数字视频基础

1、吴韶波 数字电视概述, class 012数字电视原理与应用电视是人类进行信息传播变革中影响最大的研究成果。电视技术是现代科学技术最先进研究成果的集合体。早期电视和数据传输是两种不同系统，现在电视和计算机趋于融合。95年以后数字电视时代，电视和数据服务已经完全融和在一起。信息化时代的海量数据：GSM：9600bit/sUMTS：2Mbit/sISDN：2x64kbit/sSDTV：270Mbit/sHDTV：800Mbit/s数字电视概述, class 013数字电视原理与应用基石：基石：1883年圣诞节，德国的年圣诞节，德国的P.Nipkow发明发明“尼普柯夫圆盘尼普柯夫圆盘”使用机械扫描方

2、法，作了首次发射图像传送的实验。每幅画面有24行扫描线，图像相当模糊。“尼普柯夫圆盘”上螺旋形排列着一些孔洞，当这个盘子旋转时，通过每个孔洞可以浏览一幅图像的一行，光线透过这个孔洞照在这幅图像便完成了一次行扫描，硒光电池将图像的反射光转变成电信号，下一个孔洞顺序扫描紧挨着的那部分图像，直到完整的图像全部被扫描。数字电视概述, class 014数字电视原理与应用理论基础：理论基础：19081908年，英国肯培尔年，英国肯培尔斯文顿、俄国罗申克夫斯文顿、俄国罗申克夫提出电子扫描原理，奠定了近代电视技术的理论基础。提出电子扫描原理，奠定了近代电视技术的理论基础。19231923年，美籍俄国人兹沃尔

3、金（年，美籍俄国人兹沃尔金（V.K.ZworykinV.K.Zworykin）发明静电发明静电积贮式摄像管，后来又发明电子扫描式显像管，这是近代积贮式摄像管，后来又发明电子扫描式显像管，这是近代电视摄像术的先驱。电视摄像术的先驱。1929 1929 年年1111月月1818日，日，ZworykinZworykin示范他的全部电子电视接收示范他的全部电子电视接收器。器。V.K.Zworykin 1939 年前后使用的电视显象管和摄像管 数字电视概述, class 015数字电视原理与应用19251925年，英国的贝尔德（年，英国的贝尔德（J.L.BairdJ.L.Baird）根据根据“尼普科夫圆

4、盘尼普科夫圆盘”进行了进行了新的研究工作，发明机械扫描式电视摄像机和接收机。当时画面分新的研究工作，发明机械扫描式电视摄像机和接收机。当时画面分辨率仅辨率仅3030行扫描线，扫描器每秒只能行扫描线，扫描器每秒只能5 5次扫过扫描区，画面本身仅有次扫过扫描区，画面本身仅有2 2英寸高、英寸高、1 1 英寸宽。英寸宽。19261926年，贝尔德向英国报界作了一次播发和接收电视的表演，开创年，贝尔德向英国报界作了一次播发和接收电视的表演，开创了电视技术研究的先河。了电视技术研究的先河。19271929年，贝尔德通过电话电缆首次进行机电式电视试播，并年，贝尔德通过电话电缆首次进行机电式电视试播，并进行

5、短波电视试验，英国广播公司开始试验播发电视节目。进行短波电视试验，英国广播公司开始试验播发电视节目。 1936年年11月月2日日是一个值得纪念的日子，位于英国市郊的亚历山大宫是一个值得纪念的日子，位于英国市郊的亚历山大宫的英国广播公司电视台开始正式播出。这是世界上第一座正式开播的英国广播公司电视台开始正式播出。这是世界上第一座正式开播的电视台，人们把这一天作为电视事业的开端。英国正式开播的电的电视台，人们把这一天作为电视事业的开端。英国正式开播的电视在开始时仍为机电系统，视在开始时仍为机电系统，4个月后被电子系统取代。个月后被电子系统取代。1941年，美国国家电视标准委员会确定美国的电视技术标

6、准为每秒年，美国国家电视标准委员会确定美国的电视技术标准为每秒30帧、每帧帧、每帧525行。同年行。同年7月月1日，美国联邦通信委员会正式批准建立日，美国联邦通信委员会正式批准建立美国第一座电视台全国广播公司的纽约美国第一座电视台全国广播公司的纽约WNBT电视台。电视台。 数字电视概述, class 016数字电视原理与应用电视也同电影一样，经历了一个由黑白到彩色的发展过程，美国是电视也同电影一样，经历了一个由黑白到彩色的发展过程，美国是世界上最早播出彩色电视节目的国家。世界上最早播出彩色电视节目的国家。 1953年，美国国家电视制式委员会提出年，美国国家电视制式委员会提出NTSC(Natio

