第四章視頻卡和視頻信息處理

第四章視頻卡和視頻信息處理第1頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四計算機多媒體技術(shù)第1章多媒體技術(shù)概述第2章聲卡和音頻信息第3章靜態(tài)圖像信息處理第7章多媒體作品的設(shè)計制作實驗2圖像素材的采集與處理實驗3視頻信號的采集與處理

第5章數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)第4章視頻卡和視頻信息處理第6章動畫原理及制作技術(shù)實驗1音頻信號的采集與處理實驗4二維動畫制作實驗5多媒體創(chuàng)作第8章總復(fù)習(xí)教學(xué)20學(xué)時實驗10學(xué)時第2頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四第4章視頻卡和視頻信息處理4.0視頻基礎(chǔ)知識4.1彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換4.2黑白和彩色全電視信號4.3視頻信息獲取技術(shù)4.4Premiere4.5復(fù)習(xí)與練習(xí)第3頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻的定義視頻信號特點圖像與視頻區(qū)別視頻的分類視頻的應(yīng)用領(lǐng)域4.0視頻基礎(chǔ)知識第4頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻的定義

人類接受的信息70%來自視覺,其中活動圖像是信息量最豐富、直觀、生動、具體的一種承載信息的媒體。視頻（Video）就其本質(zhì)而言，實際上就是其內(nèi)容隨時間變化的一組動態(tài)圖像(25或30幀/秒)，所以視頻又叫作運動圖像或活動圖像。

從數(shù)學(xué)角度描述，視頻指隨時間變化的圖像，或稱為時變圖像。時變圖像是一種時-空（顏色）密度模式（spatial-temporalintensitypattern），可以表示為s(x,y,t)，其中(x,y)是空間變量，t是時間變量。4.0視頻基礎(chǔ)知識第5頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻信號特點：

內(nèi)容隨時間而變化伴隨有與畫面動作同步的聲音(伴音)4.0視頻基礎(chǔ)知識第6頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四圖像與視頻區(qū)別：狀態(tài)不同 靜止的圖片稱為圖像（Image） 運動的圖像稱為視頻（Video）信源方式不同 圖像的輸入要靠掃描儀、數(shù)字照相機等設(shè)備 視頻的輸入只能是電視接收機、攝象機、錄象機、影碟機以及可以輸出連續(xù)圖像信號的設(shè)備。4.0視頻基礎(chǔ)知識第7頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻的分類

按照處理方式為：模擬視頻和數(shù)字視頻4.0視頻基礎(chǔ)知識第8頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四模擬視頻（AnalogVideo）模擬視頻是一種用于傳輸圖像和聲音的并且隨時間連續(xù)變化的電信號。早期視頻的記錄、存儲和傳輸都是采用模擬方式，例如：我們在電視上所見到的視頻圖像是以一種模擬電信號的形式來記錄的，并依靠模擬調(diào)幅的手段在空間傳播，再用盒式磁帶錄像機將其作為模擬信號存放在磁帶上。

4.0視頻基礎(chǔ)知識第9頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

傳統(tǒng)的模擬信號處理設(shè)備

直接廣播衛(wèi)星（DBS））

第10頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四模擬視頻具有以下特點：

以模擬電信號的形式來記錄依靠模擬調(diào)幅的手段在空間傳播使用盒式磁帶錄象機將視頻作為模擬信號存放在磁帶上

傳統(tǒng)上，視頻都以模擬方式進行存貯和傳送，然而模擬視頻不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，在傳輸效率方面先天不足，而且圖像隨時間和頻道的衰減較大，不便于分類、檢索和編輯。4.0視頻基礎(chǔ)知識第11頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字視頻（DigitalVideo-DV）

要使計算機能夠?qū)σ曨l進行處理，必須把視頻源--即來自與電視機、模擬攝像機、錄像機、影碟機等設(shè)備的模擬視頻信號，轉(zhuǎn)換成計算機要求的數(shù)字視頻形式并存放在磁盤上，這個過程稱為視頻的數(shù)字化過程（采樣、量化和編碼）。4.0視頻基礎(chǔ)知識第12頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字視頻簡介數(shù)字視頻克服模擬視頻了的局限性，這是因為數(shù)字視頻可以大大降低視頻的傳輸和存貯費用、增加交互性（數(shù)字視頻可通過光纖等介質(zhì)高速隨機讀?。┘皫砭_再現(xiàn)真實情景的穩(wěn)定圖像。

如今，數(shù)字視頻的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，并帶來一個全新的應(yīng)用局面。首先，包括直接廣播衛(wèi)星（DBS）、有線電視、數(shù)字電視在內(nèi)的各種通信應(yīng)用均需要采用數(shù)字視頻。其次，近年出現(xiàn)的一些消費產(chǎn)品，如VCD和DVD，數(shù)字式便攜攝像機，都是以MPEG視頻壓縮為基礎(chǔ)的。4.0視頻基礎(chǔ)知識第13頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字化視頻的主要優(yōu)點

適合于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

再現(xiàn)性好

便于計算機編輯處理

4.0視頻基礎(chǔ)知識第14頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字化視頻的主要優(yōu)點

適合于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，視頻信息可以很方便地實現(xiàn)資源的共享，通過網(wǎng)絡(luò)線、光纖，數(shù)字信號可以很方便地從資源中心傳到辦公室和家中。視頻數(shù)字信號可以長距離傳輸而不會產(chǎn)生任何不良影響，而模擬信號在傳輸過程中會有信號損失。4.0視頻基礎(chǔ)知識第15頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字化視頻的主要優(yōu)點再現(xiàn)性好

模擬信號由于是連續(xù)變化的，所以不管復(fù)制時采用的精確度多高，失真總是不可避免的，經(jīng)過多次復(fù)制以后，誤差就很大。數(shù)字視頻可以不失真地進行無限次拷貝，其抗干擾能力是模擬圖像無法比擬的。它不會因存儲、傳輸和復(fù)制而產(chǎn)生圖像質(zhì)量的退化，從而能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)圖像。4.0視頻基礎(chǔ)知識第16頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字化視頻的主要優(yōu)點便于計算機編輯處理

模擬信號只能簡單調(diào)整亮度、對比度和顏色等，極大地限制了處理手段和應(yīng)用范圍。而數(shù)字視頻信號可以傳送到計算機內(nèi)進行存儲、處理，很容易進行創(chuàng)造性地編輯與合成，并進行動態(tài)交互。

