人眼视觉原理演示文稿

人眼视觉原理演示文稿当前1页，总共133页。（优选）人眼视觉原理当前2页，总共133页。视频应用当前3页，总共133页。视频应用图像与视频信号处理无所不在当前4页，总共133页。视频应用当前5页，总共133页。目标的检测与识别当前6页，总共133页。图像与视频拼接普通相机视场：50×350人眼视场：200×1350全景拼接（PanoramicMosaic）：360×1800当前7页，总共133页。运动视频分析系统当前8页，总共133页。运动视频分析系统当前9页，总共133页。运动视频分析系统当前10页，总共133页。1.1.人眼的视觉特性与模型当前11页，总共133页。2023/3/201.1.人眼的视觉特性与模型人眼的构造视网膜的结构（杆状细胞，锥状细胞）视细胞的分布人眼的视觉特性视觉的适应绝对视觉阈阈值对比度光谱灵敏度分辨力视觉系统的调制传递函数

当前12页，总共133页。2023/3/20视网膜视网膜的结构杆状细胞锥状细胞视细胞的分布

当前13页，总共133页。2023/3/20视觉的适应明视觉暗视觉中介视觉颜色适应3×10-5cd/m23cd/m23×105cd/m2暗视觉明视觉中介视觉当前14页，总共133页。2023/3/20人眼的视觉特性绝对视觉阈：全黑视场下，人眼感觉到的最小光刺激值，约10－9lx量级。阈值对比度：时间不限，使用双眼探测一个亮度大于背景亮度的圆盘，察觉概率为50%时，不同背景亮度下的对比度。对比度C：当Lt和Lb分别为目标与背景的亮度时，对比度表示为：

由于背景亮度、对比度和人眼所能探测的目标张角三者之间存在制约关系（Wald定律），特别是在目标张角<7’，时，存在Rose定律：当前15页，总共133页。2023/3/20人眼的视觉特性光谱灵敏度（光谱光视效率）：人眼对各种不同波长的辐射光有不同的灵敏度（响应），对大量正常视力观察者的实验表明：在较明亮环境中，人眼视觉对波长0.555μm左右的绿光最敏感；在较暗条件下，人眼视觉对波长0.512μm左右的黄绿光最敏感；右图给出不同视场亮度下，人眼的光谱光视效率曲线：人眼的分辨力：人眼能区分两发光点的最小角距离称为极限分辨角θ，其倒数为人眼分辨力。从内因分析，影响分辨力的因素为眼睛的构造。从外因分析，是目标的亮度与对比度。人眼会根据外界条件自动进行适应，从而可以得到不同的极限分辨角。

明视觉

暗视觉

当前16页，总共133页。人眼观察物体的要求灵敏度：以量子阈值表示时，最小可探测的视觉刺激是58~145个蓝绿光(波长为0.51m)的光子轰击角膜引起的，据估算，这一刺激只有5~14个光子实际到达并作用于视网膜上。分辨力：对比度：图案不同，对对比度的要求也不同（如点与点：26％；方波条纹之间：3％）信噪比：人眼观察物体需要排出干扰，如果干扰太大将影响到人眼的观察效果。图案不同，人眼对信噪比的要求不同（如方波图案：1～1.5左右；余弦图案：3～3.5左右）10-6lx10-5lx10-4lx10-3lx当前17页，总共133页。

光波与颜色波长与颜色关系次声波声波无线电波微波红外线红色光紫色光紫外线X射线可见光可见光频率范围：红橙黄绿兰紫

当前18页，总共133页。光波与颜色由红绿蓝三色组成的颜色当前19页，总共133页。光的特征色调：主频率决定颜色亮度单位时间、单位角度、单位投射面上光源幅射能量饱和度：纯度该频率的颜色表现

