数字视频图像处理与通信2视频的图像表示.ppt

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1、第（1）页第第2章章视频的图像表示视频的图像表示第（2）页目目录录2.1图像的视觉基础图像的视觉基础2.2颜色模型颜色模型2.3图像的数字化图像的数字化2.4图像格式图像格式2.5数字视频格式数字视频格式第（3）页2.1图像的视觉基础图像的视觉基础2.1.1图像的概念图像的概念1.图像的基本概念图像的基本概念光通量光通量；亮度亮度2.亮度适应和区分亮度适应和区分韦伯率实验韦伯率实验（一个确定人的视觉系统区分亮度能力的经一个确定人的视觉系统区分亮度能力的经典实验典实验）实验表明实验表明：亮度区分能力在低照明情况下较差，此时韦亮度区分能力在低照明情况下较差，此时韦伯率大；在背景亮度增强时改进多，此

2、时韦伯率小。伯率大；在背景亮度增强时改进多，此时韦伯率小。第（4）页还要说明的是，对于我们的视觉系统，感觉到的还要说明的是，对于我们的视觉系统，感觉到的亮度并不等于光的强度，这可以由以下两个概念亮度并不等于光的强度，这可以由以下两个概念说明。说明。（1）马赫带效应）马赫带效应：均匀亮度条带，看起来左边亮些而均匀亮度条带，看起来左边亮些而右边暗些右边暗些。第（5）页（2）同时对比度效应）同时对比度效应：两个同样大小同样亮度的小方两个同样大小同样亮度的小方块，放在暗的背景中的一块看起来比放在亮的背景中块，放在暗的背景中的一块看起来比放在亮的背景中的另一块看起来要亮一点的另一块看起来要亮一点。第（6

3、）页3.图像的图像的分类分类按其亮度等级的不同按其亮度等级的不同：可分为二值图像（只有黑白可分为二值图像（只有黑白两种亮度等级）两种亮度等级）和和灰度图像（有多种亮度等级）灰度图像（有多种亮度等级）。按其色调的不同按其色调的不同：可分为无色调的灰度（黑白）图可分为无色调的灰度（黑白）图像像和和有色调的彩色图像有色调的彩色图像。按其内容的变化性质不同按其内容的变化性质不同：可分为静止图像可分为静止图像和和活动活动图像图像。按其所占空间的维数的不同按其所占空间的维数的不同：可分为平面的二维图可分为平面的二维图像和立体的三维图像等。像和立体的三维图像等。4.图像的获取传感器图像的获取传感器的的三种类

4、型：三种类型：（1）单个传感器）单个传感器（2）线阵传感器）线阵传感器（3）面阵传感器）面阵传感器第（7）页分辨率分辨率2.1.2分辨率分辨率对于空间上或时间上两个相邻的视觉信号，人们刚能鉴对于空间上或时间上两个相邻的视觉信号，人们刚能鉴别出二者存在别出二者存在（差别）（差别）的能力称为视觉系统的分辨率。的能力称为视觉系统的分辨率。分辨率是影响位图质量的一项指标。分辨率是影响位图质量的一项指标。数字图像的数字图像的“分辨率分辨率”指的是单位长度中，所表达或包指的是单位长度中，所表达或包含的像素数目。含的像素数目。分辨率直接影响到图像的质量，一般分辨率越分辨率直接影响到图像的质量，一般分辨率越高

5、高，像点，像点密度密度也也越高，图像对细节的表现能力越强，清晰度越高，图像对细节的表现能力越强，清晰度就就越越高。高。按应用场合不同，可将分辨率分为屏幕分辨率和输出分按应用场合不同，可将分辨率分为屏幕分辨率和输出分辨率两种辨率两种。第（8）页（1）图像分辨率）图像分辨率：指图像中存储的信息量，通常指图像中存储的信息量，通常用像素用像素/英寸（英寸（pixelperinch，ppi）表示）表示。（2）显示分辨率）显示分辨率：指构成画面的像素的多少，数指构成画面的像素的多少，数值越大，图像也就越清晰。值越大，图像也就越清晰。以乘法形式表示，以乘法形式表示，如如1024768，其中其中1024和和7

