，音頻信號(hào)用的音頻副載波進(jìn)行頻率調(diào)

制(FM),并把它加到復(fù)合視頻信號(hào)中，

形成最終的多路復(fù)用信號(hào)。2.3模擬視頻四、模擬視頻信號(hào)格式1、分量視頻信號(hào)對(duì)三個(gè)彩色分量分別進(jìn)行存儲(chǔ)/傳輸可采用RGB、YUV、YIQ或YCbCr

彩色分量一般只用于專(zhuān)業(yè)的視頻設(shè)備2、復(fù)合視頻信號(hào)（也稱為全電視信號(hào)）將RGB轉(zhuǎn)換為YUV或YIQ彩色空間將YUV或YIQ三個(gè)彩色分量復(fù)用為一個(gè)信號(hào)用于大多數(shù)模擬視頻系統(tǒng)（現(xiàn)有模擬電視系統(tǒng)均采用復(fù)合視頻格式）2.3模擬視頻3、分離視頻信號(hào)（S-video）

對(duì)Y和C（正交幅度調(diào)制I和Q分量）分量

分別進(jìn)行存儲(chǔ)/傳輸用于許多高級(jí)消費(fèi)類(lèi)視頻攝像機(jī)和顯示設(shè)備第二章數(shù)字視頻描述2.4數(shù)字視頻數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻文件格式數(shù)字視頻基礎(chǔ)2.4數(shù)字視頻一、數(shù)字視頻基礎(chǔ)1、數(shù)字化方法數(shù)字視頻可以通過(guò)采樣光柵掃描（對(duì)模擬視頻信號(hào)的數(shù)字化）或直接用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)獲得。所有數(shù)字?jǐn)z像機(jī)都使用CCD傳感器，數(shù)字?jǐn)z像

機(jī)把成像景物采樣成離散的幀，每一幀由水

平和垂直都離散化的CCD陣列的輸出值組成。通常數(shù)字視頻系統(tǒng)采用彩色信號(hào)的分量表示

方法，對(duì)模擬彩色電視圖像的數(shù)字化常采用

“分量數(shù)字化”法，即對(duì)彩色空間的每一個(gè)

分量進(jìn)行數(shù)字化。2.4數(shù)字視頻2、數(shù)字視頻參數(shù)數(shù)字視頻是由幀率，行數(shù)和每行的樣點(diǎn)數(shù)定義的。通常用來(lái)表示數(shù)字視頻，其中x表示列標(biāo)號(hào)，y表示行標(biāo)號(hào)，t表示幀數(shù)。由此可得數(shù)字視頻的碼率為

R=xxx單位是比特/秒（bps），或千比特/秒（kbps）或兆比特/秒（Mbps）。其中表示一個(gè)像素值的比特?cái)?shù)2.4數(shù)字視頻二、數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于不同的產(chǎn)品和應(yīng)用之間交換數(shù)字視頻，就需要統(tǒng)一的數(shù)字視頻格式標(biāo)準(zhǔn)。在TV行業(yè)有數(shù)字化演播室標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算機(jī)行業(yè)有顯示分辨率標(biāo)準(zhǔn)在通信行業(yè)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)2.4數(shù)字視頻1、全數(shù)字演播室標(biāo)準(zhǔn)

——ITU-601數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)

前國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)（CCIR）于1982年2月通過(guò)了全數(shù)字演播室標(biāo)準(zhǔn)——CCIR-601建議書(shū)，即現(xiàn)在的ITU-601標(biāo)準(zhǔn)(ITU：國(guó)際電信聯(lián)盟)，這是用于電視演播室等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。

2.4數(shù)字視頻①I(mǎi)TU-601信號(hào)的空間分辨率

ITU-601數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)指定了幅型比為4:3和16:9的兩種數(shù)字視頻格式。

SDTV的幅型比為4:3

HDTV的幅型比為16:9NTSC、PAL和SECAM系統(tǒng)都采用13.5MHz的采樣率對(duì)于NTSC

系統(tǒng)，每行的像素?cái)?shù)為858，

其視頻格式為525/60信號(hào)對(duì)于PAL/SECAM系統(tǒng)，每行的像素?cái)?shù)為864，

其視頻格式為625/50信號(hào)2.4數(shù)字視頻

（a）525/60：60field/s（b）625/50：50field/s

NTSC系統(tǒng)PAL/SECAM系統(tǒng)圖2.10ITU—601視頻格式2.4數(shù)字視頻②彩色坐標(biāo)和色度的亞采樣

ITU-60l數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)YCbCr數(shù)字彩色坐標(biāo)空間。其中Y

