H264基本概念之 采样(sampling)、帧(frame)与场(field) .
2013-09-02 08:43
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http://blog.csdn.net/wanggp_2007/article/details/4839481
一、视频信号的采样
(上图来自参考文献2)
视频信号不同于音频信号,它是一个随着时间和空间时变的二维信号,通过采样、编码将模拟信号转换到数字信号,方便传输和存储。视频信号是由一系列的图像组成,时间上对视频模拟信号进行采样就是每个一段时间提取一个图像,而空间采样是指每一个图像由多少个像素点组成,像素点越多,图像画面越清晰。人的视觉系统决定了采样频率,当采样频率是10~20帧每秒,对快速运动的图像,人眼可以感觉到图像不流畅;当采样频率为20~30帧时,基本上看起来比较流畅。当采样频率更高时,其实图像的质量提升并不明显,受人眼的分辨率限制,但数据量却增加了很多。空间采样决定了图像的像素数,由于现在有三种彩色电视制式,为了互相可以视频通信,往往采用一种中间公共格式(CIF)。
我的补充:
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对图像的亮度信号(Y)和色差信号(Cb, Cr)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低,这种采样就称为图像子采样(subsampling)。由于人的视觉对亮度信号的敏感度高于对色差的敏感度,这样做利用人的视觉特性来节省信号的带宽和功率,通过选择合适的颜色模型,可以使两个色差信号所占的带宽明显低于Y的带宽,而又不明显影响重显彩色图像的观看。
目前使用较多的采样有4:4:4, 4:2:2, 4:2:0等。
二、帧与场的概念
帧:当采样视频信号时,如果是通过逐行扫描,那么得到的信号就是一帧图像,通常帧频为25帧每秒(PAL制)、30帧每秒(NTSC制);
场:当采样视频信号时,如果是通过隔行扫描(奇、偶数行),那么一帧图像就被分成了两场,通常场频为50Hz(PAL制)、60Hz(NTSC制);
帧频、场频的由来:最早由于抗干扰和滤波技术的限制,电视图像的场频通常与电网频率(交流电)相一致,于是根据各地交流电频率不同就有了欧洲和中国等PAL制的50Hz和北美等NTSC制的60Hz,但是现在并没有这样的限制了,帧频可以和场频一样,或者场频可以更高。
帧编码、场编码方式:逐行视频帧内邻近行空间相关性较强,因此当活动量非常小或者静止的图像比较适宜采用帧编码方式;而场内相邻行之间的时间相关性较强,对运动量较大的运动图像则适宜采用场编码方式。
参考资料:
1、《新一代视频压缩编码标准》
2、H264 and MPEG-4 Video Compression
一、视频信号的采样
(上图来自参考文献2)
视频信号不同于音频信号,它是一个随着时间和空间时变的二维信号,通过采样、编码将模拟信号转换到数字信号,方便传输和存储。视频信号是由一系列的图像组成,时间上对视频模拟信号进行采样就是每个一段时间提取一个图像,而空间采样是指每一个图像由多少个像素点组成,像素点越多,图像画面越清晰。人的视觉系统决定了采样频率,当采样频率是10~20帧每秒,对快速运动的图像,人眼可以感觉到图像不流畅;当采样频率为20~30帧时,基本上看起来比较流畅。当采样频率更高时,其实图像的质量提升并不明显,受人眼的分辨率限制,但数据量却增加了很多。空间采样决定了图像的像素数,由于现在有三种彩色电视制式,为了互相可以视频通信,往往采用一种中间公共格式(CIF)。
我的补充:
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对图像的亮度信号(Y)和色差信号(Cb, Cr)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低,这种采样就称为图像子采样(subsampling)。由于人的视觉对亮度信号的敏感度高于对色差的敏感度,这样做利用人的视觉特性来节省信号的带宽和功率,通过选择合适的颜色模型,可以使两个色差信号所占的带宽明显低于Y的带宽,而又不明显影响重显彩色图像的观看。
目前使用较多的采样有4:4:4, 4:2:2, 4:2:0等。
二、帧与场的概念
帧:当采样视频信号时,如果是通过逐行扫描,那么得到的信号就是一帧图像,通常帧频为25帧每秒(PAL制)、30帧每秒(NTSC制);
场:当采样视频信号时,如果是通过隔行扫描(奇、偶数行),那么一帧图像就被分成了两场,通常场频为50Hz(PAL制)、60Hz(NTSC制);
帧频、场频的由来:最早由于抗干扰和滤波技术的限制,电视图像的场频通常与电网频率(交流电)相一致,于是根据各地交流电频率不同就有了欧洲和中国等PAL制的50Hz和北美等NTSC制的60Hz,但是现在并没有这样的限制了,帧频可以和场频一样,或者场频可以更高。
帧编码、场编码方式:逐行视频帧内邻近行空间相关性较强,因此当活动量非常小或者静止的图像比较适宜采用帧编码方式;而场内相邻行之间的时间相关性较强,对运动量较大的运动图像则适宜采用场编码方式。
参考资料:
1、《新一代视频压缩编码标准》
2、H264 and MPEG-4 Video Compression
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