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第23章 视频信息处理技术(5)

通常,把色调和色饱和度通称为色度。

在彩色电视制式中,根据三基色原理,采用了相同的R、G、B摄像机设备和R、G、B三基色信号,而且,接收机(显像管)重现三基色信号的方式也相同--空间相加混色。也就是说,发送端最初的光-电转换和接收端最终的电-光转换方式相同。彩色电视制式的不同,主要是对三基色信号的编码和传送方式上的不同。

光-电转换产生的三基色信号R、G、B,经编码处理并保证兼容要求,形成彩色视频信号的基本方式,如图512所示,各种彩色电视制式均传送亮度信号和色度信号,亮度信号占用视频中宽的频带,以传送图像亮度(黑白)细节,保证图像清晰度。色度信号占用视频中窄的频带,传送图像的色调和色饱和度,这是因为彩色都是大面积分布的,且人眼的色分辨力远低于亮度分辨力,因此,色度信号的频带可以压缩。

所有彩色电视制式的以下基本特征是相同的:相同的三基色信号R、G、B,三基色原理;相同的光-电、电-光转换方式;均传送宽带亮度信号和窄带色度信号。同时,考虑到兼容要求,以下参数必须和相应的黑白电视制式中的相同:每帧行数、场频、带宽(视频带宽、残留边带、音频带宽)、伴音载频、频道分配等。其中,扫描参数是电视制式中最基本的技术标准,也是各种电视制式间差异性的最根本体现。

彩色电视制式,是在满足黑白电视技术标准的前提下研制的。为了实现黑白和彩色信号的兼容,色度编码对副载波的调制有三种不同方法,形成了三种彩色电视制式,即NTSC制、SECAM制和PAL制(对于NTSC制,由于选用的色副载波的频率不同,还可分为NTSC4.43和3.58两种),以上是从技术的角度对制式的概括介绍。

1.彩色电视机的制式种类

严格来说,彩色电视机的制式有很多种,例如我们经常听到国际线路彩色电视机一般都有21种彩色电视制式,但把彩色电视制式分得很详细来学习和讨论并没有实际意义。在人们的一般印象中,彩色电视机的制式一般只有三种,即NTSC、PAL、SECAM三种彩色电视机的制式。

(1)NTSC(NationalTelevisionSystemCommittee)制式--正交平衡调幅制

它是1952年由美国国家电视标准委员会指定的彩色电视广播标准,它采用正交平衡调幅的技术方式,故也称为正交平衡调幅制。其优点是电路简单、设备成本低。缺点是两色差信号传输过程中的串扰和在接收端色差信号分离不彻底,容易出现颜色失真、串色。现在的摄像机、VCD、DVD很多都是NTSC制式,采用这种制式的国家有美国、日本、加拿大、墨西哥和菲律宾等。这种制式的帧速率为29.97fps,每帧525行262线,标准分辨率为720×480。

(2)PAL(PhaseAlternationLine)制式--正交平衡调幅逐行倒相制

它是联邦德国在1962年指定的彩色电视广播标准,它采用逐行倒相正交平衡调幅的技术方法。为了克服NTSC制的串色问题,PAL制两个色差信号中的一个由PAL开关控制每行倒相一次,在接收端采用梳状滤波器可实现两色差信号的良好分离,大大减少了串色问题。其缺点是增加了设备复杂性。现在采用PAL制的国家有德国、荷兰、英国、新西兰、澳大利亚、比利时、泰国和中国等。PAL制式克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺点。这种制式帧速率为25fps,每帧625行312线,标准分辨率为720×576。PAL制式中根据不同的参数细节,又可以进一步划分为G、I、D等制式,其中PALD制是我国采用的制式。

(3)SECAM(SequentialCouleurAvecMemoireorSequentialColorwithMemory)制式--行轮换调频制

ECAM是法文的缩写,意为顺序传送彩色信号与存储恢复彩色信号制,是由法国在1956年提出,1966年制定的一种新的彩色电视制式。SECAM制传输每一行信号时,只传送一个色差信号,在传送下一行信号时再传送另一个色差信号,而把上一行传送的那个信号存储下来供本行使用,因两行图像信号间的差别不大。SECAM制使传送信号每一时刻都只有一色差信号,不存在互扰和分离的问题,从而彻底克服了串色问题,其图像质量受传输通道失真的影响最小。缺点是不能实现亮度信号和色度信号的频谱交错,故副载波光点干扰可见度大,兼容性不如NTSC制和PAL制,同时亮度对色度串扰也大。采用这种制式的国家有俄罗斯、法国、东欧各国等。SECAM制式也克服了NTSC制式相位失真的缺点,但采用时间分隔法来传送两个色差信号。这种制式帧速率为25fps,每帧625行312线,标准分辨率为720×576。

