21世紀(jì)進(jìn)入了信息化時(shí)代。隨著信息技術(shù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、寬帶化和綜合化，使視頻技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在進(jìn)入多媒體時(shí)代的今天，到處都可以見(jiàn)到各式各樣的圖像和視頻產(chǎn)品，它們使我們的生活變得豐富多彩。
圖象與視頻是兩個(gè)既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念：靜止的圖片稱(chēng)為圖象（Image），運(yùn)動(dòng)的圖象稱(chēng)為視頻（Video）。圖象的輸入要靠掃描儀、數(shù)字照相機(jī)或攝象機(jī)等；而視頻的輸入只能是攝象機(jī)、錄象機(jī)、影碟機(jī)以及電視接收機(jī)等可以輸出連續(xù)圖象信號(hào)的設(shè)備。
本文將針對(duì)視頻圖像這一領(lǐng)域作一個(gè)概括的介紹，希望對(duì)大家進(jìn)一步了解視頻技術(shù)方面的知識(shí)有所幫助。下面先對(duì)一些視頻技術(shù)名詞作一下簡(jiǎn)單解釋。
視頻信號(hào)的分類(lèi)和基本概念一、模擬視頻信號(hào)
根據(jù)三基色原理，在視頻領(lǐng)域利用R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三色不同比例的混合來(lái)表現(xiàn)豐富多采的現(xiàn)實(shí)世界。首先，通過(guò)攝像機(jī)的光敏器件像CCD（電荷耦合器件），將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成RGB三路電信號(hào)；其次，在電視機(jī)或監(jiān)視器內(nèi)部也使用RGB信號(hào)分別控制三支電子槍轟擊熒光屏以產(chǎn)生影象。這樣，由于攝像機(jī)中原始信號(hào)和電視機(jī)、監(jiān)視器中的最終信號(hào)都是RGB信號(hào)，因此直接使用RGB信號(hào)作為視頻信號(hào)的傳輸和記錄方式會(huì)獲得極高的信號(hào)質(zhì)量。但這樣做會(huì)極大地加寬視頻帶寬從而增加設(shè)備成本，且這也與現(xiàn)行黑白電視不兼容，因此，在實(shí)際應(yīng)用中不這樣做，而是按亮度方程Y=0.39R+0.5G+0.11B（PAL制）RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換成亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)U（B-Y）、V（R-Y），形成YUV分量信號(hào)。
此種信號(hào)利用人眼對(duì)亮度細(xì)節(jié)分辨率高而對(duì)色度細(xì)節(jié)分辨率低的特點(diǎn)，對(duì)U、V信號(hào)帶寬壓縮。U、V信號(hào)還可進(jìn)一步合成一個(gè)色度信號(hào)C，進(jìn)而形成Y/C記錄方式。由于記錄時(shí)對(duì)C信號(hào)采取降頻處理，因此也稱(chēng)彩色降頻方式。Y和C又可進(jìn)一步形成復(fù)合視頻（Composite），即彩色全電視信號(hào)，這種方式便于傳輸和電視信號(hào)的發(fā)射。將RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換成YUV信號(hào)、Y/C信號(hào)直至composite信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為編碼，逆過(guò)程則為解碼。由此可看出，由于轉(zhuǎn)換步驟的多少，視頻輸出質(zhì)量由YUV端口到Y(jié)/C端口到Composite端口依次降低。因此，在視頻捕捉或輸出時(shí)選擇合適的輸入、輸出端口可提高視頻質(zhì)量。另外，還應(yīng)提供同步信號(hào)以保證傳送圖象穩(wěn)定再現(xiàn)。
視頻影像是由一系列被稱(chēng)為幀的單個(gè)靜止畫(huà)面組成。一般幀率在24-30幀/秒時(shí)，視頻運(yùn)動(dòng)非常平滑，而低于15幀/秒時(shí)就會(huì)有停頓感。
NTSC：國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(National Television Standards Commitee)的縮寫(xiě)。是中北美洲及日本通用的電視制式，與歐洲的PAL制式和法國(guó)的SECAM只是相對(duì)。他的垂直分辨率有525線，幀速為30(29.97)FPS。
