数字视频基础（一）分类：生活百科 2014...-白红宇

数字视频基础（一）分类：生活百科 2014...

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发布时间：2019-06-14

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1. 基本概念

1.1视频的表示

1.1.1图像的表示

把一个图像用一个个像素来表示，每个像素有确定的位置和确定的亮度值（这里假设是黑白图像）。于是构成了图象。

比如下面的图片：

我们用0表示白，1表示黑，则图像可表示成：

图像有2个分辨率：一个是空间分辨率，也就是图中的水平分辨率N和垂直分辨率M；另一个是灰度级分辨率，也就是用几个bit来表示灰度等级。极端的有二值图，如刚才那个“1”的图。

1.1.2视频的表示

视频也就是在时间轴上的图像序列，如果把图像看成是二维（空间x，y），那么视频就是三维了（空间x，y，加时间t，这个t有时候可能是帧号）。视频的数学表达是f(x, y, t)或f( ,t) 或f(x, y, n)或f( ,n)

每秒图像的帧数，称为视频的帧频。

1.1.3逐行视频和隔行视频

逐行扫描就是成像时一行行扫描形成一帧视频，显示的时候将一帧视频显示在屏幕上。

隔行视频是成像时先扫描偶数行，形成一场叫偶场，然后再扫描奇数行形成奇场图像。这样将一帧图像分成了2场：偶场和奇场，这两场在空间上和时间上都是不一样的。显示的时候，也应该先在显示器的偶行位置显示偶场图像，再在奇行位置显示奇场图像。

逐行视频和隔行视频的比较：

下面讨论一些问题：

（1）为什么有隔行扫描这种视频格式？

假设一个720x576分辨率帧频是25Hz的视频，如果是逐行扫描，则数据量为720x576x25像素/秒。如果我们采用隔行扫描，则数据量为720x288x50像素/秒，隔行扫描是场频为50Hz。显然数据量是相同的，但是，隔行扫描带来的好处是图像的刷新频率是50Hz了，这样大大降低了早期显像管显示器的显示视觉效果，视频闪烁感会大大降低。

（2）隔行视频的显示问题：

我们现在大量使用的LCD显示器均是逐行扫描的显示器，对于隔行视频，要把奇偶两场合并到一起形成一帧一次性显示出来，我们前面讨论过偶场和奇场在空间上和时间上都是不一样的，因此，这种简单的合并，如果图像是静止的，不会有问题；但是如果摄像机是运动的，或者说图像内容是运动的，就会出现毛刺样的锯齿问题，图像质量严重恶化，如下图，这个图是不难理解的且一定要理解。如何解决这个问题，需要一个去隔行算法，我们后面再做介绍。

（3）隔行视频的分辨率的问题

如果视频内容是静止的，那么隔行视频能达到逐行视频的分辨率。如果视频内容是变化的，在隔行显示器中显示，垂直方向分辨率会降低一半连载逐行显示器中显示，即便采用去隔行算法，垂直分布率也会略有降低。

1.2 色彩空间

1.2.1 不同的色彩空间用处不一样

对于黑白图像，一个像素，我们用亮度（或灰度）来表示其亮暗程度，一般我们用8bit或10bit、甚至16bit的无符合整数来表示一个像素的灰度。

对于彩色图像，我们都知道可以用R(红分量）、G（绿色分量）、B（蓝色分量）来这三个分量表示一个像素。

用RGB来表示图像非常适合CCD、显示器等设备，但是有时做图像处理时用RGB并不是很方便，比如：我们想调整图像亮度、饱和度等的时候，或者仅仅想调整亮度的时候，或者分析视频对象的亮度特征的时候，我们在RGB这个色彩空间是做。于是，我们又用了YUV（YCbCr）、HSI等色彩空间，无论是RGB、YUV、HSI它们都能够对彩色图像进行表述，因此，互相之间可以转换。

HSI：H分量反映色度，S分量反映饱和度，I分量反映亮度。

YUV（YCbCr）：Y亮度分量，U、V（或Cb、Cr）颜色分量。