6、68分分别表示屏幕上水平方向和垂直方向显示的像素点数别表示屏幕上水平方向和垂直方向显示的像素点数。显示器的最大分辨率与显示区域的大小、显像管点距显示器的最大分辨率与显示区域的大小、显像管点距（屏幕上两个相邻同色荧光点之间的距离）、视频带（屏幕上两个相邻同色荧光点之间的距离）、视频带宽等因素有关宽等因素有关。最大分辨率最大分辨率=显示区域的宽或高显示区域的宽或高/点距点距。第（9）页（3）打印分辨率）打印分辨率：又叫做输出分辨率，通常以又叫做输出分辨率，通常以点点/英寸（英寸（dotperinch，dpi）表示，它决定了打）表示，它决定了打印机打印图像时所能表现的精细程度，也称打印机打印图像时所

7、能表现的精细程度，也称打印精度印精度图像大小与分辨率之间的关系可以利用下列的计算公图像大小与分辨率之间的关系可以利用下列的计算公式加以表示：式加以表示：图像的大小图像的大小=图像的分辨率图像的分辨率打印的尺寸打印的尺寸图像的大小图像的大小/图像的分辨率图像的分辨率=打印的尺寸打印的尺寸对特定的图像而言，图像的大小是固定的，所以，分辨率对特定的图像而言，图像的大小是固定的，所以，分辨率和打印尺寸便呈现反比的关系。和打印尺寸便呈现反比的关系。第（10）页人眼的视觉特性2.1.3 人眼的视觉特性人眼主要有以下视觉特性：人眼主要有以下视觉特性：由于人眼对亮度响应的非线性特性，在亮度大的区域，由于人眼对

8、亮度响应的非线性特性，在亮度大的区域，人眼对灰度误差不敏感，韦伯率就是对这种现象的一种人眼对灰度误差不敏感，韦伯率就是对这种现象的一种描述，在这些区域量化时可粗糙些。描述，在这些区域量化时可粗糙些。人眼对亮度信号的空间分辨率大于对色度信号的空间分人眼对亮度信号的空间分辨率大于对色度信号的空间分辨率，所以在对色度信号编码前辨率，所以在对色度信号编码前可以可以先进行空间亚抽样，先进行空间亚抽样，以提高压缩比。以提高压缩比。图像边缘信息对视觉很重要，特别是边缘的位置信息，图像边缘信息对视觉很重要，特别是边缘的位置信息，人眼容易感觉到边缘位置的变化，而对于边缘部分的灰人眼容易感觉到边缘位置的变化，而对

9、于边缘部分的灰度误差，人眼并不敏感。相反，在灰度变化较平缓的区度误差，人眼并不敏感。相反，在灰度变化较平缓的区域，灰度的少量变化就已被人眼发现域，灰度的少量变化就已被人眼发现。第（11）页画面切换后约画面切换后约100ms时间内，人眼分辨率较低，这种时间内，人眼分辨率较低，这种效应称之为掩蔽效应。由于掩蔽效应，人眼对画面中效应称之为掩蔽效应。由于掩蔽效应，人眼对画面中人移开后刚露出的背景分辨率也较低。典型的视角仅人移开后刚露出的背景分辨率也较低。典型的视角仅为为5，这是边缘掩盖了邻近像素的作用，使人眼对这，这是边缘掩盖了邻近像素的作用，使人眼对这些像素不敏感、不精确。些像素不敏感、不精确。视觉

