数字化方法

数字电视图像有许多优点。主要表现在：可直接进行随机存储使电视图像的检索变得很方便，复制数字电视图像和在网络上传输数字电视图像都不会造成质量下降，很容易进行非线性电视编辑，抗干扰能力强，保密性好，有效提高了电视的质量。

数字化标准

彩色电视图像数字化标准，称为CCIR 601标准，现改为ITU-R BT.601标准。该标准规定了彩色电视图像转换成数字图像时使用的采样频率，RGB和YCbCr(或者写成YCBCR)两个彩色空间之间的转换关系等。

（1）彩色空间之间的转换

在数字域而不是模拟域中RGB和YCbCr两个彩色空间之间的转换关系用下式表示：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

Cr = (0.500R - 0.4187G - 0.0813B) + 128

Cb = (-0.1687R - 0.3313G + 0.500B) + 128

（2）采样频率

CCIR为NTSC制、PAL制和SECAM制规定了共同的电视图像采样频率。这个采样频率也用于远程图像通信网络中的电视图像信号采样。亮度信号采样频率 fs = 13.5 MHZ，色度信号采样频率 fc＝6.75MHZ 或 13.5MHZ。对于所有制式，每个扫描行的有效样本数均为720。数字信号取值范围： 亮度信号220级，色度信号225级。

①对PAL制、SECAM制，采样频率fs为：

fs=625×25×N=15625×N=13.5 MHz, N=864

其中，N为每一扫描行上的采样数目。

②对NTSC制，采样频率fs为：

fs=525×29.97×N=15734×N=13.5 MHz, N=858

其中，N为每一扫描行上的采样数目。

（3）有效显示分辨率

对PAL制和SECAM制的亮度信号，每一条扫描行采样864个样本；对NTSC制的亮度信号，每一条扫描行采样858个样本。对所有的制式，每一扫描行的有效样本数均为720个。

（4）ITU-R BT.601标准摘要

ITU-R BT.601用于对隔行扫描电视图像进行数字化，对NTSC和PAL制彩色电视的采样频率和有效显示分辨率都作了规定。

ITU-R BT.601推荐使用4∶2∶2的彩色电视图像采样格式。使用这种采样格式时，Y用13.5 MHz的采样频率，Cr，Cb用6.75 MHz的采样频率。采样时，采样频率信号要与场同步和行同步信号同步。

（5）CIF、QCIF和SQCIF

为了既可用625行的电视图像又可用525行的电视图像，CCITT规定了称为公用中分辨率格式CIF(Common Intermediate Format)，1/4公用中分辨率格式(Quarter-CIF，QCIF)和(Sub-Quarter Common Intermediate Format，SQCIF)格式。

（1）数字视频的概念

首先，数字视频是由一系列二进位数字组成的编码信号，它比模拟信号更精确，而且不容易受到干扰；

其次，视频信号数字化后，对数字视频的加工处理只涉及到反映数字视频数据在计算机硬盘中的排列，即访问地址表。播放、剪辑数字视频只是控制着计算机硬盘的磁头读出是1还是0，与信号本身并不接触，不涉及到实际的信号本身。这就意味着不管对数字信号做多少次处理和控制，画面质量几乎是不会下降的，可以多次复制而不失真；

第三、可以运用多种的编辑工具（如编辑软件）对数字视频进行编辑加工，对数字视频的处理方式也是多种多样，可以制作许多特技效果。将视频融入计算机化的制作环境，改变了以往视频处理的方式，也便于视频处理的个人化、家庭化；

最后，数字信号可以被压缩，使更多的信息能够在带宽一定的频道内传输，大大增加了节目资源。并且还可以突破单向式的数字信号传输，实现交互式的信号传输。

（2）数字视频的属性

如同图像一样，人们用属性来描述一段数字视频，常见的有：视频分辨率、图像深度、帧率、视频文件格式。

①视频分辨率

是指视频信号本身的分辨率，只与视频信号的带宽有关。比如50Hz的黑白视频信号行正程中显示图象的时间是52μs，视频信号的带宽最大约6 MHz，极限情况下，一个正弦波的波峰显示一个白点，波谷显示一个黑点，这样最多的点数可以表示为52μ*6M*2=624点。