7、nal Television System Committee)制。制。1954年美国全国广播公司、哥伦比亚广播公司，采用年美国全国广播公司、哥伦比亚广播公司，采用NTSC制式首次制式首次播出彩色电视节目。播出彩色电视节目。日本、加拿大分别于日本、加拿大分别于1957、1966年采用同一制式播出。年采用同一制式播出。1956年，法国提出年，法国提出SECAM(SEquential CouleurAvecMemoire)制。制。1960年，联邦德国提出年，联邦德国提出PAL(Phase Alternation Line-by-Line)制。制。为便于转播和交换节目，各国曾多次讨论统一电视制式问题

8、，但由于政治及经济等方面的原因，始终未能达成一致。于是，国际上便形成了3种彩色电视制式同时并存的局面。 彩色电视机在哪国使用必须符合该国的黑白体制、彩色制式及频道划分，还要注意电源标准（有110伏/60赫与220伏/50赫之分），这样才能保证接收机安全可靠地接收到良好的彩色图像和伴音。目前世界上采用PAL制的国家最多。中国所采用的电视制式为PAL/D，国家标准为：每帧扫描625行，每秒25帧。 数字电视概述, class 017数字电视原理与应用1962年，美国发射年，美国发射“电星一号电星一号”通信卫星，进行了横跨通信卫星，进行了横跨大西洋的电视节目传送实验，这是一颗低轨道卫星，使大西洋的电

9、视节目传送实验，这是一颗低轨道卫星，使用起来受到许多限制。用起来受到许多限制。1963年，美国发射了世界第一颗同步通信卫星年，美国发射了世界第一颗同步通信卫星“同步二同步二号号”。1964年，国际通信卫星组织的第一颗商用通信卫星年，国际通信卫星组织的第一颗商用通信卫星“国国际通信卫星一号际通信卫星一号”启用，使世界正式进入了卫星通信时启用，使世界正式进入了卫星通信时代，国际间进行电视节目的传送和转播成为现实。代，国际间进行电视节目的传送和转播成为现实。1969年年7月月20日阿波罗日阿波罗11号的整个登月过程就是通过卫星号的整个登月过程就是通过卫星传送传送49个国家，有个国家，有7.2亿人同时

10、收看到了这个节目。亿人同时收看到了这个节目。 数字电视概述, class 018数字电视原理与应用电视画面同电影电视画面同电影(35mm)相比还显得很粗糙，这是因为目前相比还显得很粗糙，这是因为目前构成电视画面的像素较少的缘故。因而，人们又研制出高构成电视画面的像素较少的缘故。因而，人们又研制出高清晰度电视清晰度电视。“高清晰度”指与现行电视相比，其水平和垂直方向的图象分辨率都要求提高一倍以上，使用大屏幕显示器近距离观看时，图象细腻逼真，无闪烁和粗糙感，并配以数字环绕音响伴音。采用16:9的宽高比作为世界标准。我国HDTV标准为19201080i，每帧图像有207万个像素。 数字电视概述, c

11、lass 019数字电视原理与应用在在HDTVHDTV的发展进程中，经历了一个由模拟向的发展进程中，经历了一个由模拟向数字转化的过程。数字转化的过程。日本早在1985年就建立了1125线、每秒60帧的MUSE制式(全视频带宽30MHz)的HDTV。但日本人在把所有的精力放在努力去完善模拟电视的清晰度同时，却忽视了数字技术发展的大趋势。IEEE的MPEG专家组制订的MPEG-2标准和先进的数字通信技术，使得带宽高达20MHz的HDTV信号可以在6MHz左右的现行传输信道不失真地传送。美国的全数字高清晰度电视已达到实用化。1998年9月8日至12日，中央电视台利用我国研制成功第一套数字高清晰度电视

