1数字视频信号2.

数字视频信号222.1数字视频发展2.2数字视频信号2.3数字视频标准2.4数字视频处理2.5数字视频设备2.6数字视频应用2数字视频3(1)基本概念(2)数字视频发展概况(3)我国数字电视技术发展回顾(4)中国发展数字电视的时间表(5)数字视频的优点2.1数字视频发展4(1)基本概念•S-VHS:Super-VideoHomeSystem.•CompositeVideo:复合视频信号.•Y/CVideo:S-Video信号.•Componentvideo:分量视频信号.•InterlacedVideo:交错视频,偶数行和奇数行分场显示.能引起屏幕的闪烁.•Non-interlacedVideo:非交错式视频,偶数行和奇数行同场显示,不会产生屏幕闪烁.5•HDVD是一种由标准分辨率的MPEG1视频组合起来的DVD。是由标准的DVD转换而来的，看起来似乎比VCD质量要好一些。根据DVD规范，MPEG1和MPEG2均是合法的视频编码。67•LCD:LiquidCrystalDisplay(液晶显示)，1968年由RCA实验室开发，LCD的运转象光阀，允许光从一处通过或被阻塞。•PDP:PlasmaDisplayPanel，等离子显示屏。•DLP:DigitalLightProcessing，数字光处理器，以表面的数字微镜装置作为反射光投射图像到屏幕的一种投影技术。•EL:ElectroLuminescence，电致发光，EL层由高分子薄片构成。8•TFT:ThinFilmTransistor，薄膜晶体管。•OSD:OnScreenDisplay，在屏上显示。•TMDS:TransitionMinimizedDifferentialSignaling。•LVDS:LowVoltageDifferentialSignaling，低压差分信号。•VOD:VideoOnDemand，视频点播。9数字视频信号可以分为以下三大类：1、基带SRGB数字视频信号，是一种与TTL逻辑电平兼容的数字视频信号，基本形式是RGB格式信号，变换形式有YUV、YIQ或YCbCr，包括亮度信号和色度信号两种信息。2、差分TMDS（DigitalVisualInterface）数字视频信号，就是事实上的传输接口标准DVI，物理层为最小化传输差分信号（TMDS），一般用在信息处理机与显示控制处理器之间传送数字视频信号。3、差分LVDS（LowVoltageDifferentialSingle）数字视频信号，这是在DVI-D型24Pin连接器之后出现的显示器件接口规范，一般用在显示控制处理器与LCD、PDP等显示屏之间传送数字视频信号。10基带SRGB数字视频信号传输时，表达三个视频分量的数据位数不同，传输线的数目也不同。按照数字视频接口标准ITU-656和ITU-R601的规定，在YUV格式下，有YUV=411或YUV=422，此时一般是Y信号用8位，U和V信号各用2位或4位。在R、G、B分量格式时，三个分量各用4、6或8位。除了分量视频信号而外，同时还要传送数据使能、时钟及同步信号等。由于远比模拟视频信号的传输线数多，在显示控制模块（DCM）内部因传输距离很短，采用D型插头座和扁平电缆传输，有24Pin、34Pin、40Pin等工业标准供选用。11采用差分TMDS数字视频信号传输的接口形式就是DVI，DVI是DigitalVisualInterface（数字显示接口）的简称，物理层为最小化传输差分信号（TMDS）。DVI提供单或双通道TMDS连接，如图1.19所示，使用单通道连接时，仅连接DataChannel0、DataChannel1、DataChannel2，DataChannel3、DataChannel4、DataChannel5未连接，它的最大带宽为165MHz，足以显示解像度为1600×1200（UXGA）、60Hz的视频信号。连接带宽大于165MHz的信号要使用双通道TMDS连接。DVI接口同样也支持热插拔和显示器电源管理等技术，还有对传统的模拟VGA的兼容等问题。12Pin引脚功能Pin引脚功能Pin引脚功能1T.M.D.S.Data2-9T.M.D.S.Data1-17T.M.D.S.Data0-2T.M.D.S.Data2+10T.M.D.S.Data1+18T.M.D.S.Data0+3T.M.D.S.Data2/411T.M.D.S.Data1/319T.M.D.S.Data0/54T.M.D.S.Data4-地12T.M.D.S.Data3-地20T.M.D.S.Data5-地5T.M.D.S.Data4+13T.M.D.S.Data3+21T.M.D.S.Data5+6DDCCock14+5V电源22T.M.D.S.Clock地7DDCData15地（行、场同步）23T.M.D.S.Clock+8场同步VD（模拟）16热插拔检测24T.M.D.S.Clock-C1R（模拟）C2G（模拟）C3B（模拟）C4行同步HD（模拟）C5地（模拟RGB）13LVDS最初是作为高功率ECL线驱动的替代技术而发展起来的，通过降低功率可以提高ECL的有限特性，如普通电源供电、高集成度与低成本IC封装的兼容性等。LVDS是在ANSI/TIA/EIA-644-A中定义的开放标准，可以抑制高达±1V的共模噪声，这种噪声可能是耦合噪声，也可能是总线节点之间接地零电平的差值引起。