【文章內(nèi)容簡介】 復(fù)合視頻信號 ? 為便于電視信號遠距傳輸，必須把三個分量信號以及同步信號復(fù)合成一個信號，然后才進行傳輸。 ? 復(fù)合視頻信號 定義為包括亮度和色度的單路模擬信號，也即從全電視信號中分離出伴音后的視頻信號，這時的色度信號是間插在亮度信號的高端，在信號重放時很難恢復(fù)完全一致的色彩。這種信號一般可通過電纜輸入或輸出到家用錄像機上，其信號帶寬較窄，一般只有 240線左右的水平分解率。 ? 早期的電視機都只有天線輸入端口，較新型的電視機才備有復(fù)合視頻輸入和輸出端（ Video In， Video Out）， 也即可以直接輸入和輸出解調(diào)后的視頻信號。視頻信號已不包含高頻分量，處理起來相對簡單一些，因此計算機的視頻卡一般都采用復(fù)合視頻輸入端口獲取視頻信號。 ? 由于視頻信號中已不包含伴音，故一般與視頻輸入、輸出端口配套的還有音頻輸入、輸出端口 ， 以便同步傳輸伴音。 分量視頻信號與 S－ Video ? 為保證視頻信號質(zhì)量，近距離時可用分量視頻信號(ponent video signal)傳輸 , 分量信號是指每個基色分量 ( R,G,B 或 Y,U,V )作為獨立的電視信號傳輸。計算機輸出的 VGA視頻信號，即為 分量形式的視頻信號 。 ? S－ Video 是一種兩分量的視頻信號，它把亮度和色度信號分成兩路獨立的模擬信號，用兩路導(dǎo)線分別傳輸并可以分別記錄在模擬磁帶的兩路磁軌上。這種信號不僅其亮度和色度都具有較寬的帶寬，而且由于亮度和色度分開傳輸，可以減少其互相干擾，水平分解率可達 420線。與復(fù)合視頻信號相比， S－Video可以更好地重現(xiàn)色彩。 兼有復(fù)合視頻接口和 SVideo接口的視頻卡 復(fù)合視頻插頭 Svideo電纜線及接口 3 視頻的數(shù)字化過程 ? 要讓計算機處理視頻信息，首先要解決的是視頻數(shù)字化的問題。 ? 視頻數(shù)字化是將模擬視頻信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和彩色空間變換轉(zhuǎn)為計算機可處理的數(shù)字信號。 ? 與音頻信號數(shù)字化類似，計算機也要對輸入的模擬視頻信息進行 采樣 與 量化 ，并經(jīng) 編碼 使其變成數(shù)字化圖像。 視頻信號的采樣 ? 對視頻采樣的基本要求 ?要滿足采樣定理。對于 PAL制電視信號 ,視頻帶寬為 6MHz， 按照 CCIR601建議，亮度信號的采樣頻率為 ， 色度信號為 。 ?采樣頻率必須是行頻的整數(shù)倍。這樣可以保證每行有整數(shù)個取樣點，同時要使得每行取樣點數(shù)目一樣多，便于數(shù)據(jù)處理。 ?要滿足兩種掃描制式。 數(shù)字視頻信號的采樣頻率和格式 ? 現(xiàn)行的掃描制式主要有 625行 /50場和 525行 /60場兩種，它們的行頻分別為 15625Hz和。 ? ITU(國際電信聯(lián)盟）建議的 分量編碼標準 的亮度抽樣頻率為 ，這恰好是上述兩種行頻的整數(shù)倍。按照國際現(xiàn)行電視制式，亮度信號最大帶寬是 6MHz。 根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，抽樣頻率至少要大于 2 6＝ 12MHz， 因此取。 數(shù)字視頻的采樣格式 ? 根據(jù)電視信號的特征，亮度信號的帶寬是色度信號帶寬的兩倍。因此其數(shù)字化時對信號的色差分量的采樣率低于對亮度分量的采樣率。如果用 Y： U： V來表示 YUV三分量的采樣比例，則數(shù)字視頻的采樣格式分別有 4:1: 4:2:2和 4:4:4三種。 ? 電視圖像既是空間的函數(shù)，也是時間的函數(shù)，而且又是隔行掃描式，所以其采樣方式比掃描儀掃描圖像的方式要復(fù)雜得多。分量采樣時采到的是隔行樣本點，要把隔行樣本組合成逐行樣本，然后進行樣本點的量化， YUV到 RGB色彩空間的轉(zhuǎn)換等等，最后才能得到數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。 