人眼视觉原理课件

《人眼视觉原理课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人眼视觉原理课件（134页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 数字视频基础1.0. 视频应用1.1. 人类视觉系统与模型1.2. 彩色模型1.3. 数字视频基础1.4. 多维随机信号分析2024/9/172024/9/17精品课件精品课件视频应用精品课件精品课件视频应用n图像与视频信号处理无所不在图像与视频信号处理无所不在精品课件精品课件视频应用精品课件精品课件目标的检测与识别精品课件精品课件图像与视频拼接普通相机视场：普通相机视场：503550350 0人眼视场：人眼视场：2001352001350 0全景拼接全景拼接（Panoramic MosaicPanoramic Mosaic）：3601803601800 0精品课件精品课件运动视频分析

2、系统精品课件精品课件运动视频分析系统精品课件精品课件运动视频分析系统精品课件精品课件1.1. 人眼的视觉特性与模型精品课件精品课件1.1. 人眼的视觉特性与模型n n人眼的构造人眼的构造n n视网膜的结构（杆状细胞，锥视网膜的结构（杆状细胞，锥状细胞）状细胞）n n视细胞的分布视细胞的分布n n人眼的视觉特性人眼的视觉特性n n视觉的适应视觉的适应n n绝对视觉阈绝对视觉阈n n阈值对比度阈值对比度n n光谱灵敏度光谱灵敏度n n分辨力分辨力n n视觉系统的调制传递函数视觉系统的调制传递函数n n 2024/9/172024/9/17精品课件精品课件视网膜n n视网膜的结构视网膜的结构n n杆

3、状细胞杆状细胞n n锥状细胞锥状细胞n n视细胞的分布视细胞的分布n n n n 2024/9/172024/9/17精品课件精品课件视觉的适应n n明视觉明视觉n n暗视觉暗视觉n n中介视觉中介视觉n n颜色适应颜色适应310-5cd/m23cd/m23105cd/m2暗视觉暗视觉明视觉明视觉中介视觉中介视觉2024/9/172024/9/17精品课件精品课件人眼的视觉特性n n绝绝对对视视觉觉阈阈：全全黑黑视视场场下下，人人眼眼感感觉觉到到的的最最小小光光刺刺激激值值，约约10109 9 lxlx量级。量级。n n阈阈值值对对比比度度：时时间间不不限限，使使用用双双眼眼探探测测一一个个亮

4、亮度度大大于于背背景景亮亮度度的的圆盘，察觉概率为圆盘，察觉概率为50%50%时，不同背景亮度下的对比度。时，不同背景亮度下的对比度。n n对比度对比度C C：当：当L Lt t和和L Lb b分别为目标与背景的亮度时，对比度表示为：分别为目标与背景的亮度时，对比度表示为： 由由于于背背景景亮亮度度、对对比比度度和和人人眼眼所所能能探探测测的的目目标标张张角角三三者者之之间间存存在在制制约约关关系系（WaldWald定定律律），特特别别是是在在目目标标张张角角77，时，存在，时，存在RoseRose定律：定律：2024/9/172024/9/17精品课件精品课件人眼的视觉特性n n光光谱谱灵灵

5、敏敏度度（光光谱谱光光视视效效率率）：人人眼眼对对各各种种不不同同波波长长的的辐辐射射光光有有不不同同的灵敏度（响应），对大量正常视力观察者的实验表明：的灵敏度（响应），对大量正常视力观察者的实验表明：n n在较明亮环境中，人眼视觉对波长在较明亮环境中，人眼视觉对波长0.5550.555m m左右的绿光最敏感；左右的绿光最敏感；n n在较暗条件下，人眼视觉对波长在较暗条件下，人眼视觉对波长0.5120.512m m左右的黄绿光最敏感；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：右图给出不同视场亮度下，人眼的光谱光视效率曲线：n n人眼的分辨力：人眼能区分人眼的分辨力：人

6、眼能区分两发光点的最小角距离称为两发光点的最小角距离称为极限分辨角极限分辨角，其倒数为人，其倒数为人眼分辨力。眼分辨力。n n从内因分析，影响分辨力的从内因分析，影响分辨力的因素为眼睛的构造。因素为眼睛的构造。n n从外因分析，是目标的亮度从外因分析，是目标的亮度与对比度。与对比度。人眼会根据外界条件自动进行人眼会根据外界条件自动进行适应，从而可以得到不同的适应，从而可以得到不同的极限分辨角。极限分辨角。 明视觉 暗视觉 2024/9/172024/9/17精品课件精品课件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58145个蓝绿光(波长为0.51m)的光子轰击角膜引起

7、的，据估算，这一刺激只有514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：11.5左右；余弦图案：33.5左右）10-6lx10-5lx10-4lx10-3lx精品课件精品课件 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 4.3X1014Hz-7.5X1014精品课件精品课件光波与颜色由红绿蓝三色组成的颜色精品课件精品课件光的特征n

8、 n色调：主频率 决定颜色决定颜色n n亮度 单位时间、单位角度、单位投射面上光源幅射能量单位时间、单位角度、单位投射面上光源幅射能量n n饱和度：纯度 该频率的颜色表现该频率的颜色表现 能量分布能量分布能量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红紫精品课件精品课件RGB三基色 n nRGBRGB三基色三基色n n基本颜色基本颜色 可用来生成其他颜色的两种或三种颜色可用来生成其他颜色的两种或三种颜色n nBlue=435.8nmBlue=435.8nmn nGreen=546.1nmGreen=546.1nmn nRed=700nmR

9、ed=700nmn n二次色二次色n n品红（品红（magentamagenta）：红）：红+ +蓝蓝n n青（青（cyancyan）：蓝）：蓝+ +绿绿n n黄（黄（yellow)yellow)：红：红+ +绿绿n n补色补色精品课件精品课件标准基色和色度图原色：如果将原色：如果将X,Y,ZX,Y,Z三种颜色适当混合即可产生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。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

10、色=G+B-RRGB彩色监视器无法获得精品课件精品课件标准基色和色度图n nXYZXYZXYZXYZ颜色模型颜色模型CIE(CIE(国际照度委员会国际照度委员会) )X,Y,ZX,Y,Z表示产生一种颜色所表示产生一种颜色所需要的三基色的量需要的三基色的量 X=0.4902R+0.3099G+0.1999B Y=0.1770R+0.8123G+0.0107B Z=0.0000R+0.0101G+0.9899B x, y, z：色系数精品课件精品课件 2. 2. 标准基色和色度标准基色和色度图图CIECIE色度图色度图作用：为不同基色组比较整个颜色范围作用：为不同基色组比较整个颜色范围 标识互补颜

