動(dòng)畫、視頻數(shù)據(jù)技術(shù)

1、第第 6 6 章章 動(dòng)畫、視頻數(shù)據(jù)技術(shù)動(dòng)畫、視頻數(shù)據(jù)技術(shù) 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和視頻源自于靜態(tài)的圖類，將靜態(tài)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和視頻源自于靜態(tài)的圖類，將靜態(tài)的圖轉(zhuǎn)變動(dòng)態(tài)畫的關(guān)鍵是畫的量變和形變。只要將一的圖轉(zhuǎn)變動(dòng)態(tài)畫的關(guān)鍵是畫的量變和形變。只要將一系列形態(tài)差異的畫，在人眼中按序經(jīng)過(guò)時(shí)，人腦中就系列形態(tài)差異的畫，在人眼中按序經(jīng)過(guò)時(shí)，人腦中就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的感覺(jué)。所以動(dòng)畫和視頻的創(chuàng)建也必須要會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的感覺(jué)。所以動(dòng)畫和視頻的創(chuàng)建也必須要考慮符合人類的視覺(jué)基本特征和視覺(jué)心理特性。純動(dòng)考慮符合人類的視覺(jué)基本特征和視覺(jué)心理特性。純動(dòng)畫和視頻作品一般還需要考慮其他媒體元素的加盟，畫和視頻作品一般還需要考慮其他媒體元素的加盟，由

2、此帶來(lái)的問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)多媒體之間的巧妙配合和由此帶來(lái)的問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)多媒體之間的巧妙配合和超大數(shù)據(jù)量的存取。而如何顯示動(dòng)畫數(shù)據(jù)，則取決于超大數(shù)據(jù)量的存取。而如何顯示動(dòng)畫數(shù)據(jù)，則取決于顯示技術(shù)，目前的顯示方式主要是模擬視頻和數(shù)字視顯示技術(shù)，目前的顯示方式主要是模擬視頻和數(shù)字視頻。頻。6.1 6.1 動(dòng)畫基礎(chǔ)動(dòng)畫基礎(chǔ)什么是動(dòng)畫？動(dòng)畫大師諾曼什么是動(dòng)畫？動(dòng)畫大師諾曼. .麥克拉倫（麥克拉倫（Norman Norman MclarenMclaren）解釋說(shuō)，動(dòng)畫不是）解釋說(shuō)，動(dòng)畫不是“會(huì)動(dòng)的畫會(huì)動(dòng)的畫”的藝術(shù)，的藝術(shù)，而是而是“畫出來(lái)的運(yùn)動(dòng)畫出來(lái)的運(yùn)動(dòng)”的藝術(shù)。的藝術(shù)。6.1.1 6.1.1 動(dòng)畫原理

3、動(dòng)畫原理動(dòng)畫是由一系列靜態(tài)畫面，快速按序顯示而成。人眼看動(dòng)畫是由一系列靜態(tài)畫面，快速按序顯示而成。人眼看到的任何物體，即使它馬上消失了，它仍然在人的視覺(jué)到的任何物體，即使它馬上消失了，它仍然在人的視覺(jué)中會(huì)停留約中會(huì)停留約1/24秒鐘，這就是人眼所產(chǎn)生的視覺(jué)暫留現(xiàn)秒鐘，這就是人眼所產(chǎn)生的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，如果當(dāng)一幅畫還沒(méi)有完全在視覺(jué)中消失前就立即播象，如果當(dāng)一幅畫還沒(méi)有完全在視覺(jué)中消失前就立即播放出下一幅畫，兩幅畫就自然聯(lián)系起來(lái)，就會(huì)給人一種放出下一幅畫，兩幅畫就自然聯(lián)系起來(lái)，就會(huì)給人一種流暢的視覺(jué)變化效果，人腦中產(chǎn)生的便是物體在動(dòng)態(tài)。流暢的視覺(jué)變化效果，人腦中產(chǎn)生的便是物體在動(dòng)態(tài)。因此，電影標(biāo)準(zhǔn)中

4、規(guī)定了每秒因此，電影標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了每秒24幀畫面的播放速度，其幀畫面的播放速度，其原因也就顯而易見(jiàn)了。原因也就顯而易見(jiàn)了。 就動(dòng)畫的畫面來(lái)講，所表現(xiàn)的動(dòng)作并非真實(shí)的，而是憑想象就動(dòng)畫的畫面來(lái)講，所表現(xiàn)的動(dòng)作并非真實(shí)的，而是憑想象設(shè)計(jì)出來(lái)的。從動(dòng)畫的制作來(lái)講，動(dòng)畫畫面是逐幅繪制的，設(shè)計(jì)出來(lái)的。從動(dòng)畫的制作來(lái)講，動(dòng)畫畫面是逐幅繪制的，動(dòng)畫影像也是用電影膠片或像帶以逐幅記錄的方式制作的。動(dòng)畫影像也是用電影膠片或像帶以逐幅記錄的方式制作的。在動(dòng)畫的制作過(guò)程中，重要的是不僅要設(shè)計(jì)好每張畫面，同在動(dòng)畫的制作過(guò)程中，重要的是不僅要設(shè)計(jì)好每張畫面，同時(shí)要考慮物體運(yùn)動(dòng)的各種因素，包括物體運(yùn)動(dòng)的軌跡、方向，時(shí)要考慮

5、物體運(yùn)動(dòng)的各種因素，包括物體運(yùn)動(dòng)的軌跡、方向，以及所需的時(shí)間。為了顯示物體連續(xù)變化的效果，要求上一以及所需的時(shí)間。為了顯示物體連續(xù)變化的效果，要求上一幅畫面和下一幅畫面之間的形態(tài)變化不能太大。幅畫面和下一幅畫面之間的形態(tài)變化不能太大。傳統(tǒng)的模擬動(dòng)畫的制作需要一個(gè)完整的制作班子，包括原作、傳統(tǒng)的模擬動(dòng)畫的制作需要一個(gè)完整的制作班子，包括原作、腳本、總監(jiān)督、作畫監(jiān)督、腳本、總監(jiān)督、作畫監(jiān)督、 美術(shù)監(jiān)督、攝影監(jiān)督、音響監(jiān)督、美術(shù)監(jiān)督、攝影監(jiān)督、音響監(jiān)督、演出、人物設(shè)定、機(jī)械設(shè)定、設(shè)計(jì)稿、原畫、作監(jiān)、背景、演出、人物設(shè)定、機(jī)械設(shè)定、設(shè)計(jì)稿、原畫、作監(jiān)、背景、動(dòng)畫、動(dòng)檢、色指定、描上、總校、拍攝、編集和

6、配音。動(dòng)畫、動(dòng)檢、色指定、描上、總校、拍攝、編集和配音。而數(shù)字動(dòng)畫的制作在時(shí)間和質(zhì)量上都是令人稱道的。通過(guò)計(jì)而數(shù)字動(dòng)畫的制作在時(shí)間和質(zhì)量上都是令人稱道的。通過(guò)計(jì)算機(jī)的各種多媒體軟件可方便且快速地完成角色的創(chuàng)建，然算機(jī)的各種多媒體軟件可方便且快速地完成角色的創(chuàng)建，然后利用動(dòng)畫編輯軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫腳本的制作。后利用動(dòng)畫編輯軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫腳本的制作。 6.1.2 6.1.2 動(dòng)畫類型動(dòng)畫類型動(dòng)畫有許多種類，可從不同的角度將其分類。按動(dòng)畫制動(dòng)畫有許多種類，可從不同的角度將其分類。按動(dòng)畫制作技術(shù)和手段可分為手工繪制和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫。按照計(jì)算作技術(shù)和手段可分為手工繪制和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫。按照計(jì)算機(jī)動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)的方式可分為幀動(dòng)