數(shù)字視頻的缺陷是處理速度慢，所需的數(shù)據(jù)存儲空間大，從而使數(shù)字圖像的處理成本增高。通過對數(shù)字視頻的壓縮，這樣可以節(jié)省大量的存儲空間，光盤技術(shù)的應(yīng)用也使得大量視頻信息的存儲成為可能。4.0視頻基礎(chǔ)知識第17頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻的應(yīng)用領(lǐng)域廣播電視通信個人娛樂4.0視頻基礎(chǔ)知識第18頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻的應(yīng)用領(lǐng)域廣播電視地面、衛(wèi)星電視廣播有線電視（CATV:CommunityAntennaTV）數(shù)字視頻廣播(DigitalVideoBroadcast）交互式電視（ITV:InteractiveTV）高清晰度電視（HDTV）4.0視頻基礎(chǔ)知識第19頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻的應(yīng)用領(lǐng)域通信可視電話（Videophone）視頻會議（Videoconferencing）視頻點播（VOD:VideoOnDemand）視頻數(shù)據(jù)庫4.0視頻基礎(chǔ)知識第20頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻的應(yīng)用領(lǐng)域個人娛樂錄象節(jié)目VCD（VideoCompactDisk）DVD（DigitalVersatileDisk）電視購物家庭攝象視頻游戲4.0視頻基礎(chǔ)知識第21頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

4.1.0圖像數(shù)字化4.1.1顏色的基本概念4.1.2彩色空間表示4.1.3彩色空間的轉(zhuǎn)換及實現(xiàn)技術(shù)4.1.4黑白和彩色全電視信號4.1彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換第22頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四圖像數(shù)字化多媒體計算機處理圖像和視頻，首先必須把連續(xù)的圖像函數(shù)f(x,y)進行空間和幅值的離散化處理。

采樣：空間連續(xù)坐標(biāo)(x,y)的離散化，叫做采樣；

量化：f(x,y)顏色的離散化，稱之為量化。

數(shù)字化：兩種離散化結(jié)合在一起，叫做數(shù)字化。4.1.0圖像數(shù)字化第23頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四YXf(x,y)XY的離散化稱為采樣f(x,y)值的離散化稱為量化4.1.0圖像數(shù)字化第24頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四采樣定理（惠特克—卡切尼柯夫—香農(nóng)）對連續(xù)圖像彩色函數(shù)f(x,y)，沿x方向以等間隔Δx采樣，采樣點數(shù)為N；沿y方向以等間隔Δy采樣，采樣點數(shù)為N；于是得到一個NxN的離散樣本陣列[f(m,n)]NxN，為了達到最小失真（還原）度，采樣密度（間隔Δx與Δy應(yīng)滿足采樣頻率大于等于二倍的圖像變化頻率。4.1.0圖像數(shù)字化第25頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四量化對每個離散點（像素）的灰度或顏色樣本進行數(shù)字化處理。既：在樣本幅值的動態(tài)范圍內(nèi)進行分層、取整，以正整數(shù)表示。用G=2m表示一幅黑白灰度的圖像表示為：級（m）87654321灰度級2561286432168424.1.0圖像數(shù)字化第26頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.1.1顏色的基本概念亮度、色調(diào)、飽和度Y亮度：光的強和弱。H色調(diào)：光的波長、人眼的感覺反映顏色的基本特征。S飽和度：顏色滲入白光的程度(表示)顏色深淺的程度。紅+白光粉紅色飽和度下降紅+另一種顏色的光色調(diào)發(fā)生變化色調(diào)和飽和度通稱為——色度。第27頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四三基色(RGB)的原理：

自然界常見的各種顏色光，都是由紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色光按不同比例相配而成，同樣絕大多數(shù)顏色也可以分解成紅、綠、藍三種色光，這就是色度學(xué)中最基本的原理—三基色原理。4.1.1顏色的基本概念第28頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四紅色+綠色=黃色紅色+藍色=品紅綠色+藍色=青色紅色+綠色+藍色=白色第29頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四分色棱鏡第30頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四選色膜的反射與透射第31頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

RGB和黑白電視信號不兼容，希望空中發(fā)射的信號轉(zhuǎn)換成YUV信號。當(dāng)白光的亮度用Y來表示時，它和紅、綠、藍三色的關(guān)系可用如下方程描述：NTSC電視制式Y(jié)=0.299R+0.587G+0.114B

PAL電視制式的亮度方程為：Y=0.222R+0.707G+0.071B4.1.1顏色的基本概念第32頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.1.2彩色空間RGB彩色空間YUV和YIQ彩色空間PAL制式使用YUV彩色空間NTSC制式使用YIQ彩色空間（Y是亮度，U，V和I，Q是色差）其它彩色空間

HSI彩色空間,YCrCb彩色空間

第33頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四1.RGB空間任意顏色的光F，其配色方程可寫成：

F=r[R]+g[G]+b[B]其中r、g、b為三個系數(shù)r=1紅色規(guī)格化之后r+g+b=1則g=1綠色b=1蘭色4.1.2彩色空間第34頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四2.YUV和YIQ彩色空間

PAL用YUV空間NTSC用YIQ空間亮度

Y色差U，V，

I，Q

4.1.2彩色空間第35頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四YUV——現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)采用的彩色空間。它是用三色管攝像機獲取的圖像，經(jīng)放大和較正后得到的RGB信號；再經(jīng)過變換后再得到的亮度、色差三個信號，最后再將信號進行編碼，將三個信號用同一信道發(fā)送。

Y=0.3R+0.59G+0.11B

U=m(B-Y)=0.493(B-Y)V=n(R-Y)=0.877(R-Y)4.1.2彩色空間第36頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四采用YUV彩色空間的好處大量實驗表明，人眼對色差信號不敏感，而對亮度信號特別敏感。根據(jù)人眼的視覺特點，對色信號U、V，可以采用“大面積著色原理”。即：用亮度信號Y傳送細(xì)節(jié)，用色差信號U、V進行大面積涂色。（目的是不需要過分考慮顏色的細(xì)節(jié)）Y帶寬4.43MHz（PAL）（因為敏感）

U、V帶寬1.3MHz(因為不敏感)4.1.2彩色空間第37頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四亮度信號Y解決了彩色電視機與黑白電視機的兼容問題；YUV彩色空間經(jīng)數(shù)字化后的比值為：

