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第四章 视频处理技术 提纲 视频的基本概念 视频的采集与获取 视频压缩与视频文件格式 视频处理技术与处理工具 4.1 视频的基本概念 基本概念 视频(video)： 随时间变化其内容的一组图像 通常伴随有与画面动作同步的声音 常见视频信号：电视，电影，动画等 基本概念 模拟视频 迄今为止，很多视频的记录、存储和传输仍然是模拟方式 电视——当代最有影响力的信息传播工具 数字视频 模拟视频数字化的结果 扫描、采样、量化、编码 4.1.1 电视视频基础 电视信号：视频信号+音频信号 如何传输？ 将两种信号分别采用调幅和调频的方式调制在射频载波上，形成射频信号 扫描：行扫描+场扫描 4.1.1 电视视频的制式 电视视频的制式 PAL（625/50） 每秒25帧 水平扫描线为625条 水平分辨率240~400个像素 隔行扫描 62年诞生于德国，应用于中国、新加坡、欧洲地区等。 4.1.1 电视视频的制式 NTSC（525/60） 每秒30帧 水平扫描线为525条 水平分辨率240~400个像素 隔行扫描 53年诞生于美国，应用于美国、日本、台湾等。 4.1.1 电视视频的制式 SECAM（625/50） 每秒25帧 水平扫描线为625条 水平分辨率625 隔行扫描 由法国人提出，应用于俄罗斯、法国、非洲地区等。 4.1.2 视频编码的方式 RGB视频 YUV视频 Y/C(S视频） 复合视频 RGB视频 摄像机的原始信号和电视机、显示器里的最终信号都是RGB信号 使用RGB视频作为传输与记录的方式，得到的视频将有极高的信号质量。 RGB视频并未得到广泛的应用 需要很高的带宽，增加了设备成本 与黑白电视不兼容 抗干扰能力差 YUV视频 按亮度方程Y=0.39R+0.5G+0.11B(PAL制)将RGB视频转换为亮度信号Y和两个色差信号U、V，形成YUV视频。 其中 U=B-Y V=R-Y YUV视频 优点 与黑白电视兼容 节省带宽 抗干扰能力强 Y/C视频 两个色差信号进一步合成为一个色度信号C 通常称为S视频(S-Video)。 录像机广泛采用 复合视频 把亮度Y与色度C进一步混合在一起，便形成复合视频(Composite Video)。 应用复合视频主要是为了方便传输以及电视信号的发射。 复合视频的接口也称作AV接口 RGB视频的质量与带宽高于YUV视频的质量，而YUV视频高于Y/C视频(S视频)，而S视频又高于复合视频。 电视图像摄取,传输和重现的过程 电视图像摄取,传输和重现的过程 摄像机摄取景物时，把自然景物的颜色分解为R、G、B 3个分量; 在彩电信号传输中，用Y、C1, C2彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号，C1，C2的含义与彩电的制式有关。 电视接收机把Y、C1, C2信号重新转换为R、G、B进行显示. 拍摄图像和播放图像都采用“光栅扫描”(raster scan)的原理 4.1.3 数字视频的技术参数 颜色空间 R、G、B（红、绿、蓝） Y、U、V（ Y为亮度，U、V为色差） H、S、I（色调、饱和度、强度） 可以通过坐标变换而相互转换 4.1.2 数字视频的技术参数 帧速 每秒钟显示的帧数目， 计量单位为帧率（fps） 视频根据制式的不同： 30帧/秒（NTSC） 25帧/秒（PAL） 4.1.2 数字视频的技术参数 数据量 帧速×每幅图像的数据量 （不计压缩 ） 分辨率为640*480的NTSC制式全彩色，每秒钟的数据量就是 640*480*3*30=27,648,000B 4.1.2 数字视频的技术参数 图像质量 与数据源质量有关（ ：表示“好于”） RGB视频YUV视频Y/C视频(S视频)复合视频 与视频数据压缩的倍数有关 4.2 视频的采集与获取 4.2.1 视频数字化 数字视频与模拟视频的比较 易于利用计算机进行编辑和处理 有利于传输(抗干扰能力强)，带宽小(采用压缩技术)可以通过公共电信网和计算机网传输 用户接收的图像质量更好(可达演播室水平) 有利于存储，可以不失真地进行无限次拷贝 可以与其它媒体组合使用 4.2.1 视频数字化 视频信号数字化过程 4.2.1 视频数字化 视频信号数字化过程 扫描与采样（Scanning and Sampling） 视频图像在空间水平分量上的离散化 视频信号在时间分量上的离散化 量化（Quantization） 视频图像颜色值的离散化 编码（Encoding） 使用指定的比特数对量化值进行编码 4.2.2 视频卡 用于视频处理的硬件 一种统称，包括： 视频采集卡 视频捕获卡 电视卡 字幕卡 非编卡 …… 1、 视频采集卡 视频采集卡 将模拟视频转换成数字视频 采集和压缩同步进行 1、视频采集卡 1、 视频采集