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自己对视频技术的理解-续1
liangly@lge.com | 2008-08-21 21:40:12    阅读:1736   发布文章

Gamma 校正
需要知道以下内容:
1.人眼对亮度的感受是非线性的,而物理设备对亮度的显示也是非线性的,而且两者正好相反,显示器的亮度大约与输入的模拟信号电压的gamma倍成正比,在CRTLCD显示器上该值大约为2.2-2.5,通过“gamma校正”程序之后,就能够人眼看到线性的输出。
2.为什么不采用RGB压缩?因为RGB三者是高度相关的,动任意一个白平衡和暗平衡就会受到影响,而且每一个通道都能独立显示图像,与亮度紧密相关,这也是RGB是三基色的原因,自然色。因为人眼对亮度非常敏感,而对色彩的敏感度相对低一些,这就指出了一个方向,亮度色彩分开处理,同时压缩色彩信号,这样就实现了节省带宽的目的,这就要求亮度色彩没有高度相关性,于是产生了Y Pb Pr Y Cr Cb Y U VY U V适用于复合的NTSCPAL系统,也就是指电视类,Y Pb Pr Y Cr Cb指单独的视频输出设备,如DVD等。
以下为参考资料:
Y,U,V
  YUV是用於PAL電視系統之標準。UV並非任何字的一個單字的字首。
     Y=0.299R+0.587G+0.114B
  注意到0.299+0.587+0.114=1.0三原色的係數之所以不同是因為人的眼睛對不同波長的顏色有著不同的敏感度。
    U=-0.147R-0.289G+0.436B=0.493(B-Y)
     V=0.615R-0.515G-0.1B=0.877(R-Y)
所謂R-Y可以想成將紅色(Red)減掉亮度信號實際上呢並不完全正確一個正的B-Y應該是偏紫的紅色負的B-Y應該是偏藍的綠色。而正的B-Y相當於偏紫的藍色,負的B-Y相當於偏綠的黃色。
http://cache.baidu.com/c?m=9f65cb4a8c8507ed4fece7631053922319438014608bc7150881d95f93130a1d5a71e6cc6f784d4396d83d2c57e7495ffdf04128715c34f2c688de45caca993f5cf83044700bf13605d269b8bd4432b027872a9ab868e0&p=847cc54ad6c210f61dbe9b7a165c&user=baidu
Y, Cr, Cb
  再以數位視頻訊號標準CCIR601來說,他的YCrCb取樣方式就有4:4:4, 4:2:24:1:1等不同方式。以NTSC(525條掃瞄線,每秒60個圖場field)下的4:2:2為例,
  每條掃瞄線共取樣858個亮度信號(Y)429個彩度信號(CrCb) ,也就是說其取樣頻率分別為858x525x30=13.5Mhz(亮度信號)6.75Mhz彩度信號。所以4:2:2即是當Y每取四個點時,CrCb則取二個點。
  YCrCb信號是由CCIR(International Consultative Committee for Radio )所定的一種數位視頻信號標準,由於最早是出現在CCIR recommendation 601內,有時又把這種標準稱為CCIR 601標準。YCrCbYUV的定義基本上是相同的,不過CrCbUV信號少了前面的係數(0.4930.877)
http://cache.baidu.com/c?m=9f65cb4a8c8507ed4fece763105392230e54f7207f8c86027fa3c215cc791d16163cb5e6763f41598d983c7001d8131ab5e4732f77552fa0eac39f39adace22838ff5023716c913710c468a8dc3656d65197&p=b46fc54ad7c518fc57eadd66615e&user=baidu
色差信号输出/输入的方式已经越来越多地应用到影音器材上。最初,只有一些高价位的DVD播放机和电视机才备有色差信号输出/输入端子。而现在,一些平价的DVD播放机和各种屏幕尺寸的平价电视机也都具备了这一功能。什么是色差信号输出/输入呢?为什么使用色差信号输出/输入方式能够改善画质呢?下面就来简单地了解一下。

   
这要从彩色电视摄像机说起,专业的摄像机针对每种三原色(红、绿、蓝)都设计有一个独立的传感器。光线进入摄像机镜头之后,被摄像机内部的棱镜/反射镜组均匀投射到每个传感器上。每束光线到达传感器之前,都会通过一个色彩分离滤镜,滤掉其中的杂色,只留下某一种原色的光元素。这三个传感器所输出的信号中,所摄画面某一点的色彩是由这一点上三原色的光元素数量的比例来决定的,三原色信号互相混合,从而再现出画面这一点上可以被人眼感知的色彩。这种摄像机传感器的输出方式我们称作RGB信号输出。
   
众所周知,人眼对于每种色彩的感知敏锐程度并不是完全相等的。黄色光线的细节强弱和绿色光线的波长对人眼的影响力要远远超过我们对于深蓝色、红色光线的感知。但是,由于对RGB信号进行任何操作都要求三只传感器接收/输出信号的密度完全一样,才能够保证输出的图像保持正确的色彩平衡。所以,当摄像机以RGB方式传输一幅全色、完整解析度的图像时,三只传感器都必须保证输出完整解析度的信号。从某种意义上讲,由于人眼对各种色彩信号的灵敏度不一样,这种传输信号的方式存在着某种程度上的浪费。
   