11、色标识互补颜色 确定颜色主波长和纯度确定颜色主波长和纯度精品课件精品课件 2. 2. 标准基色和色度标准基色和色度图图精品课件精品课件2. 标准基色和色度图（续）精品课件精品课件3. RGB颜色模型n nR R（红）（红）G G（绿）（绿）B B（蓝）（蓝）n n（0,0,00,0,0）代表黑色，）代表黑色，(1,1,1)(1,1,1)代表白色代表白色n n一种颜色一种颜色精品课件精品课件3. RGB颜色模型n nR R（红）（红）G G（绿）（绿）B B（蓝）（蓝）n n（0,0,00,0,0）代表黑色，）代表黑色，(1,1,1)(1,1,1)代表白色代表白色n n一种颜色一种颜色精品课件精

12、品课件3. RGB颜色模型n nR R（红）（红）G G（绿）（绿）B B（蓝）（蓝）0.80.70.10.20.7精品课件精品课件n nCMY(青、品红、黄)、CMYK (青、品红、黄、黑）n n运用在大多数在纸上沉积彩色颜料的设备，如彩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色打印机和复印机n n CMYKCMYKn n 打印中的主要颜色是黑色打印中的主要颜色是黑色n n 等量的等量的CMYCMY原色产生黑色，但不纯原色产生黑色，但不纯n n 在在CMYCMY基础上，加入黑色，形成基础上，加入黑色，形成CMYKCMYK彩色空间彩色空间精品课件精品课件4. CMY颜色模型R

13、GBRGB是加色模型，是加色模型，CMYCMY是减色模型是减色模型精品课件精品课件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精品课件精品课件5. HSI颜色模型n nH H（色调）：（色调）： 为角度，从为角度，从0 0到到360360；n nS S（色饱和度）（色饱和度）

14、： 从从0 0到到1 1，S S0 0时只有灰度；时只有灰度；n n I I（明度）：（明度）： I I从从0 0到到1 1， I I0 0是黑色，是黑色， I=1I=1是白色是白色精品课件精品课件RGB 精品课件精品课件RGB图像同与之对应的HIS图像精品课件精品课件HIS RGB精品课件精品课件彩色图象的彩色图象的R，G，B和和H，S，I各分各分量的图示量的图示 n n下图给出下图给出1 1组用灰度图形式表示彩色图象的例子，其中图组用灰度图形式表示彩色图象的例子，其中图(a)(a)，图，图(b)(b)，图，图(c)(c)分分别为别为1 1幅彩色图象的幅彩色图象的R R，G G，B B分量（

15、每个分量用分量（每个分量用8 bit8 bit表示表示) )，图，图(d)(d)，图，图(e)(e)，图，图(f )(f )分别为这幅彩色图象的分别为这幅彩色图象的H H，S S，I I分量（每个分量也各用分量（每个分量也各用8 bit8 bit表示表示) )。 精品课件精品课件1.3. 数字视频基础模拟视频与数字视频n n视频（视频（VideoVideo）最初是在电视系统中提出的；）最初是在电视系统中提出的；n n2020世纪世纪2020年代后期，光电管及阴极射线管为核心技术年代后期，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，的全电子电视系统问世后，才有真正意

16、义上的视频，即黑白视频；即黑白视频；n n在不考虑电视调制发射和接收等诸多环节，仅考虑和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、研究电视基带信号的摄取、改善、传输、记录、编辑、显示的技术就叫做显示的技术就叫做“视频技术视频技术”；n n主要应用于广播电视的摄录编系统、安全及监控、视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、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。影音娱乐和电子广告等行业和领域。精品课件精品课件1.3. 数字视频基础视频：动态图像，是一

17、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：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；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；数字视频：是一系列连续的数字图像序列；精品课件精品课件帧：一段视频中的每一幅图像称为一帧；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态感觉，每秒钟图像的播放帧数要在24243030（帧频）（帧频）; ;帧频：每秒播放的帧数帧频：

18、每秒播放的帧数精品课件精品课件n n图像序列构成视频精品课件精品课件数字视频n n广义的数字视频广义的数字视频是指依据人的视觉暂留特性，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，加上借助计算机或微处理器芯片的高速运算，加上CodecCodec技术、传输存储技术等来实现的以比特流为特征的，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；的信息媒介；n n狭义的数字视频狭义的数字视频是指与具体媒体格式所对应的是指与具体媒体格式所对应的数字视频，如数字视频，如DVDV格式数字视频、格

19、式数字视频、DVDDVD光盘格式数字视光盘格式数字视频、频、AVIAVI桌面格式数字视频、桌面格式数字视频、RMRM流媒体格式数字视频、流媒体格式数字视频、MP4MP4固体存储数字视频等。固体存储数字视频等。精品课件精品课件精品课件精品课件低通滤波器容许低频信号通过低通滤波器容许低频信号通过, , 减弱减弱( (或减少或减少) )频率高于截频率高于截止频率的信号的通过。止频率的信号的通过。精品课件精品课件n n取样（采样）n n将时间和幅度上连续的模拟信号转变为时间离散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。的信号，即时间离散化。tt幅幅度度 取样频率至少是模拟取样频率

20、至少是模拟信号最高频率的两倍。信号最高频率的两倍。一般选在一般选在2.52.5倍左右。倍左右。精品课件精品课件n n量化n n将幅度连续信号转换为幅度离散的信号，即将幅度连续信号转换为幅度离散的信号，即幅度离散化。幅度离散化。n n度量每一个取样值，归类于设定的量化电平度量每一个取样值，归类于设定的量化电平中的一个电平。中的一个电平。n n量化电平越细，失真程度越低，数字化后的量化电平越细，失真程度越低，数字化后的比特率越高。反之，相反。比特率越高。反之，相反。n n一般来说，二进制方式，其量化比特为一般来说，二进制方式，其量化比特为8 8的话，的话，其量化电平数为其量化电平数为2 28 8，

21、即，即256256个量化电平。个量化电平。n nITU-601ITU-601标准规定，演播室用量化位数为标准规定，演播室用量化位数为10bit10bit，用于传输的量化位数为，用于传输的量化位数为8bit8bit精品课件精品课件n n编码n n按照一定的规律，将时间和幅度上离散信号按照一定的规律，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。用对应的二进制或多进制代码表示。tt幅度2 2比特码比特码 8 8比特码比特码（4 4个）个） （256256个）个） 11 11 1000101110001011 10 10 1000101010001010 01 01 100010011000