Y：U：V=8：4：4

或者

Y：U：V=8：2：2

——采用這種比值，可以把Y的每個像素都數(shù)字為8bit(256級亮度)，而U、V色差信號每四個像素像素用一個8bit數(shù)據(jù)表示，（粒度變大）。將一個像素用24bit表示壓縮為用12bit表示，而人的眼睛卻感覺不出來。4.1.2彩色空間第38頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四YIQ——美國、日本采用的NTSC制彩色空間

Y——亮度

I、Q——色差

I=Vcos33o-Usin33o

Q=Vsin33o+Ucos33o4.1.2彩色空間第39頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四NTSC制的YIQ,PAL制的YUV的關(guān)系：I=VCos33-USin33Q=VSin33+UCos334.1.2彩色空間第40頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四采用YIQ彩色空間的好處大量實驗統(tǒng)計，人眼對紅黃之間的顏色變化最敏感，而分辨藍和紫之間顏色變化最不敏感。 所以把相角為1230的橙色（紅黃之間的顏色）及其相反相角的3030的青色定義為I軸。與I正交的色度信號軸，通過330—00—2130線，叫Q軸。對最敏感的I軸帶寬1.3M對最不敏感的Q軸帶寬0.5M對Y信號帶寬4.2M

4.1.2彩色空間第41頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四其它彩色空間HSI彩色空間在HSI彩色空間中，人們常用H、S、I參數(shù)描述顏色特性，HSI彩色空間能夠減少彩色圖像處理的復(fù)雜性，而且更接近人對色彩的認(rèn)識和解釋。

H：Hue代表色調(diào)（純度、顏色）

S：Saturation代表飽和度

I：Intensity代表亮度CIELABCIXXYZCCIR601-2YCBCR（圖像壓縮）4.1.2彩色空間第42頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四CMYK彩色空間又稱減色法系統(tǒng)

彩色印刷采用靛藍、品紅、黃色和黑色四種油墨印刷各種顏色，通常把這四種顏色簡稱CMYK。靛藍、品紅、黃色三種顏色混合在一起時應(yīng)呈黑色。在現(xiàn)實中，把等量的靛藍、品紅、黃色油墨混合在一起產(chǎn)生不是黑色而是深棕色。因此又加入一些黑墨以打印真正的黑色。4.1.2彩色空間第43頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四YIQ適用于NTSC彩色電視制式Y(jié)UV適用于PAL和SECAM彩色電視制式而YCrCb適用于計算機用的顯示器彩色印刷時采用CMYK彩色空間4.1.2彩色空間第44頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.1.3彩色空間的轉(zhuǎn)換RGB與YUV和YIQ之間的轉(zhuǎn)換第45頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四YUV與RGB的轉(zhuǎn)換方程亮度簡化方程：

Y=0.3R+0.59G+0.11B

式中：0.3、0.59、0.11稱為可見度系數(shù)。

色差的計算：

U=B-Y=B-0.3R+0.59G+0.11B=-0.3R-0.59G+0.89B

V=R-Y=R-0.3R+0.59G+0.11B=0.7R-0.59G-0.11B

Y=0.3R+0.59G+0.11B4.1.3彩色空間的轉(zhuǎn)換第46頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四壓縮系數(shù)：

U=m(B-Y)=0.493(B-Y)

V=n(R-Y)=0.877(R-Y)

轉(zhuǎn)換方程：

4.1.3彩色空間的轉(zhuǎn)換第47頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四YIQ彩色空間和RGB的轉(zhuǎn)換方程I=Vcos33o-Usin33o

Q=Vsin33o+Ucos33o4.1.3彩色空間的轉(zhuǎn)換第48頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.2黑白和彩色全電視信號電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)黑白全電視信號彩色全電視信號第49頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)彩色電視信號制式

電視信號是視頻處理的重要信息源。電視信號的標(biāo)準(zhǔn)也稱為電視的制式。目前各國的電視制式不盡相同，不同制式之間的主要區(qū)別在于不同的刷新速度、顏色編碼系統(tǒng)和傳送頻率等。目前世界上常用的電視制式有中國、歐洲使用的PAL制，美國、日本使用的NTSC制及法國等國所使用的SECAM制。第50頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四NTSC制

NTSC(NationalTelevisionStandardCommitte)是美國國家電視系統(tǒng)委員會在1953年制定的一種兼容的彩色電視制式，是目前常用的視頻標(biāo)準(zhǔn)，在美國、日本和其他國家廣為使用。它定義了彩色電視機對于所接受的電視信號的解碼方式、色彩的處理方式、屏幕的掃描頻率。NTSC制規(guī)定水平掃描線有625條，以每秒30幀速率傳送。NTSC采用隔行掃描方式，每一幀畫面由兩次掃描完成，每一次掃描畫出一個場需要1/60秒,兩場構(gòu)成一幀。

電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)第51頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四PAL制

PAL(PhaseAlternateLock)是聯(lián)邦德國1962年制定的一種兼容電視制式。PAL意指“相位逐行交變”，我國和大部分西歐國家都使用這種制式。PAL制規(guī)定水平掃描625行、每秒25幀、隔行掃描、每場需要1/50秒。電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)第52頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四SECAM

SECAM(SequentialColorandMemory)稱為順序傳送彩色與存儲，是用于法國、俄羅斯及幾個東歐國家的彩色電視制式。但基本技術(shù)及廣播方式與NTSC和PAL有很大的區(qū)別。電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)第53頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四TV制式NTSCPALSECAM幀頻(Hz)302525行/幀625625625亮度帶寬(MHz)4.26.06.0彩色幅載波(Hz)3.584.434.25聲音載波(MHz)4.56.56.5電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)第54頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四電視視頻信號的掃描方式電視攝像機的作用就是將視頻圖像轉(zhuǎn)換為電信號。任何時刻，電信號只有1個值，即是一維的。但視頻圖像通常是二維的，將二維視頻圖像轉(zhuǎn)換為一維電信號是通過光柵掃描實現(xiàn)的。掃描方式主要有逐行掃描和隔行掃描兩種。隔行掃描行的集合稱為場。因此，一幀由兩個場組成。電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)第55頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四奇數(shù)場偶數(shù)場一幀電視信號及其標(biāo)準(zhǔn)掃描方式：隔行掃描和逐行掃描隔行掃描奇數(shù)場+偶數(shù)場=1幀每一行有正程和逆程。第56頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四黑白全電視信號圖像信號復(fù)合消隱信號復(fù)合同步信號行消隱場消隱行同步場同步組成第57頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四從時間上看全電視信號：每行時間為64μsAOB正程從A—O52.2μs逆程從O—B11.8μs±250ns行同步信號4.7μs±100ns行延遲1.3μs±250黑白全電視信號第58頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四第59頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四一幀=奇數(shù)場+偶數(shù)場625行=312.5+312.5

