Lecture4视频基础
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• 计算机显示器
• 隔行扫描(interlaced scanning)
• 电视
Lecture4视频基础
逐行扫描
电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫 到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅 完整的图像（一帧）.
Lecture4视频基础
隔行扫描
隔行扫描的一帧图像由两部分组成：
• 奇数场（奇数行组成）+偶数场（偶数行组成）
• 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。
Lecture4视பைடு நூலகம்基础
电视扫描和同步
扫描分类
• 非隔行扫描（逐行扫描）(progressive scanning)
对于分色系统，由于分量视频的三个信道之间没有任何色度、
亮度干扰，所以颜色再现能力最好。但需要更高的带宽和良
好的同步机制。
Lecture4视频基础
视频信号的类型
复合视频
所谓复合视频，就是将色度信号和亮度信号混合成一个信号 传送。
复合视频应用于彩色电视广播，且兼容黑白电视广播。
使用复合视频连接设备传送信号只需要一根信号线（BNC或 RCA连接器），视频信号中亮度和色度信号是混合在一起的。
电视信号
TV制式
NTSC
PAL
SECAM
帧频（Hz）
30
25
25
行/帧
525
625
625
亮度带宽（MHz）
4.2
6.0
6.0
彩色幅载波（MHz）
3.58
4.43
4.25
色度带宽（MHz） 1.3(I)，0.6(Q) 1.3(U)，1.3(V) >1.0(U)，>1.0(V)
声音载波（MHz）
4.5
Lecture4视频基础
扫描参数
行频fH：每秒钟扫描多少行； 场频ff：每秒钟扫描多少场； 帧频fF：每秒扫描多少帧
Lecture4视频基础
PAL
PAL制电视的扫描特性
• 625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/帧) • 高宽比(aspect ratio)：4:3 • 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场 • 颜色模型：YUV
6.5
6.5
Lecture4视频基础
YUV、YIQ与YCrCb颜色空间
Lecture4视频基础
视频信号的类型
分量视频
高质量视频系统分别使用三路信号来表示红、绿、蓝三种图 像分量。这种视频被称为分量视频。
分量视频使用三根信号线连接视频设备（BNC或RCA连接器） 传送信号。
计算机系统一般使用分量视频，包含RGB的分量信号；电视 系统的分量视频使用的是亮度-色差信号。
S-Video的视频信号连接设备使用称为S端子的四芯连接器。 S-Video的视频其颜色再现质量介于分量视频和复合视频之间。
Lecture4视频基础
不同视频信号的等效接入点
Lecture4视频基础
视觉的时间域响应特性
让观察者观察按时间重复的亮度脉冲， 如果闪烁频率比较低，人眼就有一亮一 暗的感觉。如果闪烁频率足够高，人眼 看到的则是一个恒定的亮点。闪烁感刚 好消失的重复频率叫做临界闪烁频率， 经测定为46Hz。
Lecture4视频基础
视觉的时间域响应特性
电影播放过程中，每秒投射24/16幅画面， 每幅画面投射过程中用机械挡光阀遮挡 一/二次，这样就得到了48HZ的闪烁频 率。
Lecture 4 视频基础
Lecture4视频基础
电视的发展
尼普柯夫圆盘
黑白电视
彩色电视
数字电视
Lecture4视频基础
主要内容
视觉的时间域响应特性 彩色电视制式 彩色电视信号的类型 电视图像数字化 图像子采样 数字电视简介
Lecture4视频基础
视觉的时间域响应特性
视觉暂留
当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影 像0.1-0.5秒左右的图像
要保持画面中物体运动的连续性，要求 每秒钟摄取的画面数约为25帧左右。
Lecture4视频基础
彩色电视制式
NTSC
• 美国、加拿大等大部分西半球国家，
以及日本、韩国、菲律宾
PAL
• 德国、英国等一些西欧国家，及中国、
朝鲜等国家
SECAM