22、1001 00 00 1000100010001000以上是分别用以上是分别用2 2和和8 8比特码量化的电平。比特码量化的电平。根据取样的量化电平数，确定量化比特码根据取样的量化电平数，确定量化比特码数。数。精品课件精品课件n n视频数字化n n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。字载体中。 下面以计算机广泛采用的数字化技术，即下面以计算机广泛采用的数字化技术，即flashA/DflashA/D变换器来变换器来具体看一下数字化工作情况：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，将图像分成栅状，每个小

23、格子代表像素，且位置确定。且位置确定。FlashFlash变换器对每个像素变换器对每个像素取样，量化、编码后，将这些数据存储取样，量化、编码后，将这些数据存储到存储器中。到存储器中。计算机技术中，一个字节可以表示计算机技术中，一个字节可以表示02550255范围内的值，但作为视频信号幅范围内的值，但作为视频信号幅度，只能在度，只能在0100 IRE0100 IRE单位之间。单位之间。注：注：IREIRE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亮度电平都不能超过100 IRE100 IRE。精品

24、课件精品课件视频分辨率n 视频质量通常用线分辨率来度量；视频质量通常用线分辨率来度量；n 本质上是表示在显示器上可以显示多少不同的黑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；白垂直线；精品课件精品课件标准清晰度n n 标准清晰度视频通常定义为标准清晰度视频通常定义为480480或或576576的隔行有效扫的隔行有效扫描线的视频，分别称为描线的视频，分别称为“480i”480i”和和“576i”576i”；n n 固定像素（非固定像素（非CRTCRT）、具有）、具有4 4：3 3宽高比的消费类显宽高比的消费类显示器通过转换后，对应于示器通过转换后，对应于720480i720480i或或

25、720576i720576i的的有效分辨率；有效分辨率；n n 对于对于1616：9 9的宽高比，转换后的有效分辨率对应于的宽高比，转换后的有效分辨率对应于960480i960480i或或960576i960576i。精品课件精品课件增强清晰度o 增强清晰度视频通常定义为增强清晰度视频通常定义为480480或或576576的逐行的逐行有效扫描线的视频，分别称为有效扫描线的视频，分别称为“480p”480p”和和“576p”576p”；o 固定像素（非固定像素（非CRTCRT）、具有）、具有4 4：3 3宽高比的消宽高比的消费类显示器通过转换后，对应于费类显示器通过转换后，对应于720480p7

26、20480p或或720576p720576p的有效分辨率；的有效分辨率；o 对于对于1616：9 9的宽高比，转换后的有效分辨率的宽高比，转换后的有效分辨率对应于对应于960480p960480p或或960576p960576p。精品课件精品课件高清晰度o 高清晰度视频通常定义为具有高清晰度视频通常定义为具有720720逐行逐行（720p720p）或）或10801080隔行（隔行（1080i1080i）有效扫描线的）有效扫描线的视频；视频；o 固定像素（非固定像素（非CRTCRT）、具有）、具有1616：9 9宽高比的消宽高比的消费类显示器通过转换后的有效分辨率对应于费类显示器通过转换后的有效

27、分辨率对应于1280720p1280720p或或1280 1080i1280 1080i；精品课件精品课件视频质量评估与方法n n 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；n n图像质量评价标准图像质量评价标准n n视频传输质量评估视频传输质量评估精品课件精品课件图像质量评价标准n n 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）；n n双刺激连续质量分级法双刺激连续质量分级法交替播放待评估序列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，平和基准序列进行直接质量比较，观察者打分，平均值

28、作为评价结果（最大程度降低图像场景情节均值作为评价结果（最大程度降低图像场景情节对评测影响）；对评测影响）；n n单刺激连续质量评价方法单刺激连续质量评价方法只播放待评价序列，只播放待评价序列，观察者观看同时根据评分表打分。观察者观看同时根据评分表打分。精品课件精品课件图像质量评价标准n n 客观测量相对评估和绝对评估n n 相对评估：将压缩或经传输的视频与原始相对评估：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估图像质量；一般用于视频制作时的质量评估，准确性高；评估，准确性高；n n均方根误差（均方根

29、误差（MSEMSE）n n峰值信噪比（峰值信噪比（PSNRPSNR）n n 绝对评估：直接对压缩或经传输的视频进绝对评估：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；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。一般在线观看测试，准确性稍低。精品课件精品课件视频传输质量评估 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：n n可用带宽：衡量用户从网络取得互联网视频应可用带宽：衡量用户从网络取得互联网视频应用数据的能力；用数据的能力；n n延时：延迟超出缓存能力时，会发生丢包，影延时：延迟超出缓存能力时，会发生丢包，影响图像质量；响图像质量；n

30、n丢包：导致图像质量劣化的最根本原因；丢包：导致图像质量劣化的最根本原因；n n码率波动：播放视频时接收端要求稳定码流，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。后视频质量一致，引起质量下降。精品课件精品课件视频传输质量评估n n评估主观视觉效果：评估主观视觉效果：n n图像跳跃：由于网络拥塞造成丢包使图像帧间运图像跳跃：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；动不平滑，有类似快进现象；n n块效应：由于传输误码造成的，是所有基于块效应：由于传输误码造成的，是所有基于D

31、CTDCT技术压缩都可能出现的现象；技术压缩都可能出现的现象；n n模糊度：由于编码器为了适应固定码率而产生的，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；图像高频细节部分丢失造成图像边缘模糊；n n噪声：由于采集和存储图像过程中，高频细节劣噪声：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。化产生的附加像素点。精品课件精品课件彩色电视制式n nNTSC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。精品课件精品课件彩色电

32、视制式n n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。n n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。 精品课件精品课件彩色电视制式n nNTSC制、PAL制和SECAM制都是互不兼容的电视制。n nNTSC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：n n一是指黑白电视机能接收彩色电视广播，显示的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，是黑白图像，n n另一

33、层意思是彩色电视机能接收黑白电视广播，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。显示的也是黑白图像，这叫逆兼容性。 精品课件精品课件兼容性实现n n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。n n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。精品课件精品课件电视扫描n n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，

34、而计算机显示图像时一般都采用逐行扫描。n n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。精品课件精品课件 在隔行扫描方式中，电子束扫完第在隔行扫描方式中，电子束扫完第1 1行后从第行后从第3 3行开始扫，接着行开始扫，接着扫第扫第5 5行，行，7 7行、行、,一直扫到最后一行的中间。奇数行扫完后以同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

35、分组成：一部分是由奇数行组成，称扫描的一帧图像是由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数奇数场场，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。，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。像都要扫描两遍才得到一幅完整的图像。 逐行扫描逐行扫描隔行扫描隔行扫描 在逐行扫描方式中，电子束在逐行扫描方式中，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，在显示屏上扫一遍扫到右下角，在显示屏上扫一遍就

