【正文】 、 V分別取其第一點(diǎn)的樣本值，共 6個(gè)樣本，每個(gè)像素用 。這是通常所用的方式，指在每條掃描線上每 4個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)取 4個(gè)亮度 Y樣本、 2個(gè)紅色差 Cr樣本和 2個(gè)藍(lán)色差 Cb樣本，結(jié)果相當(dāng)于平均每個(gè)像素用 2個(gè)樣本表示。 ?這種方式是在每 4個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)上，取 4個(gè)亮度 Y的樣本值，而色差 U、 V分別取其第一點(diǎn)和第三點(diǎn)的樣本值，共 8個(gè)樣本，平均每個(gè)像素用 2個(gè)樣本表示。即對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)，亮度 Y、色差 U和 V各取一個(gè)樣本，也就是每個(gè)像素用 3個(gè)樣本表示。 因此其數(shù)字化時(shí)可采用副色采樣法 ，即對(duì)信號(hào)的色差分量的采樣率低于對(duì)亮度分量的采樣率 。 ?（ 2）從復(fù)合彩色電視圖像中分離出彩色分量的亮度和色度，得到 YUV或 YIQ分量，然后用 3個(gè)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì) 3個(gè)分量分別進(jìn)行數(shù)字化，最后再轉(zhuǎn)換成RGB空間，此種方法稱為 分量數(shù)字化 。 電視信號(hào)數(shù)字化 ?常用的方法有兩種： ?（ 1） 先用高速模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化 ， 然后在數(shù)字域中進(jìn)行分離亮度和色度 ， 以獲得所希望的 YUV（ PAL， SECAM制 ） 分量或 YIQ（ NTSC制 ） 分量 ， 最后轉(zhuǎn)換成 RGB分量數(shù)據(jù) 。廣播級(jí)錄像機(jī)采用分量視頻信號(hào)（ Component Video）的記錄方式，分量視頻指的是亮度 Y、色差 U和 V分別是 3路模擬信號(hào)，它們通過 3路導(dǎo)線傳送并記錄在模擬磁帶的 3路磁跡上。 ?（ 3）廣播級(jí)錄像機(jī)。除了具有信號(hào)的記錄和重放功能以外，它還具有編輯等功能，價(jià)格是家用錄像機(jī)的 10倍左右。 ?（ 2）專業(yè)用錄像機(jī)。采用復(fù)合視頻的格式來記錄視頻信號(hào)。 ?按用途分類 ， 主要有以下 3種 。 2．錄像機(jī)分類及輸入輸出信號(hào) ?錄像機(jī) :是利用磁記錄原理把視頻信號(hào)及其伴音信號(hào)記錄在磁帶上的設(shè)備，故也稱為磁帶錄像機(jī)。這種信號(hào)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，水平分辨率可達(dá) 420線。 ? （ 3） SVideo信號(hào)。由于復(fù)合視頻的亮度和色度是間插在一起的，在信號(hào)重放時(shí)很難恢復(fù)完全一致的色彩。音頻信號(hào)經(jīng)音頻電路處理后送揚(yáng)聲器輸出；視頻信號(hào)經(jīng)視頻放大，并把亮度、色度信號(hào)分離開，得到Y(jié)C分量信號(hào)。 ?根據(jù)不同的信號(hào)源，電視接收機(jī)的輸入、輸出信號(hào)有以下 3種類型： ?（ 1）高頻或射頻信號(hào)。 ?（ 4） 顏色模型： YUV。 ?（ 2） 高寬比： 4:3。 ?（ 4）顏色模型： YUV。 ?（ 2）高寬比（ aspect ratio）： 4:3。 ? （ 6） 顏色模型： YIQ。 Laser disc約 420線 ， SVHS約320線 。 ? （ 3） 隔行掃描：一幀分成 2場(chǎng) （ field） ， /場(chǎng) 。 模擬視頻制式標(biāo)準(zhǔn) ? 1． NTSC彩色電視制式 ? 具有如下的掃描特性： ? （ 1） 525行 /幀 ， 30幀 /秒 （ ,） 。 ? 我國(guó)彩色電視的副載波頻率為 。這種方式稱為頻譜的交錯(cuò)。 ? 為了解決信號(hào)頻帶的兼容問題，還必須采用間插的方法把兩個(gè) ，這是因?yàn)榱炼刃盘?hào)的頻譜高端信號(hào)較弱，而且間隔較大。