視頻會(huì)議之視頻系統(tǒng)術(shù)語

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1、 . ./n./視頻系統(tǒng)術(shù)語目前，國外各個(gè)視頻會(huì)議生產(chǎn)廠家都陸續(xù)推出了自己的各種高清或超清產(chǎn)品，都在不遺余力的宣傳圖像分辨率。但是，要達(dá)到高清/超清的視頻會(huì)議，單單有720p或者1080p的圖像分辨率是不夠的。視頻會(huì)議作為多媒體的一種應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)涉與到前端視頻采集、圖像的編碼能力、高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸、高清晰的視頻顯示設(shè)備。另外，如果我們在觀看高清晰視頻圖像的時(shí)候，不能得到一個(gè)更清晰、連續(xù)的音頻效果，那么這個(gè)過程實(shí)際上就沒有任何意義，所以高質(zhì)量音頻的重要性完全不亞于視頻。所以在高清或者超清的視頻會(huì)議中有幾個(gè)關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)需要了解：高清的視頻分辨率、高清視頻顯示設(shè)備的接口、高質(zhì)量的音頻傳輸接口、高質(zhì)

2、量的音頻。技術(shù)的發(fā)展都是循序漸進(jìn)的過程，在本文檔中不但列出了高清視頻的相關(guān)術(shù)語，還把非高清視頻系統(tǒng)中的相關(guān)術(shù)語也一并列出，這樣會(huì)有一個(gè)很直觀的比較過程。1 視頻接口我們經(jīng)常在家里的電視機(jī)、各種播放器上，視頻會(huì)議產(chǎn)品和監(jiān)控產(chǎn)品的編解碼器的視頻輸入/輸出接口上看到很多視頻接口，這些視頻接口哪些是模擬接口、哪些是數(shù)字接口，哪些接口可以傳輸高清圖像等，下面就做一個(gè)詳細(xì)的介紹。目前最基本的視頻接口是復(fù)合視頻接口、S-vidio接口；另外常見的還有色差接口、VGA接口、DVI接口、HDMI接口、SDI接口。1.1 復(fù)合視頻接口1.1.1 接口圖 1.1.2 說明復(fù)合視頻接口也叫AV接口或者Video接口，

3、是目前最普遍的一種視頻接口，幾乎所有的電視機(jī)、影碟機(jī)類產(chǎn)品都有這個(gè)接口。它是音頻、視頻分離的視頻接口，一般由三個(gè)獨(dú)立的RCA插頭（又叫梅花接口、RCA接口）組成的，其中的V接口連接混合視頻信號(hào)，為黃色插口；L接口連接左聲道聲音信號(hào)，為白色插口；R接口連接右聲道聲音信號(hào)，為紅色插口。1.1.3 評價(jià)它是一種混合視頻信號(hào)，沒有經(jīng)過RF射頻信號(hào)調(diào)制、放大、檢波、解調(diào)等過程，信號(hào)保真度相對較好。圖像品質(zhì)影響受使用的線材影響大，分辨率一般可達(dá)350-450線，不過由于它是模擬接口，用于數(shù)字顯示設(shè)備時(shí)，需要一個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)的過程，會(huì)損失不少信噪比，所以一般數(shù)字顯示設(shè)備不建議使用。1.2 S-Vide

4、o接口1.2.1 接口圖 1.2.2 說明S接口也是非常常見的接口，其全稱是Separate Video，也稱為SUPER VIDEO。S-Video連接規(guī)格是由日本人開發(fā)的一種規(guī)格，S指的是“SEPARATE（分離）”，它將亮度和色度分離輸出，避免了混合視訊訊號(hào)輸出時(shí)亮度和色度的相互干擾。S接口實(shí)際上是一種五芯接口，由兩路視亮度信號(hào)、兩路視頻色度信號(hào)和一路公共屏蔽地線共五條芯線組成。1.2.3 評價(jià)同AV 接口相比，由于它不再進(jìn)行Y/C混合傳輸，因此也就無需再進(jìn)行亮色分離和解碼工作，而且使用各自獨(dú)立的傳輸通道在很大程度上避免了視頻設(shè)備信號(hào)串?dāng)_而產(chǎn)生的圖像失真，極提高了圖像的清晰度。但S-Vi

5、deo 仍要將兩路色差信號(hào)(Cr Cb)混合為一路色度信號(hào)C，進(jìn)行傳輸然后再在顯示設(shè)備解碼為Cb和Cr進(jìn)行處理，這樣多少仍會(huì)帶來一定信號(hào)損失而產(chǎn)生失真(這種失真很小但在嚴(yán)格的廣播級視頻設(shè)備下進(jìn)行測試時(shí)仍能發(fā)現(xiàn)) 。而且由于Cr Cb的混合導(dǎo)致色度信號(hào)的帶寬也有一定的限制，所以S-Video雖然已經(jīng)比較優(yōu)秀，但離完美還相去甚遠(yuǎn)。S-Video雖不是最好的，但考慮到目前的市場狀況和綜合成本等其它因素，它還是應(yīng)用最普遍的視頻接口之一。1.3 YPbPr /YCbCr色差接口1.3.1 接口圖 1.3.2 說明色差接口是在S接口的基礎(chǔ)上，把色度（C）信號(hào)里的藍(lán)色差（b）、紅色差（r）分開發(fā)送，其分辨率

6、可達(dá)到600線以上。它通常采用YPbPr 和YCbCr兩種標(biāo)識(shí)，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出。現(xiàn)在很多電視類產(chǎn)品都是靠色差輸入來提高輸入訊號(hào)品質(zhì)，而且透過色差接口，可以輸入多種等級訊號(hào)，從最基本的480i到倍頻掃描的480p，甚至720p、1080i等等，都是要通過色差輸入才有辦法將信號(hào)傳送到電視當(dāng)中。1.3.3 評價(jià)由電視信號(hào)關(guān)系可知，我們只需知道Y、Cr、Cb的值就能夠得到G（綠色）的值，所以在視頻輸出和顏色處理過程中就統(tǒng)一忽略綠色差Cg而只保留Y Cr Cb，這便是色差輸出的基本定義。作為S-Video的進(jìn)階產(chǎn)品，色差輸出將S-Video傳輸?shù)纳刃盘?hào)C分解為色差C

7、r和Cb，這樣就避免了兩路色差混合譯碼并再次分離的過程，也保持了色度信道的最大帶寬，只需要經(jīng)過反矩陣譯碼電路就可以還原為RGB三原色信號(hào)而成像，這就最大限度地縮短了視頻源到顯示器成像之間的視頻信號(hào)信道，避免了因繁瑣的傳輸過程所帶來的影像失真，所以色差輸出的接口方式是目前最好模擬視頻輸出接口之一。1.4 VGA接口1.4.1 接口圖 1.4.2 說明VGA接口也叫D-Sub接口。VGA接口是一種D型接口，上面共有15針，分成三排，每排五個(gè)。VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型，絕大多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。迷你音響或者家庭影院擁有VGA接口就可以方便的和計(jì)算機(jī)的顯示器連接，用計(jì)算機(jī)的顯示器顯