三种制式各有优缺点,NTSC制的优点是电视接收机电路简单,缺点是容易产生偏色,因此NTSC制电视机都有一个色调手动控制电路,供用户选择使用;PAL制和SECAM制可以克服NTSC制容易偏色的缺点,但电视接收机电路复杂,要比NTSC制电视接收机多一个一行延时线电路,并且图像容易产生彩色闪烁。

2.彩色电视机的制式现状

随着节目来源的增多,如卫星电视、激光视盘和各种录像带,近年市场上出现了多制式电视机和背投,如2制式、4制式、11制式、17制式、21制式和28制式等。这里所说的制式既不是平常所说的PAL、NTSC、SECAM彩电三大制式,也不是黑白电视制式,而是指电视机用多少种方式接收。如2制式是指既能接收我国内地电视图像和伴音,又能接收香港电视图像和伴音;28制式能接收6种电视广播、8种特殊录像机放像、7种激光视盘放像和7种有线电视系统。

目前,世界上有13种电视体制、三大彩电制式,兼容后可组合成30多个不同的电视制式。但根据对世界200多个国家和地区的调查,仅使用其中的17种:8种PAL,2种NTSC,7种SECAM。使用最多的是PAL/B、G,有60个国家和地区使用;NTSC/M,有54个国家和地区使用;SECAM/K1,有23个国家和地区使用。所以多制式电视机都不是全制式,但只要能接收PAL/D、K、B、G、I,NTSC/M,SECAM/K、K1、B、G制式,就能收到世界上80%以上国家和地区的电视节目。

除此之外,多制式背投还能接收激光视盘和多制式录像带播放的节目,做到一机多用,非常方便。为了实现背投的多制式接收,背投内要设置许多新电路。多制式背投的解码也不同于一般背投,这是由于三种彩色电视的编码方式、副载波频率不同,所以在解码前要设置三种制式识别和转换电路。一般根据场频不同先把NTSC制和PAL、SECAM制分开,然后再根据SECAM制调频行轮换制和PAL制隔行倒相制识别SECAM制和PAL制。这些制式识别工作均在集成电路内进行,一般背投都会自动识别,当然也可以用手动强制其执行某种制式。

彩色电视虽然主要有PAL、NTSC、SECAM这三大制式,但以它们为基础,由于场频、彩色调制频率和伴音调制频率的变化,可派生出28种制式,如表55所示。各种制式的参数变化范围是:场频为50/60Hz(扫描行数525/625),彩色调制频率为4.43/3.58MHz,伴音调制频率为4.5/5.5/6.0/6.5MHz。我国采用的PALD/K制的场频为50Hz,彩色调制频率为6.5MHz。

目前在市场上出售的彩色电视机均是多制式的,主要有21制式、26制式、28制式等,而28制式则是真正的全制式。对中国的观众来说,由于节目源主要是PAL制和NTSC制,因此,只需要PAL和NTSC双制式就基本能满足收看国内电视、观看国外卫星节目、播放影碟机和录像节目的需要。当然,购买21制式的电视机基本可以满足需要,但是最好购买28制式的电视机。

5.6.2国际间图像交换概况

面对电视制式不同的现状,国际上广播电视图像的交换是很困难的。由于所有的黑白和彩色电视制式都能应用电影胶片,人们研究和制造了一种特殊的电视摄像机,它工作于行数为625行、场频为48MHz的状态,这种场频有意地做成与帧频为24MHz的电影标准一致,但这种交换电视节目的方式既费时,成本又高。

具有相同扫描频率和视频带宽的不同制式间进行节目交换比较简单,但图像质量有不同程度的降低,目前已研究成功了应用于场频为50Hz及60Hz之间的不同制式标准的交换电路。

在三种彩色电视制式之间直接进行电视节目交换显然更为复杂,对不同扫描频率的相同彩电制式,可通过特殊编码转换电路来实现制式转换。从一种色度编码技术转换为另一种色度编码的更复杂的制式转换也是可能的,然而常常需要以降低一定的清晰度和影响一些性能为代价。目前,已经能做到在NTSC制525/60系统和PAL制625/50系统之间,同时完成扫描频率和色度编码的转换。

