1、动画原理,视觉残留原理传统的CELL Animation (Image Clipping)Image-based (Recorded) Animation Stop AnimationMotion CaptureComputer Generated (Graph-based)AnimationMotion Control: Kinematics & DynamicsKey Frame (Path based Interpolating)Mixture Method (Texturing & Synthesizing),3.5.2,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,2,视
2、觉残留原理,反射到我们人眼的光影要在视觉中保留一段短暂的时间才会消失。请观察下面关于视觉残留（persistence of vision）的实验：两盏小灯相距1-2米远，放置在一个黑暗的房间内。 让这两盏小灯以缓慢的速率交替点亮和熄灭。观察者看到的是两盏小灯分别点亮和熄灭。让这两盏小灯以25-40毫秒的时间间隔交替点亮和熄灭。观察者看到的是一盏小灯在两个位置之间跳来跳去，而不是两盏小灯分别点亮和熄灭。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,3,CELL Animation,Image Clipping,(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(2,1),(2,2),
3、(2,3),(2,4),(3,1),(3,2),(3,3),(3,4),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),Image Clips Set,Viewport,Program Script: Repeat/in Image Clips SetClipImage (left, right, top, bottom, );place it onto Viewport; end,timing,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,4,CELL Animation (cont.),In many application development toolkits, like
4、 Microsoft Visual Basic, VC+ Boland C+, Delphi They are all contain some VB or ActiveX controls, provided for cell clipping to make animations for application in MS Windows environment.In MS Visual Basic, the CONTROL name is “Animation Clip”. MS Windows also have APIs about Image Clipping, such as “
5、Bitblt”, etc.,Program development aspect: a notation,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,5,CELL Animation (cont.),Example,while( cell != NULL) cell = clipimage();play(cell); ,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,6,Cartoon,A serial of images of a film, any mini change must be recorded as one image (no program scrip
6、t is required),2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,7,Stop Animation,This method is used in puppetoon. It contains a serial actions of (MOTION, STOP, RECORD), It need a reference material or model played by operators.,Motion Stop Record,For aliens,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,8,Motion Capture,Some KEY actio
7、n in “Stop Motion” maybe not “Natural”, so MOTION CAPTURE being appears Binding some sensors on a real model (object) at some key nodes Sensors type Optical Magnetic Electronic Recording the model motion path Modeling / Simulating using mathematical tools Vector algebra / kinematics / ,2019年11月25日,第
8、三章 图形、图像与视频处理技术,9,Motion Capture (cont.),Real objects motion and virtual graphic objects motion Consistence between them virtual graphic objects motion is real and natural Need some motion capture hardwares,http:/ 图形、图像与视频处理技术,10,Computer Generated Animation,Graphics and computer vision based Some c