8、示圖像。1.4.3 評價(jià)VGA接口傳輸?shù)娜匀皇悄M信號(hào)，對于以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，通過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行、場同步信號(hào)，信號(hào)通過電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。對于模擬顯示設(shè)備，如模擬CRT顯示器，信號(hào)被直接送到相應(yīng)的處理電路，驅(qū)動(dòng)控制顯像管生成圖像。而對于LCD、DLP等數(shù)字顯示設(shè)備，顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。在經(jīng)過D/A和A/D二次轉(zhuǎn)換后，不可避免地造成了一些圖像細(xì)節(jié)的損失。VGA接口應(yīng)用于CRT顯示器無可厚非，但用于數(shù)字電視之類的顯示設(shè)備，則轉(zhuǎn)換過程的圖像損失會(huì)使顯示效果略微下降。1.5 DVI接口1.5.1 接口

9、圖目前的DVI接口分為兩種： 一個(gè)是DVI-D接口，只能接收數(shù)字信號(hào)，接口上只有3排8列共24個(gè)針腳，其中右上角的一個(gè)針腳為空。不兼容模擬信號(hào)。 另外一種則是DVI-I接口，可同時(shí)兼容模擬和數(shù)字信號(hào)。兼容模擬幸好并不意味著模擬信號(hào)的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上，而是必須通過一個(gè)轉(zhuǎn)換接頭才能使用，一般采用這種接口的顯卡都會(huì)帶有相關(guān)的轉(zhuǎn)換接頭。1.5.2 說明I全稱為Digital Visual Interface，它是1999年由Silicon Image、Intel（英特爾）、Compaq（康柏）、（）、Fujitsu（）等公司共同組成DDWG（Digital Display

10、Working Group，數(shù)字顯示工作組）推出的接口標(biāo)準(zhǔn)。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技術(shù)為基礎(chǔ)，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化傳輸差分信號(hào)）電子協(xié)議作為基本電氣連接。TMDS是一種微分信號(hào)機(jī)制，可以將象素?cái)?shù)據(jù)編碼，并通過串行連接傳遞。產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)由發(fā)送器按照TMDS協(xié)議編碼后通過TMDS通道發(fā)送給接收器，經(jīng)過解碼送給數(shù)字顯示設(shè)備。一個(gè)DVI顯示系統(tǒng)包括一個(gè)傳送器和一個(gè)接收器。傳送器是信號(hào)的來源，可以建在顯卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出現(xiàn)在顯卡PCB上；而接收器則是顯示器上的一

11、塊電路，它可以接受數(shù)字信號(hào)，將其解碼并傳遞到數(shù)字顯示電路中，通過這兩者，顯卡發(fā)出的信號(hào)成為顯示器上的圖象。1.5.3 評價(jià)顯示設(shè)備采用DVI接口具有主要有以下兩大優(yōu)點(diǎn)：1、速度快DVI傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，數(shù)字圖像信息不需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換，就會(huì)直接被傳送到顯示設(shè)備上，因此減少了數(shù)字模擬數(shù)字繁瑣的轉(zhuǎn)換過程，大大節(jié)省了時(shí)間，因此它的速度更快，有效消除拖影現(xiàn)象，而且使用DVI進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)沒有衰減，色彩更純凈，更逼真。2、畫面清晰計(jì)算機(jī)部傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把信號(hào)通過顯卡中的D/A（數(shù)字/模擬）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行、場同步信號(hào)，這些信號(hào)通過模

12、擬信號(hào)線傳輸?shù)揭壕Р窟€需要相應(yīng)的A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)再一次轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)才能在液晶上顯示出圖像來。在上述的D/A、A/D轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳輸過程中不可避免會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的損失和受到干擾，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)失真甚至顯示錯(cuò)誤，而DVI接口無需進(jìn)行這些轉(zhuǎn)換，避免了信號(hào)的損失，使圖像的清晰度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。1.6 SDI接口1.6.1 接口圖 1.6.2 說明SDI接口是“數(shù)字分量串行接口”。串行接口是把數(shù)據(jù)的各個(gè)比特以與相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過單一通道順序傳送的接口。由于串行數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)率很高，在傳送前必須經(jīng)過處理。用擾碼的不歸零倒置（NRZI）來代替早期的分組編碼，其標(biāo)準(zhǔn)為SMPTE-259

13、M和EBU-Tech-3267，標(biāo)準(zhǔn)包括了含數(shù)字音頻在的數(shù)字復(fù)合和數(shù)字分量信號(hào)。在傳送前，對原始數(shù)據(jù)流進(jìn)行擾頻，并變換為NRZI碼，確保在接收端可靠地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。這樣在概念上可以將數(shù)字串行接口理解為一種基帶信號(hào)調(diào)制。SDI接口能通過270Mb/s的串行數(shù)字分量信號(hào)，對于16：9格式圖像，應(yīng)能傳送360Mb/s的信號(hào)。1.6.3 評價(jià)SDI接口不能直接傳送壓縮數(shù)字信號(hào)，數(shù)字錄像機(jī)、硬盤等設(shè)備記錄的壓縮信號(hào)重放后，必須經(jīng)解壓并經(jīng)SDI接口輸出才能進(jìn)入SDI系統(tǒng)。如果反復(fù)解壓和壓縮，必將引起圖像質(zhì)量下降和延時(shí)增加，為此各種不同格式的數(shù)字錄像機(jī)和非線性編輯系統(tǒng)，規(guī)定了自己的用于直接傳輸壓縮數(shù)字信號(hào)的

14、接口。（a）索尼公司的串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接口SDDI（SerialDigital Data Interface），用于Betacam-SX非線性編輯或數(shù)字新聞傳輸系統(tǒng)，通過這種接口，可以4倍速從磁帶上載到磁盤。（b）索尼公司的4倍速串行數(shù)字接口QSDI（QuarterSerial Digital Interface），在DVCAM錄像機(jī)編輯系統(tǒng)中，通過該接口以4倍速從磁帶上載到磁盤、從磁盤下載到磁帶或在盤與盤之間進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝。（c）松下公司的壓縮串行數(shù)字接口CSDI（CompressionSerial Digital Interface），用于DVCPRO和Digital-S數(shù)字錄像機(jī)、非線性編輯系

15、統(tǒng)中，由帶基到盤基或盤基之間可以4倍速傳輸數(shù)據(jù)。以上三種接口互不兼容，但都與SDI接口兼容。在270Mb/s的SDI系統(tǒng)中，可進(jìn)行高速傳輸。這三種接口是為建立數(shù)字音視頻網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，這類網(wǎng)絡(luò)不象計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)那樣使用握手協(xié)議，而使用同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不會(huì)因路徑不同而出現(xiàn)延時(shí)。人們常在SDI信號(hào)中嵌入數(shù)字音頻信號(hào)，也就是將數(shù)字音頻信號(hào)插入到視頻信號(hào)的行、場同步脈沖（行、場消隱）期間與數(shù)字分量視頻信號(hào)同時(shí)傳輸。1.7 HDMI接口1.7.1 接口圖1.7.2 說明HDMI的英文全稱是“High Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒體接口。HDMI接口可以提供高達(dá)5Gbps