LVDS的差分特性使其具有很强的噪声容限，不需要对驱动器和接收器的电源电压作任何限制，所以经常看到驱动端采用5V供电而接收端采用3.3V的设计。1415(2)数字视频发展概况•模拟视频存在许多缺陷,而且交互能力有限,数字视频可以解决这些问题.•1948年就提出了视频数字化概念.•数字计算机,VLSI和通信技术的发展,促进数字视频技术的进步与应用.1983年德国ITT公司推出数字视频处理IC套件.•九十年代推出各种数字视频标准.•美国将在2005年全面实现数字电视广播.16(3)我国数字电视技术发展回顾•1974年原四机部下达视频信号数字化研究课题.到1979年研制成功可视电话数字终端•80年代研制出静态图像传输设备,完成数字电视样机.日本推出MUSE制,西欧推出MAC制,美国提出全数字化HDTV方案•1989年国家科委成立HDTV软科学研究专家组•1993年成立HDTV战略研究专家组•1995年成立HDTV总体组•1999年国庆50周年实现HDTV试播•2001-2002年提出5种HDTV制式建议•2008年制定国家数字电视标准17•信号杂波比和连续处理的次数无关;•可避免系统的非线性失真的影响;•数字设备输出信号稳定可靠;•易于实现信号的存储;•与计算机配合可实现设备的自动控制;•可实现时分多路,充分利用信道容量;•可实现无差错接收;•容易实现加密/解密和加扰/解扰技术;•具有可扩展性,可分级性和互操作性;•与计算机融合构成多媒体计算机.(5)数字视频的优点18•将模拟视频信号A/D得到数字视频信号;•一般采用彩色信号的分量表示方法,如SRGB数字分量;•数字视频图象中,不需要消隐或同步脉冲。2.2数字视频信号19•数字视频普及使用的瓶颈是:存储量巨大,传输带宽很宽;HDTV的信号数据率约544Mbps;亮度信号8×1440×1050×30色度信号8×720×525×30×2•数字视频发展的关键:视频压缩技术20常用视频信号的码率表视频类型图象尺寸帧频比特/象素数码率典型应用(Hz)(Mbps)QCIF176*14430129.1电视电话CIF352*288301218.2会议电视ITU-R601720*5762516165.9普通电视EDTV960*5762516221.2增强型电视ITU-R7091920*10802516884.7HDTV21•计算机行业--标准的显示分辨率;•电视行业--数字化演播室标准;•通信行业--网络协议.•在525行和625行系统中,采样频率均选择水平扫描频率的整数倍:亮度分量f1=858f525=864f625=13.5MHZ色度分量f2=f1/2=6.75MHZ2.3数字视频标准22电视行业的数字视频广播演播标准CCIR601CCIR601参数525/60625/50CIFNTSCPAL/SECAM有效象素/行(Y)720720360(352)(U,V)360360180(176)有效行/图象(Y)480576288(U,V)480576144隔行扫描212111帧率605030宽高比43434323标准应用CCITTG3/G4二值图象(非适应)JBIG二值图象(传真机)(M)JPEG静止帧图象(监控)H.261p*64kbps(PSTN传输)MPEG11.5Mbps(VCD)MPEG22-20Mbps(DVD/DVB)MPEG44.8-64Kbps(最初)H264多速率视频压缩国际标准242.4数字视频处理(1)处理内容(2)视频比特流产生—A/D,D/A(3)视频压缩编码(4)电视信号的数字处理25(1)处理内容根据人的要求对视频图像进行处理:消除视频信号产生,获取,传输时引入的失真和干扰,尽可能逼真地重现图像;视频压缩—在保证一定图像质量的前提下尽可能压缩数据量;根据某些准则,尽可能除去视频信号中的无用信息而突出主要信息;从视频信号中提取某些特征,以便进行描述,分类和识别.26(2)视频比特流产生—A/D,D/A抽样,量化,编码量化噪声视频音频PCM编码D/ASP-PNr.m.s=10.8+6n(dB)信号功率噪声功率SmaxNq=6.02n+1.76(dB)27(3)视频压缩压缩机理视频信号存在大量冗余度可供压缩,并在解码后还可无失真地恢复;视觉特性:在主观视觉容限内减少表示信号的精度,以客观失真换取数据压缩.28压缩编码类型PCM预测法变换法内插法统计编码其它视频图像编码方法DPCMM条件帧补充运动估值运动补偿预测运动补偿内插DCTWaishHadamadHearCosineWaveletSlant低抽样法亚抽样法亚行法亚场法亚帧法HuffmanShannonFano算术编码准变字长码29(4)电视信号的数字处理数字箝位电路(恢复直流分量)数字黑,白切割(确定基准黑,白电平)数字伽玛校正(查表法)数字轮廓增强(勾边)数字降噪(多帧延迟非递归滤波器)无闪烁处理(行,场内插)数字重影消除(横向滤波器)彩色处理(色饱和度校正,伪彩色显示)画中画大屏幕画面分割(组合屏)数字音频处理30•数字特技机；•数字时基校正器；•数字帧同步机；•数字录像机；•数字电视接收机；•数码相机；•网络摄象机。2.5数字视频设备31•数字电视；•多媒体桌面视频；•视频会议；•可视电话和移动图象通信；•数字视频监控；•智能化视频交通处理；•医疗视频图象处理；•航空和飞行控制仿真。2.6数字视频应用33Question1、数字视频的优势与问题；2、你所知道的数字视频处理方法。