7、畫和造型動(dòng)畫。按動(dòng)作的機(jī)動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)的方式可分為幀動(dòng)畫和造型動(dòng)畫。按動(dòng)作的表現(xiàn)形式可分為表現(xiàn)形式可分為“完善動(dòng)畫完善動(dòng)畫”和簡(jiǎn)化的和簡(jiǎn)化的“局限動(dòng)畫局限動(dòng)畫”。按空間視覺(jué)效果可分為二維動(dòng)畫和三維動(dòng)畫。按播放進(jìn)按空間視覺(jué)效果可分為二維動(dòng)畫和三維動(dòng)畫。按播放進(jìn)行方式可分為順序動(dòng)畫和交互動(dòng)畫。本節(jié)主要討論計(jì)算行方式可分為順序動(dòng)畫和交互動(dòng)畫。本節(jié)主要討論計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法和空間視覺(jué)效果。機(jī)實(shí)現(xiàn)方法和空間視覺(jué)效果。 幀動(dòng)畫和造型動(dòng)畫幀動(dòng)畫和造型動(dòng)畫幀動(dòng)畫（幀動(dòng)畫（FrameFrame）由圖形或畫像序列構(gòu)成，序列中的每）由圖形或畫像序列構(gòu)成，序列中的每幅靜態(tài)圖像稱為一個(gè)幅靜態(tài)圖像稱為一個(gè)“幀幀”。幀動(dòng)畫可以分為逐

8、幀動(dòng)畫。幀動(dòng)畫可以分為逐幀動(dòng)畫和補(bǔ)間動(dòng)畫。在逐幀動(dòng)畫中，每一個(gè)幀上都有可編輯的和補(bǔ)間動(dòng)畫。在逐幀動(dòng)畫中，每一個(gè)幀上都有可編輯的角色對(duì)象，設(shè)計(jì)者可以分別進(jìn)行修改。而在補(bǔ)間動(dòng)畫中，角色對(duì)象，設(shè)計(jì)者可以分別進(jìn)行修改。而在補(bǔ)間動(dòng)畫中，只需要設(shè)計(jì)者在一個(gè)表演時(shí)間段的兩端分別給出兩個(gè)角只需要設(shè)計(jì)者在一個(gè)表演時(shí)間段的兩端分別給出兩個(gè)角色對(duì)象，表示運(yùn)動(dòng)物體的初始和終結(jié)狀態(tài)畫面，動(dòng)畫制色對(duì)象，表示運(yùn)動(dòng)物體的初始和終結(jié)狀態(tài)畫面，動(dòng)畫制作軟件就可通過(guò)一定的算法計(jì)算并生成自然、平滑的中作軟件就可通過(guò)一定的算法計(jì)算并生成自然、平滑的中間幀，從而產(chǎn)生細(xì)膩的動(dòng)畫效果。間幀，從而產(chǎn)生細(xì)膩的動(dòng)畫效果。 造型動(dòng)畫（造型動(dòng)畫（Ob

9、jectObject）也被稱為對(duì)象動(dòng)畫。造型就是利用三）也被稱為對(duì)象動(dòng)畫。造型就是利用三維軟件創(chuàng)造三維形體。建立復(fù)雜的形體有三種造型技術(shù)：維軟件創(chuàng)造三維形體。建立復(fù)雜的形體有三種造型技術(shù)： 1 1 組合技術(shù)組合技術(shù)：先要繪出基本的幾何形體，再將它們變成需要的：先要繪出基本的幾何形體，再將它們變成需要的形狀，然后通過(guò)不同的方法將它們組合在一起。形狀，然后通過(guò)不同的方法將它們組合在一起。2 2 拓展技術(shù)拓展技術(shù)：先創(chuàng)造出二維輪廓，再將其拓展到三維空間。：先創(chuàng)造出二維輪廓，再將其拓展到三維空間。3 3 放樣技術(shù)放樣技術(shù)：先創(chuàng)造出一系列二維輪廓，用來(lái)定義形體的骨架，：先創(chuàng)造出一系列二維輪廓，用來(lái)定義形

10、體的骨架，再將幾何表面附于其上，從而建立立體圖形。再將幾何表面附于其上，從而建立立體圖形。制作造型動(dòng)畫時(shí)，制作造型動(dòng)畫時(shí)，首先要分別對(duì)動(dòng)畫中的每個(gè)對(duì)象進(jìn)行特征設(shè)計(jì)，然后首先要分別對(duì)動(dòng)畫中的每個(gè)對(duì)象進(jìn)行特征設(shè)計(jì)，然后再由這些具有個(gè)性化的對(duì)象組成完整的動(dòng)畫畫面。經(jīng)過(guò)特征設(shè)計(jì)的對(duì)象，再由這些具有個(gè)性化的對(duì)象組成完整的動(dòng)畫畫面。經(jīng)過(guò)特征設(shè)計(jì)的對(duì)象，必須按照一定的要求經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換后才能形成連續(xù)的動(dòng)畫。在電影特技必須按照一定的要求經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換后才能形成連續(xù)的動(dòng)畫。在電影特技中，為了得到比較真實(shí)的感覺(jué)，虛擬角色的造型可以通過(guò)基于物理的動(dòng)中，為了得到比較真實(shí)的感覺(jué)，虛擬角色的造型可以通過(guò)基于物理的動(dòng)畫，畫，例

11、如真實(shí)演員可以身帶與計(jì)算機(jī)相連的傳感設(shè)備（如傳感衣、傳感例如真實(shí)演員可以身帶與計(jì)算機(jī)相連的傳感設(shè)備（如傳感衣、傳感手套等）去完成一系列動(dòng)作，這些動(dòng)作通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件接收后就可作為手套等）去完成一系列動(dòng)作，這些動(dòng)作通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件接收后就可作為虛擬角色的動(dòng)作造型。虛擬角色的動(dòng)作造型。 因此，完成動(dòng)畫至少繪圖、造型、動(dòng)畫三個(gè)步步驟，動(dòng)畫因此，完成動(dòng)畫至少繪圖、造型、動(dòng)畫三個(gè)步步驟，動(dòng)畫就是使各種造型運(yùn)動(dòng)起來(lái)，制作人員所要做的是定義關(guān)鍵幀或就是使各種造型運(yùn)動(dòng)起來(lái)，制作人員所要做的是定義關(guān)鍵幀或?qū)ο笤煨?，?dòng)畫的中間態(tài)交給計(jì)算機(jī)去計(jì)算完成。對(duì)象造型，動(dòng)畫的中間態(tài)交給計(jì)算機(jī)去計(jì)算完成。二維動(dòng)畫和三維動(dòng)畫二維動(dòng)

12、畫和三維動(dòng)畫二維動(dòng)畫二維動(dòng)畫2D2D的圖像設(shè)計(jì)只局限于平面，缺乏立體感，對(duì)的圖像設(shè)計(jì)只局限于平面，缺乏立體感，對(duì)諸如光、影、景深、景淺要求不高，所以制作也比較簡(jiǎn)諸如光、影、景深、景淺要求不高，所以制作也比較簡(jiǎn)單。單。 三維動(dòng)畫三維動(dòng)畫3D3D的圖像設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)空間概念，配上真實(shí)色彩和的圖像設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)空間概念，配上真實(shí)色彩和3D3D虛擬環(huán)境，動(dòng)畫效果將顯得相當(dāng)逼真。實(shí)質(zhì)上，虛擬環(huán)境，動(dòng)畫效果將顯得相當(dāng)逼真。實(shí)質(zhì)上，3D3D動(dòng)動(dòng)畫是基于計(jì)算機(jī)特殊的畫是基于計(jì)算機(jī)特殊的3D3D動(dòng)畫軟件給出的一個(gè)虛擬的三動(dòng)畫軟件給出的一個(gè)虛擬的三維空間，通過(guò)創(chuàng)建物體的模型，把模型放在這個(gè)虛擬的維空間，通過(guò)創(chuàng)建物體的模型，把

13、模型放在這個(gè)虛擬的三維空間，配上燈光效果，然后賦予對(duì)象以動(dòng)態(tài)效果和三維空間，配上燈光效果，然后賦予對(duì)象以動(dòng)態(tài)效果和質(zhì)感效果。從某種角度來(lái)說(shuō)，三維動(dòng)畫的創(chuàng)作有點(diǎn)類似質(zhì)感效果。從某種角度來(lái)說(shuō)，三維動(dòng)畫的創(chuàng)作有點(diǎn)類似于于實(shí)際工作中實(shí)際工作中的雕刻，攝影，布景設(shè)計(jì)及舞臺(tái)燈光等綜的雕刻，攝影，布景設(shè)計(jì)及舞臺(tái)燈光等綜合使用，所以在虛擬的三維環(huán)境中的合使用，所以在虛擬的三維環(huán)境中的工作重點(diǎn)工作重點(diǎn)也就是要也就是要控制各種組合、光線和三維對(duì)象?？刂聘鞣N組合、光線和三維對(duì)象。6.2 6.2 視頻基礎(chǔ)視頻基礎(chǔ) 6.2.1 模擬電視信號(hào)模擬電視信號(hào) 1黑白電視信號(hào)黑白電視信號(hào) 模擬視頻圖像掃描方式有隔行掃描和非隔行