能量分布能量E频率红紫白色光某主频光纯度依赖于Ed与Ew差别Ew=0纯度100%Ed=Ew

纯度0EwEd红紫当前20页，总共133页。RGB三基色RGB三基色基本颜色可用来生成其他颜色的两种或三种颜色Blue=435.8nmGreen=546.1nmRed=700nm二次色品红（magenta）：红+蓝青（cyan）：蓝+绿黄（yellow)：红+绿补色当前21页，总共133页。标准基色和色度图原色：如果将X,Y,Z三种颜色适当混合即可产生白色效果，而其中两种颜色组合不能产生第三种颜色，这三种颜色称为原色。即红、绿、兰为原色。实验发现，很多颜色的光无法用RGB三种原色组合获得。例如，500nm颜色=G+B-RRGB彩色监视器无法获得当前22页，总共133页。标准基色和色度图XYZ颜色模型CIE(国际照度委员会)X,Y,Z表示产生一种颜色所需要的三基色的量

X=0.4902R+0.3099G+0.1999BY=0.1770R+0.8123G+0.0107BZ=0.0000R+0.0101G+0.9899Bx,y,z：色系数当前23页，总共133页。2.标准基色和色度图CIE色度图作用：为不同基色组比较整个颜色范围标识互补颜色确定颜色主波长和纯度当前24页，总共133页。2.标准基色和色度图当前25页，总共133页。2.标准基色和色度图（续）当前26页，总共133页。3.RGB颜色模型R（红）G（绿）B（蓝）（0,0,0）代表黑色，(1,1,1)代表白色一种颜色当前27页，总共133页。3.RGB颜色模型R（红）G（绿）B（蓝）（0,0,0）代表黑色，(1,1,1)代表白色一种颜色当前28页，总共133页。3.RGB颜色模型R（红）G（绿）B（蓝）0.80.70.10.20.7当前29页，总共133页。CMY(青、品红、黄)、CMYK(青、品红、黄、黑）运用在大多数在纸上沉积彩色颜料的设备，如彩色打印机和复印机

CMYK

打印中的主要颜色是黑色等量的CMY原色产生黑色，但不纯在CMY基础上，加入黑色，形成CMYK彩色空间当前30页，总共133页。4.CMY颜色模型RGB是加色模型，CMY是减色模型当前31页，总共133页。5.HSI颜色模型

面向视觉感知的颜色模型

HSI(色调hue、饱和度saturation、亮度intensity）两个特点：I分量与图像的彩色信息无关H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相连的将亮度(I)与色调（H）和饱和度（S）分开，避免颜色受到光照明暗(I)等条件的干扰,仅仅分析反映色彩本质的色调和饱和度广泛用于计算机视觉、图像检索和视频检索当前32页，总共133页。5.HSI颜色模型H（色调）：为角度，从0到360；S（色饱和度）：从0到1，S＝0时只有灰度；

I（明度）：

I从0到1，

I＝0是黑色，

I=1是白色当前33页，总共133页。RGBＨＳＩ当前34页，总共133页。RGB图像同与之对应的HIS图像当前35页，总共133页。HISRGB当前36页，总共133页。彩色图象的R，G，B和H，S，I各分量的图示

下图给出1组用灰度图形式表示彩色图象的例子，其中图(a)，图(b)，图(c)分别为1幅彩色图象的R，G，B分量（每个分量用8bit表示)，图(d)，图(e)，图(f)分别为这幅彩色图象的H，S，I分量（每个分量也各用8bit表示)。

当前37页，总共133页。1.3.数字视频基础模拟视频与数字视频视频（Video）最初是在电视系统中提出的；20世纪20年代后期，光电管及阴极射线管为核心技术的全电子电视系统问世后，才有真正意义上的视频，即黑白视频；在不考虑电视调制发射和接收等诸多环节，仅考虑和研究电视基带信号的摄取、改善、传输、记录、编辑、显示的技术就叫做“视频技术”；主要应用于广播电视的摄录编系统、安全及监控、视频通信和视频会议、远程教育及视听教学、影像医学、影音娱乐和电子广告等行业和领域。当前38页，总共133页。1.3.数字视频基础视频：动态图像，是一组图像按时间顺序的连续展示按信号组成和存储方式的不同：模拟视频：是由连续的模拟信号组成的图像序列，像电影、电视和录像的画面；数字视频：是一系列连续的数字图像序列；当前39页，总共133页。帧：一段视频中的每一幅图像称为一帧；

