視頻中的4:2:2格式

視頻中的4:2:2格式

視頻信息是指活動的、連續的圖像序列。一幅圖像稱爲一幀,幀是構成視頻信息的基本單元。在多媒體應用系統中,視頻以其直觀和生動等特點得到廣泛的應用。視頻與動畫一樣,是由一幅幅幀序列組成,這些幀以一定的速率播放,使觀看者得到連續運動的感覺。計算機的數字視頻是基於數字技術的圖像顯示標準,它能將模擬視頻信號輸入到計算機進行數字化視頻編輯製成數字視頻。全屏幕視頻是指顯示的視頻圖像充滿整個屏幕,能以30幀/秒的速度刷新畫面,使畫面不會產生閃爍和不連貫的現象。電視機、激光視盤、攝像機等都可提供豐富多彩的模擬視頻信號,常常需要把這些信號與計算機圖形圖像結合在一個共同的空間,通過處理達到最佳的效果,然後輸出到計算機的顯示器或其他電視設備上。模擬視頻信號進入計算機,首先需要解決模擬視頻信息的數字化問題。與音頻數字化一樣,視頻數字化的目的是將模擬信號經模數轉換和彩色空間變換等過程,轉換成計算機可以顯示和處理的數字信號。由於電視和計算機的顯示機制不同,因此要在計算機上顯示視頻圖像需要做許多處理。例如,電視是隔行掃描,而計算機的顯示器通常是逐行掃描;電視是亮度(Y)和色度(C)的複合編碼,而PC機的顯示器工作在RGB空間;電視圖像的分辨率和顯示屏的分辨率也各不相同。這些問題在電視圖像數字化過程中都需要考慮。一般,對模擬視頻信息進行數字化採取如下方式:

 

(1)先對全綵色電視信號進行脈衝編碼調製即複合編碼,然後在數字域中進行分離,以獲得YUV、YIQ或RGB分量信號。用這種方法對電視圖像數字化時,只需一套ADC設備,電路比較簡單,傳輸數碼率較低。但由於其被數字化的信號包含彩色副載波,故易產生取樣信號與副載波及其諧波間的差拍干擾,量化後易產生色調與色飽和度失真;

 

(2)分量編碼是對亮度信號Y和色差信號R-Y,B-Y(或三基色信號R,G,B)分別進行PCM編碼,這種編碼需要三套ADC,設備較複雜,成本較高,傳輸碼率也較高。隨着大規模集成電路的發展與完善,目前傾向於分量編碼。現代高清晰度電視HDTV的視頻編碼均採用4:2:2分量編碼形式,且爲8bit和10bit採樣.採用分量編碼,不僅因爲它圖像質量高,而且分量編碼後的信號便於三種制式(NTSC、PAL、SECAM)的國際節目交流。

 

       視頻信息數字化的過程比聲音複雜一些,它是以一幅幅彩色畫面爲單位進行的。分量數字化方式是使用較多的一種方式。電視信號使用的彩色空間是YUV空間,即每幅彩色畫面有亮度(Y)和色度(U、V)3個分量,對這3個分量需分別進行取樣和量化,得到一幅數字圖像。由於人眼對色度信號的敏感程度遠不如對亮度信號那麼靈敏,所以色度信號的取樣頻率可以比亮度信號的取樣頻率低一些,以減少數字視頻的數據量。目前使用的色度信號取樣格式如下表所示。

 

 

        CCIR601標準推薦使用4:2:2格式,並對採樣頻率、採樣結構、彩色空間轉換等都做了嚴格的規定。使用4:2:2格式時,亮點樣本Y用13.5MHz採樣頻率,色度樣本Cr、Cb用6.75MHz的採樣頻率。

 

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