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视频图像基础知识
分类:基础知识
1. R，G，B
　　在几乎所有视频技术标准中，有一个重要的问题就是彩色信息的表述方法，也就是如何让显示设备还原出自然界的真实色彩。研究发现自然界景物的绝大部分的彩色光都能够分解成独立的红、绿、蓝三基色，即所谓的R、G、B三基色原理 。(R/RED/红色，G/GREEN/绿色，B/BLUE/蓝色) 自然界中的所有颜色都可以由红、绿、蓝(R，G，B)组合而成。有的颜色含有红色成分多一些，如深红；有的含有红色成分少一些，如浅红。针对含有红色成分的多少，可以分成0到255共256个等级，0级表示不含红色成分；255级表示含有100%的红色成分。同样，绿色和蓝色也被分成256级。这种分级概念称为量化。
随着电子与数字技术的发展，使我们可以用一个固定的数字或变量来表示世界上的任何一种颜色，而RGB只是众多颜色数字编码中的一种，采用这种编码方法，每种颜色都可以用三个变量来表示 ，即红色、绿色、蓝色的信号强度。要想记录及显示彩色图像，RGB编码是最常见的一种方案，我们身边能接触到的彩色显示设备几乎都是采用的这种方案，电视机，电脑显示器，液晶显示方式等等。这些设备不管之前输入的是什么信号，最终都转换成了RGB信号去激励CRT(显象管)或LCD(液晶板)来完成色彩的显示还原。
颜色RGB
红25500
蓝02550
绿00255
黄2552550
紫2550255
青0255255
白255255255
黑000
灰128128128

2. 电视制式
简单的说就是如何将R，G，B信号分解，传送和组合，接收再解调出R,G,B信号等流程中所使用的方式。
1) PAL ：逐行倒相，Phase Alternate Line 1962年前联邦德国为了克服NTSC制容易出现色调失真的缺点，在NTSC制的基础上，研究出来PAL制这一种兼容性彩色电视制式，PAL制采用了逐行倒相等技术(注。是逐行倒相，不是逐行扫描技术)，避免将整个色度信号的倒相处理，解决了偏色问题，但解调方法也变的复杂起来。

2) NTSC ：美国全国电视标准委员会，National Television Standards Committee
北美和日本采用的标准，统称为NTSC
NTSC制是美国在1953年时研究出来的一种兼容性彩色电视制式，该制式从人眼的彩色视觉出发，对R,G,B信号进行重新组合，并采用了频谱间置以及正交平衡调幅，同步检波等技术。由于出道最早，它的缺点是传送过程中容易出现色调失真(偏色)。
3） SECAM： 顺序传送与存储彩色电视系统，法国采用的一种电视制式，SEquential Couleur Avec Memoire（法文）
3. 色差信号或分量信号 Y,Cr,Cb 　　
Y”代表明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰度值(明暗的变化)；色度(C)(Chrominance或Chroma)，作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。“Y 亮度”是通过RGB输入信号来创建的，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。“C 色度”则定义了颜色的两个方面——色调与饱和度，也就是说C色度通过相应电视制式的解码方式解调出Cr和Cb两路信号。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异，而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异，此即所谓的色差信号，也就是我们常说的分量信号(Y、R-Y、B-Y)。
4. CCIR601
国际无线电咨询委员会（CCIR）以CCIR601（由于国际无线电咨询委员会被国际电信联盟—ITU所取代，现改称为ITURBT601-2）标准，分别规定了525/59.4和625/50电视系统中，分量视频的取样方案（接口标准）。其中亮度信号的正交取样频率为13.5MHz，两个色差信号Cb和Cr的取样频率为6.75MHz。Cb、Cr与B-Y、R-Y之间有确定的比例关系。在这4个并列的象素中，Y取样了4次，B-Y取样了2次，R-Y也取样了2次，所以601取样又称4∶2∶2。
5. 同步
同步是指收发两端在同一时刻，必须扫描在几何位置上相对应的象素点。为此，必须要求收、发两端行、场扫描都同步
行同步的条件是行扫描同频率及每行起始和终止时刻相同；
场同步的条件是场扫描同频率且每场起始和终止时刻相同。
同步必须做到行、场扫描同频同相，收发才能同步。
行、场同步信号（两者结合即复合同步信号）
行频15625Hz，场频50Hz（我国标准）

