視頻技術(shù)手冊

前言

　　對于視頻，我們并不陌生，日常生活中經(jīng)?？吹碾娪?、電視就是視頻的典型應(yīng)用。人類接收的信息中約有70％來自視覺，周圍景物在人眼視網(wǎng)膜上的映像是人類最有效、最重要的信息交流方式。視頻具有確切、直觀、具體生動、真實和高效的特點，這正是視頻技術(shù)的無窮魅力所在。　　隨著計算機軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，視頻技術(shù)也得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，數(shù)字娛樂、多媒體通信、高清晰度電視、數(shù)字電視、寬帶網(wǎng)絡(luò)等都是圍繞如何有效地交流視頻信息而展開研究的。但是，由于視頻信息十分豐富且信息量大，故對視頻信號的處理、傳輸、存儲和顯示等都提出了新的要求。因此，視頻技術(shù)的研究和應(yīng)用是目前信息技術(shù)領(lǐng)域最熱門的話題之一?！　?0多年之前，Keith Jack撰寫的Video Demystified一書回答了全球范圍內(nèi)的工程師提出的各種視頻相關(guān)的問題，在業(yè)內(nèi)廣受好評。時至今日，人民郵電出版社購買了該書第5版的版權(quán)，并委托我們翻譯，我們很高興地接受了這一任務(wù)?！　∨c前幾版相比，本書的內(nèi)容更加充實，不僅增加了對最新視音頻編解碼器的介紹，而且更新了所有廣播、有線和衛(wèi)星規(guī)范，以及從模擬到數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換的有關(guān)信息。在視音頻編碼器部分中，增加了對MPEG-4.2、MPEG-4.10（H.264）和1SMFllE 421M（VC-1）的介紹；在消費類電子設(shè)備中，增加了對HD DVD、藍光播放器和錄像機、數(shù)字媒體適配器、數(shù)字機頂盒、數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）機頂盒、便攜式媒體播放器和移動視頻接收器的介紹，并講述了支持這些設(shè)備的相關(guān)技術(shù)，如隱藏字幕、字幕、圖文電視與V-Chip技術(shù)、先進的視頻處理技術(shù)、復雜的圖像合成技術(shù)、基于IPN絡(luò)的ARIB與DVB技術(shù)和數(shù)字版權(quán)管理（DRM）。與前幾版一樣，本書條理清晰，深入淺出，緊密聯(lián)系當前視頻技術(shù)領(lǐng)域已取得的最新成果和未來發(fā)展方向，系統(tǒng)地講述視頻技術(shù)的基礎(chǔ)理論和實踐技能，這對讀者了解和掌握視頻技術(shù)有很大的幫助。　　本書的翻譯工作由國防科技大學從事計算機、多媒體和通信等相關(guān)專業(yè)工作、具有豐富視頻技術(shù)經(jīng)驗的研究人員承擔，主要由楊征（第1、10、12、13、14章）、田尊華（第2章到第7章、第20章）、張杰良（第8、9和11章）和陳虎（第15到第19章）翻譯，楊征對全書進行了統(tǒng)稿。此外，參與本書翻譯的人員還有：閆志強、岳虹、張波濤、劉齊軍、林龍信、李晉文、肖楓濤、張聰、韓智文、馬蓉、焦賢龍、鄺祝芳、奚丹、劉志忠、陳鋼、宋銳、陳威兵、唐玲艷、唐揚斌、葉俊、楊明軍、顏炯、薄建祿、肖國尊、何小威、楊磊、馮權(quán)友、伍微、齊寧。Be Flying工作室（http：／／blog.csdn.net／be-flying）負責人肖國尊對本書的翻譯和出版做了大量的協(xié)調(diào)和規(guī)范工作，在此予以衷心感謝?！　∫曨l技術(shù)是一門交叉性的學科，發(fā)展十分迅速。由于譯者的水平和學識有限，譯本中不盡妥當之處在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書較為全面地介紹了最新的數(shù)字視頻相關(guān)技術(shù)，共分三個部分。第一部分介紹視頻格式、顏色空間、視頻信號、視頻接口、數(shù)字視頻處理需求和彩色電視制式標準等基本概念和基本原理。第二部分論述各種視頻壓縮標準，包括H.261/H.263、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.264等。第三部分講述各種數(shù)字電視標準，包括ATSC、OpenCableTM、DVB和ISDB以及IPTV的相關(guān)概念?！　”緯鴥?nèi)容系統(tǒng)完整，概念敘述清楚嚴謹，可作為視頻通信、數(shù)字電視、視頻服務(wù)等領(lǐng)域廣大研發(fā)和應(yīng)用人員的參考手冊，也可供高等院校有關(guān)專業(yè)師生閱讀。