9、onceptions Key frame Original images Immediate frame Interpolating image Immediate key frame (小原画) For image interpolating,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,11,Computer Graphics for Animation,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,12,Modeling,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,13,2D Shape,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,14
10、,3D Mesh,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,15,Ray Modeling,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,16,Auto-similar modeling,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,17,Volumetric,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,18,3D Animation,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,19,Key Frame,2D Animation Object motioning in 2d space,Object,Motion Path,K
11、ey frame,Scene (background),2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,20,Texturing,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,21,Texturing,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,22,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,23,Rendering,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,24,Rendering,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,25,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,26,CG Anima
12、tion (cont.),Generic procedure of making a computer generated animation 2D shape drawing Motion path definition 3D skeleton definition (meshing) Key frame definition May be texturing / synthesizing / ray tracing / Rendering interpolating Recording Format transformation,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,2
13、7,CG Animation (cont.),3D Animation Object acting in 3d space The motion of object defined in computer programs Object oriented programming (OOP) is needed Key frames Interpolating using mathematical tools, sometimes, it need complex modeling,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,28,CG Animation (cont.),Text
14、uring / synthesizing for VR Illustrating a 3d scene generation,计算机动画 Computer Generated Animation,Image-based Animation2 Dimension AnimationMorph AnimationGraph-based AnimationKey FrameMotion Control: Kinematics / DynamicsHow to use 3D Studio? Making a simple 3D Animation,3.5.3,2019年11月25日,第三章 图形、图像
15、与视频处理技术,30,Image-based Animation,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,31,Image-based Animation (cont.),二维动画 GIF动画,GIF动画,http:/ 图形、图像与视频处理技术,32,Image-based Animation (cont.),变形动画(Morph),2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,33,Graph-based Animation,三维动画,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,34,Graph-based Animation (cont.),A
16、simple example,实例制作 用3D Max制作一个简单的动画,计算机动画 Computer Generated Animation,Image-based Animation2 Dimension AnimationMorph AnimationGraph-based AnimationKey FrameMotion Control: Kinematics / DynamicsHow to use 3D Studio? Making a simple 3D Animation,3.5.3,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,36,Image-based Ani