我國(guó)規(guī)定的亮度信號(hào)帶寬為 6MHz，而色度信號(hào) U、 V的帶寬分別僅為 。 實(shí)現(xiàn) 黑白和彩色信號(hào) 兼容： ? ，以便使黑白電視和彩色電視能夠分別重現(xiàn)黑白和彩色圖像； ? ，使其與黑白電視信號(hào)的帶寬相同； ? ，應(yīng)采用與黑白電視信號(hào)完全一致的行、場(chǎng)掃描以及消隱、同步等控制信號(hào)。 2．彩色電視信號(hào) 黑白電視只傳送一個(gè)反映景物亮度的電信號(hào)就行了，而彩色電視除了傳送亮度信號(hào)以外還要傳送色度信號(hào)。因此一般把伴音信號(hào)放置在圖像頻帶以外，放置的頻率點(diǎn)稱為聲音載頻。 ?伴音信號(hào) ?音頻信號(hào)的頻率范圍一般為 20Hz～20kHz，其頻帶比圖像信號(hào)窄得多。電視信號(hào)逐行掃描時(shí)的信號(hào)帶寬約為 10MHz，而隔行掃描時(shí)的信號(hào)帶寬約為 5MHz。由于電視屏幕的水平與垂直方向比例為 4:3，故實(shí)際水平分解率設(shè)計(jì)成約 540線。 影響水平分解率的主要因素是電視系統(tǒng)的掃描電子束。我國(guó)電視圖像的垂直分解率為 575行或稱575線。奇數(shù)場(chǎng)加上偶數(shù)場(chǎng)稱為一幀。從，在 行出現(xiàn)下一個(gè)偶數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步脈沖，奇數(shù)場(chǎng)到此結(jié)束。 對(duì)于一張黑白圖像，我們可以畫出一行的黑白電視信號(hào)示意圖，如下圖所示： 在全電視信號(hào)中，把奇數(shù)場(chǎng)同步信號(hào)的前沿作為一場(chǎng)的起點(diǎn)，第 3行是場(chǎng)同步信號(hào)，第 6行是后均衡脈沖，7~22行還是場(chǎng)消隱信號(hào)，該場(chǎng)消隱信號(hào)從前場(chǎng) 623行開始，因此，整個(gè)消隱信號(hào)是 25行加一個(gè)行消隱時(shí)間。這兩種信號(hào)加在一起稱為全電視信號(hào) ? 一個(gè)行周期的黑白電視信號(hào)中圖像信號(hào)占 ，其余。 ? 由于我國(guó)的電網(wǎng)頻率是 50Hz，采用 50Hz的場(chǎng)刷新率可以有效的去掉電網(wǎng)信號(hào)的干擾。 ?采用隔行掃描 的優(yōu)點(diǎn) ：所占用的信號(hào)傳輸帶寬要減少一半 ； ?我國(guó)的電視畫面?zhèn)鬏斅适敲棵?25幀、 50場(chǎng)。 ?隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成：一部分是由奇數(shù)行組成，稱奇數(shù)場(chǎng)；另一部分是由偶數(shù)行組成，稱為偶數(shù)場(chǎng)，兩場(chǎng)合起來組成一幀。 非隔行掃描： 電子束從顯示屏的左上角一行接一行的掃到右下角，在顯示屏上掃一遍就顯示一幅完整的圖像。 數(shù)字視頻原理 ? 模擬電視信號(hào) ?1． 黑白電視信號(hào) 模擬視頻圖像掃描方式有隔行掃描和非隔行掃描之分。 了解視頻信息獲取的基本原理和方法 。第 5章 視頻信息處理 學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握模擬視頻信號(hào)的特點(diǎn)及數(shù)字化的基本方法 。 理解運(yùn)動(dòng)圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) MPEG1和 MPEG2。 掌握視頻編輯的基本步驟和方法 。 黑白電視和彩色電視都用隔行掃描，而計(jì)算機(jī)顯示圖像時(shí)一般都采用非隔行掃描 （逐行掃描 ）。 隔行掃描： 電子束掃完第 1行后回到第 3行開始的位置接著掃，然后在第 …… 行上掃，直到最后一行；奇數(shù)行掃完后接著掃偶數(shù)行，這樣就完成了一幀（ frame）的掃描。 ? 每秒鐘掃描多少行稱為 行頻 fH；每秒鐘掃描多少場(chǎng)稱為 場(chǎng)頻 ff；每秒掃描多少幀稱 幀頻 fF。 25Hz的幀頻能以最少的信號(hào)容量有效地滿足人眼的視覺殘留特性；隔行掃描使人眼不易覺察出閃爍，同時(shí)也解決了信號(hào)帶寬的問題。 