第4章視頻信息的獲取與處理

1、 4.1 視頻概述視頻概述 4.2 電視技術基礎電視技術基礎 4.3 數(shù)字化視頻數(shù)字化視頻 4.1.1 視頻定義視頻定義 4.1.2 視頻分類視頻分類 影像視頻影像視頻 動畫動畫 4.1.3 視頻信息源視頻信息源 數(shù)字視頻信息源數(shù)字視頻信息源 模擬視頻信息源模擬視頻信息源 4.1.4 視頻輸出設備視頻輸出設備 數(shù)字視頻輸出設備數(shù)字視頻輸出設備 數(shù)字視頻輸出設備數(shù)字視頻輸出設備 4.4 視頻轉換視頻轉換 4.5 動態(tài)圖像壓縮標準動態(tài)圖像壓縮標準 mpeg 4.2.1 電視信號電視信號 隔行掃描隔行掃描 逐行掃描逐行掃描 常用術語常用術語 4.2.2 電視制式電視制式 兼容制彩色電視制式兼容制彩色

2、電視制式 ntsc 制制 pal 制制 secam 制制 4.1 視頻概述視頻概述 4.2 電視技術基礎電視技術基礎 4.3 數(shù)字化視頻數(shù)字化視頻 4.4 視頻轉換視頻轉換 4.5 動態(tài)圖像壓縮標準動態(tài)圖像壓縮標準 mpeg 4.3.1 數(shù)字視頻概念數(shù)字視頻概念 4.3.2 數(shù)字視頻獲取數(shù)字視頻獲取 方法方法/標準標準/采樣采樣/傳送傳送 4.3.3 數(shù)字視頻質量與數(shù)據(jù)量數(shù)字視頻質量與數(shù)據(jù)量 4.3.4 數(shù)字視頻文件格式數(shù)字視頻文件格式 avi/asf/wmv/mpeg 4.3.5 數(shù)字視頻處理數(shù)字視頻處理 視頻采集視頻采集 編碼壓縮編碼壓縮 各種特技各種特技 視頻回放視頻回放 4.1 視頻概

3、述視頻概述 4.2 電視技術基礎電視技術基礎 4.3 數(shù)字化視頻數(shù)字化視頻 4.4 視頻轉換視頻轉換 4.5 動態(tài)圖像壓縮標準動態(tài)圖像壓縮標準 mpeg 4.1 視頻概述視頻概述 4.2 電視技術基礎電視技術基礎 4.3 數(shù)字化視頻數(shù)字化視頻 4.4 視頻轉換視頻轉換 4.5 動態(tài)圖像壓縮標準動態(tài)圖像壓縮標準 mpeg 4.4.1 視頻轉換基本任務視頻轉換基本任務 顏色空間轉換顏色空間轉換 幀格式轉換幀格式轉換 數(shù)據(jù)格式轉換數(shù)據(jù)格式轉換 4.4.2 視頻轉換卡視頻轉換卡 視頻捕獲卡視頻捕獲卡 視頻播放卡視頻播放卡 電視轉換卡電視轉換卡 4.5.1 mpeg 壓縮標準概述壓縮標準概述 syste

4、ms/video/audio conformance testing software simulation 4.5.2 mpeg 視頻壓縮原理視頻壓縮原理 動態(tài)圖像視頻的特點動態(tài)圖像視頻的特點 mpeg 視頻壓縮問題視頻壓縮問題 mpeg 視頻壓縮思想視頻壓縮思想 4.5.3 其他其他 mpeg 標準標準 mpeg-2/-4/-7/-21 4.1 視頻概述視頻概述 4.2 電視技術基礎電視技術基礎 4.3 數(shù)字化視頻數(shù)字化視頻 4.4 視頻轉換視頻轉換 4.5 動態(tài)圖像壓縮標準動態(tài)圖像壓縮標準 mpeg 視頻幀速視頻幀速 視頻幀速。視頻幀速。 數(shù)據(jù)容量數(shù)據(jù)容量 視頻質量視頻質量 時間上的連續(xù)