作者簡介

Keith Jack，資深電子工程師和技術(shù)經(jīng)理?，F(xiàn)任知名無晶圓廠半導體供應(yīng)商Sigma　Designs公司產(chǎn)品銷售主管，之前曾在哈里斯半導體、羅克韋爾等公司擔任芯片設(shè)計工作，參與設(shè)計過40余款消費類電子產(chǎn)品的多媒體芯片，有豐富的視頻技術(shù)經(jīng)驗。

書籍目錄

第1章　引言　　1.1　本書內(nèi)容　　1.2　標準組織　第2章　視頻簡介　　2.1　模擬與數(shù)字　　2.2　視頻數(shù)據(jù)　　　2.2.1　數(shù)字視頻　　　2.2.2　最佳連接方法　　2.3　視頻時序　　2.4　視頻分辨率　　　2.4.1　標準清晰度　　　2.4.2　增強清晰度　　　2.4.3　高清晰度　　2.5　音頻與視頻壓縮　　2.6　應(yīng)用框圖　　　2.6.1　DVD播放器　　　2.6.2　數(shù)字媒體適配器　　　2.6.3　數(shù)字電視機頂盒　第3章　顏色空間　　3.1　RGB顏色空間　　　3.1.1　sRGB　　　3.1.2　scRGB　　　3.1.3　scRGB顏色到sRGB顏色的轉(zhuǎn)換　　3.2　YUV顏色空間　　3.3　YIQ顏色空間　　3.4　YCbCr顏色空間　　　3.4.1　RGB與YCbCr顏色空間之間的轉(zhuǎn)換公式：SDTV　　　3.4.2　RGB與YCbCr顏色空間之間的轉(zhuǎn)換公式：HDTV　　　3.4.3　4:4:4 YCbCr格式　　　3.4.4　4:2:2 YCbCr格式　　　3.4.5　4:1:1 YCbCr格式　　　3.4.6　4:2:0 YCbCr格式　　3.5　xvYCC顏色空間　　3.6　PhotoYCC顏色空間　　　3.6.1　RGB到PhotoYCC的顏色空間轉(zhuǎn)換　　　3.6.2　PhotoYCC到RGB的顏色空間轉(zhuǎn)換　　3.7　HSI、HLS和HSV的顏色空間轉(zhuǎn)換　　3.8　色度圖　　3.9　關(guān)于非RGB顏色空間的注意事項　　3.10　gamma校準　　　3.10.1　早期的NTSC系統(tǒng)　　　3.10.2　早期的PAL和SECAM系統(tǒng)　　　3.10.3　當前的系統(tǒng)　　　3.10.4　非CRT顯示器　　3.11　恒定亮度問題　　參考文獻　第4章　視頻信號概述　　4.1　數(shù)字分量視頻背景　　　4.1.1　編碼范圍　　　4.1.2　SDTV采樣率的選擇　　　4.1.3　EDTV采樣率的選擇　　　4.1.4　HDTV采樣率的選擇　　4.2　480i和480p系統(tǒng)　　　4.2.1　隔行模擬復合視頻　　　4.2.2　隔行模擬分量視頻　　　4.2.3　逐行模擬分量視頻　　　4.2.4　隔行數(shù)字分量視頻　　　4.2.5　逐行數(shù)字分量視頻　　　4.2.6　SIF和QSIF　　4.3　576i和576p系統(tǒng)　　　4.3.1　隔行模擬復合視頻　　　4.3.2　隔行模擬分量視頻　　　4.3.3　逐行模擬分量視頻　　　4.3.4　隔行數(shù)字分量視頻　　　4.3.5　逐行數(shù)字分量視頻　　4.4　720p系統(tǒng)　　　4.4.1　逐行模擬分量視頻　　　4.4.2　逐行數(shù)字分量視頻　　4.5　1080i和1080p系統(tǒng)　　　4.5.1　隔行模擬分量視頻　　　4.5.2　2i格式　　　4.5.3　逐行模擬分量視頻　　　4.5.4　隔行數(shù)字分量視頻　　　4.5.5　逐行數(shù)字分量視頻　　4.6　其他視頻系統(tǒng)　　參考文獻　第5章　模擬視頻接口　第6章　數(shù)字視頻接口　第7章　數(shù)字視頻處理　第8章　NTSC、PAL和SECAM概述　第9章　NTSC和PAL數(shù)字編碼和解碼　第10章　H.261和H.263　第11章　消費DV　第12章　MPEG-1　第13章　MPEG-2　第14章　MPEG-4和H.264　第15章　ATSC數(shù)字電視　第16章　OpenCableTM數(shù)字電視　第17章　DVB數(shù)字電視　第18章　ISDB數(shù)字電視　第19章　IPTV　參考文獻　術(shù)語表　索引　

