多媒體技術(shù)之彩色數(shù)字電視基礎(chǔ)第一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日大綱電視原理分類(lèi)數(shù)字電視2第二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電視的影響最有影響力的媒體之一特別是新聞體育電視劇等“誰(shuí)掌握媒體就掌握了話(huà)語(yǔ)權(quán)?！?第三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日4第四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電視的原理視覺(jué)暫留5第五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日視覺(jué)的時(shí)間域響應(yīng)特性讓觀察者觀察按時(shí)間重復(fù)的亮度脈沖，如果閃爍頻率比較低，人眼就有一亮一暗的感覺(jué)。如果閃爍頻率足夠高，人眼看到的則是一個(gè)恒定的亮點(diǎn)。閃爍感剛好消失的重復(fù)頻率叫做臨界閃爍頻率，經(jīng)測(cè)定為46Hz。6第六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日采樣頻率的影響Motioncontinuity（連續(xù)性）DoweseesmoothmotionorjerksFlicker（閃爍）Doweseetheimageflashingquickly7第七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日MotionContinuity運(yùn)動(dòng)下的采樣8第八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日MotioncontinuityrequirementsWearelesssensitivetocontinuitythantoflickerMoviesuse24fps80+fpsistypicallymorethanenoughForhumans,ofcourse9第九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日FlickerPerceptiblevariationsinbrightnessWecaneasilydetectlowerfrequencyflicker<40Hz(criticalis46)FlickerisNOTmotioncontinuity10第十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電視機(jī)11第十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日12第十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日彩色電視制式NTSC美國(guó)、加拿大等大部分西半球國(guó)家，以及日本、韓國(guó)、菲律賓PAL德國(guó)、英國(guó)等一些西歐國(guó)家，及中國(guó)、朝鮮等國(guó)家SECAM法國(guó)、及東歐國(guó)家13第十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日WorldTVStandards

NTSCPALSECAMPAL/SECAMUnknown14第十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日兼容制式NTSC，PALSECAM都是兼容制式黑白電視機(jī)能接收彩色電視廣播，顯示的是黑白圖像彩色電視機(jī)能接收黑白電視廣播，顯示的也是黑白圖像（逆兼容）15第十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日兼容的要求既兼容又有彩色特性，彩色電視系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足采用與黑白電視相同的一些基本參數(shù)，如掃描方式、掃描行頻、場(chǎng)頻、幀頻、同步信號(hào)、圖像載頻、伴音載頻等等。將攝像機(jī)輸出的三基色信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)亮度信號(hào)，以及代表色度的兩個(gè)色差信號(hào)，并將它們組合成一個(gè)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行傳送。在接收端，彩色電視機(jī)將彩色全電視信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成三個(gè)基色信號(hào)，在顯象管上重現(xiàn)發(fā)送端的彩色圖像。16第十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日R

G

BYYVU17第十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電視掃描和同步掃描分類(lèi)非隔行掃描（逐行掃描）(progressivescanning)計(jì)算機(jī)顯示器隔行掃描(interlacedscanning)電視18第十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日顯示器的發(fā)展NotethatdisplaytechnologyischangingwiththeadventofLCD,ThinFilmTransistor(TFT)薄膜晶體管-basedmonitors,DVDsanddigitalcameras,analternativemethodofbringingtheimagetothescreen,knownasprogressivescanning,hasbeencreated.19第十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日逐行掃描電子束從顯示屏的左上角一行接一行地掃到右下角，在顯示屏上掃一遍就顯示一幅完整的圖像（一幀）.20第二十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日隔行掃描在隔行掃描中，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。21第二十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日22第二十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日隔行掃描隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成：奇數(shù)場(chǎng)（奇數(shù)行組成）+偶數(shù)場(chǎng)（偶數(shù)行組成）23第二十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日24第二十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日Wheninterlacedvideoisshownonaninterlaceddisplay,onlyonefieldisdisplayedatatime.Thephysicalpropertiesofthedisplay(e.g.afterglowofthephosphorsofaCRT)andhumanperceptionintegratethefieldssothattheresultingvideoappearscomplete.25第二十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日WhyInterlacedAprogressive625linesystemwith50framespersecondwouldhavealinefrequencyof32.25kHzandavideobandwidthofabout12MHzasuming720activepixelsperline.Thisbandwidthrequirementwastoohigh.AradiofrequencyTVchannelhasanavailablebandwidthof7or8MHz.Thereforetheinterlacedsystemswereintroduced.Theyprovideagoodresolutionandasufficienlyhighfieldfrequencyof50resp.60Hzbutalowerframefrequencyof25resp.30Hzathalfthebandwidthofaprogressivesystem.26第二十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日比較27第二十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日比較ProgressiveScan@50/60Hz

