多媒体图像处理_数字电视

数字电视基础提纲视频基础知识电视信号及其标准视频数字化过程视频处理系统非线性编辑系统视频文件类型3.1视频基础知识视频的定义视频（Video）本质上是指内容随时间变化地一组动态图像，运动图像或活动图像。从数学角度上讲，视频是指随时间变化的图像，或称时变图像。特点：内容随时间变化，伴随与画面同步的声音（伴音）。图像与视频两者的信源不同。图像输入设备有扫描仪、数字照相机等;视频输入设备有电视接收机、摄像机、影碟机及其它可输出连续图像信号的设备。s=(x,y,t)xyt•运动的连续性视觉暂留现象的运用=25帧/秒3.1视频基础知识视频的分类模拟视频：是一种用于传输图像和声音的并随时连续变化的电信号。特点：模拟电信号、调幅传播、存放在磁带上。缺点：存储和传送都是模拟方式，不适合网络传输、传输效率先天不足，且随时间和频道的衰减较大，易受干扰，易失真，不便于分类检索和编辑。数字视频：是一种以数字形式存储的视频资料。模拟视频通过采样、量化和编码进行数字化后的视频。优势：适合网络应用；再现性好；便于编辑与处理。缺点：处理速度慢、高质量的数字视频需要的存储空间大。3.1视频基础知识视频的应用领域☆广播电视地面、卫星电视广播有线电视(CATV)数字视频广播(DigitalVideoBroadcast)交互式电视ITV-InteractiveTV高清电视HDTV☆通信可视电话(Videophone)视频会议(Videocongerencing)视频点播VOD(VideoOnDemand)视频数据库☆娱乐录像节目，VCD，DVD，家庭摄像，视频游戏3.2电视信号及其标准电视（Television—Tele+Vision）目前世界上现行的彩色电视制式有三种：NTSC制、PAL制和SECAM制（不包括高清晰度彩色电视，HDTV）。NTSC——1952年，北美、日本等国家采用PAL——1962年，西欧、中国等国家采用SECAM——法国、东欧等国采用NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制式。所谓“兼容”是指黑白电视机能接收彩色电视广播，同时彩色电视机能接收黑白电视广播。3.2电视信号及其标准彩色电视制式NTSC1953年由美国国家电视标准委员会指定的彩色电视广播标准，它采用正交平衡调幅的技术方式，故也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中国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。水平扫描525线/帧，30帧/秒，隔行扫描，场频60Hz。SECAMSECAM是法文的缩写，意为顺序传送彩色信号与存储恢复，是由法国在1956年提出，1966年制定的一种新的彩色电视制式。它也克服了NTSC制式相位失真的缺点，但采用时间分隔法来传送两个色差信号。使用SECAM制的国家主要集中在法国、东欧和中东一带。水平扫描625线/帧，25帧/秒，隔行扫描，场频50Hz。PAL西德在1962年指定的彩色电视广播标准，它采用逐行倒相正交平衡调幅的技术方法，克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点。西德、英国等一些西欧国家，新加坡、中国大陆及香港，澳大利亚、新西兰等国家采用这种制式。PAL制式中根据不同的参数细节，又可以进一步划分为G、I、D等制式，其中PAL－D制是我国大陆采用的制式。水平扫描625线/帧，25帧/秒，隔行扫描，场频50Hz。电视扫描——电子束在磁场控制下，在屏幕上从左到右、从上到下来回扫描。扫描的电子打击荧光屏后便形成一幅图像。单色显示屏只有一种颜色的荧光体沉积在屏幕上。通过正确地控制电子束强度，就可以显示出具有亮暗层次的灰度图像。彩色屏幕的像点上有三种不同的荧光体，当它们被激活时，形成红、绿、蓝色。通过人的视觉平均效果，将这三种颜色合成为其它的颜色，三基色的相对强度决定了眼睛在屏幕上看到的像素的颜色。3.2电视信号及其标准扫描有隔行扫描(interlacedscaning)和非隔行（也称逐行，progressive）扫描之分。非隔行扫描，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在隔行扫描中，电子束扫完第1行后回到第3行开始的位置接着扫然后在5，7，…行上扫，直到最后一行。奇数行扫完后接着扫偶数行，这样就完了一帧(frame)的扫描。隔行扫描的一帧图像由两部分组成：一部分是由奇数行组成称奇数场，另一部分是偶数组成，称为偶数场，两场合起来组成一帧。3.2电视信号及其标准电视视频信号扫描方式隔行扫描(interlacedscanning)逐行扫描(non-interlacedscanning)行频、场频、帧频(奇偶场)电子束从左到右的扫描过程称为行正程扫描，所需时间称为行正程扫描时间。电子束从右到左的扫描过程称为行逆程扫描，或称行回扫，所需时间为行回扫时间。电子束从屏左上角到屏右下角的扫描称为帧正程扫描，所需时间为帧正程时间。从右下角返回左上角为帧逆程扫描或帧回扫。逐行扫描具有简单、可靠、图像清晰稳定等特点，但必须要求传输通道具有很宽的频带，因此，在广播电视节目系统中，目前都不采用逐行扫描，而采用隔行扫描，而在计算机显示系统中，都采用逐行扫描。隔行扫描虽然存在着行间闪烁和运动图像清晰度下降等缺点，但通常情况下，上述缺点并不明显。由于它能使图像信号的带宽减少一半，利大于弊，所以获得广泛的应用。隔行扫描示例PAL制电视的扫描特性：①625行（扫描线）/帧，25帧/秒（40ms/帧）.②高宽比：4：3。③隔行扫描，2场/帧，312.5行/场。④颜色模型：YUV⑤每行64ms；传送图像时间52.2ms，11.8ms行回扫描时间，不传送图像，同时用作行同步及消隐。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，每帧只有575行显示图像。PAL视频行时序NTSC制的扫描特性①525行/帧，30帧/s(29.97fps,33.37ms/frame)②高宽比:4:3③隔行扫描，一帧分成2场(field),262.5线/场。