14、掃描之分。 黑白電視和彩色電視都用隔行掃描，而計(jì)算機(jī)顯示圖像時(shí)一般都采用非隔行掃描 （逐行掃描 ）。 非隔行掃描非隔行掃描：電子束從顯示屏的左上角一行接一行的掃到右下角，在顯示屏上掃一遍就顯示一幅完整的圖像。隔行掃描隔行掃描：電子束掃完第1行后回到第3行開(kāi)始的位置接著掃，然后在第5、7、行上掃，直到最后一行；奇數(shù)行掃完后接著掃偶數(shù)行，這樣就完成了一幀（frame）的掃描。 隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成：一部分是由奇數(shù)行組成，稱奇數(shù)場(chǎng)；另一部分是由偶數(shù)行組成，稱為偶數(shù)場(chǎng)，兩場(chǎng)合起來(lái)組成一幀。 每秒鐘掃描多少行稱為行頻行頻fH；每秒鐘掃描多少場(chǎng)稱為場(chǎng)頻場(chǎng)頻ff；每秒掃描多少幀稱幀頻幀頻fF。 采

15、用隔行掃描 的優(yōu)點(diǎn)：所占用的信號(hào)傳輸帶寬要減少一半 ； 我國(guó)的電視畫面?zhèn)鬏斅适敲棵?5幀、50場(chǎng)。25Hz的幀頻能以最少的信號(hào)容量有效地滿足人眼的視覺(jué)殘留特性；隔行掃描使人眼不易覺(jué)察出閃爍，同時(shí)也解決了信號(hào)帶寬的問(wèn)題。 由于我國(guó)的電網(wǎng)頻率是50Hz，采用50Hz的場(chǎng)刷新率可以有效的去掉電網(wǎng)信號(hào)的干擾。 2彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào) 黑白電視只傳送一個(gè)反映景物亮度的電信號(hào)就行了，而彩色電視除了傳送亮度信號(hào)以外還要傳送色度信號(hào)。 為使電視臺(tái)發(fā)射一種彩色電視信號(hào)，黑白和彩色電視都能正常工作，黑白電視與彩色電視的兼容是個(gè)重要問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)黑白和彩色信號(hào)兼容：實(shí)現(xiàn)黑白和彩色信號(hào)兼容：1.必須使亮度和色度信號(hào)分

16、開(kāi)傳送，以便使黑白電視和必須使亮度和色度信號(hào)分開(kāi)傳送，以便使黑白電視和彩色電視能夠分別重現(xiàn)黑白和彩色圖像；彩色電視能夠分別重現(xiàn)黑白和彩色圖像；2.應(yīng)盡量壓縮彩色電視信號(hào)的頻帶寬度，使其與黑白電應(yīng)盡量壓縮彩色電視信號(hào)的頻帶寬度，使其與黑白電視信號(hào)的帶寬相同；視信號(hào)的帶寬相同；3.除了新設(shè)置的色同步信號(hào)以外，應(yīng)采用與黑白電視信除了新設(shè)置的色同步信號(hào)以外，應(yīng)采用與黑白電視信號(hào)完全一致的行、場(chǎng)掃描以及消隱、同步等控制信號(hào)。號(hào)完全一致的行、場(chǎng)掃描以及消隱、同步等控制信號(hào)。 采用YUV空間還可以充分利用人眼對(duì)亮度細(xì)節(jié)敏感而對(duì)彩色細(xì)節(jié)遲鈍的視覺(jué)特性，大大壓縮色度信號(hào)的帶寬。我國(guó)規(guī)定的亮度信號(hào)帶寬為6MHz，

17、而色度信號(hào)U、V的帶寬分別僅為1.3MHz。 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(hào)，它可以與黑白全電視信號(hào)兼容，而U、V是色差信號(hào)。 為了解決信號(hào)頻帶的兼容問(wèn)題，還必須采用間插的方法把兩個(gè)1.3MHz的色度信號(hào)頻譜插在亮度信號(hào)頻譜的高端，這是因?yàn)榱炼刃盘?hào)的頻譜高端信號(hào)較弱，而且間隔較大。這樣既不增加6MHz的帶寬，又不會(huì)引起亮度和色度信號(hào)的混亂。這種方式稱為頻譜的交錯(cuò)。為了與聲音載頻相區(qū)分，一般稱色信號(hào)在亮度信號(hào)頻譜高端的中心位置為彩色副載波或簡(jiǎn)稱為副載波。我國(guó)彩色電視的副載波頻率為4.43MHz。色度C信號(hào)的總帶寬為2.6MHz，可以保證色度信號(hào)頻譜都落

18、在亮度帶寬之內(nèi)，如圖。 對(duì)于數(shù)字電子多媒體領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，我們經(jīng)常接觸到的色彩空間的概念，主要是RGB , YUV這兩種（實(shí)際上，這兩種體系包含了許多種具體的顏色表達(dá)方式和模型，如sRGB, Adobe RGB, YUV422, YUV420 ）, RGB是按三基色加光系統(tǒng)的原理來(lái)描述顏色，而YUV則是按照 亮度，色差的原理來(lái)描述顏色。 對(duì)于YUV模型，實(shí)際上很多時(shí)候，我們是把它和YIQ / YCrCb模型混為一談的。實(shí)際上,YUV模型用于PAL制式的電視系統(tǒng)，Y表示亮度，UV并非任何單詞的縮寫。 YIQ模型與YUV模型類似，用于NTSC制式的電視系統(tǒng)。YIQ顏色空間中的I和Q分量相當(dāng)于將YUV空間

19、中的UV分量做了一個(gè)33度的旋轉(zhuǎn)。 YCbCr顏色空間是由YUV顏色空間派生的一種顏色空間，主要用于數(shù)字電視系統(tǒng)中。從RGB到Y(jié)CbCr的轉(zhuǎn)換中，輸入、輸出都是8位二進(jìn)制格式。6.2.2 動(dòng)態(tài)視頻的顏色空間動(dòng)態(tài)視頻的顏色空間 UV / CbCr信號(hào)實(shí)際上就是藍(lán)色差信號(hào)和紅色差信號(hào)，進(jìn)而言之，實(shí)際上一定程度上間接的代表了藍(lán)色和紅色的強(qiáng)度 我們?cè)跀?shù)字電子多媒體領(lǐng)域所談到的YUV格式，實(shí)際上準(zhǔn)確的說(shuō)，是以YcrCb色彩空間模型為基礎(chǔ)的具有多種存儲(chǔ)格式的一類顏色模型的家族（包括YUV444 / YUV422 / YUV420 / YUV420P等等）。并不是傳統(tǒng)意義上用于PAL制模擬電視的YUV模型。

20、這些YUV模型的區(qū)別主要在于UV數(shù)據(jù)的采樣方式和存儲(chǔ)方式，這里就不詳述。 YUV編碼只占用極少的帶寬（RGB要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸），可以優(yōu)化彩色視頻信號(hào)的傳輸。由于亮度信號(hào)是單獨(dú)傳輸?shù)模钥杉嫒莺诎纂娨暋?在視頻播放設(shè)備、投影機(jī)、電視機(jī)和其他顯示設(shè)備中，通常有在視頻播放設(shè)備、投影機(jī)、電視機(jī)和其他顯示設(shè)備中，通常有復(fù)合視頻、復(fù)合視頻、S-VideoS-Video和分量視頻和分量視頻3 3種接口。種接口。復(fù)合視頻信號(hào)復(fù)合視頻信號(hào): NTSCNTSC和和PALPAL彩色視頻信號(hào)是這樣構(gòu)成的彩色視頻信號(hào)是這樣構(gòu)成的- -首先有首先有一個(gè)基本的黑白視頻信號(hào)，然后在每個(gè)水平同步脈沖之后，加入一