Frame1Frame2Frame3Frame4InterlacedScan@25/30Hz

Field1(odd)Field2(even)Field3(odd)Field4(even)Frame1Frame2ProgressiveScan@50/60HzInterlacedScan@25/30Hz

Field1(odd)Field2(even)Field3(odd)Field4(even)Frame1Frame2Frame1Frame2Frame3Frame428第二十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日比較29第二十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日隔行掃描的行數(shù)隔行掃描中、掃描的行數(shù)必須是奇數(shù)一幀畫(huà)面分兩場(chǎng)，第一場(chǎng)掃描總行數(shù)的一半，第二場(chǎng)掃描總行數(shù)的另一半。隔行掃描要求第一場(chǎng)結(jié)束于最后一行的一半，不管電子束如何折回，它必須回到顯示屏頂部的中央，這樣就可以保證相鄰的第二場(chǎng)掃描恰好嵌在第一場(chǎng)各掃描線的中間。正是這個(gè)原因，才要求總的行數(shù)必須是奇數(shù)。

30第三十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日31第三十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日InterlacedScanning,ShownHerefortheNTSCVideoFormat.PALandSECAMInterlacingisSimilar,withtheDifferenceBeingtheNumberofLinesinEachField32第三十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日33第三十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日隔行掃描只需用逐行掃描一半的時(shí)間就能看見(jiàn)整個(gè)屏幕顯示，因此隔行掃描技術(shù)用于較慢的刷新頻率。例如刷新頻率為30幀/秒，如采用逐行掃描顯示，可注意到圖形在閃爍，但采用隔行掃描，掃描一幀的時(shí)間只用了原來(lái)一半，也就是說(shuō)刷新頻率接近60幀/秒，這時(shí)圖形顯示質(zhì)量提高，不再閃爍。34第三十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日掃描參數(shù)行頻fH：每秒鐘掃描多少行；場(chǎng)頻ff：每秒鐘掃描多少場(chǎng)；幀頻fF：每秒掃描多少幀35第三十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日PALPAL制電視的掃描特性625行(掃描線)/幀，25幀/秒(40ms/幀)寬高比(aspectratio)：4:3隔行掃描，2場(chǎng)/幀，312.5行/場(chǎng)顏色模型：YUV36第三十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日一幀圖像的總行數(shù)為625，分兩場(chǎng)掃描。行掃描頻率是15625Hz，周期為64μs；場(chǎng)掃描頻率是50Hz,周期為20ms；幀頻是25Hz，是場(chǎng)頻的一半，周期為40ms。在發(fā)送電視信號(hào)時(shí)，每一行中傳送圖像的時(shí)間是52.2μs，其余的11.8μs不傳送圖像，是行掃描的逆程時(shí)間，同時(shí)用作行同步及消隱用。每一場(chǎng)的掃描行數(shù)為625/2=312.5行，其中25行作場(chǎng)回掃，不傳送圖像，傳送圖像的行數(shù)每場(chǎng)只有287.5行，因此每幀只有575行有圖像顯示。37第三十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日NTSCNTSC制的掃描特性525行/幀,30幀/秒(29.97fps,33.37ms/frame)寬高比：電視畫(huà)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)隔行掃描，一幀分成2場(chǎng)(field)，262.5線/場(chǎng)顏色模型：YIQ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)。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38第三十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日SECAMSECAM的掃描特性與PAL制類(lèi)似，區(qū)別是SECAM中的色度信號(hào)是頻率調(diào)制(FM）（NTSC，PAL都是QAM）圖像格式為4:3，625線，50Hz39第三十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日40第四十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日Inter-lineFlickerAcommonproblemwithInterlaceThelineisrefreshed30timespersecond,not60!(NTSC)(跨線閃爍)41第四十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日Film電影錄制過(guò)程中，每秒有24幅畫(huà)面，也就是24fps.Generallydisplayedat72fps(eachframe3x)

toreduceflickerFilmhasnoscanningFilmcapturestheentireframeatonceTVvideopresentsthetophalfbeforethebottomhalf42第四十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日Aspectratio(寬高比）Width/HeightTelevision:4:3

