视频基础知识

多媒体的应用已经深入人们生活，视频会议已经成为工作会议、教学中重要的手段之一。高清电视、高清视讯也是现在人们茶余饭后的谈资，那么什么是高清的标准？什么是高清的分辨率？计算机行业中的显示器与电视行业中的分辨率有什么区别？为什么视频会议、数字电视在图像采样上采用子采样的方式？高清视频会议和高清电视是怎么统一起来的？本文就为你解开视频的层层面纱，深入了解视频会议的基础知识。

1 逐行扫描与隔行扫描

隔行（interlaced）和逐行（progressive）都是CRT时代显示器的水平扫描方式。CRT的每一帧画面都通过电器枪自上而下的扫描来完成。这一过程中，如果逐一完成每一条水平扫描线，就称作逐行扫描。如果先扫描所有奇数扫描线，再完成偶数扫描线，就是隔行扫描，每一帧(Frame)图像通过两场(Filed)扫描完成，第一场只扫描奇数行，第二场只扫描偶数行。

             图1 隔行扫描(左图是奇数场，右图是偶数场)

           图2 逐行扫描

进入到数字时代，虽然采用液晶、等离子等数字技术的电视机本身不再采用CRT扫描显示方式，但是隔行和逐行却仍然成为高清信号的两种格式。经常见到的720p、1080i、1080p中的P就是指逐行扫描，I指隔行扫描。

逐行扫描和隔行扫描的特点：

• 逐行扫描的图像画面平滑、无闪烁；
• 隔行扫描行间闪烁比较明显、会造成锯齿现象，它们是由组成单一帧的两个视场间的相对位移造成的；
• 隔行扫描是一种压缩方式，用帧周期一半的时间，通过偏置两个视场来组建一帧，减少了一半需要传输或储存的信息量；对于未被压缩的隔行高清晰度视频，这个数据产生速度大约是前面的两倍。

图3 逐行扫描与隔行扫描图像质量对比

2 颜色空间

2.1 光和颜色

可见光是波长在380 nm～780 nm 之间的电磁波，我们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许多不同波长的光组合成的。如果光源由单波长组成，就称为单色光源。该光源具有能量，也称强度。实际中，只有极少数光源是单色的，大多数光源是由不同波长组成，每个波长的光具有自身的强度。这称为光源的光谱分析。

颜色是视觉系统对可见光的感知结果。研究表明，人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞。红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同。

自然界中的任何一种颜色都可以由R，G，B 这3 种颜色值之和来确定，以这三种颜色为基色构成一个RGB 颜色空间，基色的波长分别为700 nm(红色)、546.1nm(绿色)和435.8 nm(蓝色)。

颜色＝R(红色的百分比)＋G(绿色的百分比)＋B(蓝色的百分比)，只要其中一种不是由其它两种颜色生成，可以选择不同的三基色构造不同的颜色空间。

图4 颜色构成原理

2.2 颜色的度量

图像的数字化首选要考虑到如何用数字来描述颜色。国际照明委员会CIE（International Commission on Illumination ）对颜色的描述作了一个通用的定义，用颜色的三个特性来区分颜色。这些特性是色调，饱和度和明度，它们是颜色所固有的并且是截然不同的特性。
    色调(hue)又称为色相，指颜色的外观，用于区别颜色的名称或颜色的种类。色调用红、橙、黄、绿、青、蓝、靛、紫等术语来刻画。用于描述感知色调的一个术语是色彩(colorfulness)。
    饱和度(saturation)是相对于明度的一个区域的色彩，是指颜色的纯洁性，它可用来区别颜色明暗的程度。完全饱和的颜色是指没有渗入白光所呈现的颜色，例如仅由单一波长组成的光谱色就是完全饱和的颜色。
    明度(brightness)是视觉系统对可见物体辐射或者发光多少的感知属性。它和人的感知有关。由于明度很难度量，因此国际照明委员会定义了一个比较容易度量的物理量，称为亮度(luminance) 来度量明度，亮度(luminance)即辐射的能量。明度的一个极端是黑色(没有光)，另一个极端是白色，在这两个极端之间是灰色。
    光亮度(lightness)是人的视觉系统对亮度(luminance)的感知响应值，光亮度可用作颜色空间的一个维，而明度(brightness)则仅限用于发光体,该术语用来描述反射表面或者透射表面。

2.3 颜色空间

颜色空间是表示颜色的一种数学方法，人们用它来指定和产生颜色，使颜色形象化。颜色空间中的颜色通常使用代表三个参数的三维坐标来指定，这些参数描述的是颜色在颜色空间中的位置，但并没有告诉我们是什么颜色，其颜色要取决于我们使用的坐标。

从技术上角度区分，颜色空间可考虑分成如下三类：

Ø         RGB 型颜色空间/计算机图形颜色空间：这类模型主要用于电视机和计算机的颜色显示系统。例如，RGB，HSI, HSL 和HSV 等颜色空间。

Ø         XYZ 型颜色空间/CIE 颜色空间：这类颜色空间是由国际照明委员会定义的颜色空间，通常作为国际性的颜色空间标准，用作颜色的基本度量方法。例如，CIE 1931 XYZ，L*a*b，L*u*v 和LCH 等颜色空间就可作为过渡性的转换空间。

Ø         YUV 型颜色空间/电视系统颜色空间：由广播电视需求的推动而开发的颜色空间，主要目的是通过压缩色度信息以有效地播送彩色电视图像。例如，YUV，YIQ，ITU-R BT.601 Y'CbCr, ITU-R BT.709 Y'CbCr 和SMPTE-240M Y'PbPr 等颜色空间。

原文链接:http://www.h3c.com/cn/d_200802/335912_30003_0.htm