视频

  视频（video）一词源于电视技术，是与动画类似的一种运动图像，也是由一系列连续的画面组成，我们通常把采集于自然景物的动态影像称之为视频，而这一过程通常是借助摄像机来完成的。

视频信号是指活动的、连续的图像序列。在视频中，一幅图像称为一帧，是构成 视频信息的最基本单位。在空间、时间上互相关联的图像序列（帧序列）连续起来就 是动态视频图像。

对于一个视频信号来说，由于它是把若干的帧连续播放，—秒的播放次数最少需 要50〜60页，才会让人觉得是连续的。但是1张3MB的图像，播放60次，就是每 秒钟播放180 MB，这种程度的数据量是不能接受的，数据压缩在所难免。

为了能减少播放的页 数，视频把一幅图像拆成两幅，奇数行组成一幅，偶数行组成另一幅，原来的50〜 60页只需要25〜30页即可播放。这样做虽然降低了图像质量，但却增强了图像的连续性，该方法广泛应用在视频文件中。

下面欣赏一段动作捕捉的特技视频片段

视频拍摄的基本原理

如果，我们用一台摄像机去拍摄一个物体，那该物体的形象、声音是如何被记录下来的呢？它的记录原理是怎样的呢？

1.当物体反射回来的光线通过摄像机的透镜时，该光线被CCD（Charge-Coupled Device，电荷耦合器）传感器件转换为电信号。

2.模拟摄像机的视频信号被传送到录像机（VCR，Video Cassette Recorder），录像系统采用电磁转换的方式将视频信号记录在磁带上。  

3.在数字摄像机中，经CCD处理得到的视频信号首先被数字化成为一个单独的帧，然后这些数字数据被写入磁带。不同的数字摄像机采用的录制格式也不同，如DV、DVCPRO、DVCAM等。

eoCassette Recorder

上图是一个摄像机拍摄视频时的基本原理图，可以从中看出视频图像与声音是经过不同的途径被录制下来的，视频拍摄过程中，将镜头对准被拍摄的物体，来自物体的光线就进入摄像机镜头，这些光线照射到CCD上后，由光信号转换成电信号，再经过信号处理器和录像系统，就可记录下来，物体发出的声音则是通过话筒进行拾取的，声音信号进入话筒，转换成电信号，在经过录音电路的处理，也被记录下来。

三片CCD摄像机的组成框图

模拟电视制式

阴极射线管

扫描方式

传送电视图像时，将每幅图像分割成很多像素，按照一个一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收称为扫描。扫描过程按水平扫描和垂直扫描两种方式综合进行。水平扫描是水平方向的扫描，称为行扫描；垂直扫描是垂直方向的扫描，称为场扫描。

扫描的方式很多，我国的电视系统采用隔行扫描，而计算机显示器中采用隔行扫描方式或逐行扫描方式(progressive Scanning)。

隔行扫描需要从上到下扫描两遍才能完成一幅图像的显示。第一遍扫描奇数行，称为奇数场(Odd field)；第二遍扫瞄偶数行，称为偶数场(Even Field)。经过这两步才能完成一个完整的画面，最后使得人眼看到更加连续的活动图像。

逐行扫描是电视摄像管或显示器中的电子束沿水平方向从左到右，从上到下依照顺序一行紧跟一行地扫描显示图像。这样从上到下扫描一幅完整的画面，称为一帧(Frame)。

帧频和场频

据对人眼的视觉暂留特性的研究, 帧频在 25 - 30 Hz 之间可以保证图像的连续感, 同时视频信号的频带宽度也不至于过宽。由于采用隔行扫描, 一帧图像分为两场, 因此场 频为50-60Hz 。我国因为交流市电频率为50Hz, 减小干扰, 因此规定帧频为25 Hz , 场频为50Hz。 

模拟视频信号的类型

RF射频信号（radio frequency）

      RF射频信号（radio frequency）是一种为了能在空中传播电视信号，而由视频全电视信号调制成的信号。电视机从天线或有线电视电缆接收到的就是射频信号。 

DTMB无线数字地面波电视

复合视频信号（composite video signal）

      包含亮度信号、色差信号和所有同步信号的单一信号叫做复合电视信号。复合电视信号是把亮度信号和色差信号复合在一起，使用一条信号电缆线传输，并可以记录在模拟磁带的单路磁迹上。

黄色的为视频信号，白色的为左声道音频信号，红色的为右声道音频信号。

分量视频信号

分量视频信号（componentvideosignal）指每个基色分量作为独立的电视信号。每个基色既可以用RGB表示，也可以用亮度-色差表示，如YUV，它通过3路导线传输并记录在模拟磁带的3路磁迹上。

视频信号的彩色空间

的转

在现代彩色电视系统中，通常采用YUV色彩模型。采用YUV色彩模型的要点是，色彩的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量，那么这样表示的图就是黑白灰度图。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题，使黑白电视机也能接收彩色信号。

彩色空间的转换

RGB --> YUV

Y =  0.299*R + 0.587*G + 0.114*B;

U = -0.169*R - 0.331*G + 0.5  *B ;

V =  0.5  *R - 0.419*G - 0.081*B;

三个色差信号中只需要两个, 第三个可由其它两个求得。

彩色电视中一般选择 R-Y和B-Y这两个色差信号。

YUV--->RGB

R = Y + 1.4075 * (V-128);  

G = Y - 0.3455 * (U-128) - 0.7169*(V-128);  

 B = Y + 1.779 * (U-128);