16、的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，可以傳送無壓縮的音頻信號(hào)與高分辨率視頻信號(hào)。同時(shí)無需在信號(hào)傳送前進(jìn)行數(shù)/模或者模/數(shù)轉(zhuǎn)換，可以保證最高質(zhì)量的影音信號(hào)傳送。應(yīng)用HDMI的好處是：只需要一條HDMI線，便可以同時(shí)傳送影音信號(hào)，而不像現(xiàn)在需要多條線材來連接；同時(shí)，由于無線進(jìn)行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換，能取得更高的音頻和視頻傳輸質(zhì)量。對消費(fèi)者而言，HDMI技術(shù)不僅能提供清晰的畫質(zhì)，而且由于音頻/視頻采用同一電纜，大大簡化了家庭影院系統(tǒng)的安裝。1.7.3 評價(jià)2002年的4月，日立、Silicon Image、湯姆遜、東芝共7家公司成立了HDMI組織開始制定新的專用于數(shù)字視頻/音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)。2002年歲末，高清晰數(shù)字多媒體

17、接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0標(biāo)準(zhǔn)頒布。與DVI相比，HDMI可以傳輸數(shù)字音頻信號(hào)，并增加了對HDCP的支持，同時(shí)提供了更好的DDC可選功能。HDMI支持5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，最遠(yuǎn)可傳輸15米，足以應(yīng)付一個(gè)1080p的視頻和一個(gè)8聲道的音頻信號(hào)。而因?yàn)橐粋€(gè)1080p的視頻和一個(gè)8聲道的音頻信號(hào)需求少于4GB/s，因此HDMI還有很大余量。這允許它可以用一個(gè)電纜分別連接DVD，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的設(shè)備具有“即插即用”的特點(diǎn)，信號(hào)源和顯示設(shè)備之間會(huì)自動(dòng)進(jìn)行“協(xié)商”

18、，自動(dòng)選擇最合適的視頻/音頻格式。HDMI在針腳上和I兼容，只是采用了不同的封裝：HDMI to DVI-D轉(zhuǎn)接頭：HDMI to DVI-D轉(zhuǎn)接線：1.8 IEEE1394接口1.8.1 接口圖 1.8.2 說明IEEE 1394也稱為火線或iLink，它能夠傳輸數(shù)字視頻和音頻與機(jī)器控制信號(hào)，具有較高的帶寬，且十分穩(wěn)定。通常它主要用來連接數(shù)碼攝像機(jī)、DVD錄像機(jī)等設(shè)備。IEEE 1394接口有兩種類型：6針的六角形接口和4針的小型四角形接口。6針的六角形接口可向所連接的設(shè)備供電，而4針的四角形接口則不能。1.8.3 評價(jià)它的設(shè)計(jì)初衷是成為電子設(shè)備(包括便攜式攝像機(jī)、個(gè)人電腦、數(shù)字電視機(jī)、音/

19、視頻接收器、DVD播放機(jī)、打印機(jī)等)之間的一個(gè)通用連接接口。1394電纜可以傳輸不同類型的數(shù)字信號(hào)，包括視頻、音頻、數(shù)碼音響、設(shè)備控制命令和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。IEEE 1394主要的性能特點(diǎn)如下：數(shù)字接口：數(shù)據(jù)能夠以數(shù)字形式傳輸，不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而降低了設(shè)備的復(fù)雜性，保證了信號(hào)的質(zhì)量。熱插拔：即系統(tǒng)在全速工作時(shí)，IEEE 1394設(shè)備也可以插入或拆除，用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)，增添一個(gè)1394器件，就像將電源線插入其電氣插座中一樣容易。1.9 BNC接口1.9.1 接口圖 1.9.2 說明BNC接口是指同軸電纜接口，BNC接口用于75歐同軸電纜連接用，提供收（RX）、發(fā)（TX）兩個(gè)通道，它用于非平衡信號(hào)的連接。

20、1.9.3 評價(jià)BNC（同軸電纜卡環(huán)形接口）接口主要用于連接高端家庭影院產(chǎn)品以與專業(yè)視頻設(shè)備。BNC電纜有5個(gè)連接頭，分別接收紅、綠、藍(lán)、水平同步和垂直同步信號(hào)。BNC接頭可以讓視頻信號(hào)互相間干擾減少，可達(dá)到最佳信號(hào)響應(yīng)效果。此外，由于BNC接口的特殊設(shè)計(jì)，連接非常緊，不必?fù)?dān)心接口松動(dòng)而產(chǎn)生接觸不良。2 音頻接口除了高清視頻帶來的視覺上的沖擊，音頻方面質(zhì)量也有很大提高，能給大家?guī)砀普娴默F(xiàn)場效果。對于目前經(jīng)常提到的音頻接口做一個(gè)說明。2.1 RCA模擬音頻RCA接頭就是常說的蓮花頭，利用RCA線纜傳輸模擬信號(hào)是目前最普遍的音頻連接方式。每一根RCA線纜負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)聲道的音頻信號(hào)，所以立體聲信

21、號(hào)，需要使用一對線纜。對于多聲道系統(tǒng)，就要根據(jù)實(shí)際的聲道數(shù)量配以一樣數(shù)量的線纜。立體聲RCA音頻接口，一般將右聲道用紅色標(biāo)注，左聲道則用藍(lán)色或者白色標(biāo)注。2.2 平衡模擬音頻大三芯插頭XLR接口與RCA模擬音頻線纜直接傳輸聲音的方式完全不同，平衡模擬音頻（Balanced Analog Audio）接口使用兩個(gè)通道分別傳送信號(hào)一樣而相位相反的信號(hào)。接收端設(shè)備將這兩組信號(hào)相減，干擾信號(hào)就被抵消掉，從而獲得高質(zhì)量的模擬信號(hào)。平衡模擬音頻通常采用XLR接口和大三芯接口。XLR俗稱卡儂頭，有三針插頭和鎖定裝置組成。由于采用了鎖定裝置，XLR連接相當(dāng)牢靠。大三芯接口則采用直徑為6.35毫米的插頭，其優(yōu)點(diǎn)

22、是耐磨損，適合反復(fù)插拔。平衡模擬音頻連接主要出現(xiàn)在高級模擬音響器材或?qū)I(yè)音頻設(shè)備上。2.3 S/PDIFS/PDIF（Sony/Philips Digital Interface，索尼和飛利浦?jǐn)?shù)字接口）是由SONY公司與PHILIPS公司聯(lián)合制定的一種數(shù)字音頻輸出接口。該接口廣泛應(yīng)用在CD播放機(jī)、聲卡與家用電器等設(shè)備上，能改善CD的音質(zhì)，給我們更純正的聽覺效果。該接口傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，所以不會(huì)像模擬信號(hào)那樣受到干擾而降低音頻質(zhì)量。需要注意的是，S/PDIF接口是一種標(biāo)準(zhǔn)，同軸數(shù)字接口和光線接口都屬于S/PDIF接口的疇。2.4 數(shù)字同軸數(shù)字同軸（Digital Coaxial）是利用S/PDI