②图像深度

与静态图像一样，视频的图像深度决定其可以显示的颜色数。某些编码（压缩算法）使用固定的图像深度，在这种情况下该参数不可调整。选择较小的图像深度可以减小文件的容量，但同时也降低了图像的质量。

③帧率

每秒的帧数(fps)，用来表示视频文件每秒钟能够显示的帧数。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的画面。

④压缩质量

选择了一种压缩算法后还可以调整压缩质量，这个参数常用百分比来表示，100％表示最佳效果压缩。同一种压缩算法下，压缩质量越低，文件容量越小，丢失信息也越多。

目前，视频文件格式可以分为适合本地播放的本地影像视频和适合在网络中播放的网络流媒体影像视频两大类。尽管后者在播放的稳定性和播放画面质量上可能没有前者优秀，但网络流媒体影像视频的广泛传播性使之正被广泛应用于视频点播、网络演示、远程教育、网络视频广告等等互联网信息服务领域。 

（1）本地影像视频 

AVI格式，英文全称为Audio Video Interleaved，即音频视频交错格式。所谓“音频视频交错”，就是可以将视频和音频交织在一起进行同步播放。这种视频格式的优点是图像质量好，可以跨多个平台使用，其缺点是体积过于庞大。压缩标准不统一是其主要问题。

DV-AVI格式，DV的英文全称是Digital Video Format，是由索尼、松下、JVC等多家厂商联合提出的一种家用数字视频格式。它可以通过电脑的IEEE 1394端口传输视频数据到电脑，也可以将电脑中编辑好的的视频数据回录到数码摄像机中。这种视频格式的文件扩展名一般是.avi，所以也叫DV-AVI格式。

MPEG格式，英文全称为Moving Picture Expert Group，即运动图像专家组格式。MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用了有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息，从而达到压缩的目的(其最大压缩比可达到200:1)。目前MPEG视频格式常见的压缩标准是MPEG－1、MPEG－2、和MPEG－4。

DivX格式，是由MPEG－4衍生出的另一种视频编码(压缩)标准，也即DVDrip格式，它采用了DivX压缩技术对DVD盘片的视频图像进行高质量压缩，同时用MP3或AC3对音频进行压缩，然后再将视频与音频合成并加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之一。

MOV格式，美国Apple公司开发的一种视频格式，默认的播放器是苹果的QuickTime Player。具有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度等特点，但是其最大的特点还是跨平台性，即不仅能支持MacOS，同样也能支持Windows系列。 

（2）网络影像视频 

ASF格式，英文全称为Advanced Streaming Format，是微软为了和Real Player竞争而推出的一种视频格式。用户可以直接使用Windows自带的Windows Media Player对其进行播放。由于它使用了MPEG-4的压缩算法，所以压缩率和图像的质量都很不错。 

WMV格式，英文全称为Windows Media Video，也是微软推出的一种采用独立编码方式并且可以直接在网上实时观看视频节目的文件压缩格式。WMV格式的主要优点包括：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、可伸缩的媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、丰富的流间关系以及扩展性等。 

RM格式，Real Networks公司所制定的音频视频压缩规范称为Real Media，用户可以使用RealPlayer或RealOne Player对符合RealMedia技术规范的网络音频/视频资源进行实况转播并且RealMedia可以根据不同的网络传输速率制定出不同的压缩比率，从而实现在低速率的网络上进行影像数据实时传送和播放。这种格式的另一个特点是用户使用Real Player播放器可以在不下载音频/视频内容的条件下实现在线播放。另外，RM作为目前主流网络视频格式，可以通过其Real Server服务器将其它格式的视频转换成RM视频并由Real Server服务器负责对外发布和播放。

RMVB格式，是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式。RMVB视频格式打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源，就是说静止和动作场面少的画面场景采用较低的编码速率，这样可以留出更多的带宽空间，而这些带宽会在出现快速运动的画面场景时被利用。这样在保证了静止画面质量的前提下，大幅地提高了运动图像的画面质量，从而图像质量和文件大小之间就达到了微妙的平衡。