5、性時間上的連續(xù)性 時間上的延續(xù)性時間上的延續(xù)性 幀之間的相關性幀之間的相關性 強 烈 的 實 時 性強 烈 的 實 時 性 。 ，但，但 光盤存儲設備光盤存儲設備 數(shù) 字 磁 帶 機數(shù) 字 磁 帶 機 磁 盤 存 儲 器磁 盤 存 儲 器 彩 色 掃 描 儀彩 色 掃 描 儀 數(shù) 碼 照 相 機數(shù) 碼 照 相 機 攝像機攝像 機 錄像機錄像 機 傳真機傳真 機 數(shù)字監(jiān)視器數(shù)字監(jiān)視器 數(shù)字監(jiān)視器數(shù)字監(jiān)視器 打印機打印 機 繪圖機繪圖 機 。 掃描行數(shù)掃描行數(shù) 同同 步步 消消 隱隱 光光 柵柵 幀幀 頻頻 場場 頻頻 白白 平平 衡衡 分量信號分量信號 白白 平平 衡衡 分量信號分量信號 復合視

6、頻信號復合視頻信號 復合視頻信號復合視頻信號 分離電視信號分離電視信號 分離電視信號分離電視信號 全電視信號全電視信號 制式的區(qū)分主要在于其幀頻制式的區(qū)分主要在于其幀頻 (場頻場頻)、分解率、信、分解率、信 號帶寬及載頻、色彩空間轉換關系不同等。號帶寬及載頻、色彩空間轉換關系不同等。 兼容含義兼容含義 兼容措施兼容措施 ntsc 制制 pal 制制 secam 制制 采樣頻率采樣頻率 有效顯示分辨率有效顯示分辨率 有效顯示分辨率有效顯示分辨率 有效顯示分辨率有效顯示分辨率 “y : u : v = 4 : 2 : 2”采樣方式：每采樣方式：每 4 個連續(xù)采樣點上，取個連續(xù)采樣點上，取 4 個亮

7、度個亮度 y 的樣的樣 本值，而色差本值，而色差 u 和和 v 分別取其第一和第三點的樣本值，一共分別取其第一和第三點的樣本值，一共 8 個樣本。此個樣本。此 方式能給信號轉換留有一定余量，效果更好一些，是通常使用的方式。方式能給信號轉換留有一定余量，效果更好一些，是通常使用的方式。 “y : u : v = 4 : 4 : 4”采樣方式：每個采樣點，亮度采樣方式：每個采樣點，亮度 y、色差、色差 u 和和 v 各取一各取一 個樣本值。這種格式對于原本就具有較高質量的信號源，可以保證其色彩質個樣本值。這種格式對于原本就具有較高質量的信號源，可以保證其色彩質 量，但是信息量大。這種格式也用在量，

8、但是信息量大。這種格式也用在 r、g、b 分量的采樣上。分量的采樣上。 彩色電視信號編碼彩色電視信號編碼/解碼框圖解碼框圖 彩色電視信號編碼彩色電視信號編碼/解碼框圖解碼框圖 yuv 顏色空間顏色空間 yuv 顏色空間顏色空間 yiq 顏色空間顏色空間 yiq 顏色空間顏色空間 視頻捕獲卡也稱視頻采集卡，用來從電視、錄像機、攝像機等多種視頻源視頻捕獲卡也稱視頻采集卡，用來從電視、錄像機、攝像機等多種視頻源 捕捉視頻信息，以一定文件格式存盤保存，并可疊加在顯示器上開窗顯示捕捉視頻信息，以一定文件格式存盤保存，并可疊加在顯示器上開窗顯示 輸入的視頻信號經輸入的視頻信號經 a/d 轉換形成了數(shù)字視頻

9、信號轉換形成了數(shù)字視頻信號 被解碼為被解碼為 y、u、v 信號信號 之后，經過窗口控制器縮之后，經過窗口控制器縮 放和裁剪，再存入幀緩存放和裁剪，再存入幀緩存 幀緩存中的信號經過彩色空幀緩存中的信號經過彩色空 間轉換形成了間轉換形成了 r、g、b 信號信號 計算機中計算機中 vga 信號經信號經 vga 適配卡通適配卡通 過顏色查找表找出對應過顏色查找表找出對應 r、g、b 信號信號 兩路信號相互疊加并經兩路信號相互疊加并經 d/a 變換后送到顯示器顯示變換后送到顯示器顯示 靜態(tài)影像捕獲卡靜態(tài)影像捕獲卡動態(tài)影像捕獲卡動態(tài)影像捕獲卡 視頻播放卡或稱電影卡，將壓縮在計算機中視頻信號解壓后在顯示器上