PAL：逐行倒相(Phase Alteration Line)的縮寫(xiě)，是中國(guó)及歐洲大多數(shù)國(guó)家通用的電視制式。具有更高的垂直分辨率(625線)，但是幀速相對(duì)慢于NTSC(25FPS)。
分量視頻信號(hào)(Separate Video) ：將畫(huà)面按三個(gè)顏色通道(RGB)分成紅、綠和藍(lán)(附加亮度信號(hào))三個(gè)單獨(dú)信號(hào)通道。產(chǎn)生的畫(huà)面質(zhì)量較高，一般在廣播級(jí)視頻設(shè)備中被采用。
復(fù)合視頻信號(hào)(Composite Video) ：將彩色信號(hào)、亮度信號(hào)和同步信號(hào)混合在一個(gè)信號(hào)通道內(nèi)，在家用視頻設(shè)備中被大量采用。
S-Video：是一種信號(hào)質(zhì)量更高的視頻接口，它取消了信號(hào)疊加的方法，可有效避免一些無(wú)謂的質(zhì)量損失。它的功能是將RGB三原色和亮度進(jìn)行分離處理。
YUV色彩系統(tǒng)： YUV（亦稱(chēng)YCrCb）是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法（屬于PAL）。YUV主要用于優(yōu)化彩色視頻信號(hào)的傳輸，使其向后兼容老式黑白電視。與RGB視頻信號(hào)傳輸相比，它最大的優(yōu)點(diǎn)在于只需占用極少的帶寬（RGB要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸）。其中“Y”表示明亮度（1uminance或 Luma），也就是灰階值；而“U”和“V”表示的則是色度(Chrominance Chroma)，作用是描述影像色彩及飽和度，用于指定像素的顏色。“亮度”是通過(guò)RGB輸入信號(hào)來(lái)創(chuàng)建的，方法是將RGB信號(hào)的特定部分疊加到一起。“色度”則定義了顏色的兩個(gè)方面—-色調(diào)與飽和度，分別用Cr和Cb來(lái)表示。其中，Cr反映了Cb輸入信號(hào)紅色部分與RGB信號(hào)亮度值之間的差異。而Cb反映的是RGB輸入信號(hào)藍(lán)色部分與RGB信號(hào)亮度值之間的差異。
二、數(shù)字視頻信號(hào) 數(shù)字視頻就是先用攝像機(jī)之類(lèi)的視頻捕捉設(shè)備，將外界影像的顏色和亮度信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再記錄到儲(chǔ)存介質(zhì)（如錄像帶）。如果用示波器來(lái)觀看未投影的模擬電信號(hào)，看起來(lái)就像腦電波的掃描圖像，由一些連續(xù)鋸齒狀的山峰和山谷組成。
為了存儲(chǔ)視覺(jué)信息，模擬視頻信號(hào)的山峰和山谷必須通過(guò)數(shù)字/模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字的“0”或“1”。這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程就是我們所說(shuō)的視頻捕捉（或采集過(guò)程）。如果要在電視機(jī)上觀看數(shù)字視頻，則需要一個(gè)從數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換器將二進(jìn)制信息解碼成模擬信號(hào)，才能進(jìn)行播放。
1、LVDS 低壓差分信號(hào)傳輸 (LVDS) 是一種滿足當(dāng)今高性能數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的新型技術(shù)。 由于其可使系統(tǒng)供電電壓低至 2V，因此它還能滿足未來(lái)應(yīng)用的需要。 此技術(shù)基于 ANSI/TIA/EIA-644 LVDS 接口標(biāo)準(zhǔn)。
LVDS 技術(shù)擁有 330mV 的低壓差分信號(hào) (250mV MIN abd 450mV MAX) 和快速過(guò)渡時(shí)間。 這可以讓產(chǎn)品達(dá)到自 100 Mbps 至超過(guò) 1 Gbps 的高數(shù)據(jù)速率。 此外，這種低壓擺幅可以降低功耗消散，同時(shí)具備差分傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。
LVDS 技術(shù)用于簡(jiǎn)單的線路驅(qū)動(dòng)器和接收器物理層器件以及比較復(fù)雜的接口通信芯片組。 通道鏈路芯片組多路復(fù)用和解多路復(fù)用慢速 TTL 信號(hào)線路以提供窄式高速低功耗 LVDS 接口。 這些芯片組可以大幅節(jié)省系統(tǒng)的電纜和連接器成本，并且可以減少連接器所占面積所需的物理空間。
