视音频基础知识 by CM教材

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1、 2015 北京中广上洋科技股份有限公司版权所有，保留所有权利。 视、音频基础知识介绍视、音频基础知识介绍 实习生 CM 1.视音频基本概念 2.视音频信号种类 3.视音频编码封装 目录 1. 视音频基本概念 nSMTPE：电影和电视工程师协会，成立于 1916年， 有来自世界85个国家超过7500名 会员。 nITU：国际电信联盟，联合国重要专门机构 ，主要负责制定全球电信标准。 nSMTPE和ITU代表了标准的发展和现实的权 威 标准机构 基本要素 像素 分辨率 帧 关键帧 帧率 场 扫描方 式 宽高比 n一幅平面图像，可 以看成是由许许多 多的小单元组成， 这些细小单元称为 像素。 n像

2、素越小，单位面 积上的像素数目就 越多，图像就越清 晰。 像素 n也称为解析度，就是构成画面的像素的个数， 以水平和垂直像素两个维度衡量，例如分辨率 720X480 的意思是水平像素数是 720 个，垂 直像素数是 480 个。 n在屏幕尺寸一样的情况下，分辨率越高，也就 意味着像素的数目越多，显示效果就越精细和 细腻。 例如iPhone5s和iPhone 3GS 分辨率 n宽高比是指画面物理显示尺寸的宽度比其 高度： 宽高比 n电视系统中把构成一幅图像的各像素传送 一遍称为进行了一个帧处理。每帧图像由 许多像素组成，是构成活动图像最小单 元。 n任何动态画面要表现运动或变化，至少前 后要给出

3、两个不同的关键状态，在视频系 统中，表示关键状态的帧叫做关键帧。 帧、关键帧 n视频是连续快速地显示在屏幕上的一系列 图像。每秒出现的帧数称为帧速率也叫帧 频，是以每秒帧数 (fps) 为单位度量的。 n帧速率越高，每秒用来显示系列图像的帧 数就越多，从而使得运动更加流畅。常见 的PAL 制式每秒钟 25 帧，NTSC 制式每秒 钟 30 帧。 帧率 n目前我们所看到的普通电视的成像，实际上是由两条叠加 的扫描折线组成的，电视由于要克服信号频率带宽的限制 ，无法在制式规定的刷新时间内同时将一帧图象显现在屏 幕上，只能将图象分成两个半幅的图像，一先一后地显现 ，由于刷新速度快，肉眼是看不见的。

4、n普通 PAL 制电视系统采用隔行扫描方式，隔行扫描方式 是将一帧电视画面分成奇数场和偶数场两次扫描。第一次 扫出由 1、3、5、7等所有奇数行组成的奇数场，第二 次扫出由 2、4、6、8等所有偶数行组成的偶数场，这 样，每一幅图象经过两场扫描，所有的象素便全部扫完。 n场是因隔行扫描系统而产生的，两场为一帧。 场 n显示设备表示运动图像的方法有两种：隔行扫描（Interlaced ）和逐行扫描（Progressive） n隔行扫描就是每一帧被分割为两场，每一场包含了一帧中所有 的奇数扫描行或者偶数扫描行，通常是先扫描奇数行得到第一 场，然后扫描偶数行得到第二场。 n逐行扫描每次显示整个扫描帧

5、，如果逐行扫描的帧率和隔行扫 描的场率相同，人眼将看到比隔行扫描更平滑的图像，相对于 隔行扫描来说闪烁较小。 n在电视的标准显示模式中，i 代表隔行扫描，p 代表逐行扫描。 例如1080i和1080p。 扫描方式 标清视频与高清视频 标清 NTSC720X48029.97帧隔行扫描 PAL720X57625帧隔行扫描 SECAM720X57625帧隔行扫描 高清 720p1280X7205059.9460逐行扫描 1080i1920X10802529.9730隔行扫描 1080p1920X1080 23.9824逐行扫描 2529.9730 n2K 是指图片水 平方向的线数 ，即 2048 线

