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第三讲 数字视频基础 第一节 模拟视频基础 第二节 数字视频基础 第三节 数字视频压缩 第四节 数字视频文件格式 第一节 模拟视频基础 一、视频信号 二、逐行扫描与隔行扫描 一、视频信号 1.帧 帧：一系列的单独图像。 2.帧速率 帧速率：每秒表示的图像的帧数。 一般将帧速率设置为24～30帧每秒。 从视频信号的组成和存储上讲，视频信号分为模拟信号和数字信号。 二、逐行扫描与隔行扫描 1.换幅频率与临界闪烁频率 根据人眼的视觉暂留效应，只要画面的更换频率（换幅）大于20Hz，在视觉上就会有画面连续运动的印象。 实验表明，如果周期性重复的脉冲光源作用到视网膜上，当脉冲光的重复频率不够高时，人眼会对之产生忽明忽暗交替变化的闪烁感觉。 当闪烁频率达到一定值时，人眼就不再有闪烁的感觉，这个值就称为临界闪烁频率。 通过计算得出电视图像不闪烁的最低重复频率45.8Hz。 二、逐行扫描与隔行扫描 2.扫描与逐行扫描 电视信号的传输是通过电子束有规律的运动，顺序分解像素和综合像素，这个过程称为扫描。 二、逐行扫描与隔行扫描 2.扫描与逐行扫描 扫描的过程是逐行进行的，称为逐行扫描。 当扫描速度足够快，使换幅频率既高于活动景物运动连续感所需的换幅频率（20Hz），又高于临界闪烁频率（45.8Hz），则接收到的是既有连续感又无闪烁感的活动影像。 二、逐行扫描与隔行扫描 3.隔行扫描 电子束线扫描一帧的所有奇数行，构成奇数行光栅，称为奇数场；然后再扫描那一帧的偶数行，构成偶数行光栅，称为偶数场。两场光栅在重现图像上精确镶嵌，构成一帧画面。 隔行扫描－奇数场示意图 隔行扫描－偶数场示意图 二、逐行扫描与隔行扫描 4.电视制式 电视制式是指一个国家的电视系统所采用的特定技术标准。 世界上共有三种电视制式: （1）欧洲多数国家、非洲、澳洲和中国采用PAL制，采用25帧/秒； （2）美国、日本、加拿大等国采用的是由国家电视标准委员会制定的NTSC制，采用30帧/秒（精确为29.97）； （3）另一种制式SECAM制主要用于法国、前苏联及东欧国家。 二、逐行扫描与隔行扫描 5.模拟视频的产生 摄像机前被摄物体的不同部分有不同的亮度，对应于不同的光度值，摄像机电子管中的电流会发生相应的变化。模拟信号就是用这种电流的变化来代表或模拟所摄取的图像，记录下它们的光学特征。 模拟视频产生过程 二、逐行扫描与隔行扫描 6.模拟视频的缺点 不能忠实地记录模拟信号，在还原时也不能原原本本地再现模拟信号。 多次复制后图像质量会越来越差。 在传输的过程中也容易受到干扰。 第二节 数字视频基础 一、数字视频的概念 二、视频数字化原理 三、数字视频的特点 一、数字视频的概念 数字视频就是以数字方式记录的视频信号。 它包括两方面的含义： 一是指将模拟视频数字化以后得到的数字视频； 二是指由数字摄录设备直接获得或由计算机软件生成的数字视频。 二、视频数字化原理 1.采样、量化与编码 视频信号数字化的实质是用一系列单个的脉冲来代替这些连续的模拟视频信号，只要这些脉冲足够密集，就可以用这些脉冲值来恢复原来的模拟视频信号。 这个过程类似于工厂中对产品的抽样检查，所以称为抽样（采样）过程。 二、视频数字化原理 1.采样、量化与编码 抽样脉冲的密度称为抽样频率。 经过采样后的视频信号，只是空间上的离散像素阵列，而每个像素的值仍是连续的，必须将它转换成有限个离散值，这个过程称为量化。 经过采样与量化后的视频信号可以用若干位的二进制数来表示，这个过程称为编码。 二、视频数字化原理 2.数字视频采样 具体实现的方法是：把用RGB三基色表示的图像转换成用YUV（Y代表亮度，UV代表色差，PAL制式）表示的图像，使亮度和色度分开，然后减少颜色分量的数据，这个过程又称为子采样。 二、视频数字化原理 2.数字视频采样 子采样的3种格式： （1）4：4：4 （无子采样）格式 二、视频数字化原理 2.数字视频采样 子采样的3种格式： （2）4：2：2格式 二、视频数字化原理 2.数字视频采样 子采样的3种格式： （3）4：1：1格式 三、数字视频的特点 （1）数字视频比模拟信号精确，而且不容易受到干扰。 （2）对数字视频的加工处理只涉及到反映数字视频数据在计算机硬盘中的索引编排，即访问地址表。播放、剪辑数字视频只是控制着计算机硬盘的磁头来感应磁化状态从而读出是1还是0，与信号本身并不接触。 （3）可以运用多种编辑工具对数字视频进行编辑加工。 （4）数字信号可以被压缩。 第三节 数字视频压缩 一、压缩的必要性 二、压缩的可能性 三、压缩原理