12、系统试验发射了数字高清晰度电视节目，成为继美国、欧洲和日本之后世界上第四个拥有数字高清晰度电视地面广播传输系统的国家。国庆50周年庆典上，我国在北京试播了高清晰度数字电视，在技术标准上实现了ATSC和DVB（美、欧两大阵容）标准兼容。 数字电视概述, class 0110数字电视原理与应用数字电视数字电视( (DTV)DTV)包括包括普及型数字电视(DPTV，352288i，约300电视线)标准清晰度数字电视(SDTV ，704576i或720480i，约500电视线，相当于DVD标准)高清晰度数字电视(HDTV ，19201080i，约1000电视线)均采用MPEG-2/1数字压缩技术。标准

13、清晰度电视的图像和伴音的质量都比目前模拟电视有标准清晰度电视的图像和伴音的质量都比目前模拟电视有所提高，并且其频道利用率高，在目前模拟电视的一个频所提高，并且其频道利用率高，在目前模拟电视的一个频道内可以同时播道内可以同时播4 4套（或更多）标准清晰度节目。套（或更多）标准清晰度节目。目前我国各省级电视台的通过卫星传送的电视节目均是采目前我国各省级电视台的通过卫星传送的电视节目均是采用用MPEG-2数字压缩的标准清晰度数字电视数字压缩的标准清晰度数字电视( (SDTV)SDTV)节目。节目。我国已于我国已于19981998年年1111月组成了月组成了DTVIADTVIA（中国数字电视产业联盟中

14、国数字电视产业联盟），联合开发我国的），联合开发我国的DTVDTV，抵御国外同类产品的打入和竞争抵御国外同类产品的打入和竞争。数字电视概述, class 0111数字电视原理与应用1958年年5月月1日，中国第一座电视台中央电视台（早期称北京电视台日，中国第一座电视台中央电视台（早期称北京电视台，1978年年5月月1日改称现名）使用二频道试播黑白电视，日改称现名）使用二频道试播黑白电视，9月月2日正式日正式播出。播出。当时发射天线加设在广播大厦塔楼顶，高度为80米，覆盖半径25公里。中央电视台开播不久，从苏联进口了200部黑白电视机，以后天津广播器材厂很快试制出“北京”牌电视机。1958年年1

15、0月月1日上海电视台开始试播，日上海电视台开始试播，12月月20日哈尔滨电视台（即今日哈尔滨电视台（即今天的黑龙江电视台）开始试播。天的黑龙江电视台）开始试播。1961年底，全国共建地方电视台年底，全国共建地方电视台19座。座。1959年，无锡市建立中国第年，无锡市建立中国第一座电视转播台，用差转的方式转播上海电视台的节目。一座电视转播台，用差转的方式转播上海电视台的节目。1960年年5月月1日在北京建成了第一个彩电试验台，用日在北京建成了第一个彩电试验台，用NTSC制进行了试制进行了试播。但后来也由于国民经济暂时困难而播。但后来也由于国民经济暂时困难而“下马下马”。1969年彩电研究二度开展

16、并决定暂用年彩电研究二度开展并决定暂用PAL制（制（1982年正式决定年正式决定PAL/D制为中国彩色电视的标准制式）。制为中国彩色电视的标准制式）。数字电视概述, class 0112数字电视原理与应用1973年年5月月1日，中央电视台用日，中央电视台用8频道在北京地区试播，同频道在北京地区试播，同年年10月月1日正式播出。从日正式播出。从1977年年7月月25日起，中央电视台日起，中央电视台的第一套节目全部改为彩色播出。的第一套节目全部改为彩色播出。 1999年年10月我国所有省级电视台的电视节目全部上星，月我国所有省级电视台的电视节目全部上星，并基本形成了星、网结合的广播电视传输体系。并

17、基本形成了星、网结合的广播电视传输体系。1999年年10月月1日，中央电视台高清晰度电视试播成功。日，中央电视台高清晰度电视试播成功。1986年建成的中央电视台彩电中心及年建成的中央电视台彩电中心及90年代初建立的名年代初建立的名列世界第三、四、五位（亚洲第一、二、三位）的：列世界第三、四、五位（亚洲第一、二、三位）的：上海东方明珠电视塔（高上海东方明珠电视塔（高460米）米）天津天塔（高天津天塔（高415.2米）米）中央广播电视发射塔（高中央广播电视发射塔（高405米）米）目前世界电视发射塔最高者为目前世界电视发射塔最高者为553.3米的加拿大多伦多电视塔米的加拿大多伦多电视塔其次为其次为5