36、显示一幅完整的图像。就显示一幅完整的图像。精品课件精品课件1.1.逐行扫描逐行扫描精品课件精品课件2.2.隔行扫描隔行扫描精品课件精品课件精品课件精品课件精品课件精品课件电视扫描术语n n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。 精品课件精品课件PAL电视制式的扫描特性n n 625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/帧) n n高宽比(aspect ratio)：4:3 n n隔行扫描，2场/帧，312.5行/场n n颜色模型：YUV精品课件精品课件制式的含义n n一帧图像的总行数为一帧图像的总行数为625625

37、，分两场扫描。行扫描频率是，分两场扫描。行扫描频率是15 625 Hz15 625 Hz，周期为，周期为64s64s；n n场扫描频率是场扫描频率是50 Hz,50 Hz,周期为周期为20 ms20 ms；帧频是；帧频是25 Hz25 Hz，是场，是场频的一半，周期为频的一半，周期为40 ms40 ms。n n在发送电视信号时，每一行中传送图像的时间是在发送电视信号时，每一行中传送图像的时间是52.2s52.2s，其余的，其余的11.8s11.8s不传送图像，是行扫描的逆程不传送图像，是行扫描的逆程时间，同时用作行同步及消隐用。时间，同时用作行同步及消隐用。n n每一场的扫描行数为每一场的扫描

38、行数为625/2=312.5625/2=312.5行，其中行，其中2525行作场回行作场回扫，不传送图像，传送图像的行数每场只有扫，不传送图像，传送图像的行数每场只有287.5287.5行，行，因此每帧只有因此每帧只有575575行有图像显示。行有图像显示。精品课件精品课件精品课件精品课件NTSC制的扫描特性 n n525525行行/ /帧帧, 30, 30帧帧/ /秒秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame) (29.97 fps, 33.37 ms/frame) n n高宽比：电视画面的长宽比高宽比：电视画面的长宽比( (电视为电视为4:34:3；电影为；电影为3:23:2；

39、高清晰度电视为高清晰度电视为16:9) 16:9) n n隔行扫描，一帧分成隔行扫描，一帧分成2 2场场(field)(field)，262.5262.5线线/ /场场 n n在每场的开始部分保留在每场的开始部分保留2020扫描线作为控制信息，因此只扫描线作为控制信息，因此只有有485485条线的可视数据。条线的可视数据。n n每行每行63.5s63.5s，水平回扫时间，水平回扫时间10s (10s (包含包含5s5s的水平同的水平同步脉冲步脉冲) )，所以显示时间是，所以显示时间是53.5s53.5sn n颜色模型：颜色模型：YIQ YIQ 精品课件精品课件彩色电视信号特点n n彩色电视中，

40、用彩色电视中，用Y Y、C1, C2C1, C2彩色表示法分别表示亮度信彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号，号和两个色差信号，C1C1，C2C2的含义与具体的应用有关的含义与具体的应用有关: :n n在在NTSCNTSC彩色电视制中，彩色电视制中，C1C1，C2C2分别表示分别表示I I、Q Q两个色差信号；两个色差信号；n n在在PALPAL彩色电视制中，彩色电视制中，C1C1，C2C2分别表示分别表示U U、V V两个色差信号；两个色差信号；n n在在CCIR 601CCIR 601数字电视标准中，数字电视标准中，C1C1，C2C2分别表示分别表示CrCr，CbCb两个色两个色差信号

41、。差信号。n n色差是指基色信号中的三个分量信号色差是指基色信号中的三个分量信号( (即即R R、G G、B)B)与亮与亮度信号之差。如：度信号之差。如：R-YR-Y和和B-Y .B-Y .精品课件精品课件彩色电视信号的类型n n复合电视信号n n分量电视信号n nS-video信号精品课件精品课件 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

42、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。复合电视信号精品课件精品课件复合电视信号精品课件精品课件复合视频信号接口又称为复合视频信号接口又称为AVAV端子或端子或VideoVideo端子端子莲花线莲花线精品课件精品课件S-Video信号n n分离电视信号S-Video(Separated video-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。n n使用S-Video有两个优点：n n减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。n n不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信不须要使用梳状滤波器

43、来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮度信号的带宽。号，这样可提高亮度信号的带宽。精品课件精品课件S-video信号n n复合电视信号是把亮度信号和色差信号复合在一起，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。使用一条信号电缆线传输。n nS-VideoS-Video信号则使用单独的两条信号电缆线，一条用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，这两个信号称于亮度信号，另一条用于色差信号，这两个信号称为为Y/CY/C信号。信号。S-VideoS-Video使用使用4 4针连接器针连接器 精品课件精品课件S-video信号精品课件精品课件分

44、量电视信号n n分量电视信号(component video signal)是指每个基色分量作为独立的电视信号。n n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。n n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。n n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。精品课件精品课件精品课件精品课件电视图象数字化n n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，如用据，如用YCbCrYCbCr，YUVYUV，YIQYIQ或或RGBRGB彩色

45、分量。因此，电视图像数字彩色分量。因此，电视图像数字化常用化常用“分量初始化，表示对彩色空间的每一个分量进行初始化。分量初始化，表示对彩色空间的每一个分量进行初始化。n n电视图像数字化常用的方法有两种：电视图像数字化常用的方法有两种：n n先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化。如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字化，通常的做法是首先把模拟的全彩色电视信号分离成YCbCrYCbCr，YUVYUV，YIQYIQ或

46、或RGBRGB彩色空间中的分量信号，然后用三个彩色空间中的分量信号，然后用三个A/DA/D转换器分别对它们数字化。转换器分别对它们数字化。 ( (上游数字化）上游数字化）n n首先用一个高速首先用一个高速A/DA/D转换器对彩色全电视信号进行数字化，然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，以获得所希望的后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCrYCbCr，YUVYUV，YIQYIQ或或RGBRGB分量数据。分量数据。 （下游数字化）（下游数字化）精品课件精品课件数字化标准n n20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CCIR 601标准

47、（ITU-R BT.601标准）。n n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。 精品课件精品课件数字化标准n n彩色空间之间的转换n nY = 0.299R + 0.587G + 0.114BY = 0.299R + 0.587G + 0.114B +16 +16n nC Cr r = (0.5114R - 0.4282G - 0.0832B) = (0.5114R - 0.4282G - 0.0832B) + 128 + 128n nC Cb b = (-0.1726R - 0.3388G + 0.5114