23、F接口輸出數(shù)字音頻的接口。同軸線纜有兩個(gè)同心導(dǎo)體，導(dǎo)體和屏蔽層共用同一軸心。同軸線纜是由絕緣材料隔離的銅線導(dǎo)體，阻抗為75歐姆，在里層絕緣材料的外部是另一層環(huán)形導(dǎo)體與其絕緣體，整個(gè)電纜由聚氯乙烯或特氟綸材料的護(hù)套包住。同軸電纜的優(yōu)點(diǎn)是阻抗穩(wěn)定，傳輸帶寬高，保證了音頻的質(zhì)量。雖然同軸數(shù)字線纜的標(biāo)準(zhǔn)接頭為BNC接頭，但市面上的同軸數(shù)字線材多采用RCA接頭。2.5 光纖光纖（Optical）以光脈沖的形式來傳輸數(shù)字信號(hào)，其材質(zhì)以玻璃或有機(jī)玻璃為主。光纖同樣采用S/PDIF接口輸出，其是帶寬高，信號(hào)衰減小，常常用于連接DVD播放器和AV功放，支持PCM數(shù)字音頻信號(hào)、Dolby以與DTS音頻信號(hào)。2.6

24、 鳳凰頭鳳凰頭也經(jīng)常被用來作為音頻的輸入和輸出端口。3 視頻分辨率3.1 CIFCIF是常用的標(biāo)準(zhǔn)化圖像格式（Common Intermediate Format）。在H.323協(xié)議簇中，規(guī)定了視頻采集設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)采集分辨率。CIF = 352288像素。CIF格式具有如下特性：(1) 電視圖像的空間分辨率為家用錄像系統(tǒng)(Video Home System，VHS)的分辨率，即352288。(2) 使用非隔行掃描。(3) 使用NTSC幀速率，30幅/秒。(4) 使用1/2的PAL水平分辨率，即288線。(5) 對亮度和兩個(gè)色差信號(hào)(Y、Cb和Cr)分量分別進(jìn)行編碼，它們的取值圍同ITU-R BT

25、.601。即黑色=16，白色=235，色差的最大值等于240，最小值等于16。 下面為5種CIF 圖像格式的參數(shù)說明。sub-QCIF 12896 QCIF 176144 CIF 352288 4CIF 7045769CIF 1056864 16CIF 14081152目前在視頻會(huì)議行業(yè)中使用CIF、4CIF，而在監(jiān)控行業(yè)中使用CIF、HALF D1、D1等幾種分辨率。3.2 DCIF在視頻監(jiān)控中，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)一種更為有效的監(jiān)控視頻編碼分辨率（DCIF），其像素為528384。DCIF分辨率的是視頻圖像來歷是將奇、偶兩個(gè)HALF D1，經(jīng)反隔行變換，組成一個(gè)D1（720*576），D1作邊界處

26、理，變成4CIF（704576），4CIF經(jīng)水平3/4縮小、垂直2/3縮小，轉(zhuǎn)換成528384。528384的像素?cái)?shù)正好是CIF像素?cái)?shù)的兩倍，為了與常說的2CIF（704*288）區(qū)分，我們稱之為DOUBLE CIF，簡稱DCIF。顯然，DCIF在水平和垂直兩個(gè)方向上，比Half D1更加均衡。3.3 Dx系列/720p/1080pDx系列是數(shù)字電視系統(tǒng)顯示格式的標(biāo)準(zhǔn)，共分為如下五種規(guī)格。我們經(jīng)常說的高清視頻、超高清視頻的720p和1080p也是數(shù)字電視系統(tǒng)的顯示格式。D1：480i格式（525i）：720480（水平480線，隔行掃描），和NTSC模擬電視清晰度一樣，行頻為15.25kHz，

27、相當(dāng)于我們所說的4CIF（720576）。D2：480p格式（525p）：720480（水平480線，逐行掃描），較D1隔行掃描要清晰不少，和逐行掃描DVD規(guī)格一樣，行頻為31.5kHz。D3：1080i格式（1125i）：19201080（水平1080線，隔行掃描），高清采用最多的一種分辨率，分辨率為19201080i/60HZ，行頻為33.75kHz。D4：720p格式（750p）：1280720（水平720線，逐行掃描），雖然分辨率較D3要低，但是因?yàn)橹鹦袙呙瑁忻嫔细嗳烁杏X相對于1080i（實(shí)際逐次540線）視覺效果更加清晰。在最大分辨率達(dá)到19201080的情況下，D3要比D4感覺

28、更加清晰，尤其是文字表現(xiàn)力上，分辨率為1280720p/60HZ，行頻為45kHz。D5：1080p格式（1125p）：19201080（水平1080線，逐行掃描），目前民用高清視頻的最高標(biāo)準(zhǔn)，分辨率為19201080p/60HZ，行頻為67.5KHZ。其中D1 和D2標(biāo)準(zhǔn)是我們一般模擬電視的最高標(biāo)準(zhǔn)，并不能稱的上高清晰，D3的1080i標(biāo)準(zhǔn)是高清晰電視的基本標(biāo)準(zhǔn)，它可以兼容720p格式，而D5的1080p只是專業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn)，并不是民用級別的，上面所給出的60HZ只是理想狀態(tài)下的場頻，而它的行頻為67.5KHZ，目前還沒有如此高行頻的電視問世，實(shí)際在專業(yè)領(lǐng)域里1080p的場頻只有24HZ，25H

29、Z和30HZ。 需要指出的一點(diǎn)是，DVI接口是日本獨(dú)有的特殊接口，國電視幾乎沒有帶這種接口的，最多的是色差接口，而色差接口最多支持到D4，理論上肯定沒有HDMI（純數(shù)字信號(hào)，支持到1080p)的最高清晰度高，但在19201080以下分辨率的電視機(jī)上，一般也沒有很大差別。4 音頻技術(shù)視頻通訊過程是視頻和音頻的實(shí)時(shí)雙向完整通訊過程。在這個(gè)過程中我們?yōu)榱双@得高清晰視頻圖像，有時(shí)卻忽略了另外一個(gè)重要的過程音頻通訊過程。如果我們在觀看高清晰視頻圖像的時(shí)候，不能得到一個(gè)更清晰、連續(xù)的音頻效果。那么這個(gè)過程實(shí)際上就沒有任何意義，所以其重要性甚至超過視頻。在傳統(tǒng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)中音頻技術(shù)發(fā)展極其緩慢，原因在于目

30、前應(yīng)用于視頻通訊的音頻編解碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)都是為了保持傳輸時(shí)的低帶寬占用和較高的編解碼效率，從而將音頻信號(hào)的采樣頻率、采樣精度和采樣圍指標(biāo)做了極大的降低，使得所能提供的音頻清晰度和還原性都有很大程度上的衰減。與用于存儲(chǔ)和回放非實(shí)時(shí)壓縮協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)（如OGG、MP3等）相比，音頻的保真度非常低。這樣就在某種程度上對現(xiàn)場聲音的還原達(dá)不到要求。目前傳統(tǒng)視頻通訊過程中主要采用的是G.711、G.722、G.722.1、G.728等音頻標(biāo)準(zhǔn)，音頻寬度僅有50Hz7KHz單聲道，而人耳所能感知的自然界的頻響能力可以達(dá)到20Hz20KHz，因此，在對現(xiàn)場環(huán)境音的還原過程中過多的音頻信息的丟失造成了無法真實(shí)表現(xiàn)現(xiàn)場情