LVDS 解決方案為設(shè)計(jì)人員解決高速 I/O 接口問(wèn)題提供了新選擇。 LVDS 為當(dāng)今和未來(lái)的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供毫瓦每千兆位的方案。
2、Camera Link Camera Link 的標(biāo)準(zhǔn)是由數(shù)家工業(yè)攝影機(jī)及影像卡大廠共同制定出來(lái)的, 標(biāo)準(zhǔn)的本身是基于Channel Link 的特性, 并定義出標(biāo)準(zhǔn)的接頭也就是訊號(hào)線也標(biāo)準(zhǔn)化了, 讓Camera及影像卡的訊號(hào)傳輸更簡(jiǎn)單化了, 同時(shí)定義出基本架構(gòu)(Base Configuration), 中階架構(gòu)(Medium Configuration), 及完整架構(gòu)(Full Configuration) 的訊號(hào)接腳規(guī)范以及傳輸數(shù)據(jù)量。
它是連接攝像頭和圖像采集卡的新標(biāo)準(zhǔn)，提供了超高的圖像傳送速度，并且同時(shí)提供4根攝像頭的控制線。由于Camera Link的高性能、低成本以及其連接的便利性，迅速得到大多攝像頭及圖像采集卡的生產(chǎn)商的支持。是連接攝像頭和圖像采集卡的新標(biāo)準(zhǔn)，提供了超高的圖像傳送速度，并且同時(shí)提供4根攝像頭的控制線。
3、1394
4、USB
5、千兆網(wǎng)
視頻信號(hào)的產(chǎn)生從攝影機(jī)端開(kāi)始，透過(guò)一個(gè)影像傳輸系統(tǒng)至中央控制室。在閉路電視系統(tǒng)中，信號(hào)稱(chēng)為合成視頻，而這合成視頻信號(hào)振幅之峰值為1伏特 (1V)。下列為視頻信號(hào)結(jié)構(gòu)之組成部份：
視頻信號(hào):
當(dāng)影像的光源落在CCD攝影機(jī)之晶片上時(shí)，其像素即產(chǎn)生電量作用，而這 作用與落在晶片上的光線多少有相對(duì)關(guān)系，越多的光將會(huì)產(chǎn)生越大的電流，此電流可從晶片上讀出并轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào)。而晶片讀取資料的方式是依晶片 種 類(lèi) 的不同而有所差異。像素光線數(shù)量越大，視頻信號(hào)的峰值將相對(duì)增大，在合成視頻信號(hào)中，最大峰值是 0.7 伏特。換句話說(shuō)，白色或 明亮的圖片部分將有 0.7伏特的信號(hào)強(qiáng)度，而黑色或者黑暗的部分則有0伏特的信號(hào) 。
水平（行）同步信號(hào) :
一個(gè)影像圖框是由線組成的，在NTSC的標(biāo)準(zhǔn)中，每圖框?yàn)?25條線，而PAL標(biāo)準(zhǔn)為每圖框有625條線。而在線上的每一個(gè)點(diǎn)，都反映視頻信號(hào)的強(qiáng)度。在每一條線的末端，加入了一個(gè)水平同步脈波，通知攝影機(jī)和其他閉路電視的電子裝 置，準(zhǔn) 備結(jié)束此一圖框或圖場(chǎng)并讓他們準(zhǔn)備起始下一個(gè)圖框或圖場(chǎng)。脈波的持續(xù)時(shí)程決定于電子裝置收到下一條圖線的時(shí)間，而這個(gè)脈波的峰值為0.3伏特。
垂直（場(chǎng)）同步信號(hào):
視頻圖像是由圖框所組成，NTSC的標(biāo)準(zhǔn)為每秒30個(gè)圖框，而 PAL彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)為 每秒25個(gè)圖框。閉路電 視系統(tǒng)為避免畫(huà)面閃動(dòng)現(xiàn)象，將這個(gè)視頻圖框分成2個(gè)不同圖場(chǎng)，稱(chēng)為奇圖場(chǎng)和偶圖場(chǎng)；這兩個(gè)圖場(chǎng)在攝影機(jī)點(diǎn)分離后，會(huì)在監(jiān)視器端結(jié)合，通稱(chēng)圖場(chǎng)結(jié)合或交錯(cuò)掃瞄 。
在每一個(gè)圖框或圖場(chǎng)的終端，增加了一個(gè)垂直同步脈波，藉以通知攝影機(jī)和其他閉路電視的電子裝置，準(zhǔn)備結(jié)束此一圖框或圖場(chǎng)，并讓他們準(zhǔn)備起始下一個(gè)圖框或者圖場(chǎng)。脈波的持續(xù)時(shí)程決定于電子裝置收到下一個(gè)圖場(chǎng)的時(shí)間，而這個(gè)脈波的峰值為 0.3伏特。當(dāng)此峰值加上視頻信號(hào)之峰值時(shí)，其總峰值為 1伏特。