48、B) = (-0.1726R - 0.3388G + 0.5114B) +128 +128精品课件精品课件数字化标准n n采样频率n nCCIRCCIR为为NTSCNTSC制、制、PALPAL制和制和SECAMSECAM制规定了共同的电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。通信网络中的电视图像信号采样。n nfs=13.5MHZfs=13.5MHZ精品课件精品课件数字化标准n n采样频率n n对对PALPAL制、制、SECAMSECAM制，采样频率制，采样频率fsfs为为fs=62525N=15625N

49、=13.5 MHz, N=864fs=62525N=15625N=13.5 MHz, N=864其中，其中，N N为每一扫描行上的采样数目。为每一扫描行上的采样数目。n n对对NTSCNTSC制，采样频率制，采样频率fsfs为为fs=52529.97N=15734N=13.5 MHz, N=858fs=52529.97N=15734N=13.5 MHz, N=858其中，其中，N N为每一扫描行上的采样数目。为每一扫描行上的采样数目。精品课件精品课件数字化标准n n有效显示分辨率n n对对PALPAL制和制和SECAMSECAM制的亮度信号，每一条扫描行采制的亮度信号，每一条扫描行采样样864

50、864个样本；对个样本；对NTSCNTSC制的亮度信号，每一条扫制的亮度信号，每一条扫描行采样描行采样858858个样本。对所有的制式，每一扫描个样本。对所有的制式，每一扫描行的有效样本数均为行的有效样本数均为720720个。每一扫描行的采样个。每一扫描行的采样结构结构 精品课件精品课件数字化标准n n彩色电视数字化参数彩色电视数字化参数采样格式采样格式信号形式信号形式采样频率采样频率样本数样本数/ /扫描行扫描行数字信号取值数字信号取值(MHz)NTSCPAL范围范围(A/D)(A/D)Y13.5858(720)864(720)220级(16 235)4:2:2Cr6.75429(360)4

51、32(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)精品课件精品课件n n标准化格式标准化格式n nCCITTCCITT规定了称为公用中分辨率格式，规定了称为公用中分辨率格式，1/41/4公用中公用中分辨率格式分辨率格式QCIFQCIF和和SQCIFSQCIF格式格式 n nCIFCIF格式具有如下特性：格式具有如下特性：n n电视图像的空间分

52、辨率为家用录象系统电视图像的空间分辨率为家用录象系统(Video (Video Home SystemHome System，VHS)VHS)的分辨率，即的分辨率，即352288352288。n n使用非隔行扫描使用非隔行扫描(non-interlaced scan)(non-interlaced scan)。n n使用使用NTSCNTSC帧速率，电视图像的最大帧速率为帧速率，电视图像的最大帧速率为30 30 000/100129.97000/100129.97幅幅/ /秒。秒。n n使用使用1/21/2的的PALPAL水平分辨率，即水平分辨率，即288288线。线。n n对亮度和两个色差信号

53、对亮度和两个色差信号(Y(Y、CbCb和和Cr)Cr)分量分别进行分量分别进行编码，它们的取值范围同编码，它们的取值范围同ITU-R BT.601ITU-R BT.601。即黑色。即黑色=16=16，白色，白色=235=235，色差的最大值等于，色差的最大值等于240240，最小值，最小值等于等于1616。精品课件精品课件数字化标准n nCIFCIF和和QCIFQCIF相关格式的参数相关格式的参数CIF CIF QCIFQCIFSQCIFSQCIF行数行数/ /帧帧像素像素/ /行行行数行数/ /帧帧像素像素/ /行行行数行数/ /帧帧像素像素/ /行行亮度亮度(Y)(Y)288288360(

54、352)360(352)144144180(176)180(176)9696128128色度色度(Cb)(Cb)144144180(176)180(176)727290(88)90(88)48486464色度色度(Cr)(Cr)144144180(176)180(176)727290(88)90(88)48486464精品课件精品课件尺寸尺寸 简称简称全写全写尺寸比例尺寸比例128 x 96128 x 96subQCIFsubQCIF4:34:3176 X 144176 X 144QCIFQCIF11:911:9320 x 240320 x 240Quarter-VGAQuarter-VGA4

55、:34:3352 x 288352 x 288CIFCIF11:911:9640 x 480640 x 480VGAVGAVideo-Graphics-ArrayVideo-Graphics-Array4:34:3800 x 600800 x 600SVGASVGASuper-Video-Graphics-ArraySuper-Video-Graphics-Array4:34:31024 x 7681024 x 768XGAXGAeXtended-VGAeXtended-VGA4:34:31280 x 7681280 x 768XGA-WXGA-W15:915:91280 x 9601280

56、x 960QVGAQVGAQuad-VGAQuad-VGA4:34:31280 x 10241280 x 1024SXGASXGASuper-eXtended-VGASuper-eXtended-VGA5:45:41400 x 10501400 x 1050SXGA+SXGA+Super-eXtended-VGA-pluSuper-eXtended-VGA-plu4:34:31600 x 12001600 x 1200UGAUGAUltra-VGAUltra-VGA4:34:31920 x 10801920 x 1080HDTVHDTVHigh-Definition-TVHigh-Defini

57、tion-TV16:916:91900 x 12001900 x 1200UXGAUXGAUltra-eXtended-VGAUltra-eXtended-VGA19:1219:122048 x 15362048 x 1536QXGAQXGAQuad-eXtended-VGAQuad-eXtended-VGA4:34:32560 x 20482560 x 2048QSXGAQSXGAQuad-Super-eXtended-VGAQuad-Super-eXtended-VGA5:45:43200 x 24003200 x 2400QUXGAQUXGAQuad-Ultra-eXtended-VGA

58、Quad-Ultra-eXtended-VGA4:34:3精品课件精品课件图象子采样n n两种采样方法：n n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n n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n n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) 精品课件精品课件图象子采样的压缩特性n n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n n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

59、觉。n n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。 精品课件精品课件子采样的格式n n4:4:4 4:4:4 这种采样格式不是子采样格式，它是指在每条扫描这种采样格式不是子采样格式，它是指在每条扫描线上每线上每4 4个连续的采样点取个连续的采样点取4 4个亮度个亮度Y Y样本、样本、4 4个红色差个红色差CrCr样样本和本和4 4个蓝色差个蓝色差CbCb样本，这就相当于每个像素用样本，这就相当于每个像素用3 3个样本表个样本表示。示。n n4:2:2 4:2:2 这种子采样格式是指在每条扫描线上每这种子采样格式是指在每条扫描线上每4 4个连续的采个连续的采样点取样点取4

