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有人给你一卷录象带，叫你刻录成 VCD 你应该知道哪些知识？ 1 、录象带图像录制原理 2 、录象带采集到计算机的原理（数字化） 3 、 VCD 的视频文件的压缩格式

任务. 有人给你一卷录象带，叫你刻录成 VCD 你应该知道哪些知识？ 1 、录象带图像录制原理 2 、录象带采集到计算机的原理（数字化） 3 、 VCD 的视频文件的压缩格式. 第七章 彩色电视基础与 MPEG 介绍. 刘根萍 shliugp@163.com. 彩色电视基础. 教学内容. 一、彩色电视制式 二、电视图像数字化（ 重点 ） 三、图像子采样 四、数字视频的文件格式. 一、彩色电视制式. 1 、简介： NTSC 采用这种制式的国家有 : 美国 , 加拿大 , 日本 , 韩国等 PAL

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有人给你一卷录象带，叫你刻录成 VCD 你应该知道哪些知识？ 1 、录象带图像录制原理 2 、录象带采集到计算机的原理（数字化） 3 、 VCD 的视频文件的压缩格式

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Presentation Transcript

  1. 任务 有人给你一卷录象带，叫你刻录成VCD 你应该知道哪些知识？ 1、录象带图像录制原理 2、录象带采集到计算机的原理（数字化） 3、VCD的视频文件的压缩格式

  2. 第七章 彩色电视基础与MPEG介绍 刘根萍 shliugp@163.com

  3. 彩色电视基础

  4. 教学内容 一、彩色电视制式 二、电视图像数字化（重点） 三、图像子采样 四、数字视频的文件格式

  5. 一、彩色电视制式 1、简介： • NTSC 采用这种制式的国家有:美国,加拿大,日本,韩国等 • PAL 采用这种制式的国家有:中国,德国,西瓯国家等 • SECAM 采用这种制式的国家有:法国,苏联,东欧国家等

  6. 2、电视扫描与同步 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

  9. PAL扫描特性 1.扫描线 625/帧 25帧/秒. 2.高宽比: 4:3 3.隔行扫描 2场/帧, 312.5 行/场 4.颜色模式: y u v

  10. NTSC扫描特性 1.扫描线 525/帧 30帧/秒. 2.高宽比: 4:3 3.隔行扫描 2场/帧, 312.5 行/场 4.颜色模式: y I q

  11. 二、电视图像数字化 在大多数情况下，数字电视系统都希望用彩色分量来表示图像数据，如用YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色分量。 因此，电视图像数字化常用“分量初始化(component digitization)”这个术语，它表示对彩色空间的每一个分量进行初始化。

  12. 1、数字化的方法 方法一： • 先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化。 首先把模拟的全彩色电视信号分离成YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色空间中的分量信号，然后用三个A/D转换器分别对它们数字化。

  13. 方法二： • 首先用一个告诉A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化，然后在数字域中进行分离。

  14. 2、数字化标准—ITU-RBT.601 （1）彩色空间之间的转换: Y=(0.299R+0.587G+0.114B)+16 Cr=(0.5114R-0.4282G-0.0832B)+128 Cb=(-0.1726R-0.3388G+0.5114B)+128

  15. （2）采样频率 • 对PAL制、SECAM制，采样频率fs为 fs=625×25×N=15625×N=13.5 MHz, N=864其中，N为每一扫描行上的采样数目。 • 对NTSC制，采样频率fs为fs=525×29.97×N=15734×N=13.5 MHz, N=858其中，N为每一扫描行上的采样数目。

  16. （3）有效显示分辨率 • 对PAL制、SECAM制 • 每一条扫描行采样864个样本 • 有效样本数720个 • 对NTSC制 • 每一条扫描行采样858个样本 • 有效样本数720个

  17. （4）CIF、QCIF 公用中分辨率图像格式

  18. 三、图像子采样 对彩色电视图像进行采样时, 有两种采样方法： （1）使用相同的采样频率,对图象的亮度信号和色差信号进行采样。 （2）对亮度信号和色差信号分别采用不同的采样频率进行采样。如果对色差信号使用的采样频率比对亮度信号使用的采样频率低，这样的采样就称图像子采样。

  19. 图像子采样理论根据 一.人眼对色度信号的敏感程度比亮度信号的敏感低.利用这个特性可以图像中表达颜色的信号去掉一些而使人不擦觉。 二.是人眼对图像的细节的分辨能力有一定的限度,利用这个特性可以把图像中的高频信号去掉而使人不易察觉。

  20. 目前采用的子采样格式

  21. 目前采用的子采样格式 4：4：4 4：2：2 样本0 样本1 样本2 样本3 样本0 样本1 样本2 样本3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y0 Y1 Y2 Y3 Cb0 Cb1 Cb2 Cb3 Cb0 Cb2 Cr0 Cr1 Cr2 Cr3 Cr0 Cr2

  22. 目前采用的子采样格式 4：1：1 4：2：0 样本0 样本1 样本2 样本3 样本0 样本1 样本2 样本3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y0 Y1 Y2 Y3 Cb0 Cb0 Cr0 Cr0