章節(jié)摘錄

　　除了播放DVD（基于MPEG.2視頻壓縮技術(shù)）外，目前，DVD播放器還有望處理MP3和WMA音頻、MPEG—4視頻（Divx視頻）、JPEG圖像等。同時有望具有特定的播放模式，如以各種速度慢，快進和快幔退等。對DVD音頻和SACD的支持也是很流行的。　　DVD播放機的一個新增功能是能夠接入到家庭網(wǎng)絡(luò)中，用于播放一些存放于Pc中的媒體（音樂、視頻、圖像等）。這些“網(wǎng)絡(luò)化的DVD播放機”也包括播放一些準備事后瀏覽的內(nèi)容，如來源于因特網(wǎng)的電影和下載到內(nèi)部硬盤（HDD）中的媒體。支持對各種閃存卡中的音頻、視頻和圖像進行播放的這類需求也在不斷增長?！　∮行〥VD播放機制造商為了快速吸引買家的注意力，對視頻的頻率響應(yīng)進行了超頻處理，使得其產(chǎn)品看起來與眾不同。但因為這種特性通常需要長時間的激勵過程，所以很容易失敗或需要調(diào)試。對于觀看電影來講，很多視頻愛好者都認為頻率響應(yīng)應(yīng)該盡可能平滑?！　×硪粋€問題是模擬視頻信號的量化等級。盡管很容易產(chǎn)生每個精確的視頻量化等級，但這些等級變化得相當快。目前有些評論也指出了這個問題，因為在信號源之間切換時可能會使發(fā)生變化的亮度或灰度值具有平均作用，從而使得用戶進行的任何校正或手動調(diào)整失效?！　?.6.2數(shù)字媒體適配器　　數(shù)字媒體適配器是連接到家庭網(wǎng)絡(luò)、用于播放存放于PC或媒體存儲器中的多媒體內(nèi)容（音樂、視頻、圖像等）的設(shè)備。這些小而廉價的盒子使得媒體內(nèi)容很容易在家庭中的任意或所有電視機上欣賞。許多數(shù)字媒體適配器支持無線網(wǎng)絡(luò)功能，這就簡化了數(shù)字媒體適配器的安裝過程。　　圖2-5是基本的數(shù)字媒體適配器的簡化框圖，圖中顯示的是公共模塊。如今所有這些模塊都集成在一個廉價的芯片上了。

媒體關(guān)注與評論

　　“在視頻技術(shù)處理方面，這是目前堪稱‘圣經(jīng)’的參考指南。”　　——Amazon.com　　“視頻技術(shù)涉及的內(nèi)容非常豐富，難得看到像本書這么全面并且實用的手冊，你還猶豫什么呢？絕對物超所值！”　　——Bill Schweber，Planet Analog資深編輯

編輯推薦

　　視頻技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)是目前信息技術(shù)領(lǐng)域最熱門的話題之一，3G通信、高清晰度電視、數(shù)字電視和寬帶網(wǎng)絡(luò)等都是圍繞如何有效處理和傳輸視頻信息而展開研究和?！兑曨l技術(shù)手冊(第5版)》回答了全世界的工程師提出的各種視頻相關(guān)的問題，自第1版問世以來，讀者好評如潮，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)視頻技術(shù)處理的經(jīng)典參考指南?！　　兑曨l技術(shù)手冊(第5版)》涵蓋了視頻技術(shù)領(lǐng)域的最新成果和未來發(fā)展方向，系統(tǒng)講述視頻技術(shù)的基礎(chǔ)理論和實踐技能，重點介紹最新的視頻編解碼器《如H．264、VC-1、Dolby Digital@Plus、DTS-HD等）的實現(xiàn)原理，同時詳盡闡述如何解決目前最先進的消費類電子設(shè)備（如HD DVD、數(shù)字機頂盒、數(shù)字電視和網(wǎng)絡(luò)電視機頂盒等）中所涉及的視頻編解碼問題。并概述隱藏字幕、圖文電視、V-chip技術(shù)、復雜的圖像合成技術(shù)、基于IP網(wǎng)絡(luò)的ARIB與DVB技術(shù)以及DRM的最新技術(shù)發(fā)展情況。書中還列出了最新的廣播、電纜和衛(wèi)星規(guī)范?？梢哉f，有《視頻技術(shù)手冊(第5版)》在手，各種視頻系統(tǒng)處理方面的問題都可以找到標準答案。

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