全電視信號(hào)主要由圖像信號(hào)（視頻信號(hào)）、復(fù)合消隱信號(hào)和復(fù)合同步信號(hào)組成。逆程時(shí)間很短，而且逆程信號(hào)不能在屏幕上顯示出來，因此逆程電平不能高于黑電平。圖像信號(hào)從 23行起到 ，共 ，這就是第一場(chǎng)或稱奇數(shù)場(chǎng)。偶數(shù)場(chǎng)開始，圖像信號(hào)及偶數(shù)場(chǎng)結(jié)束，如圖 。 ?電視的清晰度 一般用垂直方向和水平方向的分解率來表示。這是一個(gè)理論值。一般認(rèn)為應(yīng)使水平方向與垂直方向的分解率相當(dāng)時(shí)清晰度效果最好。 水平方向的分解率或像素?cái)?shù)決定電視信號(hào)的上限頻率。我國(guó)目前規(guī)定的電視圖像信號(hào)的標(biāo)稱頻帶寬度為 6MHz。電視的伴音要求與圖像同步，而且不能混迭。我國(guó)電視信號(hào)的聲音載頻為 ，伴音質(zhì)量為單聲道調(diào)頻廣播。 為使電視臺(tái)發(fā)射一種彩色電視信號(hào)，黑白和彩色電視都能正常工作，黑白電視與彩色電視的兼容是個(gè)重要問題。 采用 YUV空間還可以充分利用人眼對(duì)亮度細(xì)節(jié)敏感而對(duì)彩色細(xì)節(jié)遲鈍的視覺特性，大大壓縮色度信號(hào)的帶寬。 在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用 YUV彩色空間或YIQ彩色空間， Y為亮度信號(hào)，它可以與黑白全電視信號(hào)兼容，而 U、 V是色差信號(hào)。這樣既不增加 6MHz的帶寬，又不會(huì)引起亮度和色度信號(hào)的混亂。 ? 為了與聲音載頻相區(qū)分，一般稱色信號(hào)在亮度信號(hào)頻譜高端的中心位置為彩色副載波或簡(jiǎn)稱為副載波。色度 C信號(hào)的總帶寬為 ，可以保證色度信號(hào)頻譜都落在亮度帶寬之內(nèi)，如圖。 ? （ 2） 高寬比：電視畫面的長(zhǎng)寬比 （ 電視為 4:3；電影為 3:2；高清晰度電視為 16:9） 。 ? （ 4） 在每場(chǎng)的開始部分保留 20掃描線作為控制信息 ， 因此只有 485條線的可視數(shù)據(jù) 。 ? （ 5） 每行 ， 水平回掃時(shí)間 10微秒 （ 包含 5微秒的水平同步脈沖 ） ， 所以顯示時(shí)間是 。 2． PAL彩色電視制式 ?掃描特性： ?（ 1） 625行（掃描線） /幀， 25幀 /秒（ 40ms/幀 ）。 ?（ 3）隔行掃描， 2場(chǎng) /幀， /場(chǎng)。 3． SECAM彩色電視制式 ?有如下的掃描特性： ?（ 1） 625行（掃描線） /幀， 25幀 /秒（ 40ms/幀 ）。 ?（ 3） 隔行掃描 ， 2場(chǎng) /幀 ， /場(chǎng) 。 電視機(jī)和錄像機(jī)的輸入輸出信號(hào) ?1．電視機(jī)的輸入輸出信號(hào) ?電視信號(hào)主要包括 5種成分：亮度信號(hào)、色度信號(hào)、色同步信號(hào)、復(fù)合同步信號(hào)和伴音信號(hào)。 ? 電視機(jī)從有線或天線（ RF In）接收到微弱的射頻電視信號(hào)后，首先要通過調(diào)諧器對(duì)它進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)過放大、混頻和檢波，濾掉高頻載波分量，得到 PAL、 NTSC或 SECAM制式的復(fù)合全電視信號(hào)，并從全電視信號(hào)中分離伴音信號(hào)和視頻信號(hào)。最后，把 YC分量信號(hào)轉(zhuǎn)換成 YUV，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成 RGB分量信號(hào)并送顯像管顯示 （ 2）復(fù)合視頻信號(hào) :復(fù)合視頻信號(hào)，即從全電視信號(hào)中分離出伴音后的視頻信號(hào)，這時(shí)的色度信號(hào)還是間插在亮度信號(hào)的高端。這種信號(hào)一般可通過電纜輸入或輸出到家用錄像機(jī)上，其信號(hào)帶寬較窄，一般只有水平240線左右的分分辨率。是一種兩分量的視頻信號(hào)，它把亮度和色度信號(hào)分成兩路獨(dú)立的模擬信號(hào)，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跡上。