4:2:2采樣格式 ? 模擬視頻的數(shù)字化包括不少技術(shù)問題，如電視信號具有不同的制式而且采用復(fù)合的 YUV信號方式，而計算機工作在 RGB空間；電視機是隔行掃描，計算機顯示器大多逐行掃描；電視圖像的分辨率與顯示器的分辨率也不盡相同等等。因此，模擬視頻的數(shù)字化主要包括色彩空間的轉(zhuǎn)換、光柵掃描的轉(zhuǎn)換以及分辨率的統(tǒng)一。 ? 模擬視頻一般采用 分量數(shù)字化方式 ，先把復(fù)合視頻信號中的亮度和色度分離，得到 YUV或 YIQ分量，然后用三個模／數(shù)轉(zhuǎn)換器對三個分量分別進行數(shù)字化，最后再轉(zhuǎn)換成 RGB空間。 ? 為了在 PAL、 NTSC和 SECAM電視制式之間確定共同的數(shù)字化參數(shù)，國家無線電咨詢委員會（ CCIR） 制定了廣播級質(zhì)量的數(shù)字電視編碼標準，稱為 CCIR 601標準 (現(xiàn)在的 ITUR標準 )。 ? 在該標準中，對采樣頻率、采樣結(jié)構(gòu)、色彩空間轉(zhuǎn)換等都作了嚴格的規(guī)定。根據(jù)實驗，人眼對顏色的敏感程度遠不如對亮度信號那么靈敏，所以色度信號的取樣頻率可以比亮度信號的取樣頻率低，以減少數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量。 ITUR建議使用了 4:2:2采樣結(jié)構(gòu)。 ? 4:2:2是指色度信號取亮度信號取樣頻率的一半。 ? 當(dāng)以 4： 2： 2格式采樣時 ，每 4個連續(xù)的采樣點中取 4個亮度 Y、 2個色差 U、 2個色差 V的樣本值，共 8個樣本值。 ? 根據(jù) ITU推薦的采樣率，可計算出在不同的采樣格式下數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量 : ? 未壓縮的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量十分巨大，對于目前的計算機和網(wǎng)絡(luò)存儲或傳輸都是不現(xiàn)實的，因此在多媒體中應(yīng)用數(shù)字視頻的關(guān)鍵問題是數(shù)字視頻的壓縮技術(shù)。 采樣格式 (Y:U:V） 數(shù)據(jù)量 (Mb/s） 4:2:2 324 4:4:4 216 公用中分辨率格式 CIF(Common Intermediate Format) 量化 ? 采樣是把模擬信號變成了時間上離散的脈沖信號，量化則是進行幅度上的離散化處理。 ? 量化后的信號電平與原模擬信號電平之間在大多數(shù)情況下總是存在有一定的誤差，量化所引入的誤差是不可避免的同時也是不可逆的，由于信號的隨機性這種誤差大小也是隨機的，這種表現(xiàn)類似于隨機噪聲效果，具有相當(dāng)寬度的頻譜，因此我們又把量化誤差稱為量化噪聲。但量化誤差與噪聲是有本質(zhì)的區(qū)別的。 ? 當(dāng)二個原來不同的數(shù)值用同一個二進制值來表示時，實際數(shù)值與記錄數(shù)值之差就成為量化噪聲。所以，比特率決定了整個系統(tǒng)的理想狀態(tài)下的最小噪聲、動態(tài)范圍和信噪比，模擬信號在理想狀態(tài)是沒有這種限制的。 ? 量化比特率愈高，層次就分得愈細，但數(shù)據(jù)量也成倍上升。每增加一個比特，數(shù)據(jù)量就翻一翻。 ? 量化的過程是不可逆的，這是因為量化本身給信號帶來的損傷是不可彌補的。量化時比特數(shù)選取過小則不足以反映出圖像的細節(jié)，比特數(shù)選取過大則會產(chǎn)生龐大的數(shù)碼率，從而占用大量的頻帶，給傳輸帶來困難。 ? 降低量化誤差的方法最直接的就是增加量化級數(shù)減小最小量化間隔，但由此帶來碼率的增加從而要求更大的處理帶寬，一般現(xiàn)在的視頻信號均采用 8比特、 10比特，在信號質(zhì)量要求較高的