根据视觉暂留原理，要使人的视觉产生连续的动态感觉，每秒钟图像的播放帧数要在24～30（帧频）;帧频：每秒播放的帧数当前40页，总共133页。图像序列构成视频当前41页，总共133页。数字视频广义的数字视频——是指依据人的视觉暂留特性，借助计算机或微处理器芯片的高速运算，加上Codec技术、传输存储技术等来实现的以比特流为特征的，能按照某种规律和标准在显示终端上再现活动影音的信息媒介；狭义的数字视频——是指与具体媒体格式所对应的数字视频，如DV格式数字视频、DVD光盘格式数字视频、AVI桌面格式数字视频、RM流媒体格式数字视频、MP4固体存储数字视频等。当前42页，总共133页。当前43页，总共133页。低通滤波器容许低频信号通过,减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。当前44页，总共133页。取样（采样）将时间和幅度上连续的模拟信号转变为时间离散的信号，即时间离散化。tt幅度

取样频率至少是模拟信号最高频率的两倍。一般选在2.5倍左右。当前45页，总共133页。量化将幅度连续信号转换为幅度离散的信号，即幅度离散化。度量每一个取样值，归类于设定的量化电平中的一个电平。量化电平越细，失真程度越低，数字化后的比特率越高。反之，相反。一般来说，二进制方式，其量化比特为8的话，其量化电平数为28，即256个量化电平。ITU-601标准规定，演播室用量化位数为10bit，用于传输的量化位数为8bit当前46页，总共133页。编码按照一定的规律，将时间和幅度上离散信号用对应的二进制或多进制代码表示。tt幅度2比特码

8比特码（4个）（256个）

1110001011101000101001100010010010001000以上是分别用2和8比特码量化的电平。根据取样的量化电平数，确定量化比特码数。当前47页，总共133页。视频数字化将视频信号经过视频采集卡转换成数字视频文件存储在数字载体中。下面以计算机广泛采用的数字化技术，即flashA/D变换器来具体看一下数字化工作情况：将图像分成栅状，每个小格子代表像素，且位置确定。Flash变换器对每个像素取样，量化、编码后，将这些数据存储到存储器中。计算机技术中，一个字节可以表示0~255范围内的值，但作为视频信号幅度，只能在0~100IRE单位之间。注：IRE是视频测量中的单位，广播级视频电平规定了任何视频信号在播放时的亮度电平都不能超过100IRE。当前48页，总共133页。视频分辨率

视频质量通常用线分辨率来度量；本质上是表示在显示器上可以显示多少不同的黑白垂直线；当前49页，总共133页。标准清晰度

标准清晰度视频通常定义为480或576的隔行有效扫描线的视频，分别称为“480i”和“576i”；固定像素（非CRT）、具有4：3宽高比的消费类显示器通过转换后，对应于720×480i或720×576i的有效分辨率；对于16：9的宽高比，转换后的有效分辨率对应于960×480i或960×576i。当前50页，总共133页。增强清晰度

增强清晰度视频通常定义为480或576的逐行有效扫描线的视频，分别称为“480p”和“576p”；固定像素（非CRT）、具有4：3宽高比的消费类显示器通过转换后，对应于720×480p或720×576p的有效分辨率；对于16：9的宽高比，转换后的有效分辨率对应于960×480p或960×576p。当前51页，总共133页。高清晰度

高清晰度视频通常定义为具有720逐行（720p）或1080隔行（1080i）有效扫描线的视频；固定像素（非CRT）、具有16：9宽高比的消费类显示器通过转换后的有效分辨率对应于1280×720p或1280×1080i；当前52页，总共133页。视频质量评估与方法

数字视频的质量直接反映了用户使用视频通信业务时的主观感受，因而要求采用合理的标准对视频质量进行快速、准确的评价；图像质量评价标准视频传输质量评估当前53页，总共133页。图像质量评价标准

主观评价——观察者打分统计计算平均值作为评价结果（平均评价分值，MOS）；双刺激连续质量分级法——交替播放待评估序列和基准序列进行直接质量比较，观察者打分，平均值作为评价结果（最大程度降低图像场景情节对评测影响）；单刺激连续质量评价方法——只播放待评价序列，观察者观看同时根据评分表打分。当前54页，总共133页。图像质量评价标准