6、（ 1K=1024）， 4K 是指图片水 平方向的线数 为 41024， 依次类推。 2K、4K视频 n所谓上下变换，实际就是对视频信号或者文件 的时空采样结构进行变换 即在时间和空 间上实现分辨率的变换。 n下变换，即高清变换为标清，可由高分辨视频 信号或文件通过抽取滤波变换为低分辨率视频 信号或文件。 n上变换，即标清变换为高清，可在保持原视频 信号频谱的同时，提高采样频率，并对原有视 频信号或文件进行内插值变换。 高标清上下变换 16：9高清下变换为4：3标清 方式A和方式C 适用于接收终 端为16：9的 显示设备，能 达到很好的效 果。 方式B则适用 于4：3的电视 机。 4：3标清上

7、变换为16：9高清 A 方式画面变形不 能接受； B 方式 在裁减后，对构图 美感提出极大挑战 （除非原始素材就 已经按照预定好的 这种格式制作） 一般的来说，采取 C 方式。 2. 视音频信号种类 常见视音频信号连接方式 RCA接头、BNC接头、 Mini-DIN接头、RF射频接头、 VGA接头、DVI接头、1394接 头、 HDMI接头、DP接头、 TRS接头、XLR接头。 RCA接头 RCA 接头俗称“莲花头”，是一种应用广泛 的接头。 RCA 接头采用同轴传输信号的方式，中轴用 来传输信号，外沿一圈的接触层用来接地，可 以应用的场合包括了模拟视频、模拟音频、数 字音频与色差分量传输等。

8、 BNC接头 一种同轴电缆连接头，现在由 IEC168 标准定义。 广泛应用于专业视频领域。在贝尔实验室工作的 Paul Neill 曾经开发了一种带螺纹的接头，被美国海 军采用，叫做 N 接头，后来 Carl Concelman 又开 发了一种接头，采用了滑入在旋转卡住的办法，称 为 C 接头。两人合作开发了一种类似的较小的接头 ，成了现在的 BNC 接头。 Mini-DIN接头 德国标准机构 Deutsches Institut fr Normung 早 期开发的一组多针的电气接口称为 DIN 端子，后来 开发了更小的接头，叫 MiniDIN。包括 3 针到 9 针共 7 个完全不同的标准

9、。其中，4 针被 SVideo 信号标准采用作为专用接头。 4 针 MiniDIN 接口通常被称为“S 端子”，采用 Y/C（亮度/色度）分离式输出，两针接地，另外两 针分别传输亮度和色度信号。 RF射频接头 作为 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 差的。天线和模拟 闭路连接电视机就是采用射频（RF） 接口。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

10、输的 是数字信号。 VGA接头 VGA 接头（Video Graphics Array）又称(DSub)， 这是源于电脑的输入接口，由于 CRT 显示器无法直 接接受数字信号的输入，所以显卡只能采取将模拟信 号输入显示器的方式来获得画面，而 VGA 就是将模 拟信号传输到显示器的接口。 VGA 接口传输的仍然是模拟信号，对于以数字方式 生成的显示图像信息，通过数字/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。 DVI接头 DVI 与 VGA 都是电脑中 常用的接口，与 VGA 不同的是，DVI 是以全数字传输的接口，所以在 画质上保证了完全无压缩的

11、传输。DVI 可将数字 信号不加转换的直接传输到显示器中。 DVI 接口有取代 VGA 的趋势。 1394接头 IEEE 1394 也称为火线或 iLink，它能够传输数字视 频和音频及机器控制信号，具有较高的带宽。通常它 主要用来连接数码摄像机、DVD 录像机等设备。 IEEE 1394 接口有两种类型：6 针的六角形接口和 4 针的小型四角形接口。6 针的六角形接口可向所连接 的设备供电，而 4 针的四角形接口则不能。 1394 电缆可以传输不同类型的数字信号，包括视 频、音频、数码音响、设备控制命令和计算机数据。 HDMI接头 HDMI 的英文全称是“High Definition Mu