,16:9HDTV,16:9=1.78:1Film1.85:1ismostcommon2.35:1insomecases4:3(12:9)16:943第四十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日ProblemswithAspectRatioWhatifthedisplayARislessthantheproductionAR?44第四十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日LetterboxingSimplyshrinkingverticallytofit45第四十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日CroppingJustcuttingtofit…46第四十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日PanandScanWecanmovethewindow47第四十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日ExamplesWidescreen48第四十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日彩色電視機(jī)黑白電視基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)許多特性，如掃描、同步等都與黑白電視相同，不同的是顯示的圖像的顏色不同。49第四十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日顏色空間人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨能力遠(yuǎn)比對(duì)亮度細(xì)節(jié)的分辨能力低，通常把RGB空間表示的彩色圖像變換到Y(jié)UV或者YIQ顏色空間。每一種彩色空間都產(chǎn)生一種亮度分量信號(hào)和兩種色度分量信號(hào)，而且亮度信號(hào)(Y)和色度信號(hào)(U、V)是相互獨(dú)立的，每一種變換使用的參數(shù)都是為了適應(yīng)某種類(lèi)型的顯示設(shè)備。彩色電視信號(hào)中采用YIQ或者YUV空間一是為了兼容黑白電視，二是為了實(shí)現(xiàn)壓縮。50第五十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日彩色電視信號(hào)的類(lèi)型復(fù)合電視信號(hào)包含亮度信號(hào)、色差信號(hào)和所有定時(shí)信號(hào)的單一信號(hào)復(fù)合電視信號(hào)是把亮度信號(hào)和色差信號(hào)復(fù)合在一起分量電視信號(hào)每個(gè)基色分量作為獨(dú)立的電視信號(hào)每個(gè)基色既可以分別用R，G和B表示，也可以用亮度-色差表示，如Y、I和Q，Y、U和V。使用分量電視信號(hào)是表示顏色的最好方法，但需要比較寬的帶寬和同步信號(hào)。S-Video信號(hào)亮度和色差分離的一種電視信號(hào)，使用單獨(dú)的兩條信號(hào)電纜線，一條用于亮度信號(hào)，另一條用于色差信號(hào)減少亮度信號(hào)和色差信號(hào)之間的交叉干擾。不需要使用梳狀濾波器來(lái)分離亮度信號(hào)和色差信號(hào)，這樣可提高亮度信號(hào)的帶寬。51第五十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日復(fù)合信號(hào)Themostcommonformofconnectingexternaldevices,puttingallthevideoinformationintoonesignal.52第五十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日S-VideoS-Videosmallroundconnectorwithtwoseparatevideosignals,onecarryingbrightness(luminance),theothercarryingcolor(chroma).AlsoreferredtoasY/Cvideo53第五十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字電視在50年代開(kāi)發(fā)電視技術(shù)時(shí)，用任何一種數(shù)字技術(shù)來(lái)傳輸和再現(xiàn)真實(shí)世界的圖像和聲音都是極其困難的，因此電視技術(shù)一直沿著模擬信號(hào)處理技術(shù)的方向發(fā)展，直到70年代才開(kāi)始開(kāi)發(fā)數(shù)字電視。由于數(shù)字技術(shù)具有許多優(yōu)越性，而且數(shù)字技術(shù)發(fā)展到足以使模擬電視向數(shù)字電視過(guò)渡的水平，電視和計(jì)算機(jī)才開(kāi)始融合在一起。54第五十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日優(yōu)點(diǎn)可直接進(jìn)行隨機(jī)存儲(chǔ)使電視圖像的檢索變得很方便，復(fù)制數(shù)字電視圖像和在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)字電視圖像都不會(huì)造成質(zhì)量下降，很容易進(jìn)行非線性電視編輯。

55第五十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字化電視圖像數(shù)字化常用的方法有兩種：