場消隱=25

64+11.8=1600+11.8=1611.8μs

場同步=364=192μs黑白全電視信號第60頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四從幅度上看全電視信號：峰值為1伏以同步信號作為100%，黑電平和消隱電平為70%，白電平為0%，圖像信號介于白電平和黑電平之間，根據(jù)圖像的灰度而變化。在標(biāo)準(zhǔn)的1V全電平信號中同步信號0.7V--1V0.3V±9mV圖像信號0V--0.7V7V±20mV黑白全電視信號第61頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四第62頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四黑白全電視信號第63頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四一個行周期的黑白全電視信號彩電水平消隱間隔黑白全電視信號第64頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四黑白全電視信號第65頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四彩色電視系統(tǒng)：(1)必需采用與黑白電視相同的一些基本參數(shù)，如掃描方式、掃描行頻、場頻、幀頻、同步信號、圖像載頻、伴音載頻等等。(2)需要將攝像機輸出的三基色信號轉(zhuǎn)換成一個亮度信號，以及代表色度的兩個色差信號，并將它們組合成一個彩色全電視信號進行傳送。在接收端，彩色電視機將彩色全電視信號重新轉(zhuǎn)換成三個基色信號，在顯象管上重現(xiàn)發(fā)送端的彩色圖像。兼容性逆兼容性彩色全電視信號第66頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四PAL制電視的掃描特性：(1)625行(掃描線)/幀，25幀/秒(40ms/幀)(2)高寬比(aspectratio)：4:3(3)隔行掃描，2場/幀，312.5行/場(4)顏色模型：YUV彩色全電視信號第67頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四NTSC彩色電視制的主要特性是：(1)625行/幀,30幀/秒(29.97fps,33.37ms/frame)(2)高寬比：電視畫面的長寬比(電視為4:3；電影為3:2；高清晰度電視為16:9)(3)隔行掃描，一幀分成2場(field)，262.5線/場(4)在每場的開始部分保留20掃描線作為控制信息，因此只有485條線的可視數(shù)據(jù)。Laserdisc約420線，S-VHS約320線(5)每行63.5微秒，水平回掃時間10微秒(包含5微秒的水平同步脈沖)，所以顯示時間是53.5微秒(6)顏色模型：YIQ彩色全電視信號第68頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四在現(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為亮度信號它可以與黑白全電視信號兼容，U和V用到載波頻率Wsc調(diào)制加到亮度Y上，最后形成彩色全電視信號，如下式所示CVBS=Y+UCoswsct+S(t)VSinwsctwsc＝4.44MHZS(t)=±1彩色全電視信號第69頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四在NTSC制系統(tǒng)中，U信號調(diào)制在副載波的零相位上，而V信號是固定地調(diào)制在900的相位上的。在PAL制系統(tǒng)中，調(diào)制情況略有差別。彩色全電視信號第70頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四PAL制平衡正交調(diào)制中的倒相原理CUVBvBuBNTSC行PAL行彩色全電視信號第71頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四最后將亮度、復(fù)合同步信號、復(fù)合消隱信號、色度信號混合放大，形成PAL制彩色全電視信號。以100%幅度和100%飽和度(簡寫為100/100)的彩條信號為例的彩色全電視信號如圖所示。彩色全電視信號第72頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四在75歐負(fù)載上，100/100彩條的彩色全電視信號各部分的電平標(biāo)準(zhǔn)（輸入信號R、G、B、幅度為0.7V時)第73頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.3視頻信息獲取技術(shù)4.3.0

視頻的數(shù)字化過程4.3.1視頻采集卡的工作原理4.3.2彩色全電視信號的數(shù)字鎖相和數(shù)字解碼4.3.3視頻圖像文件格式第74頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.3.0視頻的數(shù)字化過程視頻信號的采樣對視頻采樣的基本要求要滿足采樣定理。對于PAL制電視信號。視頻帶寬為6MHz，按照CCIR601建議，亮度信號的采樣頻率為13.5MHz，色度信號為6.75MHz。采樣頻率必須是行頻的整數(shù)倍。這樣可以保證每行有整數(shù)個取樣點，同時要使得每行取樣點數(shù)目一樣多，具有正交結(jié)構(gòu)，便于數(shù)據(jù)處理。要滿足兩種掃描制式。第75頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字視頻信號的采樣頻率和格式現(xiàn)行的掃描制式主要有625行/50場和525行/60場兩種，它們的行頻分別為15625Hz和15734.265Hz。ITU(國際電信聯(lián)盟）建議的分量編碼標(biāo)準(zhǔn)的亮度抽樣頻率為13.5兆赫，這恰好是上述兩種行頻的整數(shù)倍。按照國際現(xiàn)行電視制式，亮度信號最大帶寬是6MHz。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，抽樣頻率至少要大于2×6＝12MHz，因此取13.5MHz也是合適的。4.3.0視頻的數(shù)字化過程第76頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四量化采樣過程是把模擬信號變成了時間上離散的脈沖信號，量化過程則是進行幅度上的離散化處理。因此在時間軸的任意一點上量化后的信號電平與原模擬信號電平之間在大多數(shù)情況下總是存在有一定的誤差，量化所引入的誤差是不可避免的同時也是不可逆的，由于信號的隨機性這種誤差大小也是隨機的，這種表現(xiàn)類似于隨機噪聲效果，具有相當(dāng)寬度的頻譜，因此我們又把量化誤差稱為量化噪聲。但量化誤差與噪聲是有本質(zhì)的區(qū)別的。