21、個(gè)基本的黑白視頻信號(hào)，然后在每個(gè)水平同步脈沖之后，加入一個(gè)顏色脈沖和一個(gè)亮度信號(hào)。因?yàn)椴噬盘?hào)是由多種數(shù)據(jù)一個(gè)顏色脈沖和一個(gè)亮度信號(hào)。因?yàn)椴噬盘?hào)是由多種數(shù)據(jù)“疊疊加加”起來(lái)的，故稱之為起來(lái)的，故稱之為“復(fù)合視頻復(fù)合視頻”。從全電視信號(hào)中分離出伴。從全電視信號(hào)中分離出伴音后的視頻信號(hào)，這時(shí)的色度信號(hào)還是間插在亮度信號(hào)的高端。音后的視頻信號(hào)，這時(shí)的色度信號(hào)還是間插在亮度信號(hào)的高端。由于復(fù)合視頻的亮度和色度是間插在一起的，在信號(hào)重放時(shí)很難由于復(fù)合視頻的亮度和色度是間插在一起的，在信號(hào)重放時(shí)很難恢復(fù)完全一致的色彩。這種信號(hào)一般可通過(guò)電纜輸入或輸出到家恢復(fù)完全一致的色彩。這種信號(hào)一般可通過(guò)電纜輸入或輸

22、出到家用錄像機(jī)上，其信號(hào)帶寬較窄，一般只有水平用錄像機(jī)上，其信號(hào)帶寬較窄，一般只有水平240240線左右的分分線左右的分分辨率。辨率。 分量視頻分量視頻: 指的是亮度Y、色差U和V分別是3路模擬信號(hào)，它們通過(guò)3路導(dǎo)線傳送并記錄在模擬磁帶的3路磁跡上。分量視頻由于其具有很寬的頻帶，可以提供最高質(zhì)量及最精確的色彩重放。S S Video: Video: 則是一種信號(hào)質(zhì)量高的視頻接口，它取消了信號(hào)疊加則是一種信號(hào)質(zhì)量高的視頻接口，它取消了信號(hào)疊加的方法，可有效避免一些無(wú)謂的質(zhì)量損失。它的的方法，可有效避免一些無(wú)謂的質(zhì)量損失。它的 功能是將功能是將RGBRGB三原色和亮度進(jìn)行分離處理三原色和亮度進(jìn)行分

23、離處理, ,把亮度和色度信號(hào)分成兩路獨(dú)立的把亮度和色度信號(hào)分成兩路獨(dú)立的模擬信號(hào)，用兩路導(dǎo)線分別傳輸并可以分別記錄在模擬磁帶的模擬信號(hào)，用兩路導(dǎo)線分別傳輸并可以分別記錄在模擬磁帶的兩路磁跡上。兩路磁跡上。 。 S-VideoS-Video是一種兩分量的視頻信號(hào)，它將兩個(gè)是一種兩分量的視頻信號(hào)，它將兩個(gè)色差信號(hào)色差信號(hào)U U、V V合并的彩色信號(hào)合并的彩色信號(hào)C C，并以，并以Y/CY/C格式進(jìn)行記錄。這格式進(jìn)行記錄。這種信號(hào)不僅其亮度和色度都具有較寬的帶寬，而且由于亮度和種信號(hào)不僅其亮度和色度都具有較寬的帶寬，而且由于亮度和色度分開(kāi)傳輸，可以減少其互相干擾，水平分解率可達(dá)色度分開(kāi)傳輸，可以減少

24、其互相干擾，水平分解率可達(dá)420420線，線，它的特點(diǎn)是信號(hào)質(zhì)量較高。它的特點(diǎn)是信號(hào)質(zhì)量較高。RGB: 許多顯示設(shè)備中都使用了紅（許多顯示設(shè)備中都使用了紅（R R）、綠（）、綠（G G）、藍(lán)（）、藍(lán)（B B）三）三原色圖像，利用原色圖像，利用RGBRGB三原色的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)記錄和表述圖像信息。三原色的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)記錄和表述圖像信息。計(jì)算機(jī)與顯示設(shè)備連接也使用計(jì)算機(jī)與顯示設(shè)備連接也使用RGBRGB接口，其中通過(guò)接口，其中通過(guò)RGBRGB三根信三根信號(hào)線分別傳輸圖像信號(hào)。號(hào)線分別傳輸圖像信號(hào)。6.2.3 6.2.3 彩色空間變換彩色空間變換由于許多廣播標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲的由于許多廣播標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲的PALPA

25、L和北美的和北美的NTSCNTSC電視系統(tǒng)，都采電視系統(tǒng)，都采用亮度和色差視頻信號(hào)。因此需要一種機(jī)制進(jìn)行不同色彩格式用亮度和色差視頻信號(hào)。因此需要一種機(jī)制進(jìn)行不同色彩格式間的轉(zhuǎn)換，這也稱為色彩空間變換。為了將彩色圖像按亮度和間的轉(zhuǎn)換，這也稱為色彩空間變換。為了將彩色圖像按亮度和顏色分別處理，就要把顏色分別處理，就要把RGBRGB空間表示的彩色圖像變換到其他彩色空間表示的彩色圖像變換到其他彩色空間?？臻g。目前采用的彩色空間變換有三種：目前采用的彩色空間變換有三種：YIQ YIQ 、YUVYUV和和YCrCbYCrCb。每種變。每種變換使用的參數(shù)是為了適應(yīng)某種類型的顯示設(shè)備。例如，換使用的參數(shù)是為

26、了適應(yīng)某種類型的顯示設(shè)備。例如，YIQYIQ用于用于NTSCNTSC彩色電視制式，彩色電視制式，YUVYUV用于用于PALPAL制和制和SECAMSECAM彩色電視制式，而彩色電視制式，而YCrCbYCrCb用于連接在計(jì)算機(jī)上的顯示器。用于連接在計(jì)算機(jī)上的顯示器。在在YUVYUV模型中，模型中，Y Y表示亮度，表示亮度，U U、V V是構(gòu)成彩色的兩個(gè)分量?？紤]是構(gòu)成彩色的兩個(gè)分量?？紤]人的視覺(jué)系統(tǒng)和陰極射線管的非線性特性，人的視覺(jué)系統(tǒng)和陰極射線管的非線性特性，YUV YUV 和和RGBRGB的對(duì)應(yīng)關(guān)的對(duì)應(yīng)關(guān)系近似換算式如下：系近似換算式如下： Y = 0.299R + 0.587G + 0.1

27、14BY = 0.299R + 0.587G + 0.114BU = -0.147R - 0.289G + 0.436BU = -0.147R - 0.289G + 0.436BV = 0.615R - 0.515G - 0.100BV = 0.615R - 0.515G - 0.100BYIQYIQ與與RGBRGB彩色空間變換所對(duì)應(yīng)關(guān)系表示如下：彩色空間變換所對(duì)應(yīng)關(guān)系表示如下：Y = 0.299R + 0.587G + 0.114BY = 0.299R + 0.587G + 0.114BI = 0.596R - 0.275G - 0.321BI = 0.596R - 0.275G - 0.3

28、21BQ = 0.212R - 0.523G + 0.311BQ = 0.212R - 0.523G + 0.311B用用YUVYUV或或YIQYIQ模型來(lái)表示彩色圖像的優(yōu)點(diǎn)是亮度信號(hào)模型來(lái)表示彩色圖像的優(yōu)點(diǎn)是亮度信號(hào)Y Y和色差和色差信號(hào)信號(hào)UV(UV(或或IQ)IQ)是相互獨(dú)立的，可對(duì)是相互獨(dú)立的，可對(duì)Y Y、U U和和V V三種圖像信號(hào)單三種圖像信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行編輯和編碼。獨(dú)進(jìn)行編輯和編碼。所以彩色所以彩色模擬視頻模擬視頻采用的是加色（三色疊加）信號(hào)，首先要把采用的是加色（三色疊加）信號(hào)，首先要把彩色圖像分解為彩色圖像分解為R R、G G、B B三原色。圖像的傳輸信號(hào)可以是單色信三原色。圖像

