第4章 视频处理技术(1)

可视电话（Videophone ） 视频会议（Videoconferencing ） 视频点播（VOD:Video On Demand ） 视频数据库
视频的应用领域(3)

个人娱乐
录象节目 VCD（Video Compact Disk） DVD（Digital Versatile Disk） 电视购物


PAL制 PAL(Phase Alternate Lock)是联邦德国1962年制 定的一种兼容电视制式。PAL意指“相位逐行交 变”，我国和大部分西欧国家都使用这种制式。 PAL制规定水平扫描625行、每秒25帧 、隔行扫描、 每场需要1/50秒。 SECAM SECAM(Sequential Color and Memory)称为顺序 传送彩色与存储，是用于法国、俄罗斯及几个东 欧国家的彩色电视制式。但基本技术及广播方式 与NTSC和PAL有很大的区别。
数字化视频的主要优点(3)

便于计算机编辑处理
模拟信号只能简单调整亮度、对比度和颜色等， 极Байду номын сангаас地限制了处理手段和应用范围。而数字视频信 号可以传送到计算机内进行存储、处理，很容易进 行创造性地编辑与合成，并进行动态交互。 数字视频的缺陷是处理速度慢，所需的数据存储空 间大，从而使数字图像的处理成本增高。通过对数 字视频的压缩，这样可以节省大量的存储空间，光 盘技术的应用也使得大量视频信息的存储成为可能。
彩色幅载波 (Hz)
声音载波 (MHz)
3.58
4.5
4.43
6.5
4.25
6.5
电视视频信号的扫描方式
电视摄像机的作用就是将视频图像转换为电
信号。任何时刻，电信号只有1个值，即是一 维的。但视频图像通常是二维的，将二维视 频图像转换为一维电信号是通过光栅扫描实 现的。扫描方式主要有逐行扫描和隔行扫描 两种。 隔行扫描行的集合称为场。因此，一帧由两 个场组成。
数字视频（Digital Video-DV）
要使计算机能够对视频进行处理，必须 把视频源--即来自与电视机、模拟摄像机、 录像机、影碟机等设备的模拟视频信号，转 换成计算机要求的数字视频形式并存放在磁 盘上，这个过程称为视频的数字化过程（包 括采样、量化和编码）。
数字视频
数字视频克服模拟视频了的局限性，这是因为 数字视频可以大大降低视频的传输和存贮费用、增 加交互性（数字视频可通过光纤等介质高速随机读 取）及带来精确再现真实情景的稳定图像。如今， 数字视频的应用已经非常广泛，并带来一个全新的 应用局面。首先，包括直接广播卫星（DBS）、有线 电视、数字电视在内的各种通信应用均需要采用数 字视频。其次，近年出现的一些消费产品，如VCD和 DVD，数字式便携摄像机，都是以MPEG视频压缩为基 础的。

从数学角度描述，视频指随时间变化的图像，或称 为时变图像。时变图像是一种时-空（颜色）密度模 式（spatial-temporal intensity pattern），可 以表示为s(x,y,t)，其中(x,y)是空间变量，t是时 间变量。
视频信号具有以下特点： 内容随时间而变化 伴随有与画面动作同步的声音(伴音)

动态图像文件格式：
常用：MPG和AVI。
动态图像压缩编码文件格式
1· MPG格式 MPG（MPEG）是ISO/IEC 1993年8月1日正式颁布 的国际标准。MPG数据流结构分为六个层次： 序列层（Sequence layer） 图像组层（Group of Picture） 图像层（Picture） 片层（Slice） 宏块层（Macro block） 块层（Block layer）
视频的应用领域(1)
广播电视
地面、卫星电视广播 有线电视（CATV:Community Antenna TV ） 数字视频广播(Digital Video Broadcast） 交互式电视（ITV:Interactive TV ）
高清晰度电视（HDTV）
视频的应用领域(2)
通信
第四章 视频处理技术
4.1 4.2 4.3 视频基础知识 视频信息获取技术 图像文件格式及其转换
视频的定义
人类接受的信息70%来自视觉, 其中活动 图像是信息量最丰富、直观、生动、具体的 一种承载信息的媒体。视频（Video）就其本 质而言，实际上就是其内容随时间变化的一 组动态图像(25或30帧/秒)，所以视频又叫作 运动图像或活动图像。

奇数场
偶数场
一帧
YUV与RGB彩色模型
YUV模型
在PAL彩色电视制式中采用YUV模型来表示彩色 图像。其是Y表示亮度，U，V用来表示色差，是 构成彩色的两个分量。与此类似，在NTSC彩色 电视制式中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I， Q是两个彩色分量。YUV表示法的重要性是它的 亮度信号(Y)和色度信号(U、V)是相互独立的， 也就是Y信号分量构成的黑白灰度图与用U、V信 号构成的另外两幅单色图是相互独立的。由于Y、 U、V是独立的，所以可以对这些单色图分别进 行编码。采用YUV模型的优点之一是亮度信号和 色差信号是分离的，容易使彩色电视系统与只 对亮度敏感的黑白电视机亮度信号兼容。
4· 3 图像文件格式及其转换
多媒体计算机的图像获取的三种方式：
*通过扫描仪从印刷品或照片等获得； *通过视频信号数字化仪（摄像机、数码照 相机、激光视盘等）获得； *通过计算机图形学方式生成（编程技术、 图像应用软件等）获得。
多媒体计算机的图像文件格式分类