60、4个亮度个亮度Y Y样本、样本、2 2个红色差个红色差CrCr样本和样本和2 2个蓝色差个蓝色差CbCb样样本，平均每个像素用本，平均每个像素用2 2个样本表示。个样本表示。n n 4:1:1 4:1:1 这种子采样格式是指在每条扫描线上每这种子采样格式是指在每条扫描线上每4 4个连续的个连续的采样点取采样点取4 4个亮度个亮度Y Y样本、样本、1 1个红色差个红色差CrCr样本和样本和1 1个蓝色差个蓝色差CbCb样本，平均每个像素用样本，平均每个像素用1.51.5个样本表示。个样本表示。n n 4:2:0 4:2:0 这种子采样格式是指在水平和垂直方向上每这种子采样格式是指在水平和垂直方向

61、上每2 2个连个连续的采样点上取续的采样点上取2 2个亮度个亮度Y Y样本、样本、1 1个红色差个红色差CrCr样本和样本和1 1个蓝个蓝色差色差CbCb样本，平均每个像素用样本，平均每个像素用1.51.5个样本表示。个样本表示。精品课件精品课件彩色图象YCrCb样本空间位置精品课件精品课件4:4:4子采样格式精品课件精品课件4:1:1子采样精品课件精品课件MPEG-1使用4:2:0精品课件精品课件MPEG-2使用4:2:0精品课件精品课件数字电视n n1.数字电视是什么？ 数字电视（digital television，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

62、使用MPEG2 video标准，音频使用MPEG2 audio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标准精品课件精品课件 数字电视技术优点数字电视发展规划数字电视发展规划1 1、亮度与色度分开处理，没有串扰。、亮度与色度分开处理，没有串扰。2 2、数字信号便于处理和存储。、数字信号便于处理和存储。 3 3、数字信号抗干扰能力强。、数字信号抗干扰能力强。4 4、数字信号便于加密，加扰。、数字信号便于加密，加扰。20052005年年 直辖市、部分发达省市完成数字化过渡直辖市、部分发达省市完成数字化过渡2008200

63、8年年 中、西部地区部分省市完成数字化过渡中、西部地区部分省市完成数字化过渡20102010年年 全国大部分地区完成数字化过渡全国大部分地区完成数字化过渡20152015年年 除极少数地区外，停止模拟电视播出除极少数地区外，停止模拟电视播出精品课件精品课件数字电视 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。精品课件精品课件数字电视n n2.2.数字电视原理数字电视原理 在数字电视信号发送端，视像

64、信号经过视像编码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，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，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经过多路复合器和传输格式生成器形成MPEG2MPEG2传输数据传输数据流，再通过流，再通过FECFEC编码器，调制器和上行转换器发送到数编码器，调制器和上行转换器发送到数据传输信道上。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、视

65、信号通过下行变换器、解调器、FECFEC解码器、传输格解码器、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。音信号和其他数据，或许还有其他电视节目数据。 精品课件精品课件数字电视n n3.数字电视的标准 模拟电视有模拟电视有NTSCNTSC、PALPAL和和SECAMSECAM三个主要标准，数字电三个主要标准，数字电视也有三种主要标准：视也有三种主要标准：（1 1）美国的）美国的ATSC DTVATS

66、C DTV（ATSCATSC数字电视）标准；数字电视）标准；（2 2）欧洲的）欧洲的DVBDVB（数字电视广播）标准；（数字电视广播）标准；（3 3）日本的）日本的ISDBISDB（综合业务数字广播）标准。（综合业务数字广播）标准。（4 4）中国地面数字电视标准（）中国地面数字电视标准（DTMB-TH)DTMB-TH)， 国内完全拥有知识产权的一项高清技术。 DTMB-TH（Terrestrial Digital Multimedia TV/Handle Broadcasting）是由清华大学等提出的地面数字电视传输标准 精品课件精品课件数字电视n n4.4.数字电视图像格式数字电视图像格式

67、与模拟电视类似，数字电视图像的格式也通常使与模拟电视类似，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。描或逐行扫描等参数来刻画。（1 1）垂直分辨率垂直分辨率：一幅图像在垂直方向上有多少行，：一幅图像在垂直方向上有多少行，如如720720或或10801080行；行；水平分辨率水平分辨率：图图像在水平方向一行上有多少个：图图像在水平方向一行上有多少个像素。像素。数字电视图像的数字电视图像的空间分辨率空间分辨率通常用通常用“水平分辨率水平分辨率（像素（像素/ /行）行）垂直分辨率（行垂直分辨率（行/

68、 /帧）的形式表示，如帧）的形式表示，如1920 1080”1920 1080”精品课件精品课件 数字电视（2 2）逐行扫描和隔行扫描逐行扫描和隔行扫描：在显示屏幕上刷新图像的：在显示屏幕上刷新图像的方法，并分别用方法，并分别用p p和和i i表示。表示。 数字电视图像格式通常用数字电视图像格式通常用“水平分辨率（像素水平分辨率（像素/ /行）行）垂直分辨率（行垂直分辨率（行/ /帧）和扫描方式帧）和扫描方式“隔行扫描隔行扫描(p)/(p)/逐行扫描（逐行扫描（i i）”的形式表示，如的形式表示，如720 480i,1920 720 480i,1920 1080p1080p。（3 3）刷新频率

69、或帧频刷新频率或帧频：每秒钟刷新整个显示屏幕图像：每秒钟刷新整个显示屏幕图像的次数，用赫兹（的次数，用赫兹（HzHz）或帧每秒（）或帧每秒（fpsfps）来度量。）来度量。 所以，数字电视的格式也可以用所以，数字电视的格式也可以用“水平分辨率水平分辨率垂垂直分辨率直分辨率刷新频率刷新频率”的形式来表示。的形式来表示。精品课件精品课件 数字电视（4 4）宽高比宽高比：电视图像或图像区域的宽度和高度之：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比。普通电视图像的宽高比是4:34:3（1.33:11.33:1），而），而高清晰度电视图像的宽高比是高清晰度电视图像的宽高比是16:916

70、:9（1.78:11.78:1）精品课件精品课件数字电视 从原理上来讲，数字电视标准都使用了从原理上来讲，数字电视标准都使用了MPEG2MPEG2，那么三种数字电视标准的电视图像格式都应该支持那么三种数字电视标准的电视图像格式都应该支持MPEG2MPEG2的所有格式，但是事实并非如此。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，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世界上的模拟电视主要有NTSCNTSC、PALPAL和和SECAMSECAM三大不兼三大不兼容的制式，因此数字电视的图像格式明显带有各种彩容的制式，因此数字电视的图像格式明显带有各种彩色电