10、系统的时间和空间频率特性是相互依赖的。视觉系统的时间和空间频率特性是相互依赖的。第（12）页2.2颜色模型颜色模型2.2.1颜色基础知识颜色基础知识1.颜色与光密不可分颜色与光密不可分随着波长由长到短，呈现的颜色依次为：红、橙、随着波长由长到短，呈现的颜色依次为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。黄、绿、青、蓝、紫。2.物体的颜色物体的颜色两种不同的来源：一种是发光体所呈现的颜色两种不同的来源：一种是发光体所呈现的颜色；另另一种是物体反射或透射的彩色光。一种是物体反射或透射的彩色光。3.人眼对颜色的感知人眼对颜色的感知三基色混合原理：任何颜色都可以通过三基色按不三基色混合原理：任何颜色都可以通过三基

11、色按不同比例混合得到。同比例混合得到。第（13）页RGB模型2.2.2颜色模型的基本概念颜色模型的基本概念1.RGB模型模型红、绿、蓝三基色按照不同的比例相加合成的混色称红、绿、蓝三基色按照不同的比例相加合成的混色称为相加混色。为相加混色。红色红色+绿色绿色=黄色，绿色黄色，绿色+蓝色蓝色=青色，红色青色，红色+蓝色蓝色=品品红，红色红，红色+绿色绿色+蓝色蓝色=白色。白色。黄色、青色、品红都是由两种颜色相混合而成的，所黄色、青色、品红都是由两种颜色相混合而成的，所以它们又称相加二次色。另外，红色以它们又称相加二次色。另外，红色+青色青色=白色，绿白色，绿色色+品红品红=白色，蓝色白色，蓝色+

12、黄色黄色=白色。所以青色、黄色、白色。所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。第（14）页HSI模型2.HSI模型模型H表示色调（表示色调（Hue），），S表示饱和度（表示饱和度（Saturation），），I表示密度（表示密度（Intensity，对应成像亮度和图像灰度）。，对应成像亮度和图像灰度）。亮度是光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。亮度是光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。色调是当人眼看一种或多种波长的光时所产生的彩色色调是当人眼看一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉，它反映颜色的种类，决定颜色的基本特性。感觉，它反映颜色的种类，决定

13、颜色的基本特性。饱和度是颜色的纯度，即掺入白光的程度，指颜色的饱和度是颜色的纯度，即掺入白光的程度，指颜色的深浅程度。深浅程度。通常把色调和饱和度通称为色度。亮度表示某彩色光通常把色调和饱和度通称为色度。亮度表示某彩色光的明亮程度，而色度则表示颜色的类别与深浅程度。的明亮程度，而色度则表示颜色的类别与深浅程度。第（15）页人的视觉系统经常采用人的视觉系统经常采用HSI颜色空间，它比颜色空间，它比RGB颜色空间更符合人的视觉特性。颜色空间更符合人的视觉特性。从从RGB颜色空间转换到颜色空间转换到HSI颜色空间，具体公式如颜色空间，具体公式如下：下：第（16）页YUV颜色空间3.YUV颜色空间颜色

14、空间YUV（也称（也称YCrCb）是被欧洲电视系统所采用的一）是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于种颜色编码方法（属于PAL）。）。与与RGB视频信号传输相比，视频信号传输相比，YUV最大的优点在于只最大的优点在于只需占用极少的频宽（需占用极少的频宽（RGB要求三个独立的视频信号要求三个独立的视频信号同时传输）。同时传输）。其中其中“Y”表示明亮度（表示明亮度（Luminance或或Luma），也），也就是灰度值；而就是灰度值；而“U”和和“V”表示的则是色度表示的则是色度（Chrominance或或Chroma），作用是描述影像色彩），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色

15、。及饱和度，用于指定像素的颜色。第（17）页YCrCb颜色空间是由颜色空间是由YUV颜色空间派生的一种颜色空间派生的一种颜色空间，主要用于数字电视系统中。颜色空间，主要用于数字电视系统中。三者与三者与RGB的转换方程如下：的转换方程如下：RGBYUV：Y=0.299*R+0.587*G+0.114*BU=-0.147*R-0.287*G+0.436*BV=0.615*R-0.515*G-0.100*B实际上也就是：实际上也就是：Y=0.299R+0.587G+0.114BU=0.493(B-Y)V=0.877(R-Y)第（18）页RGBYIQ：RGBYCrCb：第（19）页真彩色、伪彩色与直接