是亮度分量，伸縮后范圍是（16～235）；

Cb、Cr是色度分量，分別表示色差B-Y和R-Y

伸縮后的形式。=YCbCr0.2570.5040.098-0.148-0.2910.4390.439-0.368-0.071RGB16128128+=RGB1.1640.0001.5961.164-0.392-0.8131.1642.0170.000Y-16Cb-128Cr-1282.4數(shù)字視頻視頻信號(hào)的空間采樣率通常是指亮度分量Y，對(duì)于色度分量Cb和Cr一般采用亞采樣方式。ITU-60l定義了四種色度亞采樣格式：

Y像素Cb和Cr像素圖2.11ITU-601色度亞采樣格式注意：在任何一個(gè)格式中兩個(gè)相鄰的行屬于兩個(gè)不同的場(chǎng)4：4：4每2x2個(gè)Y像素對(duì)應(yīng)4個(gè)Cb和4個(gè)Cr像素（無(wú)亞采樣）4：2：2每2x2個(gè)Y像素對(duì)應(yīng)2個(gè)Cb和2個(gè)Cr像素（只水平2：1亞采樣）4：1：1每2x2個(gè)Y像素對(duì)應(yīng)1個(gè)Cb和1個(gè)Cr像素（只水平4：1亞采樣）4：2：0每2x2個(gè)Y像素對(duì)應(yīng)1個(gè)Cb和1個(gè)Cr像素（水平和垂直都4：1亞采樣）2.4數(shù)字視頻③其它數(shù)字視頻格式和應(yīng)用

ITU-601的數(shù)據(jù)碼率是216Mpbs，這個(gè)速率對(duì)大多數(shù)應(yīng)用太高，所以CCIT專(zhuān)家組建議了一種新的數(shù)字視頻格式，被稱為通用中間格式（CIF）。實(shí)際上，在壓縮或傳輸之前，通常將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為這一種中間格式。除此之外，還定義有QCIF，SIF，SMPTE等幾種數(shù)字視頻格式。2.4數(shù)字視頻CIF：通用媒體格式，ITU-T規(guī)定的視頻格

式。在水平和垂直維上的分辨率都大約是ITU-6014:2:0信號(hào)的一半

(352x288)，采用逐行掃描。它是為視頻會(huì)議應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的。2.4數(shù)字視頻QCIF：ITU-T規(guī)定的視頻格式。在水平和垂

直維上的分辨率是CIF的一半(176

x144),采用逐行掃描。主要用于可視電話及類(lèi)似的應(yīng)用場(chǎng)

合。2.4數(shù)字視頻SIF：源媒體格式，ISO-MPEG規(guī)定的視頻格

式。有效區(qū)尺寸是ITU-601信號(hào)的四分

之一，大致與CIF相當(dāng)。這種格式定位在

中等質(zhì)量的視頻應(yīng)用，如視頻游戲和CD

電影之類(lèi)。采用隔行掃描。SMPTE：也稱HDTV格式，SMPTE規(guī)定的視頻格

式。顯著特點(diǎn)是幅型比較寬，為16:9，

在水平和垂直維上都具有兩到三倍的圖

像分辨率，且采用逐行掃描。2.4數(shù)字視頻表2.2不同應(yīng)用的數(shù)字視頻格式2.4數(shù)字視頻2、計(jì)算機(jī)視頻顯示分辨率的標(biāo)準(zhǔn)VGA：640像素/行×480行TARGA：512像素/行×480行S-VGA：1280像素/行×1024行

1024像素/行×768行圖像刷新速率為72幀/秒

2.4數(shù)字視頻3、通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)表2.3某些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其比特率范圍網(wǎng)絡(luò)比特率普通電話0.3～56kbps寬帶電話基本單元（DS-0）56kbpsISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）64～144kbps（px64）個(gè)人計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)30kbpsT-11.5Mbps乙太網(wǎng)10MbpsB-ISDN100～200Mbps2.4數(shù)字視頻三、數(shù)字視頻文件格式1、MPEG數(shù)字視頻文件格式

MPEG不是簡(jiǎn)單的文件格式，而是一種運(yùn)動(dòng)圖像壓縮算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，MPEG標(biāo)準(zhǔn)包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)(視頻、音頻同步)三個(gè)部分。MP3音頻文件就是MPEG音頻的一個(gè)典型應(yīng)用，而VideoCD(VCD)、SuperVCD(SVCD)、DVD(DigitalVersatileDisk)則是全面采用MPEG技術(shù)所產(chǎn)生出來(lái)的數(shù)字視頻文件格式。MPEG的平均壓縮比為50∶1，最高可達(dá)200∶1。2.4數(shù)字視頻①M(fèi)PEG-1

文件格式的擴(kuò)展名包括*.mpg、*.mlv、

*.mpe、*.mpeg及VCD光盤(pán)中的*.dat文件等。廣泛應(yīng)用在V