17、mation,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,37,Image-based Animation (cont.),二维动画 GIF动画,GIF动画,http:/ 图形、图像与视频处理技术,38,Image-based Animation (cont.),变形动画(Morph),2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,39,Graph-based Animation,三维动画,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,40,Graph-based Animation (cont.),A simple example,实例制作 用3D Ma
18、x制作一个简单的动画,计算机动画设计,传统动画片的生产过程计算机动画2D3DmorphLAN-based Motion Capture System,3.5.4,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,42,传统动画片的生产过程,脚本及动画设计 脚本是叙述一个故事的文字提要及详细的文学剧本，根据该剧本要设计出反映动画片大致概貌的各个片断，也即分镜头剧本。然后，对动画片中出现的各种角色的造型、动作、色彩等进行设计，并根据分镜头剧本将场景的前景和背景统一考虑，设计出手稿图及相应的对话和声音。 关键帧的设计 关键帧也称为原画，它一般表达某动作的极限位置、一个角色的特征或其它的重要内
19、容，这是动画的创作过程。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,43,传统动画片的生产过程 (cont.),中间帧生成 中间帧是位于关键帧之间的过渡画，可能有若干张。在关键帧之间可能还会插入一些更详细的动作幅度较小的关键帧，称为小原画，以便于中间帧的生成。有了中间画，动作就流畅自然多了。 描线上色 动画初稿通常都是铅笔稿图，将这些稿图进行测试检查以后就要用手工将其轮廓描在透明胶片上，并仔细地描上墨、涂上颜料。动画片中的每一帧画面通常都是由许多张透明胶片叠合而成的，每张胶片上都有一些不同对象或对象的某一部分，相当于一张静态图像中的不同图层。,2019年11月25日,第三章 图
20、形、图像与视频处理技术,44,传统动画片的生产过程 (cont.),检查、拍摄 在拍摄前将各镜头的动作质量再检查一遍，然后动画摄影师把动画系列依次拍摄记录到电影胶片上。十分钟的电影动画片，大约需要一万张图画。 后期制作 有了拍摄好的动画胶片以后，还要对其进行编辑、剪接、配音、字幕等后期制作，才能最后完成一部动画片。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,45,对象的移动构成动画,计算机处理对象的移动过程是这样的：先把对象“画”在背景上运动起点处，间隔一段时间后擦除起点处的对象、恢复背景；然后根据运动轨迹计算出第二步的位置并把对象重现（“画”）在第二点处。如此反复，该对象就在
21、背景上运动起来了。从实验中可以看出：步进的步长越短，擦除和重现对象所需的时间越短，则运动感越连续、视觉效果越好；反之步长越长，对象看起来就在屏幕上一步一步跳动。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,46,二维动画,用GIF构成简单帧动画,首先用图像处理软件生成7幅相同尺寸（7060）的GIF格式图像文件，各个图像中小房子的形状、颜色和位置都一样，不同的只是烟的动态过程。 在GIFCON中按烟的动态过程顺序插入各个图块，显示窗口与每个图块尺寸都是7060，图块无位移，调整每一图块的延时时间，则显示的效果将出现小房子烟囱里炊烟的运动过程。 如果需要循环显示动画，可在所有图块之
22、前插入一个循环块（Loop Block）来指定动画循环次数。在循环的情况下显示完最后一个图块后紧接着显示第一个图块，因此需要注意第一块与最后一块的连续关系。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,47,三维动画,三维动画首先要建立角色、实物和景物的三维数据模型。模型建立好了以后，给各个模型“贴上”材料，相当于各个模型有了外观。模型可以在计算机的控制下在三维空间里运动，或远或近；或旋转或移动；或变形或变色等等。然后，在计算机内部“架上”虚拟的摄像机，调整好镜头，“打上”灯光， 最后形成一系列栩栩如生的画面。,首先要建立一个地球的模型并把地图贴满球面，然后使模型步进旋转，每次步
23、进自动生成一帧动画画面，当然最后得到的动画仍然是二维的活动图像数据。如果在二维处理中，需要一帧帧的绘制球面变化画面，这样的处理难以自动进行。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,48,变形动画的形成原理,起始关键帧（一只鞋）和结束关键帧（一辆车）为预先处理好的相同幅面的图像。起始帧和结束帧上分别定义相同数量的若干组对应点Pn和Qn，并使其按点顺序一一对应，这种对应关系确定了起始关键帧上一个点变化到结束关键帧的位置。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,49,变形动画的形成原理(cont.),通过变形算法生成由起始帧到结束帧的若干中间帧，连续播放即可构
24、成由一只鞋变到一辆车的动画。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,50,变形动画的形成原理(cont.),用变形实现推镜头效果 在变形动画中，一种特例是起始帧就是结束帧的背景图，起始帧上所有的对应点都位于画面中心，结束帧上的点对应于图的前景轮廓。生成的动画效果是结束帧的图像前景逐步地放大，效果很象摄影中的推镜头。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,51,变形动画的形成原理(cont.),连续变形动画效果,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,52,Motion Capture,http:/ 图形、图像与视频处理技术,53,LAN
25、-based Motion Capture System,System Specification,Spec Frame rate : 60 fps Resolution : 640x240 Shutter : 1/500 Cost : 3000 Minimum requirement P200, ram 64 Environment Win95/98/NT/2000,http:/vr.kaist.ac.kr,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,54,LAN-based Motion Capture System,System Configuration,2019年11月