4.3.0視頻的數(shù)字化過程第77頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四如果視頻信號量化比特率為8Bit，信號就有個量化值。若最大信號正好用足８比特的話，小于1/256的信號就只能當(dāng)零處理了。而且每二個相鄰數(shù)字的差距也必需大于1/256才能分得開，當(dāng)二個原來不同的數(shù)值用同一個二進制值來表示時，實際數(shù)值與記錄數(shù)值之差就成為量化噪聲。所以，比特率已決定了整個系統(tǒng)的理想狀態(tài)下的最小噪聲、動態(tài)范圍和信噪比，模擬信號在理想狀態(tài)是沒有這種限制的。亮度信號用８比特量化，灰度等級最多只有256個，如果RGB三個色度信號都用８比特量化，就可以獲得256×256×256＝16777216，即近17萬種色彩。4.3.0視頻的數(shù)字化過程第78頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四5比特量化有32個灰度等級8比特量化有256個灰度等級4.3.0視頻的數(shù)字化過程第79頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四量化比特率愈高，層次就分得愈細(xì)，但數(shù)據(jù)量也成倍上升。每增加一個比特，數(shù)據(jù)量就翻一翻，例如ＤＶＤ播放機視頻量化位數(shù)多為10比特，灰度等級達到1024個，然而數(shù)據(jù)量是８比特量化的４倍。量化的過程是不可逆的，這是因為量化本身給信號帶來的損傷是不可彌補的。量化時比特數(shù)選取過小則不足以反映出圖像的細(xì)節(jié)，比特數(shù)選取過大則會產(chǎn)生龐大的數(shù)碼率，從而占用大量的頻帶，給傳輸帶來困難。4.3.0視頻的數(shù)字化過程第80頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四降低量化誤差的方法最直接的就是增加量化級數(shù)減小最小量化間隔，但由此帶來碼率的增加從而要求更大的處理帶寬，一般現(xiàn)在的視頻信號均采用8比特、10比特，在信號質(zhì)量要求較高的情況下采用12比特量化。4.3.0視頻的數(shù)字化過程第81頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四有一種方法可以用小比特數(shù)量化而獲得大比特數(shù)量化時的效果。正如模擬音頻信號傳輸過程中采用不均勻量化一樣。在視頻信號的量化過程中也可以采用不均勻量化方式，即將模擬信號先進行對數(shù)變換，其目的是讓變化量大的地方變化小，讓變化量小的地方變化大，然后，再進行普通的8比特量化，經(jīng)傳輸后再恢復(fù)出來的模擬信號可以通過指數(shù)變換予以還原，此時，信號傳輸?shù)男Ч愃朴?2比特量化的效果。

4.3.0視頻的數(shù)字化過程第82頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻采集卡是一個安裝在計算機擴展槽上的一個硬卡。它可以匯集多種視頻源的信息，如電視、影碟、錄像機和攝像機的視頻信息，對被捕捉和采集到的畫面進行數(shù)字化、凍結(jié)、存儲、輸出及其他處理操作，如編輯、修整、裁剪、按比例繪制、像素顯示調(diào)整、縮放功能等。視頻卡為多媒體視頻處理提供了強有力的硬件支持。視頻采集卡的工作原理如圖所示。視頻卡一般具有多種視頻接口，可接收來自攝像機、錄像機、VCD機等多種視頻信號，通過視頻軟件可選擇所需的視頻源。4.3.1視頻采集卡的工作原理第83頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.3.1視頻采集卡的工作原理第84頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻采集卡主要有兩種控制方式把視頻信號與VGA信號疊加顯示，即色鍵方式和窗口方式。視頻輸出的RGB信號與VGA顯示卡引過來的RGB信號是完全同步的，用適當(dāng)?shù)姆椒ń惶媲袚Q兩路信號，即可實現(xiàn)兩路輸出的疊加。上述兩種RGB信號經(jīng)過DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換變成模擬信號，并在顯示器的窗口中顯示。由于視頻信息量巨大，如果直接存儲，會占用大量的存儲空間。以電視圖像為例，電視上一秒鐘的畫面，其實是由幾十幅連續(xù)所組成的，如果直接將這些視頻信息存儲起來，至少也要十幾MB的容量。所以視頻卡又提供了對視頻數(shù)字信號的壓縮功能，并以壓縮的圖像文件格式進行存儲。當(dāng)在計算機上播放視頻圖像時還得經(jīng)過解壓縮過程，使其還原成圖像信息才能播放。4.3.1視頻采集卡的工作原理第85頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)不同的應(yīng)用、不同的適用環(huán)境和不同的技術(shù)指標(biāo)，目前有多種規(guī)格的視頻采集卡?？梢詺w納出以PC機為硬件環(huán)境的視頻采集卡的主要功能和技術(shù)指標(biāo)：

接口

視頻采集卡的接口包括視頻與PC機的接口和與模擬視頻設(shè)備的接口。目前PC視頻采集卡通常采用32位的PCI總線接口，它插到PC機主板的擴展槽中,以實現(xiàn)采集卡與PC機的通信與數(shù)據(jù)傳輸。

視頻采集卡至少要具有一個復(fù)合視頻接口（VideoIn）以便與模擬視頻設(shè)備相連。高性能的采集卡一般具有一個復(fù)合視頻接口和一個S－Video接口。一般的采集卡都支持PAL和NTSC兩種電視制式。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第86頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四接口

視頻采集卡如果不具備電視天線接口和音頻輸入接口，就不能用視頻采集卡直接采集電視射頻信號，同時也不能直接采集到模擬視頻中的伴音信號。要采集伴音，PC機上必需要裝有聲卡，視頻采集卡通過PC機上的聲卡獲取數(shù)字化的伴音并把伴音與采集到的數(shù)字視頻同步到一起。

一般而言,視頻采集卡有單工卡和雙工卡兩種。單工卡只提供視頻輸入接口,雙工卡還提供輸出接口。如果只需在PC機上編輯數(shù)字化視頻,單工卡就可以了。若想把數(shù)字化編輯過后的影像拷貝到錄像帶上,就需要雙工卡。4.3.1視頻采集卡的工作原理第87頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四具有多種接口的視頻采集卡與視頻源的連接4.3.1視頻采集卡的工作原理第88頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四實時壓縮功能

由于模擬視頻輸入端可以提供不間斷的信息源，視頻采集卡要采集模擬視頻序列中的每幀圖像，并在采集下一幀圖像之前把這些數(shù)據(jù)傳入PC系統(tǒng)。因此，實現(xiàn)實時采集的關(guān)鍵是每一幀所需的處理時間。如果每幀視頻圖像的處理時間超過相鄰兩幀之間的相隔時間，則要出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，也即丟幀現(xiàn)象。采集卡都是把獲取的視頻序列先進行壓縮處理，然后再存入硬盤，也就是說視頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的，免除了再次進行壓縮處理的不便。不同檔次的采集卡具有不同質(zhì)量的采集壓縮性能。4.3.1視頻采集卡的工作原理第89頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四實縮壓縮功能