客观测量——相对评估和绝对评估相对评估：将压缩或经传输的视频与原始视频比较以获得相对评估指标值，由此评估图像质量；一般用于视频制作时的质量评估，准确性高；均方根误差（MSE）峰值信噪比（PSNR）绝对评估：直接对压缩或经传输的视频进行评估获得指标值，由此评估图像质量；一般在线观看测试，准确性稍低。当前55页，总共133页。视频传输质量评估

在通信和互联网应用中信源端和接收端对图像质量主要影响因素：可用带宽：衡量用户从网络取得互联网视频应用数据的能力；延时：延迟超出缓存能力时，会发生丢包，影响图像质量；丢包：导致图像质量劣化的最根本原因；码率波动：播放视频时接收端要求稳定码流，码率波动过大会导致解码器主动丢包以保证前后视频质量一致，引起质量下降。当前56页，总共133页。视频传输质量评估评估主观视觉效果：图像跳跃：由于网络拥塞造成丢包使图像帧间运动不平滑，有类似快进现象；块效应：由于传输误码造成的，是所有基于DCT技术压缩都可能出现的现象；模糊度：由于编码器为了适应固定码率而产生的，图像高频细节部分丢失造成图像边缘模糊；噪声：由于采集和存储图像过程中，高频细节劣化产生的附加像素点。当前57页，总共133页。彩色电视制式NTSC彩色电视制式是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式。当前58页，总共133页。彩色电视制式德国在1962年制定了PAL彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、英国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。法国制定了SECAM彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存储制。法国、前苏联及东欧国家采用这种制式。世界上约有65个地区和国家试验这种制式。当前59页，总共133页。彩色电视制式NTSC制、PAL制和SECAM制都是互不兼容的电视制。NTSC制、PAL制和SECAM制都是彩色和黑白兼容的制式，这里的“兼容”有两层意思：一是指黑白电视机能接收彩色电视广播，显示的是黑白图像，另一层意思是彩色电视机能接收黑白电视广播，显示的也是黑白图像，这叫逆兼容性。当前60页，总共133页。兼容性实现必需采用与黑白电视相同的一些基本参数，如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载频、伴音载频等等。需要将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号，以及代表色度的两个色差信号，并将它们组合成一个彩色全电视信号进行传送。在接收端，彩色电视机将彩色全电视信号重新转换成三个基色信号，在显象管上重现发送端的彩色图像。当前61页，总共133页。电视扫描扫描方式有隔行扫描和逐行扫描之分。黑白电视和彩色电视都有隔行扫描，而计算机显示图像时一般都采用逐行扫描。在隔行扫描方式中，隔行扫描要求第一场结束于最后一行的中间，不管电子束如何折回，它必须回到显示屏顶部的中央，这样就可以保证相邻的第二场扫描恰好嵌在第一场各扫描线的中间。当前62页，总共133页。

在隔行扫描方式中，电子束扫完第1行后从第3行开始扫，接着扫第5行，7行、……,一直扫到最后一行的中间。奇数行扫完后以同样的方式扫描偶数行，这样就完成了一帧的扫描。由此可见，隔行扫描的一帧图像是由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数场，另一部分是由偶数行组成，称为偶数场，两场合起来组成一帧。因此在隔行扫描中，无论是摄像机还是显示器，获取或显示一幅图像都要扫描两遍才得到一幅完整的图像。逐行扫描隔行扫描