6. 复合同步信号(H/V SYNC)
　　要想电视等设备显示出一幅完整的图像(都是由一个个的像数点组成)，只有R, G, B信号是不够的，你还得告诉电视这个像数点该在屏幕的什么位置显示。显示何种颜色是由R, G, B信号决定，该在屏幕的那里显示就是由行场同步信号(H/V SYNC)决定的。为了大家比较好理解，这里就不谈具体原理，简单的说一个像数点的在水平方向的位置是有行同步信号 (H) 决定的，垂直方向的位置由场同步信号 (V) 决定，同时行场同步信号还决定画面的垂直分解率和一秒内所显示的帧数。将行同步信号和场同步信号复合在一起成为一个信号就称复合同步信号，不同的电视制式(PAL, NTSC) 的行场同步信号(H/V SYNC)是不同的，但相对是固定的。如常见的中国PAL-D(H:15625Hz/V:50Hz) 日本NTSC 3.58(H:15750Hz/V:60Hz)
7．复合视频信号(AV)
　　复合视频(Composite Video)信号也就是从全电视信号中分离出伴音后的视频信号，这时的色度信号还是间插在亮度信号的高端。由于复合视频的亮度和色度是间插在一起的，在信号重放时很难恢复完全一致的色彩。由于受后面亮度(Y)和色度(C)分离电路性能的影响，其信号带宽较窄，一般只有水平分解率240线~350线左右的分解率。由于视频信号中已不包含伴音，故一般还有音频端口以便同步传输伴音。有时复合式视频接口也称为AV(Audio Video)口。
8. S－Video信号
　　S－Video 是一种两分量的视频信号，它把复合视频信号中的亮度和色度信号分成两路独立的模拟信号，用两路导线分别传输的视频信号。这种信号不仅其亮度和色度都具有较宽的带宽，而且由于亮度和色度分开传输，可以减少其互相干扰，与复合视频信号相比，S－Video可以更好地重现色彩。
9.像素 Pixel
一幅平面图像，根据人眼对细节分辨力有限的视觉持性，总可以看成是由许许多多的小单元组成。在图像处理系统中，这些组成画面的细小单元称为像素。
10. 分辨率：
1）设备分辨率：与用该设备处理的图像的分辨率是两个既有联系又有区别的概念。设备分辨率是由硬件设备的生产工艺决定的，尽管可以通过软件方法调整，但有局限。表示： DPI (Dot Per Inch)
举例1：扫描仪的分辨率 1）光学部分：CCD的分辨率 2）硬件部分
3）软件部分
举例2： 17英寸 显示器 0.25mm点距 计算分辨率是多少
25.3995/0.25=100 (Dot/Inch) 注：1英寸=25.3995mm
2）图像分辨率（Image Resolution） PPI(Pixels Per Inch每英寸像素数)
举例：显示器 水平：垂直=4：3
有效显示范围：水平 17*4/5=13.6 垂直：17*3/5=10.2
最高显示模式：（13.6*100）1360*1020（10.2*100）

3) 图像的位分辨率：又称位深，用来衡量每个像素储存信息的位数，这种分辨率决定可以标志为多少种色彩等级的可能性。一般常见的8，16，24，32位色彩。如：一幅8位色彩深度：色彩等级256级。

11. 隔行扫描 逐行扫描 帧frame 场field
1）帧frame：每一幅“静止”的画面称为一“帧(frame)”。 我们将每一幅“静止”的画面称为一“帧(frame)”，电影是24帧/秒、PAL制电视是25帧/秒，NTSC制是30帧/秒。电视的每帧画面又是由若干条水平方向的扫描线组成的、PAL制为625行/帧，NTSC制为525行/帧。
2）场field：一幅只含奇数行或偶数行的画面称为一“场(field)”。 PAL制电视的实际扫描频率是50场/秒。NTSC制为60场/秒。隔行扫描的两个场虽然是一先一后地出现在屏幕上(都是不完整的画面)。但由于变换速度很快，我们会觉得是看到了一幅完整的画面。
3）隔行扫描：第一遍只扫描奇数行， 即第l、3、5……525行。第二遍扫描则只扫描偶数行， 即第2、4、6……524行。这种扫描方式就是隔行扫描。
4）逐行扫描：如果这一帧画面中所有的行是从上到下一行接一行地连续完成的，或者说扫描顷序是1、2、3……525，我们就称这种扫描方式为逐行扫描
隔行扫描的主要缺点是：
　　1)光栅结构显得粗疏；有的图象能看到扫描线。
　　2)垂直分辨率严重受损，大约只有水平分辨率的一半左右(350线)；
　　3)画面有闪烁感；
4)最重要的是会在画面上造成梳齿现象(又称羽状干扰或拉链效应)和行抖动。
很简单，逐行扫描克服以上隔行扫描的缺点
12. CCD 与CMOS
CCD是“Charge Coupled Device”的缩写，是感光耦合器件。CCD是数码相机记录光线变化的半导体器件，数码相机中提到的像素，就是CCD的分辨率。CCD感光组件具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。CCD不能感知光的色彩，感光单元只能感知光的强弱。当表面照射到光线时，产生电荷经外电路流通，整个CCD上所有感光元件产生的电信号，经过转换便可还原成画面。
CMOS是“Complementary Metal-Oxide Semiconductor”的缩写，是互补性金属氧化物半导体，和CCD一样也可以作为数码相机和扫描仪中的感光器件，早期的CMOS应用于数码相机时图片容易出现杂点，现在经过改进后，已经克服了一些不足，效果直逼CCD。 由于CMOS的制造成本低，且功耗少（约为CCD的30%），所以有在今后替代CCD的发展趋势。

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