16、色4.真彩色、伪彩色与直接色真彩色、伪彩色与直接色真彩色（真彩色（TrueColor）是指在组成一幅彩色图像的每个像素值）是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有中，有R、G、B三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设三个基色分量，每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。伪彩色伪彩色(PseudoColor)图像的含义是，每个像素的颜色不是由图像的含义是，每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当做彩色查找表每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当做彩色查找表(ColorLook-UpTable，CLUT)

17、的表项入口地址，去查找一个的表项入口地址，去查找一个显示图像时使用的显示图像时使用的R、G、B强度值，查找出的强度值，查找出的R、G、B强度值强度值产生的彩色称为伪彩色产生的彩色称为伪彩色直接色（直接色（Direct-Color）是通过每个像素点的）是通过每个像素点的R、G、B分量分分量分别作为单独的索引值进行变换，经相应的色彩变换表找出各自别作为单独的索引值进行变换，经相应的色彩变换表找出各自的基色强度，用变换后的的基色强度，用变换后的R、G、B强度值产生的色彩。强度值产生的色彩。第（20）页2.3图像的数字化图像的数字化一般情况下应包含以下两方面的内容：一般情况下应包含以下两方面的内容：图

18、像空间位置的数字化，即图像的空间取样。图像空间位置的数字化，即图像的空间取样。通过采样把一幅完整的图像分割成无数离散像通过采样把一幅完整的图像分割成无数离散像素组成的阵列，称为空间的离散化。素组成的阵列，称为空间的离散化。图像灰度的数字化，即从图像灰度的连续变化图像灰度的数字化，即从图像灰度的连续变化中进行离散的采样。目前使用的灰度量度有中进行离散的采样。目前使用的灰度量度有2664级、级、27128级和级和28256级，它们都是对级，它们都是对连续变化的灰度的离散取值。连续变化的灰度的离散取值。第（21）页2.3.1图像的采样图像的采样一维采样一维采样(a)(d)(c)(b)第（22）页一维

19、采样一维采样(g)(i)(j)(h)(e)(f)第（23）页二维采样二维采样令令f(x,y)为一个有限带宽的二维连续图像函数，为一个有限带宽的二维连续图像函数，f(x,y)的傅里叶变换对为的傅里叶变换对为。二维取样函数为。二维取样函数为式中，式中，x、y分别为分别为x、y方向的取样间隔。方向的取样间隔。上式是脉冲函数上式是脉冲函数在在x、y方向以方向以x、y为间隔为间隔的展开的展开。第（24）页脉冲函数阵列第（25）页和一维采样类似，对图像和一维采样类似，对图像f(x，y)取样，就是将取样，就是将f(x，y)乘以采样函数乘以采样函数s(x，y)。采样后图像为。采样后图像为取样函数取样函数s(x

20、，y)的的频频谱为谱为第（26）页根据取样定义和傅里叶变换卷积定理，可得出根据取样定义和傅里叶变换卷积定理，可得出f(x,y)、s(x,y)三者之间的频域关系为三者之间的频域关系为u=1/x，v=1/y，展开卷积式并进一步整理，展开卷积式并进一步整理，得得：由上式不难看出，取样图像由上式不难看出，取样图像的频谱是连续图像谱在的频谱是连续图像谱在(u，v)方向上方向上以一定间隔以一定间隔(1/x，1/y)的分布。若的分布。若f(x,y)的频谱是有限带宽的，设的频谱是有限带宽的，设uc和和vc为其在为其在u轴和轴和v轴方向的频谱宽度，当满足轴方向的频谱宽度，当满足1/u2uc,1/v2vc时，取样