在逐行扫描方式中，电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅完整的图像。当前63页，总共133页。1.逐行扫描当前64页，总共133页。2.隔行扫描当前65页，总共133页。当前66页，总共133页。当前67页，总共133页。电视扫描术语每秒钟扫描多少行称为行频fH；每秒钟扫描多少场称为场频ff；每秒扫描多少帧称帧频fF。ff和fF是两个不同的概念。当前68页，总共133页。PAL电视制式的扫描特性625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40ms/帧)高宽比(aspectratio)：4:3隔行扫描，2场/帧，312.5行/场颜色模型：YUV当前69页，总共133页。制式的含义一帧图像的总行数为625，分两场扫描。行扫描频率是15625Hz，周期为64μs；场扫描频率是50Hz,周期为20ms；帧频是25Hz，是场频的一半，周期为40ms。在发送电视信号时，每一行中传送图像的时间是52.2μs，其余的11.8μs不传送图像，是行扫描的逆程时间，同时用作行同步及消隐用。每一场的扫描行数为625/2=312.5行，其中25行作场回扫，不传送图像，传送图像的行数每场只有287.5行，因此每帧只有575行有图像显示。当前70页，总共133页。当前71页，总共133页。NTSC制的扫描特性525行/帧,30帧/秒(29.97fps,33.37ms/frame)高宽比：电视画面的长宽比(电视为4:3；电影为3:2；高清晰度电视为16:9)隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据。每行63.5μs，水平回扫时间10μs(包含5μs的水平同步脉冲)，所以显示时间是53.5μs颜色模型：YIQ当前72页，总共133页。彩色电视信号特点彩色电视中，用Y、C1,C2彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号，C1，C2的含义与具体的应用有关:在NTSC彩色电视制中，C1，C2分别表示I、Q两个色差信号；在PAL彩色电视制中，C1，C2分别表示U、V两个色差信号；在CCIR601数字电视标准中，C1，C2分别表示Cr，Cb两个色差信号。色差是指基色信号中的三个分量信号(即R、G、B)与亮度信号之差。如：R-Y和B-Y.当前73页，总共133页。彩色电视信号的类型复合电视信号分量电视信号S-video信号当前74页，总共133页。

复合视频信号，定义为包括亮度和色度的单路模拟信号，也即从全电视信号中分离出伴音后的视频信号，这时的色度信号还是间插在亮度信号的高端。 由于复合视频接口的传输仍然是一种亮度色度混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量。复合电视信号当前75页，总共133页。复合电视信号当前76页，总共133页。复合视频信号接口又称为AV端子或Video端子莲花线当前77页，总共133页。S-Video信号分离电视信号S-Video(Separatedvideo-VHS)是亮度和色差分离的一种电视信号，是分量模拟电视信号和复合模拟电视信号的一种折中方案。使用S-Video有两个优点：减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮度信号的带宽。当前78页，总共133页。S-video信号复合电视信号是把亮度信号和色差信号复合在一起，使用一条信号电缆线传输。S-Video信号则使用单独的两条信号电缆线，一条用于亮度信号，另一条用于色差信号，这两个信号称为Y/C信号。S-Video使用4针连接器当前79页，总共133页。S-video信号当前80页，总共133页。分量电视信号分量电视信号(componentvideosignal)是指每个基色分量作为独立的电视信号。每个基色既可以分别用R、G和B表示，也可以用亮度-色差表示，如Y、I和Q，Y、U和V。使用分量电视信号是表示颜色的最好方法，但需要比较宽的带宽和同步信号。分量信号实际上也是亮色分离的信号，与s端子不同的是色度信号不用解调。当前81页，总共133页。当前82页，总共133页。电视图象数字化在大多数情况下，数字电视系统都希望用彩色分量来表示图像数据，如用YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色分量。因此，电视图像数字化常用“分量初始化，表示对彩色空间的每一个分量进行初始化。电视图像数字化常用的方法有两种：先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化。如录象带、激光视盘、摄象机等的电视信号。对这类信号的数字化，通常的做法是首先把模拟的全彩色电视信号分离成YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色空间中的分量信号，然后用三个A/D转换器分别对它们数字化。(上游数字化）首先用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化，然后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCr，YUV，YIQ或RGB分量数据。（下游数字化）当前83页，总共133页。数字化标准20世纪80年代初，国际无线电咨询委员会制定了彩色电视图像数字化标准，称为CCIR601标准（ITU-RBT.601标准）。标准规定了彩色电视图像转换成数字图像时使用的采样频率，RGB和YCbCr(或者写成YCBCR)两个彩色空间之间的转换关系等。当前84页，总共133页。数字化标准彩色空间之间的转换Y=0.299R+0.587G+0.114B+16Cr=(0.5114R-0.4282G-0.0832B)+128Cb=(-0.1726R-0.3388G+0.5114B)+128当前85页，总共133页。数字化标准采样频率CCIR为NTSC制、PAL制和SECAM制规定了共同的电视图像采样频率。这个采样频率也用于远程图像通信网络中的电视图像信号采样。fs=13.5MHZ当前86页，总共133页。数字化标准采样频率对PAL制、SECAM制，采样频率fs为fs=625×25×N=15625×N=13.5MHz,N=864