29、的傳輸信號(hào)可以是單色信號(hào)和復(fù)合信號(hào)。單色信號(hào)傳輸即分別傳輸號(hào)和復(fù)合信號(hào)。單色信號(hào)傳輸即分別傳輸R R、G G、B B三原色信號(hào)，三原色信號(hào)，同時(shí)加上視頻同步信號(hào)，在接收端合成顯示信號(hào)。同時(shí)加上視頻同步信號(hào)，在接收端合成顯示信號(hào)。在采用在采用8 8位顏色的數(shù)字電視系統(tǒng)中，亮度定義為位顏色的數(shù)字電視系統(tǒng)中，亮度定義為1616至至235235，色度，色度CbCb和和CrCr信號(hào)的取值范圍為信號(hào)的取值范圍為1616至至240240，其中，其中128128與與0 0相等。相等。YCrCbYCrCb和和RGBRGB色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：R = 1.164 (Y-16) + 1.5

30、96(Cr -128)R = 1.164 (Y-16) + 1.596(Cr -128)G = 1.164 (Y-16) - 0.813 (Cr -128) - 0.392(Cb-128)G = 1.164 (Y-16) - 0.813 (Cr -128) - 0.392(Cb-128)B = 1.164 (Y-16) + 1.596 (Cr-128)B = 1.164 (Y-16) + 1.596 (Cr-128)其中其中RGBRGB是伽馬（是伽馬（GammaGamma）校正）校正RGBRGB數(shù)值。由于數(shù)值。由于CRTCRT顯示器在信顯示器在信號(hào)幅度和輸出強(qiáng)度間是非線性關(guān)系，通過(guò)伽馬校正信號(hào)

31、可使它們號(hào)幅度和輸出強(qiáng)度間是非線性關(guān)系，通過(guò)伽馬校正信號(hào)可使它們之間的關(guān)系轉(zhuǎn)為線性化。之間的關(guān)系轉(zhuǎn)為線性化。6.2.4 6.2.4 視頻顯示和格式視頻顯示和格式 電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示器的陰極射線管（電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示器的陰極射線管（CRTCRT），使用），使用3 3個(gè)個(gè)電子槍分別產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)三種波長(zhǎng)的光，在彩色顯像管電子槍分別產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)三種波長(zhǎng)的光，在彩色顯像管上又使用了紅、綠、藍(lán)這三種磷光材料發(fā)光合成彩色，這上又使用了紅、綠、藍(lán)這三種磷光材料發(fā)光合成彩色，這樣就需要把用樣就需要把用YUVYUV或或YIQYIQ表示的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成用表示的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成用RGBRGB表示表示的圖像信號(hào)才能顯

32、示。的圖像信號(hào)才能顯示。通過(guò)光柵掃描的方法顯示在屏幕上。通過(guò)一定通過(guò)光柵掃描的方法顯示在屏幕上。通過(guò)一定的掃描行數(shù)和速度，在屏幕上從上到下進(jìn)行掃描，從而產(chǎn)生的掃描行數(shù)和速度，在屏幕上從上到下進(jìn)行掃描，從而產(chǎn)生圖像的集合信號(hào)。動(dòng)態(tài)的視頻圖像就是連續(xù)顯示的不同掃描圖像的集合信號(hào)。動(dòng)態(tài)的視頻圖像就是連續(xù)顯示的不同掃描圖像。獲取模擬視頻圖像的設(shè)備可以是模擬或數(shù)字的顯示設(shè)圖像。獲取模擬視頻圖像的設(shè)備可以是模擬或數(shù)字的顯示設(shè)備。所不同的是，使用數(shù)字顯示設(shè)備時(shí)，必須要經(jīng)過(guò)模備。所不同的是，使用數(shù)字顯示設(shè)備時(shí)，必須要經(jīng)過(guò)模/ /數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換。換。的常用格式有專用格式的的常用格式有專用格式的 Betacam SP

33、Betacam SP，家用格式的，家用格式的 VHSVHS、8mm 8mm 和和 Hi8 Hi8 等。等。Betacam SP：專業(yè)格式比其他格式的分辨率更高，而專業(yè)格式比其他格式的分辨率更高，而噪聲最少，但價(jià)格高。噪聲最少，但價(jià)格高。VHSVHS：使用使用12mm12mm帶寬的錄影帶。水平解像度為帶寬的錄影帶。水平解像度為280- 280- 300300線。因?yàn)槭蔷€。因?yàn)槭?2mm12mm帶寬的錄影帶，也有人稱之為帶寬的錄影帶，也有人稱之為V12V12。8mm8mm：也稱為也稱為 V8V8。因?yàn)樗褂玫匿浻皫?。因?yàn)樗褂玫匿浻皫?mm8mm的帶寬的帶寬所致，全名為所致，全名為Video8

34、Video8簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱V8V8。水平解像度為。水平解像度為270270線。線。Hi8Hi8：Hi8Hi8與與V8V8同為使用同為使用8mm8mm帶寬的錄影帶，但是水平帶寬的錄影帶，但是水平解像度為解像度為400400線。線。6.2.5 6.2.5 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻模擬視頻的標(biāo)準(zhǔn)也稱為的標(biāo)準(zhǔn)也稱為，目前流行的模擬彩色電，目前流行的模擬彩色電視有三大制式，即視有三大制式，即PALPAL制、制、NTSCNTSC制和制和SECAMSECAM制。美、日、加制。美、日、加拿大等國(guó)采用是拿大等國(guó)采用是NTSCNTSC制。德、英、西歐等國(guó)采用是制。德、英、西歐等國(guó)采用是PALPAL制，制，我國(guó)也

35、采用我國(guó)也采用PALPAL制。法、俄等國(guó)采用的是制。法、俄等國(guó)采用的是SECAMSECAM制。制。由于電視頻道的帶寬是有限的，因此，由于電視頻道的帶寬是有限的，因此，時(shí)，無(wú)論是哪一種制式，都要使兩個(gè)時(shí)，無(wú)論是哪一種制式，都要使兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制到某個(gè)副載波頻率上，采用頻譜搬移的方色差信號(hào)調(diào)制到某個(gè)副載波頻率上，采用頻譜搬移的方法法，然后與然后與Y Y信號(hào)共頻帶傳送。信號(hào)共頻帶傳送。 NTSC NTSC 視頻視頻 NTSCNTSC（美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，（美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，National Television National Television Standards Committee

36、Standards Committee）是）是19521952年定義的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為正年定義的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為正交平衡調(diào)幅制式。交平衡調(diào)幅制式。NTSCNTSC采用的是采用的是YIQYIQ彩色空間，鑒于人眼難于分辨藍(lán)、彩色空間，鑒于人眼難于分辨藍(lán)、品紅間的顏色細(xì)節(jié)和容易分辨紅、黃間的顏色細(xì)節(jié)這個(gè)特點(diǎn)，采用藍(lán)、品紅間的顏色細(xì)節(jié)和容易分辨紅、黃間的顏色細(xì)節(jié)這個(gè)特點(diǎn)，采用藍(lán)、品紅間色差信號(hào)品紅間色差信號(hào)Q Q和和 紅、黃間的色差信號(hào)紅、黃間的色差信號(hào)I I去代替藍(lán)、紅兩個(gè)色差信去代替藍(lán)、紅兩個(gè)色差信號(hào)。號(hào)。 NTSCNTSC制首先是將制首先是將Q Q和和I I這兩個(gè)色差信號(hào)（其頻率為這

37、兩個(gè)色差信號(hào)（其頻率為3.58MHz3.58MHz、相位、相位分別為分別為0 0及及9090的副載波信號(hào)）進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，然后將亮度信的副載波信號(hào)）進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，然后將亮度信號(hào)號(hào)Y Y和調(diào)制后的色度信號(hào)混合，再加上復(fù)合同步、復(fù)合消隱及色同步和調(diào)制后的色度信號(hào)混合，再加上復(fù)合同步、復(fù)合消隱及色同步等輔助信號(hào)，結(jié)果產(chǎn)生彩色復(fù)合全電視信號(hào)等輔助信號(hào)，結(jié)果產(chǎn)生彩色復(fù)合全電視信號(hào)CVBSCVBS去調(diào)制發(fā)射機(jī)，在接去調(diào)制發(fā)射機(jī)，在接收端可利用同步檢波的方法恢復(fù)這兩個(gè)色差信號(hào)。收端可利用同步檢波的方法恢復(fù)這兩個(gè)色差信號(hào)。規(guī)定視頻源每秒鐘需要發(fā)送規(guī)定視頻源每秒鐘需要發(fā)送3030幅完整的圖像，每個(gè)幅完整的