• 法国、及东欧国家
Lecture4视频基础
兼容制式
Lecture4视频基础
NTSC
NTSC制的扫描特性
• 525行/帧, 30帧/秒(29.97 fps, 33.37
ms/frame)
• 高宽比：电视画面的长宽比(电视为4:3；电影
为3:2；高清晰度电视为16:9)
• 隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场 • 颜色模型：YIQ • 在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，
Lecture4视频基础
隔行扫描只需用逐行扫描一半的时间就能看见 整个屏幕显示，因此隔行扫描技术用于较慢的 刷新频率。
例如刷新频率为30帧/秒，如采用逐行扫描显 示，可注意到图形在闪烁，但采用隔行扫描， 扫描一帧的时间只用了原来一半，也就是说刷 新频率接近60帧/秒，这时图形显示质量提高， 不再闪烁。
NTSC，PAL SECAM都是兼容制式
• 黑白电视机能接收彩色电视广播，显
示的是黑白图像
• 彩色电视机能接收黑白电视广播，显
示的也是黑白图像（逆兼容 ）
Lecture4视频基础
兼容的要求
既兼容又有彩色特性，彩色电视系统应满足
• 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。
因此只有485条线的可视数据。
• 每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒(包含5微
秒的水平同步脉冲Le)c，ture所4视频以基础显示时间是53.5微秒
SECAM
SECAM的扫描特性
• 与PAL制类似，区别是SECAM中的色度信号
是频率调制(FM）
• 图像格式为4:3，625线，50 Hz
Lecture4视频基础
由于颜色信息已经混合起来，色度和亮度信号都封装到同一 个信号中，所以它们之间的互相干扰不可避免。因此复合视 频的颜色再现质量比分量视频低。
Lecture4视频基础
视频信号的类型
S-Video
作为折中方案，S-Video使用的是两条信号线传送视频信号， 一条传送亮度信号，一条传送混合的色度信号。这样的方案 使得颜色信息与关键的亮度信息之间的干扰变小。
• 隔行扫描(interlaced scanning)
• 电视
Lecture4视频基础
逐行扫描
电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫 到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅 完整的图像（一帧）.
Lecture4视频基础
隔行扫描
隔行扫描的一帧图像由两部分组成：
• 奇数场（奇数行组成）+偶数场（偶数行组成）
• 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。
Lecture4视பைடு நூலகம்基础
电视扫描和同步
扫描分类
• 非隔行扫描（逐行扫描）(progressive scanning)
对于分色系统，由于分量视频的三个信道之间没有任何色度、
亮度干扰，所以颜色再现能力最好。但需要更高的带宽和良
好的同步机制。
Lecture4视频基础
视频信号的类型
复合视频
所谓复合视频，就是将色度信号和亮度信号混合成一个信号 传送。
复合视频应用于彩色电视广播，且兼容黑白电视广播。
使用复合视频连接设备传送信号只需要一根信号线（BNC或 RCA连接器），视频信号中亮度和色度信号是混合在一起的。
电视信号
TV制式
NTSC
PAL
SECAM
帧频（Hz）
30
25
25
行/帧
525
625
625
亮度带宽（MHz）
4.2
6.0
6.0
彩色幅载波（MHz）
3.58
4.43
4.25
色度带宽（MHz） 1.3(I)，0.6(Q) 1.3(U)，1.3(V) >1.0(U)，>1.0(V)
声音载波（MHz）
4.5
Lecture4视频基础
扫描参数
行频fH：每秒钟扫描多少行； 场频ff：每秒钟扫描多少场； 帧频fF：每秒扫描多少帧
Lecture4视频基础
PAL
PAL制电视的扫描特性
• 625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/帧) • 高宽比(aspect ratio)：4:3 • 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场 • 颜色模型：YUV