26、25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,55,LAN-based Motion Capture System,Optical Motion Capture Process,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,56,LAN-based Motion Capture System,Capture Result,Capture,Tracking Result,Animation,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,57,LAN-based Motion Capture System,Capture Result,MPEG视频编码标准,数字电视基础压缩算法
27、MPEG 17介绍,3.6,内容提要,内容提纲,3.6.1 彩色数字电视基础 3.6.2 MPEG-1数字电视标准 3.6.3 MPEG-2数字电视标准 3.6.4 MPEG-4电视图像标准 3.6.5 MPEG-7多媒体内容描述接口 3.6.6 HDTV格式,彩色数字电视基础,彩色电视制式NTSC (National Television Systems Committee )PAL (Phase-Alternative Line)SECAM (Squentiel Couleur Avec Mmoire)彩色电视信号的类型电视图像数字化图像子采样电视图像的数据率,3.6.1,2019年11月
28、25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,61,彩色电视制式,彩色电视制式有三种：NTSC制 National Television Systems Committee(美国国家电视系统委员会) 正交平衡调幅制 PAL制 Phase-Alternative Line 逐行倒相正交平衡调幅制 SECAM制 Squentiel couleur avec mmoire 顺序传送彩色与存储制,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,62,NTSC,National Television Systems Committee 正交平衡调幅制 NTSC彩色电视制的主要特性是： (1) 52
29、5行/帧, 30帧/秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame) (2) 高宽比：电视画面的长宽比(电视为4:3；电影为3:2；高清晰度电视为16:9) (3) 隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场 (4) 在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据。Laser disc约420线，S-VHS约320线 (5) 每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒(包含5微秒的水平同步脉冲)，所以显示时间是53.5微秒。 (6) 颜色模型：YIQ,一帧图像的总行数为525行，分两场扫描。行扫描频率为15 750 Hz， 周期为63.5s；场扫描频率
30、是60 Hz，周期为16.67 ms；帧频是30 Hz，周期33.33 ms。每一场的扫描行数为525/2=262.5行。除了两场的场回扫外，实际传送图像的行数为480行,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,63,它属于同时制，是美国在1953年12月首先研制成功的，并以美国国家电视系统委员会（National Television System Committee）的缩写命名。这种制式的色度信号调制特点为平衡正交调幅制，即包括了平衡调制和正交调制两种，虽然解决了彩色电视和黑白电视广播相互兼容的问题，但是存在相位容易失真、色彩不太稳定的缺点。NTSC制电视的供电频率为60
31、Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行，图像信号带宽为6.2MHz。采用NTSC制的国家美国、日本等国家。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,64,PAL,Phase-Alternative Line 逐行倒相正交平衡调幅制 PAL电视制的主要扫描特性是： (1) 625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/帧) (2) 高宽比(aspect ratio)：4:3 (3) 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场 (4) 颜色模型：YUV 一帧图像的总行数为625，分两场扫描 行扫描频率是15 625 Hz，周期为64s 场扫描频率是50 Hz,周期
32、为20 ms 帧频是25 Hz，是场频的一半，周期为40 ms,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,65,PAL制是为了克服NTSC制对相位失真的敏感性，在1962年，由前联邦德国在综合NTSC制的技术成就基础上研制出来的一种改进方案。PAL是英文Phase Alteration Line的缩写，意思是逐行倒相，也属于同时制。它对同时传送的两个色差信号中的一个色差信号采用逐行倒相，另一个色差信号进行正交调制方式。这样，如果在信号传输过程中发生相位失真，则会由于相邻两行信号的相位相反起到互相补尝作用，从而有效地克服了因相位失真而起的色彩变化。因此，PAL制对相位失真不敏感，