大多數(shù)視頻采集卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號時首先在卡上對視頻信號進行壓縮，然后再通過接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到主機上。視頻采集卡采用幀內(nèi)壓縮的算法把數(shù)字化的視頻存儲成AVI文件，高性能的視頻采集卡還能直接把采集到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)實時壓縮成MPEG格式的文件。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第90頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四實縮壓縮功能

視頻捕獲卡一般都采用專業(yè)級的專用芯片來處理視頻的壓縮，例如:intel的i750。同時由于圖像采集要處理大量數(shù)據(jù)（１分鐘的AVI文件大約占30MB空間），所以對計算機硬件平臺的要求也較高。如果用軟件的方式進行數(shù)據(jù)壓縮，則對計算機的性能有很高的要求，否則抓取的畫面及播放畫面的速度便會受到相應(yīng)的影響。4.3.1視頻采集卡的工作原理第91頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四采集分辨率及幀頻

視頻采集卡按照其用途可以分為廣播級視頻采集卡，專業(yè)級視頻采集卡，民用級視頻采集卡。他們的區(qū)別主要是采集的圖像指標(biāo)不同。

廣播級視頻采集卡屬高檔設(shè)備，主要用于電視臺制作節(jié)目。廣播級視頻采集卡的最高采集分辨率一般720576(CCIR推薦值),PAL制,每秒25幀；或分辨率為640480，NTSC制，每秒30幀。最小壓縮比一般在4:1以內(nèi)。這一類產(chǎn)品的特點是采集的圖像分辨率高，視頻信噪比高，缺點是視頻文件龐大，每分鐘數(shù)據(jù)量至少為200MB。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第92頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四采集分辨率及幀頻

專業(yè)級視頻采集卡比廣播級視頻采集卡的性能稍微低一些，分辨率兩者是相同的，但壓縮比稍微大一些，其最小壓縮比一般在6:1以內(nèi)，輸入輸出接口為AV復(fù)合端子與S端子，此類產(chǎn)品適用于廣告、多媒體節(jié)目制作及多媒體軟件開發(fā)。

民用級的視頻采集卡的動態(tài)分辨率一般最大為384288，PAL制式，幀頻為每秒25幀。4.3.1視頻采集卡的工作原理第93頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四驅(qū)動和應(yīng)用程序

視頻采集卡一般都配有硬件驅(qū)動程序以實現(xiàn)PC機對采集卡的控制和數(shù)據(jù)通信。根據(jù)不同的采集卡所要求的操作系統(tǒng)環(huán)境，各有不同的驅(qū)動程序。采集卡只有在正確安裝了驅(qū)動程序以后才能正常工作。也可以采用通用的軟件，例如數(shù)字視頻編輯軟件AdobePremiere。4.3.1視頻采集卡的工作原理第94頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻采集的過程

設(shè)置音頻和視頻源，把視頻源外設(shè)的視像輸出與采集卡相連、音頻輸出與MPC聲卡相連。

準(zhǔn)備好MPC系統(tǒng)環(huán)境，如硬盤的優(yōu)化、顯示設(shè)置、關(guān)閉其他進程等。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第95頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻采集的過程啟動采集程序，預(yù)覽采集信號，設(shè)置采集參數(shù)。啟動信號源，然后進行采集。4.3.1視頻采集卡的工作原理第96頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻采集的過程播放采集的數(shù)據(jù)，如果丟幀嚴(yán)重可修改采集參數(shù)或進一步優(yōu)化采集環(huán)境，然后重新采集。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第97頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻采集的過程由于信號源是不間斷地送往采集卡的視頻輸入端口的，可根據(jù)需要，對采集的原始數(shù)據(jù)進行簡單的編輯。如剪切掉起始和結(jié)尾處無用的視頻序列，剪切掉中間部分無用的視頻序列等，以減少數(shù)據(jù)所占的硬盤空間。4.3.1視頻采集卡的工作原理第98頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四其他功能的視頻卡視頻輸出卡-TVCoder

經(jīng)過計算機加工處理的視頻數(shù)據(jù)以視頻文件的格式進行存儲和交流，但不能以錄像帶的形式進行傳播或者直接在電視機上收看。視頻輸出卡的功能是將計算機顯示卡輸出的VGA信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號，以PAL和NTSC兩種制式輸出，從而可在電視上觀看計算機顯示器上的畫面，或?qū)⑵渫ㄟ^錄像機錄制到錄像帶上。對計算機的VGA顯示卡輸出的以RGB形式表示的視頻數(shù)據(jù)進行編碼，將其轉(zhuǎn)換成可供錄象機和電視機輸入和顯示的復(fù)合視頻信號的接口卡叫視頻輸出卡或編碼卡（TVCoder）。

TVCoder的功能是把計算機顯示器上顯示的內(nèi)容實時地轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號并輸出到電視機或錄像機上，這對于多媒體演示和多媒體教育培訓(xùn)有很大幫助。還可以把多媒體演示的內(nèi)容記錄到磁帶上。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第99頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四MPEG卡

MPEG是能將大量視頻信息進行壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)。在該標(biāo)準(zhǔn)的支持下，一套74分鐘的完整錄像畫面以及具有CD音質(zhì)的音頻信號，只要一張CD光盤即可存儲。由于MPEG將活動的圖像與聲音信號一體存儲，因此大大提高了播放質(zhì)量。

MPEG卡實際上分為兩類：MPEG壓縮卡和解壓卡。MPEG壓縮卡用于將視頻影像壓縮成MPEG的格式。它首先將模擬音視頻信號數(shù)字化，然后按MPEG標(biāo)準(zhǔn)的壓縮算法分別對數(shù)字音視頻信號進行壓縮編碼，產(chǎn)生一個碼率約為1.5mbit/s的MPEG復(fù)合音視頻碼流，最后再轉(zhuǎn)變?yōu)?mpg格式的文件儲存在硬盤上。根據(jù)所支持的信號輸入方式，MPEG壓縮設(shè)備可分為專業(yè)型和普及型；專業(yè)型MPEG壓縮卡可以支持YUV、S－Video和復(fù)合視頻等多種輸入。它們一般還帶有數(shù)字濾波預(yù)處理和專業(yè)分量型錄像機控制等功能。預(yù)處理功能除了能減小視頻信號中的噪聲外，還可限制視頻信號的動態(tài)范圍，使信號更容易壓縮，有效地降低了壓縮算法引起的壓縮失真，可大大提高圖像的主觀清晰度。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第100頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