  23. 四、数字视频的文件格式 1、AVI Audio Video interleaved音视频交错 • 由Microsoft公司开发 • 符合RIFF文件规范的数字音频与视频文件格式 • 数据量比较大

  24. 四、数字视频的文件格式 2、Windows Media视频 • .ASF文件 advanced streaming format • 同步媒体的统一容器文件格式 • 适合在网络传输，实现流媒体内容发布 • 体积小 • 可用新版Microsoft Windows Media Player 播放

  25. 四、数字视频的文件格式 2、Windows Media视频 • .wmv文件 Windows Media Video • 数据量比小 • 适合网络传输

  26. 四、数字视频的文件格式 3、Real Media • RealNetWorks公司开发 • 数据量小 • 适合网络传输

  27. 四、数字视频的文件格式 4、QuickTime电影文件格式 • Apple公司开发 • 已成为数字媒体领域的工业标准

  28. 四、数字视频的文件格式 5、MPEG文件 • .mpeg • VCD中的Dat文件

  29. MPEG简介

  30. ITU-RBT.601标准 为了在PAL、NTSC和SECAM彩色电视制之间确定一个共同的数字化参数，国际无线电咨询委员会(CCIR)制定了演播室质量的数字电视编码标准，即ITU-R BT.601标准。

  31. ITU-RBT.601标准数据率 1、亮度(Y): (NTSC): 858样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈135Mb/s (PAL): 864样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈135Mb/s

  32. ITU-RBT.601标准数据率 2、Cr (R-Y):(NTSC)：429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈68Mb/s (PAL)： 429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈68Mb/s 3、Cb (B-Y):(NTSC)： 429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈68Mb/s (PAL)： 429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈68Mb/s 总计:270兆比特/秒

  33. ITU-RBT.601标准数据率 实际上，在荧光屏上显示出来的有效图像的数据传输率并没有那么高 亮度(Y): 720×480×30×10≈104 Mb/s (NTSC)720×576×25×10≈104 Mb/s (PAL)色差(Cr，Cb): 2×360×480×30×10≈104 Mb/s (NTSC)2×360×576×25×10≈104 Mb/s (PAL)总计:207 Mb/s 如果每个样本的采样精度由10比特降为8比特，彩色数字电视信号的数据传输率就降为166 Mb/s。

  34. 单速光驱的数据传输速率为150kb/s 40倍速光驱的数据传输速率为6Mb/s<<166Mb/s 所以需要压缩

  35. 一、MPEG概述 活动图像专家组(MOVING PICTURE EXPERT GROUP) 负责开发电视图像数据和声音数据的编码,解码和它们的同步标准，简称“MPEG标准”。 MPEG-1 数字电视标准1992开发 MPEG-2 数字电视标准 MPEG-3 合并到高清晰度电视(HDTV)组 MPEG-4 多媒体应用标准

  36. MPEG1与MPEG2典型的编码参数

  37. 二、MPEG-1数字电视标准 • 1、处理对象： • NTSC: 352像素*240行*30帧 • PAL: 352像素*288行*25帧 • 2、压缩的输出速率定义在1.5Mb/s以下 • 主要针对当时具有这种数据传输率的CD-ROM和网络开发的

  38. 二、MPEG-1数字电视标准 • 3、标准组成: • MPEG-1 VIDEO • MPEG-1 AUDIO • MPEG-1系统、一致性测试、软件模拟 • 4、具有CD音质，图像质量基本与VHS家用录像机相当 • 5、应用于VCD

  39. 三、MPEG-2数字电视标准 • 1、处理对象： • NTSC: 720像素*480行*30帧 • PAL: 720像素*576行*25帧 • 2、视频分量的位速率范围大约为2—15Mb/s • 3、提供广播级的图像质量和CD级的音质 • 4、应用于DVD

  40. 四、MPEG-4多媒体标准 是一个适用于低传输速率应用的多媒体通信标准 主要目标是要在异构网络环境下能够高度可靠地工作 并且有很强的交互功能 特点： 1、存储容量大幅度的降低　　在静止情况下MPEG4比MPEG1节省了2/3的硬盘空间；在一般活动场景下也节省近一半的容量。

  41. 四、MPEG-4多媒体标准 2、清晰度较高 3、网络传输　　可以被广泛利用的ISDN综合业务数字网（128K）和公共普通电话线网（64K）。目前在低带宽上传输活动视频的另一个解决方案就是采用H.263通讯标准，尽管H.263也具有较高的压缩比，但是图像质量差于MPEG4。

  42. 四、MPEG-4多媒体标准 两种MPEG4技术的具体应用形式： • DIVX－MPEG4影碟（国内市面上已出现） • 网上MPEG4电影。

  43. 五、MPEG-7多媒体标准 1998年10月，MPEG启动了一个新的工作项目，即多媒体内容描述界面，简称为MPEG7。它的目标是扩展现有系统有限的查询能力，使其包括更多的信息形式。MPEG7将确立各种类型的多媒体信息标准的描述方法。据预计，MPEG7将于2001年初最终完成并公布。

  44. 六、MPEG-21多媒体标准 正式名称为多媒体框架(Multimedia FrameWork) 主要规定数字节目的网上实时交换协议。 以一种协调的方式管理和发送不同的内容形式，并且对多媒体服务的用户完全透明。

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