33、图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好，但PAL制的编码器和解码器都比NTSC制的复杂，信号处理也较麻烦，接收机的造价也高。 由于世界各国在开办彩色电视广播时，都要考虑到与黑白电视兼容的问题，因此，采用PAL制的国家较多，如我国、德国、新加坡、澳大利来等。不过，仍须注意一个问题，由于各国采用的黑白电视标准并不相同，即使同样提PAL制，但在某些技术特性上还会有差别。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,66,PAL,在发送电视信号时，每一行中传送图像的时间是52.2s，其余的11.8s不传送图像，是行扫描的逆程时间，同时用作行同步及消隐用。每一场的扫描行数为625/2=31
34、2.5行，其中25行作场回扫，不传送图像，传送图像的行数每场只有287.5行，因此每帧只有575行有图像显示,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,67,SECAM,Squentiel couleur avec mmoire 顺序传送彩色与存储制 是由法国在1966年研制成功的，它属于同时顺序制。在信号传输过程中，亮度信号每行都传送，而两个色差信号则是逐行依次传送，即用行错开传输时间的办法来避免同时传输时所产生的串色以及由其造成的彩色失真，它不怕干扰，彩色效果好，但其兼容性较差。 这种制式与PAL制类似，其差别是SECAM中的色度信号是频率调制(FM)，而且它的两个色差信号
35、：红色差(R-Y)和蓝色差(B-Y)信号是按行的顺序传输的。 法国、俄罗斯、东欧和中东等约有65个地区和国家使用这种制式，图像格式为4:3，625线，50 Hz，6MHz电视信号带宽，总带宽8MHz。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,68,电视扫描和同步,隔行扫描(interlaced scanning) 非隔行扫描,(b) 隔行扫描,(a) 逐行扫描,在非隔行扫描中，电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅完整的图像,隔行扫描的一帧图像由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数场，另一部分是由偶数行组成，称为偶数场，两场合起来组成一帧
36、。因此在隔行扫描中，无论是摄象机还是显示器，获取或显示一幅图像都要扫描两遍才能得到一幅完整的图像。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,69,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,70,彩色电视,彩色图像重现过程,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,71,彩色电视信号的类型,复合电视信号 包含亮度信号、色差信号和所有定时信号的单一信号叫做复合电视信号(composite video signal)，或者称为全电视信号。 分量电视信号 分量电视信号(component video signal)是指每个基色分量作为独立的电视信号。每
37、个基色既可以分别用R、G和B表示，也可以用亮度-色差表示，如Y、I和Q，Y、U和V。 使用分量电视信号是表示颜色的最好方法，但需要比较宽的带宽和同步信号 S-Video信号 分离电视信号S-Video(Separated video-VHS)是亮度和色差分离的一种电视信号，是分量模拟电视信号和复合模拟电视信号的一种折中方案。使用S-Video有两个优点： (1) 减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。 (2) 不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮度信号的带宽。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,72,S-Video连接器,2019年11月25日,第
38、三章 图形、图像与视频处理技术,73,黑白全电视信号,一个行周期的黑白全电视信号,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,74,彩色电视系统的水平消隐间隔,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,75,电视图像数字化,电视图像数字化常用的方法有两种： 先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化。我们现在接触到的大多数电视信号源都是彩色全电视信号，如来自录象带、激光视盘、摄象机等的电视信号。对这类信号的数字化，通常的做法是首先把模拟的全彩色电视信号分离成YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色空间中的分量信号，然后用三个A/D转换器分别对它们数字化。 首先
39、用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化，然后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCr，YUV，YIQ或RGB分量数据。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,76,数字化标准 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,早在20世纪80年代初，国际无线电咨询委员会CCIR(Internati
40、onal Radio Consultative Committee)就制定了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。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,77,采样频率 对PAL制、SECAM制，采样频率fs为 fs=62525N=15625N=13.5 MHz, N=864 其中，N为每一扫描行上的采样数目。 对NTSC制，采样频率fs为 fs=52529.97N=15734N=13.5 MHz, N
41、=858 其中，N为每一扫描行上的采样数目 有效显示分辨率,ITU-R BT.601的亮度采样结构,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,78,彩色电视数数字化参数摘要,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,79,图像子采样,对彩色电视图像进行采样时，可以采用两种采样方法 一种是使用相同的采样频率对图像的亮度信号和色差信号进行采样 另一种是对亮度信号和色差信号分别采用不同的采样频率进行采样 如果对色差信号使用的采样频率比对亮度信号使用的采样频率低，这种采样就称为图像子采样(sub-sampling)。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理