18、33.3米的莫斯科奥斯坦丁诺电视塔米的莫斯科奥斯坦丁诺电视塔数字电视概述, class 0113数字电视原理与应用基石：基石：JPEGJPEGDCTDCTMPEGMPEG：MPEG-1：1993年，1.5Mbit/s，VCDMPEG-2：SDTV，HDTV(也支持，最初是MPEG-3)系统、视频、音频270Mbit/s视频信号压缩到26Mbit/s1.5Mbit/s音频信号压缩到100400kbit/s压缩比如此大，可以在一路8MHz的模拟电视信道中传输多路节目MPEG-4，MPEG-7，MPEG-21数字电视概述, class 0114数字电视原理与应用90年代初，欧洲的DVB(Digita

19、l Video Broadcasting)三种传输方法：DVB-S：卫星传输，1995年，QPSK调制，33MHz带宽，数据率38Mbit/s，一个信道最多可传输6，8，甚至10路节目。DVB-C：同轴电缆，1995年，64QAM调制，8MHz带宽，数据率38Mbit/s，DVB-T：地面传输，1998年，数据率531Mbit/s（实际使用2225Mbit/s）另外，MMDS(multipoint multichannel distribution system)北美：电缆传输采用ITU-J83B地面传输采用ATSC（Advanced Television System Committee）日

20、本：电缆传输采用ITU-J83C地面传输采用ISDB-T数字电视概述, class 0115数字电视概述, class 0116数字电视原理与应用“高清系列”芯片设计及量产数字电视概述, class 0117数字电视原理与应用有线数字电视机顶盒有线数字电视机顶盒DVB-C卫星数字电视机顶盒卫星数字电视机顶盒DVB-S数模兼容一体机数模兼容一体机iDTV数字电视概述, class 0118数字电视原理与应用HDE3000 高清编码器高清编码器HDS1000多节目复用器多节目复用器RS-HD国产高清非编系统国产高清非编系统数字电视概述, class 0119数字电视原理与应用认认证证模模块块安安全

21、全模模块块协协议议模模块块机机卡卡分分离离插插件件智智能能卡卡C CO OS SC CP PU UM Me em mo or ry yI I/ /O O 7 78 81 16 6接接口口移移植植接接口口A AP PI I下下载载器器专专有有C CA A应应用用程程序序C CA A内内核核解解扰扰器器解解复复用用器器O OS SD D调调制制解解调调器器智智能能卡卡7 78 81 16 6接接口口硬硬件件O OS S & & D De ev vi ic ce e D Dr ri iv ve er rs s机机卡卡分分离离插插件件中中间间件件驻驻机机应应用用程程序序解解码码器器认认证证模模块块E

22、EP PG G天天气气预预报报互互动动游游戏戏可可下下载载应应用用程程序序安安全全模模块块协协议议模模块块控控制制模模块块 机顶机顶盒盒 CACA卡卡通用智能卡平通用智能卡平台台CA应用软件应用软件CA应用程序应用程序CA插件插件人类视觉系统（人类视觉系统（HVSHVS）是人类获取外界图像、视频信息的工具是人类最重要、同时也是最完美的感知手段首先通过眼睛感觉观察来获取原始的场景信息，然后在大脑中加工处理，再综合其他已有的现场信息，进而展开人类的视知觉智能推理活动研究包括光学、色度学、视觉生理学、视觉心理学、解剖学、神经科学和认知科学等领域光源光源自然光源：太阳和其他恒星人工光源：火焰、火花、蜡

23、烛、电灯、发光管、激光器等人眼对光的敏感程度与光的波长（）和光辐射功率有关可见光波长范围：380780nm光谱效率函数光谱效率函数V(V( ) )衡量人眼对不同波长的光的敏感程度差别明视觉明视觉日间视觉指人眼白天对各种波长的光的敏感程度差别即白天人眼视网膜的锥状细胞对光的响应可用明视觉光谱效率函数V()来描述暗视觉暗视觉暗视觉暗视觉夜间视觉指人眼在夜晚或微弱光线下对光的敏感程度即白天视网膜的杆状细胞对光的响应可用暗视觉光谱效率函数V()来描述可见光谱可见光谱单色光：单一波长，只有一种颜色复合光：由两种或两种以上波长的光混合而成的光，人眼的感觉是混合色，如自然光亮度视觉亮度视觉也称为明暗视觉光的