MPEG編碼卡

4.3.1視頻采集卡的工作原理第101頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四電視接收卡

電視卡（TVTUNER)從工作原理上看相當(dāng)于一臺數(shù)字式電視機。它首先將從天線接收下來的射頻信號變換成視頻信號，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號，再經(jīng)變換電路變?yōu)镽GB模擬信號，最后通過D/A轉(zhuǎn)換變?yōu)槟MRGB信號送顯示器上顯示。

因為電視卡采用逐行掃描方式，加上計算機顯示點距小，分辨率高，所以整個電視圖像看上去清晰穩(wěn)定，完全可以與電視機媲美。電視卡的硬件部分是電視頻道的選臺電路，在MPC上安裝此卡后，允許用戶在MPC上用遙控器或鼠標(biāo)進行操作，對電視頻道進行選擇。不同的電視卡所能選擇的頻道數(shù)量各異，一般能達到100個左右。有些TVTUNER卡配有聲音輸出的接口，以供用戶連接到音箱或轉(zhuǎn)接到聲卡的輸入口。除頻道選擇之外，電視接收卡還可以進行頻道預(yù)設(shè)、亮度及音量調(diào)節(jié)、彩色調(diào)整等。4.3.1視頻采集卡的工作原理第102頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四外置式(左)與內(nèi)置式（右）電視卡4.3.1視頻采集卡的工作原理第103頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四視頻卡的發(fā)展趨勢

系統(tǒng)集成是現(xiàn)代技術(shù)的主要趨勢，多媒體本身就是技術(shù)集成的產(chǎn)物。近年來，多媒體視頻硬件主要在兩個領(lǐng)域發(fā)展。

第一是與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)結(jié)合，由視頻采集卡附加網(wǎng)絡(luò)通信卡構(gòu)成的多媒體視頻會議、S可視電話、視頻郵件、多媒體通信終端等。基于寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的交互式電視（ITV）、點播電視（VOD）以及遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程電子圖書館等新技術(shù)正在普及實施，通過交互電視的機頂盒（STB）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、電視購物、收看VOD節(jié)目等，最終走向電視、電腦與電信的三電合一的目的。4.3.1視頻采集卡的工作原理第104頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

第二方面是與影視制作技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成集壓縮/解壓縮、合成輸出、特技效果為一體的影視制作非線形編輯系統(tǒng)。視頻處理硬件最終將從高檔系統(tǒng)的選件轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的組件。

從技術(shù)上看，電子器件的集成度越來越高；從應(yīng)用角度看，綜合處理多媒體功能的需求越來越普遍，因此“集成到芯片中，設(shè)計在主板上”將會是新一代視頻/圖像處理硬件的發(fā)展趨勢。

4.3.1視頻采集卡的工作原理第105頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四目前，廣為流行而功能較單一的視頻采集卡有新加坡CreativeLabs公司的VideoBlasterSE，VideoBlasterSE100，VideoBlasterFS200和VideoBlasterRT300等。它們只能接收AV信號，不能收看電視節(jié)目，多用于與錄像機或攝像機相接。還有如VideoPlus，它其實是一塊TV轉(zhuǎn)VGA的轉(zhuǎn)換卡。另外有一些具有組合功能的幾合一卡，如北京銀河公司的四合一卡、臺灣丕文公司的PV123三合一卡，都是集視頻采集、MPEG解壓、電視于一身的卡，只不過這些卡并沒有標(biāo)準(zhǔn)、形形色色，難以一概而論。4.3.1視頻采集卡的工作原理第106頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四1.A/D變換和數(shù)字解碼2.窗口控制器3.幀存儲器系統(tǒng)4.數(shù)模轉(zhuǎn)換和矩陣變換5.視頻信號和VGA信號的疊加6.數(shù)字式多制式視頻信號編碼部分4.3.1視頻采集卡的工作原理第107頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四第108頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四A/D變換和數(shù)字解碼

第109頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四窗口控制器

第110頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四幀存儲器系統(tǒng)

幀存儲器的主要作用有三個：(1).從攝像機來的視頻信號，經(jīng)過A/D變換，數(shù)字解碼，在視頻窗口控制器的控制下，將他們實時的村到幀存儲器，大約74ns存一個像素數(shù)據(jù)。(2).彩色監(jiān)視器每隔74ns要從幀存儲器取一個像素數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，變成模擬的RGB信號，供彩色監(jiān)視器顯示幀存儲器中真彩色全屏幕運動圖像使用。(3).計算機可以通過視頻窗口控制器，對陣存儲器的內(nèi)容進行讀寫操作。第111頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四這部分由兩個器件組成：D/A轉(zhuǎn)換器SAA9065和視頻信號處理器TDA4680數(shù)模轉(zhuǎn)換和矩陣變換第112頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四由于兩路信號均為模擬信號，因此使用了模擬開關(guān)電路實現(xiàn)兩信號的疊加。色鍵：ColorKey視頻信號和VGA信號的疊加第113頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四monitorSwitch開關(guān)0—VGA1—視頻獲取器視頻獲取器信號VGA卡視頻信號和VGA信號的疊加第114頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四這部分只選用了數(shù)字或多制式視頻信號編碼器SAA7199。它是以數(shù)字方式進行視頻信號編碼的編碼器，支持PAL和NTSC兩種制式。數(shù)字式多制式視頻信號編碼部分第115頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四4.3.2彩色全電視信號的數(shù)字鎖相和數(shù)字解碼

一、數(shù)字式鎖相二、數(shù)字式解碼第116頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四PDLFVCON模擬鎖相電路原理圖行同步系統(tǒng)時鐘壓控振蕩器分頻器校正檢相器數(shù)字式鎖相第117頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四相位檢測器PD檢測壓控振蕩器VCO輸出的系統(tǒng)時鐘和輸入行同步之間的相位差，經(jīng)過低通濾波器LF（校正環(huán)節(jié)）的輸出給壓控振蕩器，改變振蕩頻率，經(jīng)過分頻器（÷N）使其與給定的行頻一致，完成鎖相任務(wù)。模擬鎖相電路原理數(shù)字式鎖相第118頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四離散時間振蕩器加法器寄存器時鐘增量pXnXn-1Xn=(Xn-1+p)modq通過改變增量p來改變振蕩頻率pf數(shù)字式鎖相第119頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)字式解碼全電視信號表達式：

CVBS=Y+Usinwsct

+Vcoswsct其中Y為亮度信號，U、V為色差信號，wsc為彩色幅載波頻率。第120頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四CVBS=Y+Usinwsct

