第10章彩色数字电视基础补充葛祥解.ppt

May 18, 1999 NCITS 第10章彩色数字电视基础（视频和视频编码） 本章节参考 北京大学人机交互与媒体实验室的陈毅松老师讲义，在此表示深深的谢意。葛庆平03年4月 1. 视频基本知识 1.1 什么是视频（video） 1.2 视频信号的时空特性 1.3 视频信号的彩色空间 1.4 彩色电视信号的类型 1.1 什么是视频 视频(video)：随时间变化其内容的一组图象(24,25, 30帧/秒)，又叫运动图象或活动图象(motion picture)。 常见视频信号：电视，电影，动画等. 视频信号的特点： 内容随时间而变化, 伴随有与画面动作同步的声音(伴音), 人类接受的信息70%来自视觉, 其中活动图象是信息量最丰富、直观、生动、具体的一种承载信息的媒体。 视频信息的处理是多媒体技术的核心。 电 视 电视是当代最有影响力的信息传播工具! 3种彩色电视制式: NTSC制(正交平衡调幅制), 美国、加拿大，台湾、日本、韩国、菲律宾等采用 PAL制(逐行倒相正交平衡调幅制), 德国、英国，中国、朝鲜等采用 SECAM制(顺序传送彩色与存储制), 法国、苏联及东欧国家采用. 电视图象摄取,传输和重现的过程 摄象机摄取景物时，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。 光栅扫描 1.3 电视信号的彩色空间1 在彩色电视中，用Y、C1, C2彩色表示法分别表示亮度（Luminance或Luma）信号和两个色度（Chrominance或Chroma）信号， C1，C2的含义与具体的电视制色有关: NTSC: C1，C2分别表示I、Q两个色度信号； PAL: C1，C2分别表示U、V两个色度信号； CCIR601数字电视: C1，C2分别表示Cr，Cb两个色度信号。 电视信号的彩色空间2 YUV空间 (PAL) 亮度分量 Y=0.3*R+0.59*G+0.11*B 色度分量 U=(B-Y)*0.493 色度分量 V=(R-Y)*0.877 YIQ空间 (NTSC) 亮度分量 Y=0.3*R+0.59*G+0.11*B 色度分量 I=0.6*R-0.28*G-0.32*B 色度分量 Q=0.21*R-0.52*G+0.31*B (优点：与黑白电视兼容；有利于压缩信号带宽) 电视信号的彩色空间3 YCrCb是国际通用的CCIR601数字电视信号中使用的彩色空间，它由YUV彩色空间经过缩放和平移得到。 Y值的额定范围在16-235之间， Cr和Cb在16-240之间，具体的转换公式如下： Y = (77/256)*R+(150/256)*G+(29/256)*B Cr = (131/256)*R- (110/256)*G-(21/256)*B+128 Cb = -(44/256)*R-(87/256)*G+(131/256)*B+128 电视信号的彩色空间4 使用Y、C1，C2彩色空间的优点： ①Y和C1，C2是独立的，因此彩色电视和黑白电视都可以使用，Y分量可由黑白电视接收机直接使用而不需做任何进一步的处理； ②可以利用人的视觉特性来节省信号的带宽和功率，通过选择合适的颜色模型，可以使C1，C2的带宽明显低于Y的带宽，而又不明显影响彩色图像的质量。 1.4 彩色电视信号的类型 复合电视信号(composite video signal)：由亮度、色度信号及同步信号复合而成的单一信号，也称为全电视信号. 复合电视信号 适合于进行远距传输，其质量称为VHS（家用级)。 复合电视信号 为便于电视信号远距传输，必须把三个分量信号以及同步信号复合成一个信号，然后才进行传输。 CVBS = Y+a*U*Sin(Wsc*t) + b*V*Cos(Wsc*t) (Wsc 为副载波频率) 伴音信号与视频信号也复合在一起传输。 分量电视信号 为保证视频信号质量，近距离时可用分量视频信号(component video signal)传输, 分量信号是指每个基色分量( R,G,B 或 Y,U,V )作为独立的电视信号传输。 (Betacam，广播级或专业级). 计算机输出的视频信号，即为分量形式的视频信号。 S-Video信号 S-Video是亮度(包含同步信号)和色度(2个色度信号复合在一起)互相分离的一种电视信号，优点： ① 减少亮度信号和色度信号之间的交叉干扰； ② 不需要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色度信号，这样可提高亮度信号的带宽。