38、圖像，每個(gè)幀的總行數(shù)只有幀的總行數(shù)只有525525。為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重的閃爍現(xiàn)象，采用隔行掃。為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重的閃爍現(xiàn)象，采用隔行掃描法。將每一幀均分為兩個(gè)場(chǎng)，每場(chǎng)的掃描行數(shù)為描法。將每一幀均分為兩個(gè)場(chǎng)，每場(chǎng)的掃描行數(shù)為262.5262.5行。一部行。一部分全是奇數(shù)行，另一部分則全是偶數(shù)行。顯示的時(shí)候，先掃描奇分全是奇數(shù)行，另一部分則全是偶數(shù)行。顯示的時(shí)候，先掃描奇數(shù)行，再掃描偶數(shù)行，就可以有效地改善圖像顯示的穩(wěn)定性。所數(shù)行，再掃描偶數(shù)行，就可以有效地改善圖像顯示的穩(wěn)定性。所以其幀頻為以其幀頻為30Hz30Hz，場(chǎng)掃描頻率是，場(chǎng)掃描頻率是60Hz60Hz。NTSC彩色電視制式彩色電視制式 具有如

39、下的掃描特性：（1）525行/幀，30幀/秒（29.97fps,33.37ms/frame）。（2）高寬比：電視畫面的長(zhǎng)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(chǎng)（field），262.5線/場(chǎng)。（4）在每場(chǎng)的開(kāi)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)。Laser disc約420線，S-VHS約320線。（5）每行63.5微秒，水平回掃時(shí)間10微秒（包含5微秒的水平同步脈沖），所以顯示時(shí)間是53.5微秒。（6）顏色模型：YIQ。PAL PAL 視頻視頻 PAL PAL（逐行倒相，（逐行倒相，Phase Alternate L

40、inePhase Alternate Line）是）是19621962年德國(guó)年德國(guó)制定的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，也稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制。制定的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，也稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制。PALPAL制式采用制式采用YUVYUV顏色模型，它首先是將顏色模型，它首先是將U U和和V V這兩個(gè)色差信號(hào)這兩個(gè)色差信號(hào)（其頻率為（其頻率為4.43MHz4.43MHz、相位分別為、相位分別為0 0及及9090的副載波信號(hào)）的副載波信號(hào)）進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，如色差信號(hào)進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，如色差信號(hào)V V對(duì)副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅時(shí)，對(duì)副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅時(shí)，一行為一行為9090，另一行為，另一行為-90-90。PA

41、LPAL制改善了制改善了NTSCNTSC制對(duì)于相位制對(duì)于相位的敏感性，從而減小了由于相位變化所引起的色調(diào)失真。的敏感性，從而減小了由于相位變化所引起的色調(diào)失真。 根據(jù)不同的參數(shù)細(xì)節(jié)，根據(jù)不同的參數(shù)細(xì)節(jié)，PALPAL制式還可分為制式還可分為G G、I I、D D等制式，等制式，我國(guó)使用我國(guó)使用PAL-DPAL-D制式，該彩色電視制式規(guī)定視頻源每秒鐘需制式，該彩色電視制式規(guī)定視頻源每秒鐘需要發(fā)送要發(fā)送2525幅完整的圖像，每個(gè)幀的總行數(shù)為幅完整的圖像，每個(gè)幀的總行數(shù)為625625，也采用隔，也采用隔行掃描法，每一場(chǎng)的掃描行數(shù)為行掃描法，每一場(chǎng)的掃描行數(shù)為312.5312.5行。所以其幀頻為行。所以

42、其幀頻為25Hz25Hz，場(chǎng)掃描頻率是，場(chǎng)掃描頻率是50Hz50Hz。 掃描特性： （1）625行（掃描線）/幀，25幀/秒（40ms/幀）。 （2）高寬比（aspect ratio）：4:3。 （3）隔行掃描，2場(chǎng)/幀，312.5行/場(chǎng)。 （4）顏色模型：YUV。 （順序傳送彩色與存儲(chǔ)（順序傳送彩色與存儲(chǔ)SEquential Couleur Avec SEquential Couleur Avec MemoireMemoire）是法國(guó)采用的一種電視制式。）是法國(guó)采用的一種電視制式。19561956年由法國(guó)工程年由法國(guó)工程師亨利師亨利. .弗朗斯于提出，并于弗朗斯于提出，并于19671967年

43、付之實(shí)用的兼容性彩色年付之實(shí)用的兼容性彩色電視制式。電視制式。SECAMSECAM制式是色差信號(hào)對(duì)副載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，而兩個(gè)色差制式是色差信號(hào)對(duì)副載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，而兩個(gè)色差信號(hào)信號(hào)R-YR-Y和和B-YB-Y是逐行輪換傳送的方式，又稱為順序傳送與存是逐行輪換傳送的方式，又稱為順序傳送與存儲(chǔ)復(fù)用調(diào)頻制。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，亮度信號(hào)每行都傳送，儲(chǔ)復(fù)用調(diào)頻制。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，亮度信號(hào)每行都傳送，而兩個(gè)色差信號(hào)則是逐行依次傳送，在接收端可利用延遲線而兩個(gè)色差信號(hào)則是逐行依次傳送，在接收端可利用延遲線將收到的信號(hào)延遲一行，使每一行所傳送的色差被使用兩次，將收到的信號(hào)延遲一行，使每一行所傳送的色差被使用

44、兩次，用來(lái)彌補(bǔ)了每行中缺少的另一個(gè)色差信號(hào)。這種利用行錯(cuò)開(kāi)用來(lái)彌補(bǔ)了每行中缺少的另一個(gè)色差信號(hào)。這種利用行錯(cuò)開(kāi)傳輸時(shí)間的辦法，可以避免同時(shí)傳輸時(shí)所產(chǎn)生的串色以及由傳輸時(shí)間的辦法，可以避免同時(shí)傳輸時(shí)所產(chǎn)生的串色以及由其造成的彩色失真。其造成的彩色失真。SECAM制式也采用隔行掃描法，其幀頻和場(chǎng)頻與制式也采用隔行掃描法，其幀頻和場(chǎng)頻與PAL-D制制式相同。式相同。 有如下的掃描特性： （1）625行（掃描線）/幀，25幀/秒（40ms/幀）。 （2）高寬比：4:3。 （3）隔行掃描，2場(chǎng)/幀，312.5行/場(chǎng)。 （4）顏色模型：YUV。三種電視制式的區(qū)別三種電視制式的區(qū)別在這三種制式中，在這三種制

45、式中，制式最早研究成功，制式最早研究成功，PALPAL制式和制式和SECAMSECAM制式分別針對(duì)制式分別針對(duì)制式的缺點(diǎn)而提出的改進(jìn)制式。制式的缺點(diǎn)而提出的改進(jìn)制式。制式的主要區(qū)別在于其幀頻不同、分辨率不同、信號(hào)的帶制式的主要區(qū)別在于其幀頻不同、分辨率不同、信號(hào)的帶寬不同、可載頻率不同或色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系不同。寬不同、可載頻率不同或色彩空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系不同。表表6-16-1列出了三種電視制式的主要技術(shù)指標(biāo)。列出了三種電視制式的主要技術(shù)指標(biāo)。電視信號(hào)數(shù)字化電視信號(hào)數(shù)字化 常用的方法有兩種：常用的方法有兩種： （1）先用高速模）先用高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)彩色全電視信號(hào)