(1)先從復(fù)合彩色電視圖像中分離出彩色分量，然后數(shù)字化。我們現(xiàn)在接觸到的大多數(shù)電視信號(hào)源都是彩色全電視信號(hào)，如來(lái)自錄像帶、激光視盤(pán)、攝像機(jī)等的電視信號(hào)。對(duì)這類(lèi)信號(hào)的數(shù)字化，通常的做法是首先把模擬的全彩色電視信號(hào)分離成YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色空間中的分量信號(hào)，然后用三個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)它們數(shù)字化。

(2)首先用一個(gè)高速A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，然后在數(shù)字域中進(jìn)行分離，以獲得所希望的YCbCr，YUV，YIQ或RGB分量數(shù)據(jù)。56第五十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)ITU-RBT.601(1980s)該標(biāo)準(zhǔn)用于對(duì)隔行掃描電視圖像進(jìn)行數(shù)字化，對(duì)NTSC和PAL制彩色電視的采樣頻率和有效顯示分辨率都作了規(guī)定例如：彩色電視圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像時(shí)使用的采樣頻率，RGB和YCbCr(或者寫(xiě)成YCBCR)兩個(gè)彩色空間之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系等。

57第五十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日1.采樣頻率CCIR為NTSC制、PAL制和SECAM制規(guī)定了共同的電視圖像采樣頻率。這個(gè)采樣頻率也用于遠(yuǎn)程圖像通信網(wǎng)絡(luò)中的電視圖像信號(hào)采樣。每行采樣點(diǎn)數(shù)N=864(PAL)，858（NTSC）對(duì)于所有制式，每個(gè)掃描行的有效樣本數(shù)均為720，其余為同步控制用。亮度信號(hào)采樣頻率fs=13.5MHZ

PAL:fs=625×25×N=15625×N=13.5MHz,(N=864)（其實(shí)就是算frame總的點(diǎn)數(shù)）NTSC:fs=525×29.97×N=15734×N=13.5MHz,N=85858第五十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日色度信號(hào)色度信號(hào)采樣頻率fc＝6.75MHZ或13.5MHZITU-RBT.601推薦使用4∶2∶2的彩色電視圖像采樣格式。使用這種采樣格式時(shí)，Y用13.5MHz的采樣頻率，Cr，Cb用6.75MHz的采樣頻率。59第五十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2、數(shù)字信號(hào)取值范圍：亮度信號(hào)220級(jí)，色度信號(hào)225級(jí)。3、顏色空間之間的轉(zhuǎn)換公式

4、圖像子采樣格式：4：4：4，4：2：2、

4：1：1、4：2：060第六十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日彩色電視數(shù)字化參數(shù)摘要采樣格式信號(hào)形式采樣頻率

(MHz)樣本數(shù)/掃描行數(shù)字信號(hào)取值范圍(A/D)NTSCPAL4:2:2Y13.5858(720)864(720)220級(jí)(16～235)Cr6.75429(360)432(360)225級(jí)(16～240)Cb6.75429(360)432(360)(128±112)4:4:4Y13.5858(720)864(720)220級(jí)(16～235)Cr13.5858(720)864(720)225級(jí)(16～240)Cb13.5858(720)864(720)(128±112)61第六十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日CIF為了既可用625行的電視圖像又可用525行的電視圖像，CCITT規(guī)定了稱(chēng)為公用中分辨率格式CIF(CommonIntermediateFormat)(1)電視圖像的空間分辨率為家用錄像系統(tǒng)(VideoHomeSystem，VHS)的分辨率，即352×288。(2)使用非隔行掃描(non-interlacedscan)。(3)使用NTSC幀速率，電視圖像的最大幀速率為30幅/秒。(4)使用1/2的PAL水平分辨率，即288線。(PAL:625,有效576)(5)對(duì)亮度和兩個(gè)色差信號(hào)(Y、Cb和Cr)分量分別進(jìn)行編碼，它們的取值范圍同ITU-RBT.601。62第六十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日CIF、QCIF和SQCIFCIF：CommonIntermediateFormatQCIF：QuarterCIFSQCIF：Sub-QuarterCIF63第六十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像子采樣如果對(duì)色差信號(hào)使用的采樣頻率比對(duì)亮度信號(hào)使用的采樣頻率低，這種采樣就稱(chēng)為圖像子采樣(subsampling)。64第六十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日4:2:2在水平掃描方向上，每2個(gè)