10、播視頻播放卡或稱電影卡，將壓縮在計算機中視頻信號解壓后在顯示器上播 放。集動態(tài)視頻捕獲與視頻播放功能于一體的卡稱動態(tài)視頻捕獲放。集動態(tài)視頻捕獲與視頻播放功能于一體的卡稱動態(tài)視頻捕獲 (播放卡播放卡) 電視轉換卡可分為電視卡電視轉換卡可分為電視卡 (tv-vga) 和電視編碼卡和電視編碼卡 (vga-ta 或或 pc-tv) 電視卡完成從電視信號到電視卡完成從電視信號到 vga 信號轉換，電視編碼卡則完成相反的過程信號轉換，電視編碼卡則完成相反的過程 電視卡電視卡電視編碼卡電視編碼卡 視頻信號直接輸入或電視視頻信號直接輸入或電視 信號由高頻頭接收后經視信號由高頻頭接收后經視 頻解碼后變成頻解碼后

11、變成 yuv 信號信號 經行緩沖器將隔行掃描經行緩沖器將隔行掃描 的信號變成逐行掃描的信號變成逐行掃描 vga 信號與解碼后的信號與解碼后的 yuv 信號經視窗控制器疊加之后信號經視窗控制器疊加之后 變成數(shù)字的變成數(shù)字的 rgb 信號信號 ( 視窗控制器具有視頻壓縮功能視窗控制器具有視頻壓縮功能 ) 疊加后變成數(shù)字的疊加后變成數(shù)字的 rgb 信號信號 經過經過 d/a 轉換在屏幕上顯示轉換在屏幕上顯示 從功能上看電視卡需完成兩大任務：一個是在計算機上選擇電視頻道，另一個從功能上看電視卡需完成兩大任務：一個是在計算機上選擇電視頻道，另一個 是將選中頻道的信號轉換為是將選中頻道的信號轉換為 vga

12、 信號。也有單獨完成電視選臺任務的卡，稱為電信號。也有單獨完成電視選臺任務的卡，稱為電 視調諧卡。實際上，電視卡也就是電視調諧卡與動態(tài)視頻采集視調諧卡。實際上，電視卡也就是電視調諧卡與動態(tài)視頻采集/播放卡的二合一卡。播放卡的二合一卡。 規(guī)定音頻、視頻等有關數(shù)據(jù)流的復合與同步。標準名是規(guī)定音頻、視頻等有關數(shù)據(jù)流的復合與同步。標準名是 iso/iec 11172-l 規(guī)定視頻編規(guī)定視頻編/解碼，標準核心，圖像壓縮關鍵。標準名是解碼，標準核心，圖像壓縮關鍵。標準名是 iso/iec 11172-2 規(guī)定音頻數(shù)據(jù)編碼和解碼，是第一個高保真立體聲音頻壓縮國際標準，屬規(guī)定音頻數(shù)據(jù)編碼和解碼，是第一個高保真

13、立體聲音頻壓縮國際標準，屬 于于 mpeg 標準一部分，但也可完全獨立應用。標準名是標準一部分，但也可完全獨立應用。標準名是 iso/iec 11172-3 層次層次 原理原理 說明如何測試比特數(shù)據(jù)流和解碼器是否滿足前三個部分說明如何測試比特數(shù)據(jù)流和解碼器是否滿足前三個部分 ( mpeg-1 systems, mpeg-1audio，mpeg-1video) 中規(guī)定的要求。中規(guī)定的要求。 給出了使用任何軟件執(zhí)行給出了使用任何軟件執(zhí)行 mpeg-1 標準的前三個部分（標準的前三個部分（mpeg-1 systems, mpeg-1audio，mpeg-1video）的結果。標準名是）的結果。標準名是 iso/iec tr 11172-5 在空間方向上在空間方向上 在時間方向上在時間方向上 基于基于 mpeg 對視頻信號作隨機存取的要求以及通過幀間運動補償有效壓對視頻信號作隨機存取的要求以及通過幀間運動補償有效壓 縮數(shù)據(jù)比特數(shù)，縮數(shù)據(jù)比特數(shù)，mpeg采用了三種類型的圖像：采用了三種類型的圖像：i 圖像、圖像、p 圖像和圖像和 b 圖像圖像 i 圖像圖像 i 圖像圖像 p 圖像圖像 i 圖像圖像 p 圖像圖像 幀間插補可以減少時域的冗余信息幀間插補可以減少時域的冗余信息 b 圖像圖像 幀間預測編碼時，要用到幀間預測編碼時，要用到 先前的圖先前的圖(幀內圖或預測圖幀內圖或