其中，N为每一扫描行上的采样数目。对NTSC制，采样频率fs为

fs=525×29.97×N=15734×N=13.5MHz,N=858

其中，N为每一扫描行上的采样数目。当前87页，总共133页。数字化标准有效显示分辨率对PAL制和SECAM制的亮度信号，每一条扫描行采样864个样本；对NTSC制的亮度信号，每一条扫描行采样858个样本。对所有的制式，每一扫描行的有效样本数均为720个。每一扫描行的采样结构当前88页，总共133页。数字化标准彩色电视数字化参数采样格式信号形式采样频率样本数/扫描行数字信号取值

(MHz)NTSCPAL范围(A/D)

Y13.5858(720)864(720)220级(16～235)4:2:2Cr6.75429(360)432(360)225级(16～240)

Cb6.75429(360)432(360)(128±112)

Y13.5858(720)864(720)220级(16～235)4:4:4Cr13.5858(720)864(720)225级(16～240)

Cb13.5858(720)864(720)(128±112)当前89页，总共133页。标准化格式CCITT规定了称为公用中分辨率格式，1/4公用中分辨率格式QCIF和SQCIF格式CIF格式具有如下特性：电视图像的空间分辨率为家用录象系统(VideoHomeSystem，VHS)的分辨率，即352×288。使用非隔行扫描(non-interlacedscan)。使用NTSC帧速率，电视图像的最大帧速率为30000/1001≈29.97幅/秒。使用1/2的PAL水平分辨率，即288线。对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr)分量分别进行编码，它们的取值范围同ITU-RBT.601。即黑色=16，白色=235，色差的最大值等于240，最小值等于16。当前90页，总共133页。数字化标准CIF和QCIF相关格式的参数CIFQCIFSQCIF

行数/帧像素/行行数/帧像素/行行数/帧像素/行亮度(Y)288360(352)144180(176)96128色度(Cb)144180(176)7290(88)4864色度(Cr)144180(176)7290(88)4864当前91页，总共133页。尺寸简称全写尺寸比例128x96subQCIF

4:3176X144QCIF

11:9320x240Quarter-VGA

4:3352x288CIF

11:9640x480VGAVideo-Graphics-Array4:3800x600SVGASuper-Video-Graphics-Array4:31024x768XGAeXtended-VGA4:31280x768XGA-W

15:91280x960QVGAQuad-VGA4:31280x1024SXGASuper-eXtended-VGA5:41400x1050SXGA+Super-eXtended-VGA-plu4:31600x1200UGAUltra-VGA4:31920x1080HDTVHigh-Definition-TV16:91900x1200UXGAUltra-eXtended-VGA19:122048x1536QXGAQuad-eXtended-VGA4:32560x2048QSXGAQuad-Super-eXtended-VGA5:43200x2400QUXGAQuad-Ultra-eXtended-VGA4:3当前92页，总共133页。图象子采样两种采样方法：一种是使用相同的采样频率对图像的亮度信号和色差信号进行采样另一种是对亮度信号和色差信号分别采用不同的采样频率进行采样如果对色差信号使用的采样频率比对亮度信号使用的采样频率低，这种采样就称为图像子采样(subsampling)当前93页，总共133页。图象子采样的压缩特性一是人眼对色度信号的敏感程度比对亮度信号的敏感程度低，利用这个特性可以把图像中表达颜色的信号去掉一些而使人不察觉二是人眼对图像细节的分辨能力有一定的限度，利用这个特性可以把图像中的高频信号去掉而使人不易察觉。子采样也就是利用人的视觉系统这两个特性来达到压缩彩色电视信号。当前94页，总共133页。子采样的格式4:4:4这种采样格式不是子采样格式，它是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、4个红色差Cr样本和4个蓝色差Cb样本，这就相当于每个像素用3个样本表示。4:2:2这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、2个红色差Cr样本和2个蓝色差Cb样本，平均每个像素用2个样本表示。