电视信号的数字化和高清晰度电视发展的新技术,已使得通过一种中间方案方便实现不同制式间电视节目交换成为可能(国际标准统一的数字化彩色编码技术)。

思考与练习题

一、名词解释

视频卡模拟视频数字视频影像视频流式视频非线性编辑系统

二、不定项选择题

1.在数字视频信息获取与处理过程中,下述顺序中正确的是。

A.A/D变换、采样、压缩、存储、解压缩、D/A变换

B.采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换

C.采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换

D.采样、D/A变换、压缩、存储、解压缩、A/D变换

2.视频卡的种类很多,主要包括。

A.视频捕获卡B.电视卡

C.电影卡D.视频转换卡

3.下列关于Premiere软件的描述,正确的是。

A.Premiere软件与Photoshop软件是一家公司的产品

B.Premiere可以将多种媒体数据综合集成为一个视频文件

C.Premiere具有多种活动图像的特技处理功能

D.Premiere是一个专业化的动画与数字视频处理软件

4.彩色全电视信号主要是由组成。

A.图像信号,亮度信号,色度信号,复合消隐信号

B.亮度信号,色度信号,复合同步信号,复合消隐信号

C.图像信号,复合同步信号,消隐信号,亮度信号

D.亮度信号,同步信号,复合消隐信号,色度信号

5.下面关于数字视频质量、数据量、压缩比的关系的论述,正确的是。

A.数字视频质量越高数据量越大

B.随着压缩比的增大解压后数字视频质量开始下降

C.压缩比越大数据量越小

D.数据量与压缩比是一对矛盾

6.数字视频的重要性体现在。

A.可以用新的与众不同的方法对视频进行创造性编辑

B.可以不失真地进行无限次拷贝

C.可以用计算机播放电影节目

D.易于存储

7.帧频率为25fps的制式为。

A.PALB.SECAMC.NTSCD.YUV

三、填空题

1.视频处理是指使用相关的硬件和在计算机上对视频信号进行接收编码存储显示和回放等多种处理操作。

2.在微型计算机中,表示或存放图形和图像常用的方法有两种:矢量法和。

3.各种视频卡按功能大致可分为以下5类:视频采集卡、。

4.目前,国际上流行的视频制式标准主要有。

5.FC光纤通道技术是ANSI为建立的一个集成标准,FC光纤通道支持多种拓扑结构,主要有网络结构。就目前而言,主流的基于FC技术构建的视频网络结构有两类:一是基于FC技术和以太网结合构建的双网架构的;二是基于FC技术的的网络。

6.当设计一个存储架构时,依照系统的使用要求,综合考虑如响应速度、访问频率、归档管理、介质维护、存储成本等因素,实时监控调整,在的需求层次上选用不同的,构成一种分级存储介质管理构架,配以相关的动态、智能化管理软件,实现智能化层次型存储管理系统(HSM)。

四、简答题

1.图像文件格式为什么会影响数据量?

2.图像文件的体积指的是什么?怎样计算?

3.世界上主要的彩色电视制式是哪几种?

4.简述视频卡的分类。

第6章多媒体软件系统多媒体软件是综合利用计算机处理各种媒体的最新技术,如数据压缩、数据采样、二维及三维动画等,能灵活地调度使用多媒体数据,使各种媒体硬件和谐地工作,使MPC形象逼真地传播和处理信息,所以说多媒体软件是多媒体技术的灵魂。

本章介绍多媒体软件分类与结构、多媒体操作系统、多媒体应用软件写作工具、多媒体数据库技术,以及如何使用HTML语言制作多媒体网页

从功能上可以把多媒体软件分为驱动程序、多媒体操作系统、多媒体数据准备软件、多媒体编辑创作软件和多媒体应用软件五类。从结构上可将多媒体软件划分为三层,如图61所示。

①多媒体驱动软件:多媒体软件中直接和硬件打交道的软件称为驱动程序。它完成硬件设备的初始化、设备的各种控制与操作等基本硬件功能的调用。这种软件一般随硬件提供,也可以在标准操作系统中预置。

②多媒体操作系统:多媒体操作系统是多媒体计算机系统的核心。它处于驱动程序之上、应用软件之下,负责多媒体环境下的多任务调度、媒体间的同步、多媒体外设的管理等。

③多媒体数据准备软件:是用于采集、加工多媒体数据的软件,如视频采集、声音录制、图像扫描、动画制作等软件及对声、文、图、像进行加工处理的软件。

④多媒体编辑和创作软件:包括多媒体创作工具软件和支持多媒体开发的程序设计语言。

多媒体创作工具软件的功能是把各种多媒体数据按照应用的要求集成编辑为一个节目,如教学Title、多媒体网页制作、动画生成等。

⑤多媒体应用软件:在多媒体操作系统之上开发的、面向应用的软件系统,与具体应用不可分割,如办公自动化系统等。

6.2多媒体操作系统

6.2.1多媒体操作系统的类型