静态图像文件格式：
常用：GIF、TIFF、TAG、BMP、PCX和 MMP。

不同制式的电视机只能接收和处理其对应 制式的电视信号。也有多制式或全制式的 电视机，这为处理和转换不同制式的电视 信号提供了极大的方便。全制式电视机可 在各国各地区使用，而多制式电视机一般 为指定范围的国家生产。
三种彩色电视制式的主要技术指标
TV制式 帧频(Hz) 行/ 帧 亮度带宽 (MHz) NTSC 30 525 4.2 PAL 25 625 6.0 SECAM 25 625 6.0
电视扫描和同步
逐行扫描 (non-interlaced scanning)
隔行扫描 (interlaced scanning)
奇数场 每一行有正程和逆程（消隐） 每一场有正程和逆程（消隐）
偶数场
隔行扫描
奇数场+偶数场=1帧
4.2视频采集卡的安装和使用
(1). 硬件安装
步骤1 关闭计算机及所有外围设备的电源，并拔去电源插头。 步骤2 触摸计算机金属外壳并使自己接地，从而放掉身上的 静电。 步骤3 打开主机箱。 步骤4 将视频采集卡插入到主板上16位插槽内再用螺钉把视 频采集卡紧固在机箱上。 步骤5 将机箱重新安装好。 步骤6 视频采集卡与视频信号源的连接如下页图所示。
CRT显示器采用RGB彩色模型
A-阴极 B-导电涂层 C-阳极 D-荧光屏 E-电子束 F-荫罩板
彩色电视的信号类型
电视频道传送的电视信号主要包括亮度信号、色度 信号、复合同步信号和伴音信号，这些信号或者可 通过频率域，或者可通过时间域相互分离出来。电 视接收机能够将所接收到的高频电视信号还原成视 频信号和低频伴音信号，并能够在其荧光屏上重现 图像，在其扬声器上重现伴音。 根据不同的信号源，电视接收机的输入、输出信号 有三种类型：高频或射频信号 ,复合视频信号,分量 视频信号与S－Video

NTSC制 NTSC(National Television Standard Committe)是美国国家电视系统委员会在 1953年制定的一种兼容的彩色电视制式， 是目前常用的视频标准，在美国、日本和 其他国家广为使用。它定义了彩色电视机 对于所接受的电视信号的解码方式、色彩 的处理方式、屏幕的扫描频率。NTSC制规 定水平扫描线有625条，以每秒30帧速率传 送。NTSC采用隔行扫描方式，每一帧画面 由两次扫描完成，每一次扫描画出一个场 需要1/60秒,两个场构成一帧。

图像与视频区别
静止的图片称为图像（Image），运动的 图像称为视频（Video）。此外，两者的信源 方式不同，图像的输入要靠扫描仪、数字照 相机等设备；而视频的输入只能是电视接收 机、摄象机、录象机、影碟机以及可以输出 连续图像信号的设备。
视频的分类
按照处理方式的不同，视频分为: 模拟视频和数字视频。
模拟视频（Analog Video）
模拟视频是一种用于传输图像和声音的并且
随时间连续变化的电信号。早期视频的记录、 存储和传输都是采用模拟方式，例如：我们 在电视上所见到的视频图像是以一种模拟电 信号的形式来记录的，并依靠模拟调幅的手 段在空间传播，再用盒式磁带录像机将其作 为模拟信号存放在磁带上。
数字化视频的主要优点(1)
适合于网络应用
在网络环境中，视频信息可以很方便地 实现资源的共享，通过网络线、光纤，数字 信号可以很方便地从资源中心传到办公室和 家中。视频数字信号可以长距离传输而不会 产生任何不良影响，而模拟信号在传输过程 中会有信号损失。
数字化视频的主要优点(2)
再现性好
模拟信号由于是连续变化的，所以不管 复制时采用的精确度多高，失真总是不可避 免的，经过多次复制以后，误差就很大。数 字视频可以不失真地进行无限次拷贝，其抗 干扰能力是模拟图像无法比拟的。它不会因 存储、传输和复制而产生图像质量的退化， 从而能够准确地再现图像。
家庭摄象
视频游戏
黑白和彩色全电视信号
0. 电视信号及其标准
1. 黑白全电视信号
2. 彩色全电视信号
电视信号及其标准
彩色电视信号制式
电视信号是视频处理的重要信息源。电视信 号的标准也称为电视的制式。目前各国的电 视制式不尽相同，不同制式之间的主要区别 在于不同的刷新速度、颜色编码系统和传送 频率等。目前世界上常用的电视制式有中国、 欧洲使用的PAL制，美国、日本使用的NTSC制 及法国等国所使用的SECAM制。