71、视制的痕迹，包括图像的尺寸和扫描频率等色电视制的痕迹，包括图像的尺寸和扫描频率等精品课件精品课件 数字电视美国高级电视系统委员会（美国高级电视系统委员会（ATSCATSC）定义图像格式）定义图像格式时只考虑了时只考虑了NTSCNTSC彩色电视制，其扫描行数为彩色电视制，其扫描行数为525525，刷，刷新频率为新频率为30hz,30hz,定义了定义了1818种数字电视格式，称为种数字电视格式，称为ATSC ATSC DTVDTV标准格式。如：标准格式。如：n n19201920像素像素(H)1080(H)1080像素像素(V)(V)，宽高比，宽高比1616：9 9，帧频，帧频60Hz/60Hz/

72、隔行扫描制，帧隔行扫描制，帧频频30Hz/30Hz/逐行扫描制，帧频逐行扫描制，帧频24Hz/24Hz/逐行扫描制；逐行扫描制； n n12801280像素像素(H)720(H)720像素像素(V)(V)，宽高比，宽高比1616：9 9，帧频，帧频60Hz/60Hz/逐行扫描制，帧逐行扫描制，帧频频30Hz/30Hz/逐行扫描制，帧频逐行扫描制，帧频24Hz/24Hz/逐行扫描制；逐行扫描制； n n704704像素像素(H)480(H)480像素像素(V)(V)，宽高比，宽高比1616：9 9或或4 4：3 3，帧频，帧频60Hz/60Hz/隔行扫描制，隔行扫描制，帧频帧频60Hz/60Hz

73、/逐行扫描制，帧频逐行扫描制，帧频30Hz/30Hz/逐行扫描制，帧频逐行扫描制，帧频24Hz/24Hz/逐行扫描制；逐行扫描制； n n640640像素像素(H)480(H)480像素像素(V)(V)，宽高比，宽高比4 4：3 3，帧频，帧频60Hz/60Hz/隔行扫描制，帧频隔行扫描制，帧频60Hz/60Hz/逐行扫描制，帧频逐行扫描制，帧频30Hz/30Hz/逐行扫描制，帧频逐行扫描制，帧频24Hz/24Hz/逐行扫描制。逐行扫描制。 精品课件精品课件数字电视欧洲电信标准学会（欧洲电信标准学会（ETSIETSI）既考虑了扫描行数为）既考虑了扫描行数为625625、刷新频率为、刷新频率为2

74、5Hz25Hz的的PALPAL制，同时由考虑了扫描线制，同时由考虑了扫描线行数为行数为525525、刷新频率为、刷新频率为30Hz30Hz的的NTSCNTSC制，定义了用于制，定义了用于25Hz25Hz和和30Hz30Hz的各种格式。的各种格式。精品课件精品课件 数字电视美国美国ATSC DTVATSC DTV标准中的标准中的SDTVSDTV有如下特点有如下特点: :n n(1)(1)垂直分辨率均为垂直分辨率均为480;480;n n(2)(2)图像的扫描方式均为隔行扫描，刷新频率均为图像的扫描方式均为隔行扫描，刷新频率均为30Hz;30Hz;n n(3)(3)宽高比为宽高比为4 4：3 3或

75、或1616：9 9欧洲欧洲DVBDVB标准定义的标准定义的SDTVSDTV格式有如下特点：格式有如下特点：n n(1)(1)垂直分辨率可为垂直分辨率可为576576、288288、480480或或240;240;n n(2)(2)图像的扫描方式可隔行扫描也可隔行扫描，刷新频率图像的扫描方式可隔行扫描也可隔行扫描，刷新频率为为25Hz25Hz也可为也可为30Hz;30Hz;n n(3)(3)宽高比为宽高比为1616：9 9精品课件精品课件 数字电视n nHDTV格式 高清晰度电视（高清晰度电视（high Digital Televisionhigh Digital Television，HDTV

76、HDTV）是具有正常视力的观众可得到与观看原始景物时的感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之间的距离等于3 3倍显示屏高度的情况下就可获得这倍显示屏高度的情况下就可获得这种感受种感受。精品课件精品课件 数字电视n nATSC HDTV电视图像格式是ATSC DTV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：n n(1)HDTV(1)HDTV屏幕的宽高比均为屏幕的宽高比均为1616：9;9;n n(2)(2)电视画面可用电视画面可用1920108019201080

77、像素和像素和12807201280720像素两种像素两种尺寸尺寸; ;n n(3)(3)扫描方式为逐行扫描或隔行扫描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ATSC HDTV格式基本相同，只是电视画面的刷新频率不同。精品课件精品课件 数字视频接口n n1.DVIDVIDVI（Digital Visual InterfaceDigital Visual Interface）接口，即数字）接口，即数字视频接口。它是视频接口。它是19991999年由年由Silicon ImageSilicon Image、IntelIntel（英特尔）、（英特尔）、Compa

78、qCompaq（康柏）、（康柏）、IBMIBM、HPHP（惠普）、（惠普）、NECNEC、Fujitsu(Fujitsu(富士通富士通) )等公司共同组成等公司共同组成DDWGDDWG（Digital Display Working GroupDigital Display Working Group，数字显，数字显示工作组）推出的接口标准。示工作组）推出的接口标准。 精品课件精品课件 数字视频接口精品课件精品课件 数字视频接口 目前的DVI接口分为三种： DVI-DDVI-D接口接口: :只能接收数字信号，接口上只有只能接收数字信号，接口上只有3 3排排8 8列共列共2424个针脚，其中右上

79、角的一个针脚为空。个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。不兼容模拟信号。 DVI-IDVI-I接口接口: : 可同时兼容模拟和数字信号。兼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容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-SubD-Sub接接口可以连接在口可以连接在DVI-IDVI-I接口上，而是必须通过一个接口上，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会带有相关的转换接头。DVI-ADVI-A接口接口: : 只传输模拟信号只传输模拟信号精品课件精品课件精品课件精品课件 数字视频接口考

80、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。 VGAVGA接口（接口（D-SubD-Sub接口）：模拟接口，早期电脑显接口）：模拟接口，早期电脑显示器上最主要的接口，从块头巨大的示器上最主要的接口，从块头巨大的CRTCRT显示器时显示器时代开始，代开始，VGAVGA接口就被使用，并且一直沿用至今。接口就被使用，并且一直沿用至今。精品课件精品课件精品课件精品课件 早前大多数的计算机和外部显示设备的连

81、接还是通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过模拟VGAVGA接口进行的，计算机内部以数字方式生成接口进行的，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被的显示图像信息，被显卡中的数字显卡中的数字/ /模拟转换器转变模拟转换器转变为为R R、G G、三原色信号、三原色信号和行、场同步信号，信号通过和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。电缆传输到显示设备中。 对于模拟显示设备如模拟对于模拟显示设备如模拟CRTCRT显示器，信号被直显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像；接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像；而对于而对于LCDLCD、DLPDLP