46、進(jìn)行數(shù)字化，然后在數(shù)字域中進(jìn)行分離亮度和色度，以獲得所希望的然后在數(shù)字域中進(jìn)行分離亮度和色度，以獲得所希望的YUV（PAL，SECAM制）分量或制）分量或YIQ（NTSC制）分量，制）分量，最后轉(zhuǎn)換成最后轉(zhuǎn)換成RGB分量數(shù)據(jù)。此種方法稱為復(fù)合數(shù)字化。分量數(shù)據(jù)。此種方法稱為復(fù)合數(shù)字化。 （2）從復(fù)合彩色電視圖像中分離出彩色分量的亮度和色度，）從復(fù)合彩色電視圖像中分離出彩色分量的亮度和色度，得到得到Y(jié)UV或或YIQ分量，然后用分量，然后用3個(gè)模個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)3個(gè)分量分個(gè)分量分別進(jìn)行數(shù)字化，最后再轉(zhuǎn)換成別進(jìn)行數(shù)字化，最后再轉(zhuǎn)換成RGB空間，此種方法稱為分空間，此種方法稱為分量數(shù)字化。量數(shù)

47、字化。 （Digital Video-DVDigital Video-DV）是定義壓縮圖像和聲音）是定義壓縮圖像和聲音數(shù)據(jù)記錄及回放過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字視頻的特點(diǎn)數(shù)據(jù)記錄及回放過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字視頻的特點(diǎn) 影像質(zhì)量好、影像質(zhì)量好、音響效果好、設(shè)備價(jià)格較低、不會(huì)導(dǎo)致制作過(guò)程的質(zhì)量損音響效果好、設(shè)備價(jià)格較低、不會(huì)導(dǎo)致制作過(guò)程的質(zhì)量損失、不需要視頻捕捉卡和幀同步卡，捕捉和錄制是實(shí)時(shí)的。失、不需要視頻捕捉卡和幀同步卡，捕捉和錄制是實(shí)時(shí)的。 大部分?jǐn)?shù)碼攝像機(jī)都能通過(guò)大部分?jǐn)?shù)碼攝像機(jī)都能通過(guò) FireWire (IEEE 1394) FireWire (IEEE 1394) 接口與計(jì)算機(jī)相連，可以實(shí)時(shí)錄像并能進(jìn)

48、行快速的數(shù)據(jù)傳接口與計(jì)算機(jī)相連，可以實(shí)時(shí)錄像并能進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)傳輸。輸。6.3 6.3 數(shù)字視頻數(shù)字視頻6.3.1 6.3.1 數(shù)字視頻概述數(shù)字視頻概述模擬視像設(shè)備中的視頻信號(hào)是模擬信號(hào)，如果要將模擬視模擬視像設(shè)備中的視頻信號(hào)是模擬信號(hào)，如果要將模擬視像設(shè)備中的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字視頻信號(hào)，就需要通像設(shè)備中的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字視頻信號(hào)，就需要通過(guò)視頻卡的處理。過(guò)視頻卡的處理。模擬攝像機(jī)就是最常見(jiàn)的模擬視像設(shè)備模擬攝像機(jī)就是最常見(jiàn)的模擬視像設(shè)備，我們要從模擬攝像機(jī)中獲取數(shù)字視頻的話，一般是先將視我們要從模擬攝像機(jī)中獲取數(shù)字視頻的話，一般是先將視頻源影像的顏色和亮度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再記錄到

49、儲(chǔ)存頻源影像的顏色和亮度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再記錄到儲(chǔ)存介質(zhì)。然后經(jīng)過(guò)視頻捕捉設(shè)備的采樣、量化和編碼，也就介質(zhì)。然后經(jīng)過(guò)視頻捕捉設(shè)備的采樣、量化和編碼，也就是將模擬視頻信號(hào)通過(guò)是將模擬視頻信號(hào)通過(guò)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字的“”或或“”的過(guò)程。的過(guò)程。計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)的是控制視頻采集卡的實(shí)時(shí)工作，并將采集獲是控制視頻采集卡的實(shí)時(shí)工作，并將采集獲取的數(shù)字視頻以一定的格式存儲(chǔ)在介質(zhì)上。取的數(shù)字視頻以一定的格式存儲(chǔ)在介質(zhì)上。 數(shù)字視頻數(shù)字視頻是可以通過(guò)軟件播放器在計(jì)算機(jī)上直接進(jìn)是可以通過(guò)軟件播放器在計(jì)算機(jī)上直接進(jìn)行播放的。但如果要在攝像機(jī)、電視機(jī)上觀看數(shù)字行播放的。但如果要在攝像機(jī)、

50、電視機(jī)上觀看數(shù)字視頻，則需要一個(gè)從視頻，則需要一個(gè)從D/AD/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器將二進(jìn)制信息解數(shù)模轉(zhuǎn)換器將二進(jìn)制信息解碼成模擬信號(hào)，才能進(jìn)行播放。碼成模擬信號(hào)，才能進(jìn)行播放。 數(shù)字視頻編輯數(shù)字視頻編輯數(shù)字視頻編輯包括利用采集卡將數(shù)字化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻編輯包括利用采集卡將數(shù)字化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MPEGMPEG或或AVIAVI文件，還包括可以利用有關(guān)軟件進(jìn)行線性編輯或非線文件，還包括可以利用有關(guān)軟件進(jìn)行線性編輯或非線性編輯。性編輯。MPEGMPEG文件是經(jīng)過(guò)壓縮的，一般不適合再編輯，但也可以利文件是經(jīng)過(guò)壓縮的，一般不適合再編輯，但也可以利用工具作如添加字幕、配音等簡(jiǎn)單的編輯。而用工具作如添加字幕、配音等

51、簡(jiǎn)單的編輯。而AVIAVI文件比較文件比較適合于再編輯，除了可以添加字幕、配音等簡(jiǎn)單編輯外，適合于再編輯，除了可以添加字幕、配音等簡(jiǎn)單編輯外，還能進(jìn)行圖像疊加和增加特技效果。還能進(jìn)行圖像疊加和增加特技效果。在數(shù)字視頻編輯中，相對(duì)于線性編輯在數(shù)字視頻編輯中，相對(duì)于線性編輯來(lái)說(shuō)，非線性編輯更具有特色：來(lái)說(shuō)，非線性編輯更具有特色：1 1 在非線性編輯軟件環(huán)境中，可以反復(fù)多次對(duì)數(shù)字視在非線性編輯軟件環(huán)境中，可以反復(fù)多次對(duì)數(shù)字視頻文件或部分進(jìn)行編輯和處理。頻文件或部分進(jìn)行編輯和處理。2 2 非線性編輯系統(tǒng)的實(shí)際編輯過(guò)程中，只編輯點(diǎn)和特非線性編輯系統(tǒng)的實(shí)際編輯過(guò)程中，只編輯點(diǎn)和特技效果的記錄。任何對(duì)剪輯的

52、剪切、復(fù)制、順序調(diào)動(dòng)技效果的記錄。任何對(duì)剪輯的剪切、復(fù)制、順序調(diào)動(dòng)都不影響畫面的質(zhì)量。都不影響畫面的質(zhì)量。3 3 非線性編輯系統(tǒng)可以是硬件，也可以是軟件。特點(diǎn)非線性編輯系統(tǒng)可以是硬件，也可以是軟件。特點(diǎn)是功能強(qiáng)，集成度高。是功能強(qiáng)，集成度高。數(shù)字視頻常用格式數(shù)字視頻常用格式有關(guān)數(shù)字視頻（有關(guān)數(shù)字視頻（DVDV）的格式要從兩個(gè)方面來(lái)討論，一是具）的格式要從兩個(gè)方面來(lái)討論，一是具有有DV DV 格式格式的設(shè)備，另一方面是的設(shè)備，另一方面是數(shù)字視頻壓縮技術(shù)數(shù)字視頻壓縮技術(shù)。從具。從具有有DV DV 格式的設(shè)備來(lái)講，相關(guān)的錄像機(jī)系列有格式的設(shè)備來(lái)講，相關(guān)的錄像機(jī)系列有D1D1、D2D2、D3D3、D5

53、D5等標(biāo)準(zhǔn)格式，按其記錄方式又分?jǐn)?shù)字分量（等標(biāo)準(zhǔn)格式，按其記錄方式又分?jǐn)?shù)字分量（D1D1、D5D5）和）和數(shù)字復(fù)合（數(shù)字復(fù)合（D2D2、D3D3）。從）。從數(shù)字視頻壓縮技術(shù)數(shù)字視頻壓縮技術(shù)方面來(lái)講，數(shù)方面來(lái)講，數(shù)字錄像機(jī)的記錄格式分有字錄像機(jī)的記錄格式分有非壓縮非壓縮和和壓縮壓縮兩大類。兩大類。非壓縮記錄格式是以原有信號(hào)碼率（每秒傳遞的非壓縮記錄格式是以原有信號(hào)碼率（每秒傳遞的bitbit數(shù)）數(shù)）直接記錄輸入信號(hào)，所記錄的圖像質(zhì)量最高，原信號(hào)損失直接記錄輸入信號(hào)，所記錄的圖像質(zhì)量最高，原信號(hào)損失最小。最小。壓縮記錄格式是有損的記錄格式。編碼過(guò)程中去除了一些壓縮記錄格式是有損的記錄格式。編碼過(guò)程