31、況。所以在高清晰視頻通訊過程中我們勢必要有一種相輔助的音頻處理方式解決此問題。使整個(gè)高清晰通訊過程更去近于完美。目前國際上對音頻處理技術(shù)上標(biāo)準(zhǔn)較多，在對下一代實(shí)時(shí)交互音頻處理上可以采用MPEG-1 Layer 2或AAC系列音頻，對選用標(biāo)準(zhǔn)的原則是，音頻頻響圍要達(dá)到22KHz，這樣就幾乎可以覆蓋了人耳聽覺的全部圍，甚至在高頻方面還有所超越，能夠使現(xiàn)場音頻得到真實(shí)自然的還原，并且在還原時(shí)可以采用雙聲道立體聲回放，使整個(gè)視頻通訊的聲音有更強(qiáng)的臨近感，達(dá)到CD級音質(zhì)。同時(shí)在對鏈路帶寬的適應(yīng)和編解碼效率上達(dá)到最佳。下面是各種音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的說明：4.1 G.711類型：Audio制定者：ITU-T所需頻

32、寬：64Kbps特性：算法復(fù)雜度小，音質(zhì)一般優(yōu)點(diǎn)：算法復(fù)雜度低，壓縮比?。–D音質(zhì)400kbps），編解碼延時(shí)最短（相對其它技術(shù)）缺點(diǎn)：占用的帶寬較高備注：70年代CCITT公布的G.711 64kb/s脈沖編碼調(diào)制PCM。4.2 G.721制定者：ITU-T所需帶寬：32Kbps音頻頻寬：3.4KHZ特性：相對于PCMA和PCMU，其壓縮比較高，可以提供2：1的壓縮比。優(yōu)點(diǎn)：壓縮比大缺點(diǎn)：聲音質(zhì)量一般備注：子帶ADPCM（SB-ADPCM）技術(shù)。G.721標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)代碼轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。它使用ADPCM轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)64 kb/s A律或律PCM速率和32 kb/s速率之間的相互轉(zhuǎn)換。4.3 G.7

33、22制定者：ITU-T所需帶寬：64Kbps音頻寬度：7KHZ特性：G722能提供高保真的語音質(zhì)量優(yōu)點(diǎn)：音質(zhì)好缺點(diǎn)：帶寬要求高備注：子帶ADPCM（SB-ADPCM）技術(shù)4.4 G.722.1制定者：ITU-T所需帶寬：32Kbps/24Kbps音頻寬度：7KHZ特性：可實(shí)現(xiàn)比G.722 編解碼器更低的比特率以與更大的壓縮。目標(biāo)是以大約一半的比特率實(shí)現(xiàn) G.722 大致相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量。優(yōu)點(diǎn)：音質(zhì)好缺點(diǎn)：帶寬要求高備注：目前大多用于電視會(huì)議系統(tǒng)。4.5 G.722.1附錄C制定者：ITU-T所需帶寬：48Kbps/32Kbps/4Kbps音頻寬度：14KHZ特性：采用自Polycom 的Siren1

34、4 專利算法，與早先的寬頻帶音頻技術(shù)相比具有突破性的優(yōu)勢，提供了低時(shí)延的14 kHz 超寬頻帶音頻，而碼率不到MPEG4 AAC-LD 替代編解碼器的一半，同時(shí)要求的運(yùn)算能力僅為十分之一到二十分之一，這樣就留出了更多的處理器周期來提高視頻質(zhì)量或者運(yùn)行因特網(wǎng)應(yīng)用程序，并且移動(dòng)設(shè)備上的電池續(xù)航時(shí)間也可延長。優(yōu)點(diǎn)：音質(zhì)更為清晰，幾乎可與CD 音質(zhì)媲美，在視頻會(huì)議等應(yīng)用中可以降低聽者的疲勞程度。缺點(diǎn)：是Polycom的專利技術(shù)。備注：目前大多用于電視會(huì)議系統(tǒng)4.6 G.723(低碼率語音編碼算法)制定者：ITU-T所需帶寬：5.3Kbps/6.3Kbps音頻寬度：3.4KHZ特性：語音質(zhì)量接近良，帶寬

35、要求低，高效實(shí)現(xiàn)，便于多路擴(kuò)展，可利用C5402片16kRAM實(shí)現(xiàn)53coder。達(dá)到ITU-TG723要求的語音質(zhì)量，性能穩(wěn)定。可用于IP語音信源編碼或高效語音壓縮存儲(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)：碼率低，帶寬要求較小。并達(dá)到ITU-TG723要求的語音質(zhì)量，性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)：聲音質(zhì)量一般備注：G.723語音編碼器是一種用于多媒體通信，編碼速率為5.3kbits/s和6.3kbit/s的雙碼率編碼方案。G.723標(biāo)準(zhǔn)是國際電信聯(lián)盟（ITU）制定的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)組成部分，可以應(yīng)用于IP等系統(tǒng)中。其中，5.3kbits/s碼率編碼器采用多脈沖最大似然量化技術(shù)（MPMLQ），6.3kbits/s碼率編碼器采用代數(shù)

36、碼激勵(lì)線性預(yù)測技術(shù)。4.7 G.723.1(雙速率語音編碼算法)制定者：ITU-T所需帶寬：5.3Kbps(22.9)音頻寬度：3.4KHZ特性：能夠?qū)σ魳泛推渌纛l信號(hào)進(jìn)行壓縮和解壓縮，但它對語音信號(hào)來說是最優(yōu)的。G.723.1采用了執(zhí)行不連續(xù)傳輸?shù)撵o音壓縮，這就意味著在靜音期間的比特流中加入了人為的噪聲。除了預(yù)留帶寬之外，這種技術(shù)使發(fā)信機(jī)的調(diào)制解調(diào)器保持連續(xù)工作，并且避免了載波信號(hào)的時(shí)通時(shí)斷。優(yōu)點(diǎn)：碼率低，帶寬要求較小。并達(dá)到ITU-TG723要求的語音質(zhì)量，性能穩(wěn)定,避免了載波信號(hào)的時(shí)通時(shí)斷。缺點(diǎn)：語音質(zhì)量一般備注：G.723.1算法是ITU-T建議的應(yīng)用于低速率多媒體服務(wù)中語音或其它音

37、頻信號(hào)的壓縮算法，其目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)包括H.323、H.324等多媒體通信系統(tǒng)。目前該算法已成為IP系統(tǒng)中的必選算法之一。4.8 G.728制定者：ITU-T所需帶寬：16Kbps/8Kbps音頻寬度：3.4KHZ特性：用于IP、衛(wèi)星通信、語音存儲(chǔ)等多個(gè)領(lǐng)域。G.728是一種低時(shí)延編碼器，但它比其它的編碼器都復(fù)雜，這是因?yàn)樵诰幋a器中必須重復(fù)做50階LPC分析。G.728還采用了自適應(yīng)后置濾波器來提高其性能。優(yōu)點(diǎn)：后向自適應(yīng)，采用自適應(yīng)后置濾波器來提高其性能缺點(diǎn)：比其它的編碼器都復(fù)雜備注：G.728 16kb/s短延時(shí)碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼（LD-CELP）。1996年ITU公布了G.728 8kb/