82、等数字显示设备，显示设备中需配置等数字显示设备，显示设备中需配置相应的相应的/ /（模拟（模拟/ /数字）转换器数字）转换器，将模拟信号转变，将模拟信号转变为数字信号。在经过为数字信号。在经过/ /和和/ /这两次转换后，不这两次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。可避免地造成了一些图像细节的损失。 VGAVGA接口应用于接口应用于CRTCRT显示器无可厚非，但用于连接显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。示效果略微下降。精品课件精品课件 数字视频接口n nDVI接口的优点n n速度快、画面

83、清晰速度快、画面清晰 DVIDVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字数字模拟模拟数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVIDVI进进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。n n支持支持HDCPHDCP（高带宽内容保护技术）协议（高带宽内容保护技术）协议 DVIDVI接口可以支持接

84、口可以支持HDCPHDCP协议，为将来看带协议，为将来看带版权的高清视频打下基础。版权的高清视频打下基础。 精品课件精品课件 数字视频接口n nDVI接口的缺点n n没有带音频没有带音频AudioAudio联接联接n n体积偏大体积偏大n n传输距离有限（传输距离有限（5m5m）精品课件精品课件 数字视频接口n n2.HDMI2.HDMIHDMIHDMI（HighHighDefinition Multimedia Definition Multimedia InterfaceInterface）又被称为高清晰度多媒体接口，）又被称为高清晰度多媒体接口，HDMIHDMI能高能高品质地传输未经压缩

85、的高清视频和多声道音频数据，最品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为高数据传输速度为5Gbps HDMI5Gbps HDMI接口由接口由Silicon ImageSilicon Image美美国晶像公司倡导，联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤国晶像公司倡导，联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发的。工作组共同开发的。HDMIHDMI最早的接口规范最早的接口规范HDMI1.0HDMI1.0于于20022002年年1212月公布，目前的最高版本是月公布，目前的最高版本是H

86、DMI1.4HDMI1.4规范。规范。 精品课件精品课件精品课件精品课件 数字视频接口n nHDMIHDMI接口的优点接口的优点n nHDMIHDMI规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。（一传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。（一个个1080p1080p的视频和一个的视频和一个8 8声道的音频信号需求少于声道的音频信号需求少于4Gbps 4Gbps ） n nHDMIHDMI规格的连接器采用单线连接，取代了产品背后的复杂规格的连接器采用单线连接，取代了产品背后的复杂的线缆。的线缆。

87、n n与与DVIDVI相比相比HDMIHDMI接口的体积更小，而且可同时传输音频及接口的体积更小，而且可同时传输音频及视频信号。视频信号。DVIDVI的线缆长度不能超过的线缆长度不能超过8 8米，否则将影响画面米，否则将影响画面质量，而质量，而HDMIHDMI最远可传输最远可传输1515米。米。n n支持支持HDCPHDCP协议协议精品课件精品课件传统的联接方法传统的联接方法精品课件精品课件用用HDMIHDMI联接联接精品课件精品课件 数字视频接口n nHDMI接口的缺点n n成本偏高（高额授权费）成本偏高（高额授权费）精品课件精品课件 数字视频接口n n3. DisplayPort（简称DP

88、接口） DisplayPort也是一种高清数字显示接口标准，可以连接电脑和显示器，也可以连接连接电脑和家庭影院。2006年5月，视频电子标准协会(VESA)确定了1.0版标准，并在半年后升级到1.1版，提供了对HDCP的支持，已近推出2.0版。精品课件精品课件 数字视频接口n nDisplayPortDisplayPort接口的优点接口的优点n n高带宽高带宽n n最大程度整合周边设备最大程度整合周边设备 和和HDMIHDMI一样，一样，DisplayPortDisplayPort也允许音频与视频信号共用一条线缆传也允许音频与视频信号共用一条线缆传输，支持多种高质量数字音频。但比输，支持多种高

89、质量数字音频。但比HDMIHDMI更先进的是，更先进的是，DisplayPortDisplayPort在一在一条线缆上还可实现更多的功能。在四条主传输通道之外，条线缆上还可实现更多的功能。在四条主传输通道之外，DisplayPortDisplayPort还还提供了一条功能强大的辅助通道。该辅助通道的传输带宽为提供了一条功能强大的辅助通道。该辅助通道的传输带宽为1Mbps1Mbps，最高，最高延迟仅为延迟仅为500s500s，可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道，另，可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道，另外也可用于无延迟的游戏控制。可见，外也可用于无延迟的游戏控制。可见，Dis

90、playPortDisplayPort可以实现对周边设备可以实现对周边设备最大程度的整合、控制。最大程度的整合、控制。 n n内外接口通吃内外接口通吃 目前目前DisplayPortDisplayPort的外接型接头有两种的外接型接头有两种: :一种是一种是标准型标准型，类似，类似USBUSB、HDMIHDMI等接头等接头; ;另一种是另一种是低矮型低矮型，主要针对连接面积有限的应用，比如超薄，主要针对连接面积有限的应用，比如超薄笔记型电脑。笔记型电脑。 精品课件精品课件精品课件精品课件 数字视频接口n n4. UDI 接口苹果、英特尔和三星等全球知名PC与消费电子厂商联合开发出了一种兼容高清

91、晰电视(HDTV)信号的PC数字显示接口标准。这一新型标准名为“统一显示接口”(Unified Display Interface, UDI)，它将取代逐渐过时的VGA模拟标准，并兼容DVI标准。精品课件精品课件精品课件精品课件 数字视频接口n nUDIUDI接口的发展前景接口的发展前景n n和目前的和目前的HDMIHDMI接口相比，接口相比，IntelIntel的的UDIUDI接口去掉了声效传输功接口去掉了声效传输功能。能。n n与与HDMIHDMI的双向信号传输机制不同，的双向信号传输机制不同，UDIUDI是单向高带宽信号输出是单向高带宽信号输出( (最大分辨率最大分辨率25601600)25601600)，因此接头外观也有所不同，分为，因此接头外观也有所不同，分为SourceSource和和SinkSink两种，分别连接输出和输入设备。两种，分别连接输出和输入设备。UDIUDI完全支持完全支持HDCPHDCP内容保护协议，但并非必需。内容保护协议，但并非必需。n n虽然虽然HDMIHDMI设备已经开始普及，但设备已经开始普及，但UDIUDI也很快就会到来，并且有也很快就会到来，并且有自己的优势：低成本、向下兼容性、易整合、易用性。自己的优势：低成本、向下兼容性、易整合、易用性。精品课件精品课件