24、能量越大，感受到的亮度越亮人眼对光的亮度感觉有关的参数：光强光通量发光效率照度亮度人眼对光的亮度感觉有关的参数：光强：发光强度，单位cd（坎德拉）光通量：能为人眼所感受到的那部分光的辐射功率，单位lm（流明）发光效率：每瓦特消耗功率所发出的光通量，单位lm/W照度：被照明的物体表面单位面积上所接收的光通量，单位lx（勒克斯）代表1m2面积上均匀分布1lm的光通量亮度：发光面在不同位置和不同方向的发光特性，单位cd/m2彩色与视觉彩色与视觉彩色是一种视觉信息人眼对颜色感觉的参量包括：亮度亮度色调色调饱和度饱和度是指人眼对光的明亮程度的感觉，光源的亮度正比于光通量物体的亮度不仅取决于物体反射（或透

25、射）光的能力，也取决于照射该物体的光源的辐射功率反射（或透射）光的能力越强，物体就越明亮照射物体的辐射功率越大，物体越明亮表示颜色的类别彩色物体的色调取决于物体在光照下所反射的光谱成分，不同波长的反射光使物体呈现不同的色调对于透射的物体，其色调取决于透射光的波长彩色物体的色调既取决于物体的吸收特性和反射或透射特性，也与照明光源的光谱分布有关指彩色光所呈现彩色的深浅程度（或浓度）对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，它的颜色就越深色度色度指色调和饱和度的合称既反映了彩色光的颜色，也反映了颜色的深浅程度非彩色光由于没有色度，只用亮度来描述用亮度、色调和饱和度三个参量能准确描述彩色光立体视觉立体视觉双

26、眼立体视觉双眼立体视觉指人们看到的自然景物都是具有宽度、高度和深度的立体图像主要原因：双眼视差和辐辏单眼立体视觉单眼立体视觉指单眼分辨景物深度所产生的立体感觉主要原因：为保证不同距离景物能在视网膜上成像，需要适当调节睫状肌，产生不同深度感觉亮度适应性亮度适应性人眼觉察亮度变化的人眼觉察亮度变化的能力能力色调对比效应色调对比效应饱和度对比效应饱和度对比效应面积对比效应面积对比效应马赫效应马赫效应视觉惰性视觉惰性闪烁感觉闪烁感觉视野与视觉视野与视觉人眼的分辨率人眼的分辨率人眼的彩色分辨率人眼的彩色分辨率亦称“马赫范得效应马赫范得效应”。当亮度发生跃变时，会有一种边缘增强的感觉，视觉上会感到亮侧更亮

27、，暗侧更暗。马赫效应会导致局部阈值效应，即在边缘的亮侧，靠近边缘像素的误差感知阈值比远离边缘阈值高34倍，可以认为边缘掩盖了其邻近像素，因此对靠近边缘的像素编码误差可以大一些。人眼受到周期性光脉冲照射时，若重复的频率不太高，则会产生忽明忽暗的闪烁感觉临界闪烁频率临界闪烁频率：不引起闪烁感觉的光脉冲最低的重复频率光脉冲亮度越高，临界闪烁频率也越高亮度变化幅度越大，临界闪烁频率也越高视野视野即头部不动时眼球向正前方注视，所能看到的空间范围。视野也称周边视力，指黄斑中心凹以外的视力正常人眼的最大范围约在左右35和上下40，最佳视野范围约左右15和上下15，最大固定视野约在左右90和上下70，头部活动

28、时视野可扩展到左右95和上下90视野还受背景色影响。人眼的分辨力是指人眼对所观察的实物细节或图像细节的辨别能力，具体量化起来就是能分辨出平面上的两个点的能力。人眼的分辨力是有限的，在一定距离、一定对比度和一定亮度的条件下，人眼只能区分出小到一定程度的点，如果点更小，就无法看清了。位置越近，分辨率越高静止物体分辨率高运动物体速度越快，分辨率越低水平运动比垂直运动分辨率高人眼对彩色细节的分辨力人眼对彩色细节的分辨力远比对黑白细节分辨力低人眼对彩色色调的分辨力对不同色调，人眼的分辨力不同，红黄之间的彩色色调分辨力最高人眼对彩色饱和度的分辨力人眼对不同色调的饱和度变化的敏感程度不同建立视觉模型就是试图

