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* 数字视频及应用 现代信息与教育技术中心直属党支部暑期党课 乔文增 2012-08-11 视频基本知识 一、帧 动态图像由不断变化的静态图像形成。 每一幅静态的图像，称为一帧（frame）。 视频基本知识 二、扫描 1、 水平扫描——扫描点从画面左侧匀速向右移动 垂直扫描——水平扫描线，按均匀间隔在垂直方向上移动。 2、隔行扫描 逐行扫描 3、帧频是指每秒钟扫描的帧数。 场频是指每秒钟扫描的场数。 我国的电视画面传输率是每秒25帧、50场。 行频是指每秒钟扫描的行数。 视频基本知识 三、分解力 ——也就是清晰度 水平分解力是指水平扫描线所能分辨出的点数。水平分解力越大，说明能分辨出的点数越多，也就是说点的尺寸越小。 垂直分解力是指垂直扫描的行数。在相同尺寸的扫描范围内垂直分解力越大，扫描线越多，则显示的图像就越清晰。 宽高比是指扫描行的长度与图像在垂直方向上的所有扫描行所跨过的距离之比。 电视和显示器的宽高比为 4:3，HDTV的宽高比为16:9。 视频基本知识 四、彩色电视制式 1、NTSC——正交平衡调幅技术 2、PAL制式（中国采用）——逐行倒相正交平衡调幅 远距离传输时用亮度信号Y和两个色度信号U、V来表示，优点： 能与黑白电视接收机保持兼容 可利用人眼对两个色度信号不太灵敏的视觉特性来节省电视信号的带宽和发射功率 克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点 3、SECAM——顺序传送彩色信号与存储恢复彩色信号制 视频数字化 视频（video） 视频是由一幅幅单独的画面（称为帧frame）序列组成，这些画面以一定的速率（帧率fps，即每秒县是帧的数目）连续的透射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。 常见的视频有电视和计算机动画。 电视：能传输和再现真实世界的图像与声音，是当代最有影响力的信息传播工具。 计算机动画：是计算机制作的图像序列，是一种计算机合成的视频. 数字视频与模拟视频相比的优点 复制和传输时不会造成质量下降。 容易进行编辑修改。 有利于传输(抗干扰能力强，易于加密)。 可节省频率资源。 视频信号的数字化 复合数字化（Recombination digitalization） 分量数字化（Component digitalization） 捕捉 捕捉是指将视频数字化的过程称为捕捉。 视频捕捉卡的功能是将模拟视频信号数字化并转换为计算机图像信号。 视频数字化 常用的色度信号取样格式 4:4:4格式（色度信号的取样与亮度信号完全一样）。 4:2:2格式（每条扫描线上色度信号的取样只是亮度信号的一半）。 4:2:0格式（在水平和垂直方向上色度信号的取样都只是亮度信号的一半）。 视频数字化 常用的色度信号取样格式 4:4:4 4:2:2 4:2:0 亮度信号 色度信号 视频数字化 数字视频压缩的必要性 数字视频的数据量大，1分钟CCIR601数字视频的数据量约为1G字节。 数字视频压缩的可行性 画面内部信息相关性很强。 相邻画面的内容具有高度的连贯性。 人眼的视觉特性。 视频的压缩编码 一、压缩方法 1、有损（Lossy）压缩 无损（Lossless）压缩 2、帧内压缩——空间压缩（Spatial compression） 帧间压缩——时间压缩（Temporal compression） 3、压缩后的编码 对称（symmetric）编码 不对称（asymmetric）编码 视频的压缩编码 一、视频压缩标准及其应用 1、MPEG-1 一种运动图像及其伴音的编码标准。 码率：1.2 Mb/s ~ 1.5Mb/s。 图像质量：200多线，相当于一般家用录像机。 应用： 数码相机和数字摄像机 VCD 视频的压缩编码 一、视频压缩标准及其应用 2、MPEG-2 针对数字电视(DTV)的应用要求。 码率：1.5Mb/s～60Mb/s甚至更高。 特点：通用性，向下兼容MPEG-1。 应用： 数字卫星电视 高清晰度电视(HDTV)广播 数字视盘DVD 视频的压缩编码 一、视频压缩标准及其应用 3、MPEG-4： 目标：支持各种网络条件下（包括移动通信）的交互式多媒体应用，侧重于对多媒体信息内容的访问 支持：自然的（取样）和计算机合成视频和音频，功能强，应用前景广 视频的压缩编码 一、视频压缩标准及其应用 4、H.261 数字视频编码标准，由国际电联（ITU）前身CCITT制定，适用于在ISDN网上以p×64kbps(p= l, … ,30)的速率开展视频会议和可视电话业务。 视频