4:1:1这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本，平均每个像素用1.5个样本表示。

4:2:0这种子采样格式是指在水平和垂直方向上每2个连续的采样点上取2个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本，平均每个像素用1.5个样本表示。当前95页，总共133页。彩色图象YCrCb样本空间位置当前96页，总共133页。4:4:4子采样格式当前97页，总共133页。4:1:1子采样当前98页，总共133页。MPEG-1使用4:2:0当前99页，总共133页。MPEG-2使用4:2:0当前100页，总共133页。数字电视1.数字电视是什么？ 数字电视（digitaltelevision，DTV）是用数字压缩技术和数字传输技术的远程通信系统。目前数字电视图像使用MPEG2video标准，音频使用MPEG2audio标准或杜比数字标准。随着数据压缩技术的进展和新标准的开发，数字电视采用的标准也将不断修改，比如MPEG4AVC/H.264标准当前101页，总共133页。

数字电视技术优点数字电视发展规划1、亮度与色度分开处理，没有串扰。2、数字信号便于处理和存储。3、数字信号抗干扰能力强。4、数字信号便于加密，加扰。2005年直辖市、部分发达省市完成数字化过渡2008年中、西部地区部分省市完成数字化过渡2010年全国大部分地区完成数字化过渡2015年除极少数地区外，停止模拟电视播出当前102页，总共133页。数字电视

目前传输数字电视用的最多的方式是使用卫星，地面广播和电缆，用它们传输的电视分别称为卫星数字电视、地面数字电视和有线数字电视。传输数字电视需要数字电视播出系统，接收数字广播电视需要数字电视机。现有的模拟电视增加机顶盒后可以收看部分数字电视节目。当前103页，总共133页。数字电视2.数字电视原理 在数字电视信号发送端，视像信号经过视像编码器压缩和编码，声音信号经过声音编码器压缩和编码，它们的输出与其他数据，或许还有其他电视节目数据，经过多路复合器和传输格式生成器形成MPEG2传输数据流，再通过FEC编码器，调制器和上行转换器发送到数据传输信道上。 在数字电视信号接收端，来自数据传输媒体的电视信号通过下行变换器、解调器、FEC解码器、传输格式清除器、多路分解器和视像解码器与声音解码器等功能块，将来自数据传输信道的信号还原成视像信号、声音信号和其他数据，或许还有其他电视节目数据。

当前104页，总共133页。数字电视3.数字电视的标准 模拟电视有NTSC、PAL和SECAM三个主要标准，数字电视也有三种主要标准：（1）美国的ATSCDTV（ATSC数字电视）标准；（2）欧洲的DVB（数字电视广播）标准；（3）日本的ISDB（综合业务数字广播）标准。（4）中国地面数字电视标准（DTMB-TH)，国内完全拥有知识产权的一项高清技术。DTMB-TH（TerrestrialDigitalMultimediaTV/HandleBroadcasting）是由清华大学等提出的地面数字电视传输标准

当前105页，总共133页。数字电视4.数字电视图像格式 与模拟电视类似，数字电视图像的格式也通常使用垂直分辨率、水平分辨率、宽高比、帧频、隔行扫描或逐行扫描等参数来刻画。（1）垂直分辨率：一幅图像在垂直方向上有多少行，如720或1080行；

水平分辨率：图图像在水平方向一行上有多少个像素。 数字电视图像的空间分辨率通常用“水平分辨率（像素/行）×垂直分辨率（行/帧）的形式表示，如1920×1080” 当前106页，总共133页。

数字电视（2）逐行扫描和隔行扫描：在显示屏幕上刷新图像的方法，并分别用p和i表示。数字电视图像格式通常用“水平分辨率（像素/行）×垂直分辨率（行/帧）和扫描方式“隔行扫描(p)/逐行扫描（i）”的形式表示，如720×480i,1920×1080p。（3）刷新频率或帧频：每秒钟刷新整个显示屏幕图像的次数，用赫兹（Hz）或帧每秒（fps）来度量。所以，数字电视的格式也可以用“水平分辨率×垂直分辨率×刷新频率”的形式来表示。当前107页，总共133页。