38、s的CSACELP算法，可以用于IP、衛(wèi)星通信、語音存儲(chǔ)等多個(gè)領(lǐng)域。16 kbps G.728低時(shí)延碼激勵(lì)線性預(yù)測。 G.728是低比特線性預(yù)測合成分析編碼器（G.729和G.723.1）和后向ADPCM編碼器的混合體。G.728是LD-CELP編碼器，它一次只處理5個(gè)樣點(diǎn)。對于低速率（56128 kbps）的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）可視，G.728是一種建議采用的語音編碼器。由于其后向自適應(yīng)特性，因此G.728是一種低時(shí)延編碼器，但它比其它的編碼器都復(fù)雜，這是因?yàn)樵诰幋a器中必須重復(fù)做50階LPC分析。G.728還采用了自適應(yīng)后置濾波器來提高其性能。4.9 G.729制定者：ITU-T所需帶

39、寬：8Kbps音頻寬度：3.4KHZ特性：在良好的信道條件下要達(dá)到長話質(zhì)量，在有隨機(jī)比特誤碼、發(fā)生幀丟失和多次轉(zhuǎn)接等情況下要有很好的穩(wěn)健性等。這種語音壓縮算法可以應(yīng)用在很廣泛的領(lǐng)域中，包括、無線通信、數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)和數(shù)字專用線路。 G.729算法采用“共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼方案”（CS-ACELP）算法。這種算法綜合了波形編碼和參數(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)，以自適應(yīng)預(yù)測編碼技術(shù)為基礎(chǔ)，采用了矢量量化、合成分析和感覺加權(quán)等技術(shù)。 G.729編碼器是為低時(shí)延應(yīng)用設(shè)計(jì)的，它的幀長只有10ms，處理時(shí)延也是10ms，再加上5ms的前視，這就使得G.729產(chǎn)生的點(diǎn)到點(diǎn)的時(shí)延為25ms，比特率為8 kbps。優(yōu)

40、點(diǎn)：語音質(zhì)量良，應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，采用了矢量量化、合成分析和感覺加權(quán)，提供了對幀丟失和分組丟失的隱藏處理機(jī)制。缺點(diǎn)：在處理隨機(jī)比特錯(cuò)誤方面性能不好。備注：國際電信聯(lián)盟（ITU-T）于1995年11月正式通過了G.729。ITU-T建議G.729也被稱作“共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼本激勵(lì)線性預(yù)測編碼方案”(CS-ACELP)，它是當(dāng)前較新的一種語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)。G.729是由美國、法國、日本和加拿大的幾家著名國際電信實(shí)體聯(lián)合開發(fā)的。4.10G.729A制定者：ITU-T所需帶寬：8Kbps(34.4)音頻寬度：3.4KHZ特性：復(fù)雜性較G.729低，性能較G.729差。優(yōu)點(diǎn)：語音質(zhì)量良，降低了計(jì)算的復(fù)雜度以便于實(shí)

41、時(shí)實(shí)現(xiàn)，提供了對幀丟失和分組丟失的隱藏處理機(jī)制缺點(diǎn)：性能較G.729差備注：96年ITU-T又制定了G.729的簡化方案G.729A，主要降低了計(jì)算的復(fù)雜度以便于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，因此目前使用的都是G.729A。4.11MPEG-1 audio layer 1制定者：MPEG所需帶寬：384kbps（壓縮4倍）音頻寬度：特性：編碼簡單，用于數(shù)字盒式錄音磁帶，2聲道，VCD中使用的音頻壓縮方案就是MPEG-1層。優(yōu)點(diǎn)：壓縮方式相對時(shí)域壓縮技術(shù)而言要復(fù)雜得多，同時(shí)編碼效率、聲音質(zhì)量也大幅提高，編碼延時(shí)相應(yīng)增加?？梢赃_(dá)到“完全透明”的聲音質(zhì)量（EBU音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）缺點(diǎn)：頻寬要求較高備注：MPEG-1聲音壓縮編碼

42、是國際上第一個(gè)高保真聲音數(shù)據(jù)壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)，它分為三個(gè)層次：-層1(Layer 1)：編碼簡單，用于數(shù)字盒式錄音磁帶-層2(Layer 2)：算法復(fù)雜度中等，用于數(shù)字音頻廣播(DAB)和VCD等-層3(Layer 3)：編碼復(fù)雜，用于互聯(lián)網(wǎng)上的高質(zhì)量聲音的傳輸，如MP3音樂壓縮10倍4.12MPEG-1 audio layer 2,即MP2制定者：MPEG所需帶寬：256192kbps（壓縮68倍）音頻寬度：特性：算法復(fù)雜度中等，用于數(shù)字音頻廣播(DAB)和VCD等，2聲道，而MUSICAM由于其適當(dāng)?shù)膹?fù)雜程度和優(yōu)秀的聲音質(zhì)量，在數(shù)字演播室、DAB、DVB等數(shù)字節(jié)目的制作、交換、存儲(chǔ)、傳送中得

43、到廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：壓縮方式相對時(shí)域壓縮技術(shù)而言要復(fù)雜得多，同時(shí)編碼效率、聲音質(zhì)量也大幅提高，編碼延時(shí)相應(yīng)增加。可以達(dá)到“完全透明”的聲音質(zhì)量（EBU音質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）缺點(diǎn)：備注：同MPEG-1 audio layer 14.13MPEG-1 audio layer 3(MP3)制定者：MPEG所需帶寬：128112kbps（壓縮1012倍）音頻寬度：特性：編碼復(fù)雜，用于互聯(lián)網(wǎng)上的高質(zhì)量聲音的傳輸，如MP3音樂壓縮10倍，2聲道。MP3是在綜合MUSICAM和ASPEC的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出的混合壓縮技術(shù)，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，MP3的復(fù)雜度顯得相對較高，編碼不利于實(shí)時(shí)，但由于MP3在低碼率條件下高水準(zhǔn)的聲音

44、質(zhì)量，使得它成為軟解壓與網(wǎng)絡(luò)廣播的寵兒。優(yōu)點(diǎn)：壓縮比高，適合用于互聯(lián)網(wǎng)上的傳播缺點(diǎn)：MP3在128KBitrate與以下時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的高頻丟失備注：同MPEG-1 audio layer 14.14MPEG-2 audio layer制定者：MPEG所需帶寬：與MPEG-1層1，層2，層3一樣音頻寬度：特性：MPEG-2的聲音壓縮編碼采用與MPEG-1聲音一樣的編譯碼器，層1, 層2和層3的結(jié)構(gòu)也一樣，但它能支持5.1聲道和7.1聲道的環(huán)繞立體聲。優(yōu)點(diǎn)：支持5.1聲道和7.1聲道的環(huán)繞立體聲缺點(diǎn)：備注：MPEG-2的聲音壓縮編碼采用與MPEG-1聲音一樣的編譯碼器，層1, 層2和層3的結(jié)構(gòu)也