+Vcoswsct用濾波器將Y分離出來wsc數(shù)字式解碼第121頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

C*

=Usinwsct

+Vcoswsct

用帶通濾波器得到C*wsc數(shù)字式解碼第122頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

C*

=Usinwsct

+VcoswsctC*sinwsct

Usinwsctsinwsct

+Vcoswsctsinwsct

U

sinwsct+Vsin2wsct

/2

U-U

cos

wsct+(V/2)sin2wsct得到一個U的直流分量，通過濾波器得到U分量。C*U解調(diào)器U22數(shù)字式解碼第123頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四

C*

=Usinwsct

+VcoswsctC*coswsct

Usinwsct

coswsct

+Vcoswsctcoswsct

Usinwsct

coswsct

+VcoswsctU/2sin2wsct

+KV/2+V/2sinwsct

得到一個V的直流分量，通過濾波器得到V分量。C*V解調(diào)器V22數(shù)字式解碼第124頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四第125頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四AVI文件AVI（AudioVideoInterleave）是一種音頻視像交插記錄的數(shù)字視頻文件格式。1992年初微軟公司推出了AVI技術(shù)及其應(yīng)用軟件VFW（VideoforWindows）。在AVI文件中，運動圖像和伴音數(shù)據(jù)是以交織的方式存儲，并獨立于硬件設(shè)備。這種按交替方式組織音頻和視像數(shù)據(jù)，可使得讀取視頻數(shù)據(jù)流時能更有效地從存儲媒介得到連續(xù)的信息。4.3.3視頻圖像文件格式第126頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四AVI文件AVI文件結(jié)構(gòu)不僅解決了音頻和視頻的同步問題，而且具有通用和開放的特點。它可以在任何Windows環(huán)境下工作，而且還具有擴展環(huán)境的功能。用戶可以開發(fā)自己的AVI視頻文件，在Windows環(huán)境下可隨時調(diào)用。4.3.3視頻圖像文件格式第127頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四AVI文件AVI一般采用幀內(nèi)有損壓縮，可以用一般的視頻編輯軟件如AdobePremiere進行再編輯和處理。4.3.3視頻圖像文件格式第128頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四AVI文件在AVI文件中，運動圖像和伴音數(shù)據(jù)是以交織的方式存儲，并獨立于硬件設(shè)備。這種音頻和視像的交織組織方式與傳統(tǒng)的電影相似，在電影中包含圖像信息的幀順序顯示，同時伴音聲道也同步播放。4.3.3視頻圖像文件格式第129頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四MEPG文件-MPEG/MPG/DAT格式將MPEG算法用于壓縮全運動視頻圖像，就可以生成全屏幕活動視頻標(biāo)準(zhǔn)文件：MPG文件。MPG格式文件在1024786的分辯率下可以用每秒25幀（或30幀）的速率同步播放全運動視頻圖像和CD音樂伴音，并且其文件大小僅為AVI文件的六分之一。MPEG-2壓縮技術(shù)采用可變速率（VBR-VariableBitRate）技術(shù)，能夠根據(jù)動態(tài)畫面的復(fù)雜程度，適時改變數(shù)據(jù)傳輸率獲得較好的編碼效果，目前使用的DVD就是采用了這種技術(shù)。4.3.3視頻圖像文件格式第130頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四MEPG文件-MPEG/MPG/DAT格式MPEG的平均壓縮比為50∶1，最高可達200∶1，壓縮效率之高由此可見一斑。同時圖像和音響的質(zhì)量也非常好。MPEG標(biāo)準(zhǔn)包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)(視頻、音頻同步)三個部分，MP3音頻文件就是MPEG音頻的一個典型應(yīng)用，而VCD、SVCD、DVD則是全面采用MPEG技術(shù)所產(chǎn)生出來的新型消費類電子產(chǎn)品。4.3.3視頻圖像文件格式第131頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四MOV文件

Apple公司在其生產(chǎn)的Macintosh機也推出了相應(yīng)的視頻格式，即Moviedigitalvideo的文件格式，其文件以MOV為后綴，相應(yīng)的視頻應(yīng)用軟件為Apple'sQuickTimeforMacintosh。隨著大量原本運行在Macintosh上的多媒體軟件向PC/Windows環(huán)境的移植，導(dǎo)致了QuickTime視頻文件的流行。同時Apple公司也推出了適用于PC機的視頻應(yīng)用軟件Apple'sQuickTimeforWindows，因此在MPC機上也可以播放MOV視頻文件。4.3.3視頻圖像文件格式第132頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四MOV文件

MOV格式的視頻文件可以采用不壓縮或壓縮的方式，其壓縮算法包括Cinepak、IntelIndeoVideoR3.2和Video編碼。其中Cinepak和IntelIndeoVideoR3.2算法的應(yīng)用和效果與AVI格式中的應(yīng)用和效果類似。而Video格式編碼適合于采集和壓縮模擬視頻，支持16位圖像深度的幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮，幀率可達每秒10幀以上。4.3.3視頻圖像文件格式第133頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四MOV文件

QuickTime還采用了一種稱為QuickTimeVR的虛擬現(xiàn)實（VR，VirtualReality）技術(shù)，用戶只需通過鼠標(biāo)或鍵盤，就可以觀察某一地點周圍360度的景象，或者從空間任何角度觀察某一物體。4.3.3視頻圖像文件格式第134頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四MOV文件

QuickTime以其領(lǐng)先的多媒體技術(shù)和跨平臺特性、較小的存儲空間要求、技術(shù)的獨立性以及系統(tǒng)的高度開放性，目前已成為數(shù)字媒體軟件技術(shù)領(lǐng)域的事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)最近選擇QuickTime文件格式作為開發(fā)MPEG4規(guī)范的統(tǒng)一數(shù)字媒體存儲格式。4.3.3視頻圖像文件格式第135頁，共157頁，2023年，2月20日，星期四RAM格式目前，很多視頻數(shù)據(jù)要求通過Internet來進行實時傳輸，視頻文件的體積往往比較大，而現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬卻往往比較“狹窄”，客觀因素限制了視頻數(shù)據(jù)的實時傳輸和實時播放，于是一種新型的流式視頻(StreamingVideo)格式應(yīng)運而生了。這種流式視頻采用一種“邊傳邊播”的方法，即先從服務(wù)器上下載一部分視頻文件，形成視頻流緩沖區(qū)后實時播放，同