数字电视（4）宽高比：电视图像或图像区域的宽度和高度之比。普通电视图像的宽高比是4:3（1.33:1），而高清晰度电视图像的宽高比是16:9（1.78:1）当前108页，总共133页。数字电视

从原理上来讲，数字电视标准都使用了MPEG2，那么三种数字电视标准的电视图像格式都应该支持MPEG2的所有格式，但是事实并非如此。 由于数字电视是从模拟电视发展而来的，世界上的模拟电视主要有NTSC、PAL和SECAM三大不兼容的制式，因此数字电视的图像格式明显带有各种彩色电视制的痕迹，包括图像的尺寸和扫描频率等 当前109页，总共133页。

数字电视

美国高级电视系统委员会（ATSC）定义图像格式时只考虑了NTSC彩色电视制，其扫描行数为525，刷新频率为30hz,定义了18种数字电视格式，称为ATSCDTV标准格式。如：1920像素(H)×1080像素(V)，宽高比16：9，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制；1280像素(H)×720像素(V)，宽高比16：9，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制；704像素(H)×480像素(V)，宽高比16：9或4：3，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制；640像素(H)×480像素(V)，宽高比4：3，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制。

当前110页，总共133页。数字电视

欧洲电信标准学会（ETSI）既考虑了扫描行数为625、刷新频率为25Hz的PAL制，同时由考虑了扫描线行数为525、刷新频率为30Hz的NTSC制，定义了用于25Hz和30Hz的各种格式。当前111页，总共133页。

数字电视美国ATSCDTV标准中的SDTV有如下特点:(1)垂直分辨率均为480;(2)图像的扫描方式均为隔行扫描，刷新频率均为30Hz;(3)宽高比为4：3或16：9 欧洲DVB标准定义的SDTV格式有如下特点：(1)垂直分辨率可为576、288、480或240;(2)图像的扫描方式可隔行扫描也可隔行扫描，刷新频率为25Hz也可为30Hz;(3)宽高比为16：9当前112页，总共133页。

数字电视HDTV格式

高清晰度电视（highDigitalTelevision，HDTV）是具有正常视力的观众可得到与观看原始景物时的感受几乎相同的数字电视。通常认为，在观众与显示屏之间的距离等于3倍显示屏高度的情况下就可获得这种感受。当前113页，总共133页。

数字电视ATSCHDTV电视图像格式是ATSCDTV定义的数字电视格式中的一个子集。由6种格式组成。有如下特点：(1)HDTV屏幕的宽高比均为16：9;(2)电视画面可用1920×1080像素和1280×720像素两种尺寸;(3)扫描方式为逐行扫描或隔行扫描;

欧洲DVB标准对HDTV电视图像格式的定义与ATSCHDTV格式基本相同，只是电视画面的刷新频率不同。当前114页，总共133页。

数字视频接口1.DVI

DVI（DigitalVisualInterface）接口，即数字视频接口。它是1999年由SiliconImage、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG（DigitalDisplayWorkingGroup，数字显示工作组）推出的接口标准。

当前115页，总共133页。

数字视频接口当前116页，总共133页。

数字视频接口

目前的DVI接口分为三种：

DVI-D接口:只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。

DVI-I接口:可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。

DVI-A接口:只传输模拟信号当前117页，总共133页。当前118页，总共133页。

数字视频接口

考虑到兼容性问题，目前显卡一般会采用DVI-I接口，这样可以通过转换接头连接到普通的VGA接口。带有DVI接口的显示器一般使用DVI-D接口，因为这样的显示器一般也带有VGA接口。当然也有少数例外，有些显示器只有DVI-I接口而没有VGA接口。VGA接口（D-Sub接口）：模拟接口，早期电脑显示器上最主要的接口，从块头巨大的CRT显示器时代开始，VGA接口就被使用，并且一直沿用至今。当前119页，总共133页。当前120页，总共133页。

早前大多数的计算机和外部显示设备的连接还是通过模拟VGA接口进行的，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、Ｂ三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成