21、就不会出现重叠现象。时，取样就不会出现重叠现象。第（27）页2.3.2 图像的量化1.均匀量化量化引入误差量化引入误差：量化引入误差量化引入误差的方差的方差：可以证明，可以证明，p(r)为常数时，满足下式的引入误为常数时，满足下式的引入误差最小：差最小：所以所以：第（28）页非均匀量化非均匀量化2.非均匀量化非均匀量化通常有两种方式通常有两种方式：基于人的视觉特性要求基于人的视觉特性要求，对于亮度值急剧变化的部对于亮度值急剧变化的部分没有必要进行过细的分层，只需进行粗量化；而分没有必要进行过细的分层，只需进行粗量化；而对亮度值变化比较平缓的部分，就要进行较细的分对亮度值变化比较平缓的部分，就要

22、进行较细的分层，即需进行细量化层，即需进行细量化。先计算所有可能的亮度值出现的概率分布，对于出先计算所有可能的亮度值出现的概率分布，对于出现概率大的那些亮度值进行细量化，对于出现概率现概率大的那些亮度值进行细量化，对于出现概率小的那些亮度值则进行粗量化小的那些亮度值则进行粗量化第（29）页非均匀采样是指在细节多的区域就采样密一些，非均匀采样是指在细节多的区域就采样密一些，在平滑的区域就采样少一些。在平滑的区域就采样少一些。非均匀量化是指对图像中像素灰度值频繁出现的非均匀量化是指对图像中像素灰度值频繁出现的灰度值范围，量化间隔小一些，而对像素灰度值灰度值范围，量化间隔小一些，而对像素灰度值极少出

23、现的灰度范围，则量化间隔大一些。极少出现的灰度范围，则量化间隔大一些。两个概念两个概念：空间分辨率：即图像的大小，空间分辨率空间分辨率：即图像的大小，空间分辨率=最大行数最大行数 每行的最大像素数。每行的最大像素数。灰度分辨率：即一个像素值单位幅度上包含的灰度级，灰度分辨率：即一个像素值单位幅度上包含的灰度级，用一个字节存储一个像素值，则灰度级数为用一个字节存储一个像素值，则灰度级数为256；用；用4bit存储一个像素值，则灰度级数为存储一个像素值，则灰度级数为16。第（30）页2.3.3图像的表示图像的表示可以用可以用f(x,y)函数的离散取值的矩阵形式表示出来，矩阵函数的离散取值的矩阵形式

24、表示出来，矩阵行列的各个元素表示组成图像的离散像素，而代表像素行列的各个元素表示组成图像的离散像素，而代表像素的矩阵中每一元素的取值也都是图像上连续变化的灰度的矩阵中每一元素的取值也都是图像上连续变化的灰度的离散的整数取值。的离散的整数取值。假设在像素取样和灰度级量化上都按照等间隔离散采样，假设在像素取样和灰度级量化上都按照等间隔离散采样，并且排成一个并且排成一个NN的矩阵，则有的矩阵，则有矩阵元素矩阵元素f(i,j)表示图像在第表示图像在第i行第行第j列的像素的灰度值。列的像素的灰度值。第（31）页图像根据其描述的方式，可以分为：图像根据其描述的方式，可以分为：黑白图像：是指图像的每个像素只

25、能是黑或者白，黑白图像：是指图像的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故又称为二值图像。二值图像的没有中间的过渡，故又称为二值图像。二值图像的像素值为像素值为0、1。每个像素只需用。每个像素只需用1位存储。位存储。灰度图像：是指每个像素的信息由一个量化的灰度灰度图像：是指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像。灰度图像没有彩色信息，只有亮级来描述的图像。灰度图像没有彩色信息，只有亮度信息。度信息。彩色图像：是指除亮度信息外，还包含颜色信息的彩色图像：是指除亮度信息外，还包含颜色信息的图像。彩色图像的表示与所用的颜色空间有关。图像。彩色图像的表示与所用的颜色空间有关。第（32）页2.4