與復(fù)合視頻信號(hào)相比， SVideo可以更好的重現(xiàn)色彩。與電視機(jī)類似，不同的錄像機(jī)對(duì)應(yīng)于不同制式的電視信號(hào)。 ?（ 1）家用錄像機(jī)。根據(jù)不同的制式，同一種型號(hào)的家用錄像機(jī)還有單制式、多制式和全制式之分。 ?指工業(yè)、文教、衛(wèi)生等方面使用的錄像機(jī)，其視頻信號(hào)的水平分辨率可達(dá) 250線以上。這是目前制作電視或錄像節(jié)目時(shí)大量使用的機(jī)種。 ? 其技術(shù)指標(biāo)是以視頻信號(hào)的頻帶寬度來衡量的，一般視頻帶寬可高達(dá) 5MHz，相當(dāng)于 400多線的水平分辨率（每 1MHz帶寬相當(dāng)于水平分辨率約 80線），基本上可以無失真的記錄和重放視頻信號(hào)。分量視頻由于其具有很寬的頻帶，可以提供最高質(zhì)量及最精確的色彩重放。 此種方法稱為復(fù)合數(shù)字化 。 1．?dāng)?shù)字視頻的采樣格式 ?在復(fù)合電視信號(hào)中 ， 亮度信號(hào)的帶寬是色度信號(hào)帶寬的兩倍 。 用 Y:U:V來表示 YUV三分量的采樣比例 ，則數(shù)字視頻的采樣格式有如下 4種： ?（ 1） Y:U:V=4:4:4 : ?指在每條掃描線上每 4個(gè)連續(xù)的取樣點(diǎn)取 4個(gè)亮度Y樣本、 4個(gè)紅色差 Cr樣本和 4個(gè)藍(lán)色差 Cb樣本，相當(dāng)于每個(gè)像素包含 3個(gè)樣本。 圖 55 4:4:4子采樣格式 Y,Cb,Cr樣本 Y,Cb,Cr樣本 僅 Y樣本 圖 56 4:2:2子采樣格式 ?（ 2） Y:U:V=4:2:2。這種方式能給信號(hào)的轉(zhuǎn)換留有一定余量，效果更好一些。 ?（ 3） Y:U:V=4:1:1。顯然這種方式的采樣比例與全電視信號(hào)中的亮度、色度的帶寬比例相同，數(shù)據(jù)量較小。 4:2:0子采樣格式是指在水平和垂直方向上每 2個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)上取 2個(gè)亮度 Y樣本、 1個(gè)紅色差 Cr樣本和 1個(gè)藍(lán)色差 Cb樣本，平均每個(gè)像素用 。分量采樣時(shí)采到的是隔行樣本點(diǎn)，要把隔行樣本組合成逐行樣本，然后進(jìn)行樣本點(diǎn)的量化， YUV到 RGB色彩空間的轉(zhuǎn)換等，最后才能得到數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了彩色電視圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像時(shí)使用的采樣頻率，彩色空間之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系等。 共同的電視圖像采樣頻率 。在 PAL制、 SECAM制中， 625是指行數(shù)， 25表示每秒幀數(shù)。 ?對(duì) PAL制和 SECAM制的亮度信號(hào)，每一條掃描行采樣 864個(gè)樣本；對(duì) NTSC制的亮度信號(hào)，每一條掃描行采樣 858個(gè)樣本。 ? （ 3）數(shù)據(jù)量。 但實(shí)際上亮度信號(hào)占 220級(jí) 、 色度信號(hào)占 225級(jí) ， 其他位作同步 、 編碼等控制用 。 CIF格式具有如下特性： ? ? 電視圖像的空間分辨率為家用錄像系統(tǒng) VHS的分辨率 ，即 352 288。 ? ? 使用 NTSC幀速率 ， 電視圖像的最大幀速率為 30 000/1001≈ /秒 。 ? 對(duì)亮度和兩個(gè)色差信號(hào)（ Y、 Cb和 Cr）分量分別進(jìn)行編碼，它們的取值范圍同 ITUR 。 CIF QCIF SQCIF 行數(shù) /幀 像素 /行 行數(shù) /幀 像素 /行 行數(shù) /幀 像素 /行 亮度（ Y） 288 360(352) 144 180(176) 96 128 色度（ Cb） 144 180(176) 72 90(88) 48 64 色度（ Cr） 144 180(176) 72 90(88) 48 64 下表是 CIF、 QCIF和 SQCIF圖像格式參數(shù)。 ?三、問答題 ?1， 2 M