29、用光学系统的概念来模拟某些视觉特性视觉信息处理模型视觉信息处理模型光学系统光学系统视网膜视网膜视觉通路视觉通路光信号电信号感知视频景物眼球作用区大脑作用区光电转换视频信息处理黑白视觉模型黑白视觉模型低通滤波器低通滤波器对数运算器对数运算器高通滤波器高通滤波器模拟人眼模拟人眼的光学系的光学系统统反应视觉的亮度恒定现象，即当景物反应视觉的亮度恒定现象，即当景物背景亮度和对比度保持一定时，即使背景亮度和对比度保持一定时，即使景物和背景的亮度在很大范围内变化，景物和背景的亮度在很大范围内变化，人眼对景物的亮度感觉仍然保持不变人眼对景物的亮度感觉仍然保持不变反应侧抑制反应侧抑制引起的马赫引起的马赫效应效

30、应彩色视觉模型彩色视觉模型彩色视觉模型彩色视觉模型对相互对立的颜色对分别为红-绿对、黄蓝对和黑白对，反映了在视觉通路上的响应，L为亮度输出，C1C2为彩色输出式中abc为常数*1*2*( , )( , )( , )lg( , )( , )( , )( , )lg( , )( , )( , )( , ) lg( , )lg ( , )lg ( , ) R x yCa R x yGx yaG x yR x yCb R x yB x ybB x yLc aR x yGx yB x yc aR x yG x yB x y三基色原理自然界的绝大多数彩色都可以由三种不同的基色按不同的比例相加混和得到，合成

31、彩色的亮度是这三个基色的亮度之和，色度（色调和饱和度）则由三个基色分量的比例决定基本要求：三种基色必须是彼此独立的人类视觉系统对不同彩色的感觉具有相加混色的能力，并产生一种合成的彩色感觉时间混色法：按一定顺序轮流将三种基色投射到同一平面上原理：人眼的视觉惰性和相加混色功能应用：场顺序制彩色电视空间混色法生理混色法全反射混色法空间混色法将三种基色光同时分别投射到同一表面上的相邻3点，3点相距足够近原理：人眼的分辨力有限和相加混色功能应用：彩色显像管生理混色法全反射混色法生理混色法若左右两眼分别观察不同的颜色，则人眼感觉到的彩色不是两种单色光，而是这两种颜色的混合色应用：立体彩色电视机全反射混色法

32、将三种基色光以不同比例同时投射到一块反射表面，三种基色光产生全反射而相加混色形成混合色应用：投影电视（包括背投）色度学色度学是研究彩色视觉（心理量）和光谱特性（物理量）的学科包括：CIE-RGB彩色模型XYZ彩色模型CIE-RGB彩色模型XYZ彩色模型RGB彩色显示模型CMYK彩色显示模型RGB彩色显示模型NTSC：Y= 0.299R + 0.587G + 0.114BPAL：Y= 0.222R + 0.707G + 0.071BRCIE 1.167 -0.146 -0.151 RGCIE = 0.144 0.753 0.159 GBCIE -0.007 0.059 1.128 BX 0.60

33、7 0.174 0.201 RY = 0.229 0.587 0.114 GZ 0.000 0.066 0.117 BCMYK彩色显示模型采用相减混色法青色(C)、品红(M)、黄(Y)和黑(K)K=min（R，G，B）C=1-RM=1-GY=1-B彩色传输模型主要有YUV、YIQ和YCbCr模型 与黑白电视兼容，人对亮度敏感度高、对色差敏感度低与黑白电视兼容，人对亮度敏感度高、对色差敏感度低与黑白兼容，信号传输的动态范围要满足亮度信号要求，别造成幅度失真。RGB空间空间YUV空间空间YUV 0.3 0.59 0.11-0.15 -0.29 0.44 0.61 -0.52 -0.096RGB=P

34、AL：Y- 4.43MHz； U、V-1.3MHzY U V = 8 4 4 or 8 2 2YUV空间空间YIQ空间空间美日美日UVQIF33U = Q cos - I sinV = Q sin + I cosI = V cos - U sinQ = V sin + U cosNTSC：Q - 0.5MHz分辨红黄强： V = R-Y分辨蓝紫弱： U = B -Y 反映了人的视觉系统观察彩色的方式H表示色调(Hue)，I表示亮度(Inrensity)，I与彩色信息无关；S表示饱和度(Saturation)，H和S分量与人感受颜色的方式密切相关彩色空间的转换彩色空间的转换RGB空间空间HIS空