45、一樣，但它能支持5.1聲道和7.1聲道的環(huán)繞立體聲。4.15AAC-LD (dvanced Audio Coding，先進(jìn)音頻編碼)制定者：MPEG所需帶寬：48-64 kbps音頻寬度：22KHZ特性：提供高質(zhì)量的低延時(shí)的音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，以其20ms的算法延時(shí)提供更高的比特率和各種聲音信號(hào)的高質(zhì)量音頻。缺點(diǎn)： 備注：超寬帶編解碼器技術(shù)支持高達(dá)48KHz采樣率的語音傳輸，與傳統(tǒng)的窄帶與寬帶語音編解碼器相比大幅提高了音質(zhì)。該技術(shù)可提供接近CD音質(zhì)的音頻，數(shù)據(jù)速率高達(dá)4864kbps，不僅提高了IP語音與視頻應(yīng)用的清晰度，而且支持音樂傳輸功能。高清語音通道支持更高的采樣率，配合音頻編解碼器的高保真音

46、效，顯著豐富并擴(kuò)展了頻譜兩端的音質(zhì)圍，有效改善了語音回響性能，提高了清晰度。視頻基礎(chǔ)知識(shí)多媒體的應(yīng)用已經(jīng)深入人們生活，視頻會(huì)議已經(jīng)成為工作會(huì)議、教學(xué)中重要的手段之一。高清電視、高清視訊也是現(xiàn)在人們茶余飯后的談資，那么什么是高清的標(biāo)準(zhǔn)？什么是高清的分辨率？計(jì)算機(jī)行業(yè)中的顯示器與電視行業(yè)中的分辨率有什么區(qū)別？為什么視頻會(huì)議、數(shù)字電視在圖像采樣上采用子采樣的方式？高清視頻會(huì)議和高清電視是怎么統(tǒng)一起來的？本文就為你解開視頻的層層面紗，深入了解視頻會(huì)議的基礎(chǔ)知識(shí)。1 逐行掃描與隔行掃描隔行（interlaced）和逐行（progressive）都是CRT時(shí)代顯示器的水平掃描方式。CRT的每一幀畫面都通過

47、電器槍自上而下的掃描來完成。這一過程中，如果逐一完成每一條水平掃描線，就稱作逐行掃描。如果先掃描所有奇數(shù)掃描線，再完成偶數(shù)掃描線，就是隔行掃描，每一幀(Frame)圖像通過兩場(Filed)掃描完成，第一場只掃描奇數(shù)行，第二場只掃描偶數(shù)行。圖1 隔行掃描(左圖是奇數(shù)場，右圖是偶數(shù)場)圖2 逐行掃描進(jìn)入到數(shù)字時(shí)代，雖然采用液晶、等離子等數(shù)字技術(shù)的電視機(jī)本身不再采用CRT掃描顯示方式，但是隔行和逐行卻仍然成為高清信號(hào)的兩種格式。經(jīng)常見到的720p、1080i、1080p中的P就是指逐行掃描，I指隔行掃描。逐行掃描和隔行掃描的特點(diǎn)： 逐行掃描的圖像畫面平滑、無閃爍； 隔行掃描行間閃爍比較明顯、會(huì)造成

48、鋸齒現(xiàn)象，它們是由組成單一幀的兩個(gè)視場間的相對位移造成的； 隔行掃描是一種壓縮方式，用幀周期一半的時(shí)間，通過偏置兩個(gè)視場來組建一幀，減少了一半需要傳輸或儲(chǔ)存的信息量；對于未被壓縮的隔行高清晰度視頻，這個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生速度大約是前面的兩倍。 圖3 逐行掃描與隔行掃描圖像質(zhì)量對比2 顏色空間2.1 光和顏色可見光是波長在380 nm780 nm 之間的電磁波，我們看到的大多數(shù)光不是一種波長的光，而是由許多不同波長的光組合成的。如果光源由單波長組成，就稱為單色光源。該光源具有能量，也稱強(qiáng)度。實(shí)際中，只有極少數(shù)光源是單色的，大多數(shù)光源是由不同波長組成，每個(gè)波長的光具有自身的強(qiáng)度。這稱為光源的光譜分析。顏色是

49、視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果。研究表明，人的視網(wǎng)膜有對紅、綠、藍(lán)顏色敏感程度不同的三種錐體細(xì)胞。紅、綠和藍(lán)三種錐體細(xì)胞對不同頻率的光的感知程度不同，對不同亮度的感知程度也不同。自然界中的任何一種顏色都可以由R，G，B 這3 種顏色值之和來確定，以這三種顏色為基色構(gòu)成一個(gè)RGB 顏色空間，基色的波長分別為700 nm(紅色)、546.1nm(綠色)和435.8 nm(藍(lán)色)。顏色R(紅色的百分比)G(綠色的百分比)B(藍(lán)色的百分比)，只要其中一種不是由其它兩種顏色生成，可以選擇不同的三基色構(gòu)造不同的顏色空間。 圖4 顏色構(gòu)成原理2.2 顏色的度量圖像的數(shù)字化首選要考慮到如何用數(shù)字來描述顏色。國際照

50、明委員會(huì)CIE（International Commission on Illumination ）對顏色的描述作了一個(gè)通用的定義，用顏色的三個(gè)特性來區(qū)分顏色。這些特性是色調(diào)，飽和度和明度，它們是顏色所固有的并且是截然不同的特性。 色調(diào)(hue)又稱為色相，指顏色的外觀，用于區(qū)別顏色的名稱或顏色的種類。色調(diào)用紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、靛、紫等術(shù)語來刻畫。用于描述感知色調(diào)的一個(gè)術(shù)語是色彩(colorfulness)。 飽和度(saturation)是相對于明度的一個(gè)區(qū)域的色彩，是指顏色的純潔性，它可用來區(qū)別顏色明暗的程度。完全飽和的顏色是指沒有滲入白光所呈現(xiàn)的顏色，例如僅由單一波長組成的光譜色就是

51、完全飽和的顏色。 明度(brightness)是視覺系統(tǒng)對可見物體輻射或者發(fā)光多少的感知屬性。它和人的感知有關(guān)。由于明度很難度量，因此國際照明委員會(huì)定義了一個(gè)比較容易度量的物理量，稱為亮度(luminance) 來度量明度，亮度(luminance)即輻射的能量。明度的一個(gè)極端是黑色(沒有光)，另一個(gè)極端是白色，在這兩個(gè)極端之間是灰色。 光亮度(lightness)是人的視覺系統(tǒng)對亮度(luminance)的感知響應(yīng)值，光亮度可用作顏色空間的一個(gè)維，而明度(brightness)則僅限用于發(fā)光體,該術(shù)語用來描述反射表面或者透射表面。2.3 顏色空間顏色空間是表示顏色的一種數(shù)學(xué)方法，人們用它來指