42、技术,80,目前使用的子采样格式有如下几种： (1) 4:4:4 这种采样格式不是子采样格式，它是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、4个红色差Cr样本和4个蓝色差Cb样本，这就相当于每个像素用3个样本表示。 (2) 4:2:2 这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、2个红色差Cr样本和2个蓝色差Cb样本，平均每个像素用2个样本表示。 (3) 4:1:1 这种子采样格式是指在每条扫描线上每4个连续的采样点取4个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本，平均每个像素用1.5个样本表示。 (4) 4:2:0 这种子采样格式是指在水平和垂直方向
43、上每2个连续的采样点上取2个亮度Y样本、1个红色差Cr样本和1个蓝色差Cb样本，平均每个像素用1.5个样本表示。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,81,彩色图像YCbCr样本空间位置,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,82,4:4:4 YCbCr格式 625扫描行系统中采样格式为4:4:4的YCbCr的样本位置。对每个采样点，Y, Cb和Cr各取一个样本。对于消费类和计算机应用，每个分量的每个样本精度为8比特；对于编辑类应用，每个分量的每个样本的精度为10比特。因此每个像素的样本需要24比特或者30比特。,2019年11月25日,第三章 图形、
44、图像与视频处理技术,83,4:2:2 YCbCr格式 625扫描行系统中采样格式为4:2:2的YCbCr的样本位置。在水平扫描方向上，每2个Y样本有1个Cb样本和一个Cr样本。对于消费类和计算机应用，每个分量的每个样本的精度为8比特；对于编辑类应用，每个分量的每个样本精度为10比特。因此每个像素的样本需要24比特或者30比特。在帧缓存中，每个样本需要16比特或者20比特。显示像素时，对于没有Cr和Cb的Y样本，使用前后相邻的Cr和Cb样本进行计算得到的Cr和Cb样本,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,84,YCbCr格式 625扫描行系统中采样格式为4:1:1的YCbC
45、r的样本位置。这是数字电视盒式磁带 (digital video cassette，DVC)上使用的格式。在水平扫描方向上，每4个Y样本各有1个Cb样本和一个Cr样本，每个分量的每个样本精度为8比特。因此，在帧缓存中，每个样本需要12比特。显示像素时，对于没有Cr和Cb的Y样本，使用前后相邻的Cr和Cb样本进行计算得到该Y样本的Cr和Cb样本。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,85,4:2:0 YCbCr格式 H.261, H.263和MPEG-1 625扫描行系统中采样格式为4:2:0的YCbCr的样本位置。这是H.261, H.263和MPEG-1使用的子采样格式
46、。在水平方向的2个样本和垂直方向上的2个Y样本共4个样本有1个Cb样本和一个Cr样本。如果每个分量的每个样本精度为8比特，在帧缓存中每个样本就需要12比特。,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,86,4:2:0 YCbCr格式 MPEG-2 虽然MPEG-2和MPEG-1使用的子采样都是4:2:0，但它们的含义有所不同。图7-14说明采样格式为4:2:0的YCbCr空间样本位置。与MPEG-1的4:2:0相比，MPEG-2的子采样在水平方向上没有半个像素的偏移,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,87,电视图像的数据率,ITU-R BT.601标准数
47、据率 按照奈奎斯特(Nyquist)采样理论，模拟电视信号经过采样(把连续的时间信号变成离散的时间信号)和量化(把连续的幅度变成离散的幅度信号)之后，数字电视信号的数据量大得惊人，当前的存储器和网络都还没有足够的能力支持这种数据传输率，因此就要对数字电视信号进行压缩。 为了在PAL、NTSC和SECAM彩色电视制之间确定一个共同的数字化参数，早在1982年国际无线电咨询委员会(CCIR)就制定了演播室质量的数字电视编码标准，这就是非常有名的ITU-R BT.601标准。按照这个标准，使用4:2:2的采样格式，亮度信号Y的采样频率选择为13.5 MHz/s，而色差信号Cr和Cb的采样频率选择为6
48、.75 MHz/s，在传输数字电视信号通道上的数据传输率就达到为270 Mb/s(兆比特/秒)！，即,2019年11月25日,第三章 图形、图像与视频处理技术,88,亮度(Y)：Cr (R-Y)：Cb (B-Y)：,858样本/行525行/帧30帧/秒10比特/样本 = 135兆比特/秒(NTSC) 864样本/行625行/帧25帧/秒10比特/样本 = 135兆比特/秒(PAL),429样本/行525行/帧30帧/秒10比特/样本 = 68兆比特/秒(NTSC) 429样本/行625行/帧25帧/秒10比特/样本 = 68兆比特/秒(PAL),429样本/行525行/帧30帧/秒10比特/样
49、本 = 68兆比特/秒(NTSC) 429样本/行625行/帧25帧/秒10比特/样本 = 68兆比特/秒(PAL),总计: 27兆样本/秒10比特/样本 = 270 兆比特/秒,实际上，在荧光屏上显示出来的有效图像的数据传输率并没有那么高亮度(Y): 7204803010 = 104 Mb/s (NTSC)7205762510 = 104 Mb/s (PAL) 色差(Cr，Cb): 23604803010 = 104 Mb/s (NTSC)23605762510 = 104 Mb/s (PAL) 总计: 207 Mb/s如果每个样本的采样精度由10比特降为8比特，彩色数字电视信号的数据传输率就降为166 Mb/s。,