12、ltimedia Interface”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。 HDMI 接口可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视 频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数 转换，可以保证 高质量的影音信号传送。应用 HDMI 的好处是：只需要一条 HDMI 线，便可以同 时传送影音信号，同时，由于无线进行数/模或者模/ 数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。 DP接头 DisplayPort是由美国视频电子协会在2006年5月提 出的一种新型的数字显示接口规范，主要用于在源端 和设备端（如电脑显示器）之间传输视频、音频、 USB以及其它格式的数据信息。 DisplayPort规范采用免费

13、授权方式，旨在取代VGA 、DVI和LVDS，提供高性能的视频传输通道。用户可 以通过使用adapter兼容目前的VGA/DVI显示设备。 虽然所支持的功能与HDMI很相似，但其目标只是作 为HDMI的补充，而非取而代之。 TRS接头 TRS 接头是一种常见的音频接头。TRS 的含义是 Tip（signal ）、Reve（ground）。分别代表了该接头的 3 个接触点。 TRS 插头为圆柱体，用绝缘的材料隔开。为了适应不同的设备 需求，TRS 有三种尺寸：2.5mm，3.5mm，6.3 mm。 3.5mmTRS 接头（俗称：小三芯） 这是我们目前看到的 主要的声卡接口，绝大部分消费类声卡（

14、包括板载声卡）都在使用这类接口。 6.3mmTRS 接头（俗称：大三芯） 大三芯接口也称为 TRS 接口，采用直径为 6.35 毫米的插头， 其优点是耐磨损，适合反复插拔。 XLR接头 XLR 接头常被称为“平衡端子”或“卡侬头”，这是 一种三线的连接端子，三根导线分别是正极、负极和 屏蔽。通常按照金属针来确认“公”、 “母”，带金属针的一端称为“公”卡侬头，否则称 为“母”卡侬头。 XLR 接头的优势在于平衡线性传输信号，这样可以在 长距离传送音频信号时大大减少电子系统工作时的电 磁、射频干扰而在音频信号中产生的噪音和哼声。 XLR 接头不仅可以做模拟音频信号的接头，也可以做 数字音频信号的

15、接头。 视频信号的分类与接口 视频 信号 模拟信号 复合视频 信号 RCA、BNC SVideo视 频信号 4针S端子 色差分量 视频 信号 RCA、BNC 数字信号 数字分量 串行接口 同轴电 缆、BNC 音频信号的分类与接口 音频信号 平衡信号卡侬头 、大三芯接头 非平衡信号BNC接头、RCA接头 模拟音频信 号 大小三芯、RCA、XLR接头 数字音频信 号 SDI（BNC）、AESEBU（XLR ）、SP DIF（RCA或光缆） 3. 视音频编码封装 n对于视音频文件来说，其外在的文件封装格式 和内部使用的编码格式是两个不同的概念：文 件是既包含视频又包含音频、甚至还包含某些 脚本的一个

16、合集，通常可以将文件比喻为一个 “容器”，而文件当中的视频和音频的压缩算法 才是具体的编码方式。 n也就是说一个以“.avi”为后缀名封装的文件， 当中的视频和音频可能是 a 编码，也可能是 b 编码。 文件封装与编码 nAVI：音视频交错存储， 常见的音频视频文件，支持的视频音 频编码也是多的。 nMPG：MPEG 编码采用的音频视频文件，具有流的特性。里面 又分为 PS，TS 等，PS 主要用于 DVD 存储，TS 主要用于 HDTV 等。 nVOB：DVD 采用的音频视频文件格式（即视频 MPEG2，音频 用 AC3 或者 DTS），支持多视频多音轨多字幕章节等。 nMP4：MPEG4 编码采用的音频视频文件，基于 QuickTime MOV 开发，具有许多先进特性。 n3GP：3GPP 视频采用的格式，主要用于流媒体传送。 nASF：Windows Media 采用的音频视频文件，能够用于流传送， 还能