④每行63.5ms，水平回扫时间10ms（包含5ms的水平同步脉冲），显示时间53.5ms。⑤颜色模型：YIQ。每一场的扫描行数为525/2=262.5行，场回扫20行，实际每帧传送的图像行数485行（Laserdisc约420线，S-VHS约320线）。3.2电视信号及其标准彩色电视的信号类型高频或射频信号RF:把视频全信号调制到高频或射频信号传送，接收方把全电视信号从高频信号中解调出来。PAL频道带宽8MHz,NTSC频道带宽4MHz。天线和模拟闭路连接电视机就是采用射频（RF）接口。作为最常见的视频连接方式，它可同时传输模拟视频以及音频信号。RF接口传输的是视频和音频混合编码后的信号，显示设备的电路将混合编码信号进行一系列分离、解码在输出成像。由于需要进行视频、音频混合编码，信号会互相干扰，所以它的画质输出质量是所有接口中最差的。有线电视和卫星电视接收设备也常用RF连接，但这种情况下，它们传输的是数字信号。复合电视信号包含亮度、色差信号以及所有定时信号的单一电视信号称为复合电视信号（compositevideosignal），又称全电视信号。分量电视信号分量电视信号(componentvideosignal)指每个基色分量作为独立的电视信号。每个基色既可以用R、G和B，也可以用亮度－色差表示，如YIQ、YUV。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。3.2电视信号及其标准彩色电视的信号类型复合视频（CompositeVideo）复合视频端子也叫AV端子或者Video端子，是目前最普遍的一种视频接口，几乎所有的电视机、影碟机类产品都有这个接口。它是声、画分离的视频端子，一般由黄、白、红三个独立的RCA插头（又叫梅花接口RCA端子）组成。复合视频端子是一种混合视频信号，没有经过RF射频信号那些调制、放大、检波、解调等过程，信号保真度相对较好，分辨率一般可达350-450线，不过由于它是模拟接口，当用于数字显示设备时，需要一个模拟转数字的过程，会损失不少信噪比，所以一般数字显示设备不建议使用。“复合”含义是同一信道中传输亮度和色度信号的模拟信号，但电视机如果不能很好的分离这两种信号，就会出现虚影。3.2电视信号及其标准彩色电视的信号类型S端子（S-Video）S端子也是非常常见的端子，其全称是SeparateVideo，也称为SUPERVIDEO。S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指的是“SEPARATE（分离）”，它将亮度和色度分离输出，避免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的相互干扰。S端子实际上是一种五芯接口，由两路亮度信号、两路色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。同复合视频接口相比，由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。但S-Video仍要将两路色差信号(CrCb)混为一路色度信号C，进行传输然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处理，多少仍会带来一定信号损失而产生失真。3.2电视信号及其标准彩色电视的信号类型色差端子色差端子是在S端子的基础上，把色度（C）信号里的蓝色差（b）、红色差（r）分开发送，其分辨率可达到600线以上。它通常采用YPbPr和YCbCr两种标识，前者表示逐行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出。现在很多电视类产品都是靠色差输入来提高输入讯号品质，而且透过色差端子，可以输入多种等级讯号，从最基本的480i到倍频扫描的480p，甚至720p、1080i等等，都是要通过色差输入才有办法将信号传送到电视当中，因此色差分量的接口方式是目前模拟的各种视频输出接口中最好的之一。因此不少DVD以及高清播放设备上都采用该接口。如果使用优质的线材和接口，即使采用10米长的线缆，色差线也能传输优秀的画面。3.2电视信号及其标准彩色电视的信号类型DVIDVI（DigitalVisualInterface）接口与VGA都是电脑中最常用的接口，与VGA不同的是，DVI可以传输数字信号，不用再进过数模转换，所以画面质量非常高。目前，很多高清电视上也提供了DVI接口。需要注意的是，DVI接口有多种规范，常见的是DVI-D（Digital）和DVI-I（Integrated）。DVI-D只能传输数字信号，可以用它来连接显卡和平板电视。DVI-I则可以在DVI-D和VGA相互转换。3.2电视信号及其标准彩色电视的信号类型HDMIHDMI（HighDefinitionMultimediaInterface）接口是最近才出现的接口，它同DVI一样是传输全数字信号的。不同的是HDMI接口不仅能传输高清数字视频信号，还可以同时传输高质量的音频信号，HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽。同时功能跟射频接口相同，不过由于采用了全数字化的信号传输，不会像射频接口那样出现画质不佳的情况。对于没有HDMI接口的用户，可以用适配器将HDMI接口转换位DVI接口，但是这样就失去了音频信号。高质量的HDMI线材，即使长达20米，也能保证优质的画质。HDMI技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。3.2电视信号及其标准彩色电视的信号类型HDMI：对应电视产品：★★★画质表现：★★★★☆性价比：★★★使用便利度：★★★★★购买便利度：★★★☆综合评价：★★★☆色差分量：对应电视产品：★★★★☆画质表现：★★★★性价比：★★★★☆使用便利度：★★★☆购买便利度：★★★★☆综合评价：★★★★复合视频：对应电视产品：★★★★★画质表现：★★★☆性价比：★★★☆使用便利度：★★★☆购买便利度：★★★★☆综合评价：★★★☆色差线显示的人物复合视频线显示出来的人物HDMI线显示出来的人物3.3视频数