早期电视机处理这种问题的方法相当聪明而有效。RGB信号传输方式应用到摄像机上不久就被加以改进,形成了三路信号独立的色差传输方式:一路是具有完整解析度的亮度信号,用字母“Y”表示,是RGB三原色信号的总和(即我们通常所说的白光),每种原色信号的强度以保证人眼能看到较好的色彩细节为标准。除了原色信号外,“Y”信号主要还传输黑色和白色的图像信息,以再现图像的灰度。另两路新的信号是解析度较低的色度差异信号,分别用字母“R-Y”“B-Y”代表,正式的代称分别是PrPb。正如其名称所代指的一样,这两种信号负责传输红色和蓝色信号之间在色度上的数学差异,同时也传输亮度信号。色差信号外加亮度信号的传输方式实际上就是由专业摄像机上发展而来的。
   
采用这种对相关信号进行数学上的简单处理的方法,能够有效地节省传输过程中的信息量。与完整解析度的三路原色RGB信号传输方式相比,色差传输过程中的信息量仅为其一半。这一差异对于最初的NTSC彩色电视系统的发展至为重要。因为最初的NTSC彩色电视系统必须同时兼容黑白电视播放,所使用的信号发射系统必须要同时传输彩色和黑白信号,使用信息量较小而效率较高的传输方式的好处不言而喻。对于当今的数字图像技术来说,节约信息量也是同等重要的,除去传输带宽和兼容性问题之外,诸如DVD这样的媒介仍然有着固定的数据存储量的限制。
   
举个极端点的例子,我们就能够看到色差信号传输是怎样通过简单地节约数据量而把一套系统的潜力发挥到最大的:如果一幅图像只包含了黑、白、灰色(没有彩色),PrPb两个信道的信号量就为零。只使用Y信道就能准确地再现图像,此时的数据传输量仅为RGB传输方式的13,但实际视觉效果完全一样。
   
除了节约传输中的信息量这一好处之外,色差传输还有其他的优势。同RGB传输方式相比,色差传输方式更不容易受到各种各样图像失真的影响。举例来说,信号传输中产生的误码会影响信号的色彩差异,造成图像的色彩失真,如果你采用色差方式传输,这种失真就要比RGB方式传输小得多。
   
对于消费者这一方来说,由于电视机最后还原图像采用的是YPrPb方式,因此使用色差信号传输方式,图像信息在从DVD到电视机显像管之间经过的附加处理更少,因此相对来说失真也更小。DVD碟片上的图像信息本来就是以YPrPb方式来记录数据的。在DVD播放机上使用色差输出方式就免去了将YPrPb信号变为RGB信号、再由电视机将RGB信号变为YPrPb信号的两次再编码过程(S端子和复合端子信号传输就要经过两次编码),从而减少了因此有可能产生的图像品质下降。同样的道理,在电视机上使用色差输入方式,也能够省掉对视频信号的两次再解码过程,这样能使最后看到的图像更接近原始信号。
   
使用Tektronix公司生产的最新的视频测试装置,我们可以测试任何视频设备的色差输出质量。除了在普通输出方式时的标准测试项目(如分辨率、图像噪声等)之外,还可以进行专门针对色差传输的测试。在这些专门性的测试之中,最容易理解的一个测试项目就是图像传输时的时差错误(以十亿分之一秒为单位)。举一个比较极端的例子更有利于理解:如果PrPb信号的传输速度略低于Y信号几百万分之一秒的话,还原出的图像的左半部就会呈黑白形态,因为此时彩号信号尚未到达。实际使用中,如果时差错误达到亿分之一秒时,还原出的图像中物体的边缘轮廓会出现非常细微的色彩偏移。
   
至于色差信号的电平误差,则是很难进行准确的判断的,因为一些不大的电平误差只会造成极细微的色彩偏移。任何设计精良的DVD机都存在着一定的电平误差,而且不是使用参考画面进行面对面的对比的话,即使这种误差再大一些,我们的肉眼很有可能根本感觉不到。但是,如果用上面提到的那种视频测试装置来测试一台不太好的DVD机的色差输出表现,任何优点或缺点都会象和尚头顶上的虱子那样明显
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色差分量输出
色差端子是在S端子的基础上,把色度(C信号里的蓝色差b)、红色差r)分开发送,其分辨率可达到600线以上。它通常采用YPbPr YCbCr两种标识,前者表示逐行扫描色差输出,后者表示隔行扫描色差输出。现在很多电视类产品都是靠色差输入来提高输入讯号品质,而且透过色差端子,可以输入多种等级讯号,从最基本的480i到倍频扫描的480p,甚至720p1080i等等,都是要通过色差输入才有办法将信号传送到电视当中。
由电视信号关系可知,我们只需知道YCrCb的值就能够得到G(绿色)的值,所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg而只保留Y Cr Cb,这便是色差输出的基本定义。作为S-Video的进阶产品,色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差CrCb,这样就避免了两路色差混合译码并再次分离的过程,也保持了色度信道的最大带宽,只需要经过反矩阵译码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像,这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号信道,避免了因繁琐的传输过程所带来的影像失真,所以色差输出的接口方式是目前模拟的各种视频输出接口中最好的一种之一。
N
卡的6俄和7系列,A卡的X系列全部支持,一句话,现在的主流显卡都支持)
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bingdaoren  2010-10-02 17:01:33 

很不错 就是 第一章和续 的图挂了 希望LZ补一补 谢谢 :)

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