6.5
6.5
Lecture4视频基础
YUV、YIQ与YCrCb颜色空间
Lecture4视频基础
视频信号的类型
分量视频
高质量视频系统分别使用三路信号来表示红、绿、蓝三种图 像分量。这种视频被称为分量视频。
分量视频使用三根信号线连接视频设备（BNC或RCA连接器） 传送信号。
计算机系统一般使用分量视频，包含RGB的分量信号；电视 系统的分量视频使用的是亮度-色差信号。
S-Video的视频信号连接设备使用称为S端子的四芯连接器。 S-Video的视频其颜色再现质量介于分量视频和复合视频之间。
Lecture4视频基础
不同视频信号的等效接入点
Lecture4视频基础
视觉的时间域响应特性
让观察者观察按时间重复的亮度脉冲， 如果闪烁频率比较低，人眼就有一亮一 暗的感觉。如果闪烁频率足够高，人眼 看到的则是一个恒定的亮点。闪烁感刚 好消失的重复频率叫做临界闪烁频率， 经测定为46Hz。
Lecture4视频基础
视觉的时间域响应特性
电影播放过程中，每秒投射24/16幅画面， 每幅画面投射过程中用机械挡光阀遮挡 一/二次，这样就得到了48HZ的闪烁频 率。
Lecture 4 视频基础
Lecture4视频基础
电视的发展
尼普柯夫圆盘
黑白电视
彩色电视
数字电视
Lecture4视频基础
主要内容
视觉的时间域响应特性 彩色电视制式 彩色电视信号的类型 电视图像数字化 图像子采样 数字电视简介
Lecture4视频基础
视觉的时间域响应特性
视觉暂留
当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影 像0.1-0.5秒左右的图像
要保持画面中物体运动的连续性，要求 每秒钟摄取的画面数约为25帧左右。
Lecture4视频基础
彩色电视制式
NTSC
• 美国、加拿大等大部分西半球国家，
以及日本、韩国、菲律宾
PAL
• 德国、英国等一些西欧国家，及中国、
朝鲜等国家
SECAM
• 法国、及东欧国家
Lecture4视频基础
兼容制式
Lecture4视频基础
NTSC
NTSC制的扫描特性
• 525行/帧, 30帧/秒(29.97 fps, 33.37
ms/frame)
• 高宽比：电视画面的长宽比(电视为4:3；电影
为3:2；高清晰度电视为16:9)
• 隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场 • 颜色模型：YIQ • 在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，
Lecture4视频基础
隔行扫描只需用逐行扫描一半的时间就能看见 整个屏幕显示，因此隔行扫描技术用于较慢的 刷新频率。
例如刷新频率为30帧/秒，如采用逐行扫描显 示，可注意到图形在闪烁，但采用隔行扫描， 扫描一帧的时间只用了原来一半，也就是说刷 新频率接近60帧/秒，这时图形显示质量提高， 不再闪烁。
NTSC，PAL SECAM都是兼容制式
• 黑白电视机能接收彩色电视广播，显
示的是黑白图像
• 彩色电视机能接收黑白电视广播，显
示的也是黑白图像（逆兼容 ）
Lecture4视频基础
兼容的要求
既兼容又有彩色特性，彩色电视系统应满足
• 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。
因此只有485条线的可视数据。
• 每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒(包含5微
秒的水平同步脉冲Le)c，ture所4视频以基础显示时间是53.5微秒
SECAM
SECAM的扫描特性
• 与PAL制类似，区别是SECAM中的色度信号
是频率调制(FM）
• 图像格式为4:3，625线，50 Hz
Lecture4视频基础
由于颜色信息已经混合起来，色度和亮度信号都封装到同一 个信号中，所以它们之间的互相干扰不可避免。因此复合视 频的颜色再现质量比分量视频低。
Lecture4视频基础
视频信号的类型
S-Video
作为折中方案，S-Video使用的是两条信号线传送视频信号， 一条传送亮度信号，一条传送混合的色度信号。这样的方案 使得颜色信息与关键的亮度信息之间的干扰变小。