54、中去除了一些較弱的感知信號(hào)后重新編碼記錄。由于數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量較弱的感知信號(hào)后重新編碼記錄。由于數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量特別大，通常都采用壓縮編碼技術(shù)。特別大，通常都采用壓縮編碼技術(shù)。6.3.2 CCIR6.3.2 CCIR標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)CCIRCCIR標(biāo)準(zhǔn)是有關(guān)于廣播電視以及有關(guān)的通信設(shè)備方面的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是有關(guān)于廣播電視以及有關(guān)的通信設(shè)備方面的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)際電信組織下屬的國(guó)際無(wú)線電協(xié)商委員會(huì)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)際電信組織下屬的國(guó)際無(wú)線電協(xié)商委員會(huì)（CCIRCCIR）命名。）命名。19931993年已并入國(guó)際電信聯(lián)盟（年已并入國(guó)際電信聯(lián)盟（ITUITU）標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)中，中，CCIRCCIR標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)于ITU

55、ITU標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)中的ITU-RITU-R。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了數(shù)字地面電視廣播的業(yè)務(wù)復(fù)用、傳送和識(shí)別方法、了數(shù)字地面電視廣播的業(yè)務(wù)復(fù)用、傳送和識(shí)別方法、HDTVHDTV演播信號(hào)系統(tǒng)。演播信號(hào)系統(tǒng)。CCIRCCIR標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容見(jiàn)表表6-26-2。表表6-2 CCIR6-2 CCIR標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（ ITU-R ITU-R 標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）序號(hào)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)相關(guān)內(nèi)容相關(guān)內(nèi)容1 1M.633-3M.633-3406MHz406MHz頻段低極地軌道衛(wèi)星運(yùn)行的衛(wèi)星應(yīng)急位置指示無(wú)線電信標(biāo)（衛(wèi)頻段低極地軌道衛(wèi)星運(yùn)行的衛(wèi)星應(yīng)急位置指示無(wú)線電信標(biāo)（衛(wèi)星星EPIRBEPIRB）系統(tǒng)的傳輸

56、特征）系統(tǒng)的傳輸特征2 2M.541-9M.541-9用于海上移動(dòng)業(yè)務(wù)的數(shù)字選擇性呼叫設(shè)備的運(yùn)行程序用于海上移動(dòng)業(yè)務(wù)的數(shù)字選擇性呼叫設(shè)備的運(yùn)行程序3 3M.493-11M.493-11海上移動(dòng)業(yè)務(wù)使用的數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)海上移動(dòng)業(yè)務(wù)使用的數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)4 4M.1678M.1678移動(dòng)系統(tǒng)的自適應(yīng)天線移動(dòng)系統(tǒng)的自適應(yīng)天線5 5M.1677M.1677國(guó)際摩爾斯電碼國(guó)際摩爾斯電碼6 6M.1174-2M.1174-2用于用于450450至至470 MHz470 MHz之間用于船上通信的設(shè)備的技術(shù)特征之間用于船上通信的設(shè)備的技術(shù)特征7 7BT.1680 BT.1680 應(yīng)用于劇院環(huán)境的大屏幕數(shù)

57、字成像分配的基帶成像格式應(yīng)用于劇院環(huán)境的大屏幕數(shù)字成像分配的基帶成像格式8 8BT.1368-4BT.1368-4VHF/UHFVHF/UHF波段的陸地?cái)?shù)字聲音廣播的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)波段的陸地?cái)?shù)字聲音廣播的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)9 9BT.1201-1BT.1201-1超高清晰度成像超高清晰度成像1010BS.1679BS.1679應(yīng)用于劇院環(huán)境的大屏幕數(shù)字成像的音頻質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)應(yīng)用于劇院環(huán)境的大屏幕數(shù)字成像的音頻質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)1111BT.655-7BT.655-7調(diào)幅殘余邊帶陸地電視系統(tǒng)受無(wú)用模擬視頻信號(hào)和相關(guān)聲音信號(hào)干調(diào)幅殘余邊帶陸地電視系統(tǒng)受無(wú)用模擬視頻信號(hào)和相關(guān)聲音信號(hào)干擾射頻保護(hù)比擾射頻保護(hù)比1212

58、BT.1675BT.1675最小化廣播系統(tǒng)回路延遲干擾的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作實(shí)踐最小化廣播系統(tǒng)回路延遲干擾的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作實(shí)踐13,13,BT.1674BT.1674廣播制作和后期制作的元數(shù)據(jù)要求廣播制作和后期制作的元數(shù)據(jù)要求1414BT.1300-2BT.1300-2數(shù)字地面電視廣播的業(yè)務(wù)復(fù)用、傳送和識(shí)別方法數(shù)字地面電視廣播的業(yè)務(wù)復(fù)用、傳送和識(shí)別方法15 ,15 ,BT.1210-3BT.1210-3主觀評(píng)定中要使用的測(cè)試材料主觀評(píng)定中要使用的測(cè)試材料1616BT.1120-5BT.1120-5HDTVHDTV演播信號(hào)的數(shù)字干擾演播信號(hào)的數(shù)字干擾1717BS.1114-5 BS.1114-5 ,

59、,用于向工作在用于向工作在30-3 000 MHz30-3 000 MHz頻率范圍內(nèi)的車載、便攜和固定接收頻率范圍內(nèi)的車載、便攜和固定接收 機(jī)廣播的陸地?cái)?shù)字聲音廣播系統(tǒng)機(jī)廣播的陸地?cái)?shù)字聲音廣播系統(tǒng)1818BR.602-5用于節(jié)目?jī)?nèi)容評(píng)估的高清晰度電視記錄的交換用于節(jié)目?jī)?nèi)容評(píng)估的高清晰度電視記錄的交換1919BR.265-9 BR.265-9 , , 用于電視的電影節(jié)目國(guó)際交換的操作實(shí)踐用于電視的電影節(jié)目國(guó)際交換的操作實(shí)踐2020S.580-6S.580-6用作運(yùn)行于靜止衛(wèi)星地球站天線的設(shè)計(jì)目標(biāo)的輻射圖用作運(yùn)行于靜止衛(wèi)星地球站天線的設(shè)計(jì)目標(biāo)的輻射圖6.3.2 6.3.2 數(shù)字電視數(shù)字電視數(shù)字電視

60、數(shù)字電視就是采用數(shù)字技術(shù)的電視。由于數(shù)字電視具有就是采用數(shù)字技術(shù)的電視。由于數(shù)字電視具有能實(shí)現(xiàn)雙向交互業(yè)務(wù)、抗干擾能力強(qiáng)、頻率資源利用率能實(shí)現(xiàn)雙向交互業(yè)務(wù)、抗干擾能力強(qiáng)、頻率資源利用率高等優(yōu)點(diǎn)。如今，在交互電視、遠(yuǎn)程教育、會(huì)議電視、高等優(yōu)點(diǎn)。如今，在交互電視、遠(yuǎn)程教育、會(huì)議電視、電視商務(wù)、影視點(diǎn)播等應(yīng)用中，數(shù)字電視提供了優(yōu)質(zhì)的電視商務(wù)、影視點(diǎn)播等應(yīng)用中，數(shù)字電視提供了優(yōu)質(zhì)的電視圖像和更多的視頻服務(wù)。電視圖像和更多的視頻服務(wù)。數(shù)字電視的基本原理數(shù)字電視的基本原理 數(shù)字電視數(shù)字電視的的除了是指數(shù)字電視接收機(jī)外，還包含了除了是指數(shù)字電視接收機(jī)外，還包含了從發(fā)送、傳輸?shù)浇邮盏娜^(guò)程。由電視臺(tái)送出的圖像