35、间空间H (Hue)：色调色调S (Saturation)： 色饱和度色饱和度I (Intensity)：亮度亮度白白黑黑IISH红红黄黄绿绿蓝蓝紫紫黄黄蓝蓝 - H (斜斜)更接近人的认识，可简化处理更接近人的认识，可简化处理黑白灰度、边缘处理黑白灰度、边缘处理 - I视频表示视频表示视频信息和信号的特点视频信息和信号的特点模拟视频模拟视频数字视频数字视频图像分类图像分类按灰度等级：二值图像和多灰度级黑白图像按图像的色调：黑白图像和彩色图像按图像占空间维数：二维、三维和多维图像按图像内容变化性质：静止图像和动态图像按灰度等级：二值图像和多灰度级黑白图像按图像的色调：黑白图像和彩色图像按图像占

36、空间维数：二维、三维和多维图像按图像内容变化性质：静止图像和动态图像视频视频是由许许多多幅按时间序列构成的连续图像，每一幅图像称为一帧，帧图像是视频图像的基础活动图像活动图像图像内容随时间而变化，分二维、三维活动图像静止图像静止图像分为黑白静止图像和彩色静止图像活动图像活动图像三维活动图像信息表现为光的强度I，它随三维坐标(xyz)、光的波长()和时间(t)而变化I=f(x,y,z,t)三维视频是时域离散的帧图像序列I=f(x,y,z,tn)，n=1,2,连续播放入眼的感官为I=Vf(x,y,z, ,tn)活动图像活动图像信息表现为光的强度I，它随三维坐标(xyz)、光的波长()和时间(t)而

37、变化静止图像静止图像分为黑白静止图像和彩色静止图像二维黑白 I=f (x,y)二维彩色 I=f (x,y,)直观性视频比音频更生动、更深刻、更具体、更直接确定性信息确定、不易与其他内容混淆高效性人眼可并行迅速观察一幅幅图像的细节广泛性80%信息来自视觉高带宽性信息量大、带宽高、存储传输显示要求较高模拟视频信号模拟视频信号在时间和幅度上都是连续变化的电平高低表示景物的亮度视频光栅扫描视频光栅扫描在一定的时间间隔内电子束（或光束）以从左到右、从上到下的方式扫描采集荧光屏表面（或感光表面）视频光栅扫描视频光栅扫描在一定的时间间隔内电子束（或光束）以从左到右、从上到下的方式扫描采集荧光屏表面（或感光表

38、面）视频光栅扫描视频光栅扫描逐行扫描逐行扫描优点：可以减少屏幕大面积闪烁和边缘闪烁，分解力优点：可以减少屏幕大面积闪烁和边缘闪烁，分解力高，图像更清晰、稳定等高，图像更清晰、稳定等缺点：带宽高缺点：带宽高隔行扫描隔行扫描优点：压缩一半频带而不明显降低图像质量优点：压缩一半频带而不明显降低图像质量缺点：系统性能差，如图像质量下降缺点：系统性能差，如图像质量下降光栅特性基本参数：帧频fp（每秒取样的帧数）-光栅扫描的时间分辨率每帧扫描行数n光栅扫描的空间垂直方向分辨率y为行间隔，t为帧间隔时间每帧扫描行数越多，图像越清晰yHntfp,1数字视频表示数字视频表示每帧图像由每帧图像由N行、每行行、每行M个像素组成个像素组成每秒连续播放每秒连续播放30帧以上，就能有较好的连续运帧以上，就能有较好的连续运动景物的感觉动景物的感觉每个像素每个像素Nb个比特，则传输速率个比特，则传输速率 M N fp Nb数字视频特点及应用数字视频特点及应用优点：便于传输与交换，便于多媒体通信，便优点：便于传输与交换，便于多媒体通信，便于存储、处理和加密，无噪声积累，差错可控于存储、处理和加密，无噪声积累，差错可控制，可通过压缩编码来减低数码率，便于设备制，可通过压缩编码来减低数码率，便于设备的小型化，信噪比高，稳定可靠，交互能力强的小型化，信噪比高，稳定可靠