数字媒体处理技术与应用第2章

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1、第2章模拟视频信号和模拟电视技术2.1彩色与人眼视觉系统特性2.2电视图像的传像原理2.3彩色电视信号的传输2.4模拟地面电视广播2.1.1光的性质光是一种电磁辐射。定义波长在380~780nm范围内的电磁波为可见光，可见光谱的波长由高向低变化时。人眼产生的颜色感觉依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。物体分为发光体和不发光体。发光体的颜色由它本身发出的光谱所决定，不发光体的颜色与照射光的光谱和不发光体对照射光的发射、投射特性有关。2.1彩色与人眼视觉系统特性1041061081010101210141016频率(Hz)10410210010-21

2、0-410-610-8波长(m)无线电波微波红外线紫外线γ射线可见光可见光：780nm～380nm波长颜色红色橙色黄色绿色青色蓝色紫色波长7006205805464804363802.1.2人眼的视觉特性1、分辨力分辨力是人眼在观看图像视频场景时对细节的分辨能力。定义为：眼睛对被观察物上相邻两点之间能分辨的最小距离所对应的视角Θ的倒数，即分辨率=1/Θ。分辨力在很大程度上取决于景物细节的亮度和对比度，同时人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节的分辨力低。LｄｈΦθ大面积着色原理：在彩色电视系统中传送彩色图像时，只传送黑白图像细节，而不传送彩色稿高频

3、分质量细节，可减少色度信号的带宽要求。2、视觉惰性人眼的亮度感觉总是滞后于实际亮度，这一特性称为视觉惰性或视觉暂留。视觉惰性是设计电视系统的重要依据—隔行扫描（既可克服大面积闪烁现象，代之以不易察觉的行间闪烁，又可以节省传输系统的频带宽度）。临界闪烁频率：光脉冲不引起闪烁感觉的最低重复频率，人眼的临界闪烁频率为46Hz。3、亮度灵敏度和韦伯定理韦伯-费赫涅尔定理I：在相当大的亮度范围内，可察觉的最小亮度变化和背景亮度之间接近正比例关系。韦伯-费赫涅尔定理II：人眼的感觉亮度和实际亮度的对数呈线性关系。4、对比灵敏度特性Weber定理：人眼的视觉

4、响应主要依赖于相对背景亮度的局部亮度变化，而不是绝对亮度值。由于图像由图像细节和轮廓组成，他们的不同会表现为频域频谱分布的不同，需要从空间频率、时间频率的角度分析对比灵敏度，并采用对比灵敏度函数CSF来表征。人眼空域CSF函数曲线中，亮度分量曲线呈带通特性，人眼主要对中频分量敏感，色度分量曲线呈低通特性，红-绿通道和蓝-黄通道的特性基本相似。人眼的CSF函数还与测试条件有关，不同时间频率测得的空域对比灵敏度曲线和不同空间频率下测得的时间对比灵敏度曲线也各不相同。5、视觉掩蔽效应视觉掩蔽效应：在多个视觉激励存在的情况下，一个视觉激励的存在使另一个

5、激励的可见阈值提升（或可见性降低）的现象。按照发生位置的不同，可分为空间域掩蔽和时间域掩蔽。对比掩蔽是空间域掩蔽效应的主要表现形式。6、平滑跟踪眼睛移动效应平滑跟踪眼睛移动效应（SPEM)：当目标发生运动时，人们的眼球会跟踪运动目标。7、视觉兴趣性人眼在观察事物时，会对某些区域产生更多兴趣，这些区域称为“视觉感兴趣区域（ROI）”。2.1.3色学度1、彩色三要素彩色三要素：亮度、色调、饱和度。其中，亮度反映光的明亮程度，色调反映彩色的类别，饱和度反映彩色光的深浅程度。2、三基色原理自然界绝大多数的彩色可以分解为三基色，三基色：红R、绿G、蓝B。

6、三基色光相混合得到的彩色光的亮度等于三种基色亮度之和。当两种颜色混合得到白色时，这两种颜色称为互补色，如红色和青色。3、亮度公式为了节省传送带宽，同时也能实现黑白电视与彩色电视的兼容，不传送三基色信号，而是传送由线性变换来的亮度信号Y及两个色彩信号CB、CR(或U、V）亮度信号和色差信号2.2电视图像的传像原理2.2.1、电视传像原理扫描：原理：传送电视图像时，将每幅图像分解成很多像素，按照一个一个像素、一行一行的方式顺序传送或接收；1、逐行扫描逐行扫描：电子束从图像上端开始，从左到右、从上到下以均匀速度按照顺序一行紧跟一行地扫完全帧画面的扫描

7、方式。要求：帧扫描周期是行扫描周期的整数倍。2、隔行扫描隔行扫描：一帧图像分为两场扫描，第一场扫描奇数行，第二场扫描偶数行。扫描逐行扫描隔行扫描2.2.2、电视图像的基本参数1、图像宽高比2、场频为了不引起人眼的闪烁感觉，场频应高于48Hz，我国电视标准中，场频选为50Hz。3、行数每帧扫描行数Z一般取值在860~570行之间，传统模拟电视扫描行数有625行和525行，我国标准为625行，但随着大屏幕的发展，行数也在逐渐增大。2.2.3、黑白全电视信号的组成1、图像信号CCD、CMOS图像传感器的每个像素输出波形只在一部分时间为图像信号，其余时

8、间内复位电平和干扰。为了取出图像信号并消除干扰，要采用取样保持电路。一个像素信号取样后，用电容把信号保持下来，知道下一个取样像素信号。图像信号电压的高