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畫素,幀,色度訊號,亮度訊號等概念的理解

畫素(pixel):  一個畫素通常被視為影象的最小的完整取樣

我們若把影像放大數倍,會發現這些連續色調其實是由許多色彩相近的小方點所組成,這些小方點就是構成影像的最小單位“畫素”(Pixel)。這種最小的圖形的單元能在螢幕上顯示通常是單個的染色點。越高位的畫素,其擁有的色板也就越豐富,越能表達顏色的真實感。

例如“640乘480顯示器”,它有橫向640畫素和縱向480畫素(就像VGA顯示器那樣),因此其總數為640 × 480 = 307,200畫素。

對於電視視訊,每秒鐘包含幾十幀靜止影象,每一幀靜止影象由幾百個行組成,每一行又由幾百個畫素點組成。1 秒鐘包含的影象幀數為幀頻,1 秒鐘包含的總行數為行頻,1 秒鐘包含的總畫素數實際上就是相當於視訊頻寬。

從頻域的角度來看,色度訊號(UV 色差訊號)是插在亮度訊號的頻譜的間隙之中的,具體的位置是插在4.43MHz 的地方,頻寬1.3MHz。在接收機中,簡單地說,把收到的訊號中的4.43MHz 處的頻寬1.3MHz 的訊號取出來就成了色度訊號,而把收到的訊號中的4.43MHz 處的這個訊號濾掉剩下的就是亮度訊號。

彩色影象是怎麼還原和顯示出來的:在計算機或電視機的CRT 顯象管中都是用的RGB(紅、綠、藍)三基色合成的方法。

在電視機中,彩色視訊訊號首先分解為亮度訊號Y 和色度訊號,色度訊號再分解為U 色差訊號和V色差訊號,最後由YUV 三個分量經過矩陣運算變換為RGB 訊號,以便在映象管上顯示。

為什麼用YUV進行傳輸而不用RGB(注意:最終用RGB顯示):1與黑白影象相容,2節省頻寬,3抗干擾能力強。

CCIR601 標準主要是針對演播室的要求制定的,其中規定亮度訊號的取樣頻率是13.5 MHz,色度訊號的取樣頻率是6.75 MHz,採用8 位PCM 編碼。這樣,每行的Y 取樣數為864 個,其中有效的Y 取樣數為720 個。而每行的U 或V 取樣數為432 個,有效的U 或V 取樣數為360 個。平均描述每個畫素的YUV 的位數分別為8bit、4bit、4bit,又叫做YUV422 編碼方案(當然還有很多別的方案,如YUV411 等)。國際無線電諮詢委員會還出臺了CCIR656 建議,其中規定視訊資料的量化值中的0 和255 保留不用,而量化資料序列輸出的順序是:U0、Y0、V0、Y1,U2,Y2,V2,Y3,U4,Y5,V4,Y6,如此迴圈。通過上面的討論,我們可以看出,數字視訊流應包含的元素有:奇偶場指示訊號FI(有的稱為ODD)、場同步訊號、行同步訊號、畫素時鐘、YUV 資料輸出。在此我們順便計算一下數字視訊流的資料量,每秒的資料量=(720 畫素*576 行*25 幀)*2 位元組=20736000 位元組,資料率約165Mbps,由此可見數字視訊的資料量之大,資料率之高!