52、定和產(chǎn)生顏色，使顏色形象化。顏色空間中的顏色通常使用代表三個(gè)參數(shù)的三維坐標(biāo)來指定，這些參數(shù)描述的是顏色在顏色空間中的位置，但并沒有告訴我們是什么顏色，其顏色要取決于我們使用的坐標(biāo)。從技術(shù)上角度區(qū)分，顏色空間可考慮分成如下三類： RGB 型顏色空間/計(jì)算機(jī)圖形顏色空間：這類模型主要用于電視機(jī)和計(jì)算機(jī)的顏色顯示系統(tǒng)。例如，RGB，HSI, HSL 和HSV 等顏色空間。 XYZ 型顏色空間/CIE 顏色空間：這類顏色空間是由國際照明委員會(huì)定義的顏色空間，通常作為國際性的顏色空間標(biāo)準(zhǔn)，用作顏色的基本度量方法。例如，CIE 1931 XYZ，L*a*b，L*u*v 和LCH 等顏色空間就可作為過渡性的

53、轉(zhuǎn)換空間。 YUV 型顏色空間/電視系統(tǒng)顏色空間：由廣播電視需求的推動(dòng)而開發(fā)的顏色空間，主要目的是通過壓縮色度信息以有效地播送彩色電視圖像。例如，YUV，YIQ，ITU-R BT.601 YCbCr, ITU-R BT.709 YCbCr 和SMPTE-240M YPbPr等顏色空間。2.4 顏色空間的轉(zhuǎn)換不同顏色可以通過一定的數(shù)學(xué)關(guān)系相互轉(zhuǎn)換： 有些顏色空間之間可以直接變換。例如，RGB 和HSL，RGB 和HSB，RGB 和RGB, RGB和YCrCb，CIE XYZ 和CIE L*a*b*等。 有些顏色空間之間不能直接變換。例如，RGB 和CIE La*b*, CIE XYZ和HSL，H

54、SL 和YCbCr 等，它們之間的變換需要借助其他顏色空間進(jìn)行過渡。其中，RGB和YCbCr 兩個(gè)彩色空間之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用下式表示： Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B Cr = (0.500R - 0.4187G- 0.0813B) + 128 Cb = (-0.1687R - 0.3313G + 0.500B) + 128圖5 色彩空間的變換YCbCr中，Y表示亮度，CbCr表示色差。YCbCr彩色空間的特點(diǎn)： 亮度信號(hào)和色度信號(hào)相互獨(dú)立的 -可以對這些單色圖分別進(jìn)行編碼。這就是為什么黑白電視能接收彩色電視信號(hào)的原因。 人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨能力遠(yuǎn)比對亮度細(xì)節(jié)的分辨

55、能力低-可以把幾個(gè)相鄰像素不同的彩色值當(dāng)作一樣的彩色值來處理，從而減少所需的存儲(chǔ)容量和傳輸量。3 電視制式3.1 彩色電視制式目前世界上現(xiàn)行的彩色電視制式有三種：NTSC 制、PAL 制和SECAM 制。這里不包括高清晰度彩色電視HDTV (High-Definition television)。1. NTSC制式NTSC(National Television Systems Committee)彩色電視制是1952 年美國國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)定義的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為正交平衡調(diào)幅制。美國、加拿大等大部分西半球國家，以與日本、國、菲律賓等國和中國的采用這種制式。 NTSC 彩色電視制的主要特

56、性是： (1) 525 行/幀, 30 幀/秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame)； (2) 高寬比：電視畫面的長寬比(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(field)，262.5 線/場； (4) 在每場的開始部分保留20 掃描線作為控制信息，因此只有485 條線的可視數(shù)據(jù)； (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。 一幀圖像的總行數(shù)為525 行，分兩場掃描。行掃描頻率為15750 Hz，周期為63.5s；場掃描頻率是60

57、 Hz，周期為16.67 ms；幀頻是30 Hz，周期33.33ms。每一場的掃描行數(shù)為525/2=262.5 行。除了兩場的場回掃外，實(shí)際傳送圖像的行數(shù)為480 行。2. PAL制式 由于NTSC 制存在相位敏感造成彩色失真的缺點(diǎn)，因此德國于1962 年制定了PAL(Phase-Alternative Line)制彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制。德國、英國等一些西歐國家，以與中國、朝鮮等國家采用這種制式。 PAL 電視制的主要掃描特性是： (1) 625 行(掃描線)/幀，25 幀/秒(40 ms/幀)； (2)長寬比(aspect ratio)：4:3； (3) 隔行掃描，2

58、 場/幀，312.5 行/場； (4) 顏色模型：YUV。3. SECAM制式 法國制定了SECAM (法文：Sequential Coleur Avec Memoire)彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，稱為順序傳送彩色與存儲(chǔ)制。法國、聯(lián)與東歐國家采用這種制式。世界上約有65 個(gè)地區(qū)和國家試驗(yàn)這種制式。 這種制式與PAL 制類似，其差別是SECAM 中的色度信號(hào)是頻率調(diào)制(FM)，而且它的兩個(gè)色差信號(hào)：紅色差(R-Y)和藍(lán)色差(B-Y)信號(hào)是按行的順序傳輸?shù)?。圖像寬高比為4:3，625 線，50 Hz，6 MHz 電視信號(hào)帶寬，總帶寬8 MHz。表1 電視制式的比較制式名歷史應(yīng)用區(qū)別NTSC制(Nation

59、al Television Systems Committee)正交平衡調(diào)幅制1952年美國國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)定義的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn)美國、加拿大等大部分西半球國家，以與日本、國、菲律賓等國和中國的采用這種制式525行/幀, 30幀/秒;隔行掃描;顏色模型：YIQ PAL制(Phase-Alternative Line)逐行倒相正交平衡調(diào)幅制德國(當(dāng)時(shí)的西德)于1962年制定德國、英國等一些西歐國家，以與中國、朝鮮等國家采用這種制式625行(掃描線)/幀，25幀/秒;隔行掃描，2場/幀，;顏色模型：YUV SECAM制。(法文：Sequential Coleur Avec Memoire)順序傳

60、送彩色與存儲(chǔ)制法國制定法國、聯(lián)與東歐國家采用這種制式。世界上約有65個(gè)地區(qū)和國家試驗(yàn)這種制式625行(掃描線)/幀，25幀/秒;隔行掃描3.2 彩色電視的顏色空間在彩色電視中，用Y、C1, C2 彩色表示法分別表示亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)，C1，C2 的含義與具體的應(yīng)用有關(guān)。在NTSC 彩色電視制中，C1，C2 分別表示I、Q 兩個(gè)色差信號(hào)；在PAL 彩色電視制中，C1，C2 分別表示U、V 兩個(gè)色差信號(hào)；在CCIR 601 數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中，C1，C2 分別表示Cr，Cb 兩個(gè)色差信號(hào)。所謂色差是指基色信號(hào)中的三個(gè)分量信號(hào)(即R、G、B)與亮度信號(hào)之差。(1) NTSC 的YIQ 顏色空間與RGB 顏色空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： Y=0.30R+0.59G+0.11B I=0.74(RY)0.27(BY) = 0.60R+0.28G+0.32B Q=0.48(RY)0.27(BY) = 0.21R+0.52G+0.31B(2) PAL 的YUV 顏色空間與RGB 顏色空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： Y=0.30R+0.59G+0.11B U=0.493(BY) = 0.15R0.29G+0.44B Q=0.877(RY) = 0.62R0.52G0.10B4 視頻圖像采樣模擬視頻的數(shù)字化包括不少技術(shù)問題，如電視信號(hào)具有不同的制式而且采用復(fù)合的YUV 信號(hào)