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像素,帧,色度信号,亮度信号等概念的理解

 教技1201穆佳丽 2014-12-03

像素(pixel):  一个像素通常被视为图像的最小的完整采样

 

我们若把影像放大数倍,会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成,这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”(Pixel)。这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点。越高位的像素,其拥有的色板也就越丰富,越能表达颜色的真实感。

 

例如“640乘480显示器”,它有横向640像素和纵向480像素(就像VGA显示器那样),因此其总数为640 × 480 = 307,200像素。

 

对于电视视频,每秒钟包含几十帧静止图像,每一帧静止图像由几百个行组成,每一行又由几百个像素点组成。1 秒钟包含的图像帧数为帧频,1 秒钟包含的总行数为行频,1 秒钟包含的总像素数实际上就是相当于视频带宽。

 

从频域的角度来看,色度信号(UV 色差信号)是插在亮度信号的频谱的间隙之中的,具体的位置是插在4.43MHz 的地方,带宽1.3MHz。在接收机中,简单地说,把收到的信号中的4.43MHz 处的带宽1.3MHz 的信号取出来就成了色度信号,而把收到的信号中的4.43MHz 处的这个信号滤掉剩下的就是亮度信号。

 

彩色图像是怎么还原和显示出来的:在计算机或电视机的CRT 显象管中都是用的RGB(红、绿、蓝)三基色合成的方法。

在电视机中,彩色视频信号首先分解为亮度信号Y 和色度信号,色度信号再分解为U 色差信号和V色差信号,最后由YUV 三个分量经过矩阵运算变换为RGB 信号,以便在显像管上显示。

为什么用YUV进行传输而不用RGB(注意:最终用RGB显示):1与黑白图像兼容,2节省带宽,3抗干扰能力强。

 

CCIR601 标准主要是针对演播室的要求制定的,其中规定亮度信号的采样频率是13.5 MHz,色度信号的采样频率是6.75 MHz,采用8 位PCM 编码。这样,每行的Y 采样数为864 个,其中有效的Y 采样数为720 个。而每行的U 或V 采样数为432 个,有效的U 或V 采样数为360 个。平均描述每个像素的YUV 的位数分别为8bit、4bit、4bit,又叫做YUV422 编码方案(当然还有很多别的方案,如YUV411 等)。国际无线电咨询委员会还出台了CCIR656 建议,其中规定视频数据的量化值中的0 和255 保留不用,而量化数据串行输出的顺序是:U0、Y0、V0、Y1,U2,Y2,V2,Y3,U4,Y5,V4,Y6,如此循环。通过上面的讨论,我们可以看出,数字视频流应包含的元素有:奇偶场指示信号FI(有的称为ODD)、场同步信号、行同步信号、像素时钟、YUV 数据输出。在此我们顺便计算一下数字视频流的数据量,每秒的数据量=(720 像素*576 行*25 帧)*2 字节=20736000 字节,数据率约165Mbps,由此可见数字视频的数据量之大,数据率之高!

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