26、 图像格式计算机处理的数字图像文件格式主要有矢量图形计算机处理的数字图像文件格式主要有矢量图形和位图图像两种形式和位图图像两种形式。矢量矢量图图形形位位图图图图像像定定义义简简称称图图形形，指指用用一一组组绘绘图图指指令令描描述述和和记记录录的的各各种种图图形形，包包括括直直线线、弧弧线线、圆圆、矩形的大小形状等、矩形的大小形状等简简称称图图像像，由由一一组组计计算算机机内内存存位位组组成成，这这些些位位定定义义了了图图像像中每个像素点的亮度和中每个像素点的亮度和颜颜色色文件内容文件内容图图形指令形指令图图像点像点阵阵数据数据生成生成需需要要相相应应的的软软件件（如如AutoCAD软软件件）来

27、来执执行行绘绘图图指指令令生生成成图图形形。矢矢量量文文件件类类似似于于程程序序文文件件，包包含含一一系系列列命命令令和和数数据据，执执行行这这些些命命令令就就可可根据数据根据数据绘绘出出图图案案用用绘图软绘图软件生成件生成用用彩彩色色扫扫描描仪仪扫扫描描二二维维图图片片用用摄摄像像机机以以及及帧帧捕捕获获设设备备获获得数字化画面得数字化画面所所 需需 磁磁 盘盘空空间间小小大大常常 用用 矢矢 量量图图格式格式WHF、DRW、CDR、DXF、EPS、FLI、FLC、CGM等等BMP、PCX、GIF、TIFF第（33）页BMP2.4.1BMP位图（位图（bitmap）又称为光栅图和像素图，简称

28、为）又称为光栅图和像素图，简称为BMP。数据的存。数据的存储是以像素为单位的，而一幅图像好像是一张网格，每一个网格储是以像素为单位的，而一幅图像好像是一张网格，每一个网格点就形成了图像中的一位。点就形成了图像中的一位。BMP图像文件格式是微软公司专门为图像文件格式是微软公司专门为Windows环境下应用图像而环境下应用图像而设计的。设计的。Windows环境下运行的图形、图像软件都支持环境下运行的图形、图像软件都支持BMP图像图像文件。它的扩展名为文件。它的扩展名为.bmp。该格式可表现从。该格式可表现从224位的色彩，分辨位的色彩，分辨率也可从率也可从4803201024768。第（34）页

29、BMP图像文件格式图像文件格式：大体可分为三部分：大体可分为三部分：1.文件头文件头：固定为固定为54个字节个字节位图文件头位图文件头位图信息头位图信息头2.调色板数据调色板数据：实际上是一个数组，它包实际上是一个数组，它包含的数组数与位图中的颜色数相同。含的数组数与位图中的颜色数相同。3.图像数据图像数据：记录位图的每一个像素值。记录位图的每一个像素值。第（35）页JPEG2.4.2JPEGJPEG(JointPhotographicExpertsGroup)是由是由ISO和和CCITT两个组两个组织机构联合组成的图像专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩织机构联合组成的图像专家组，负责制定

30、静态的数字图像数据压缩编码标准。编码标准。JPEG不仅适用于静止图像的压缩，电视图像的帧内图像的压缩编码不仅适用于静止图像的压缩，电视图像的帧内图像的压缩编码也常采用此算法。也常采用此算法。主要采用了两种基本的压缩算法，一种是采用以离散余弦变换主要采用了两种基本的压缩算法，一种是采用以离散余弦变换(DCT)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的DPCM无损压缩算法。无损压缩算法。JEPG文件大体可以分成两个部分：文件大体可以分成两个部分：标记码（标记码（tag）：给出了给出了JPEG图像的所有信息，如图像的宽、高、图像的所有信息

31、，如图像的宽、高、Huffman表、表、量化表等量化表等压缩数据压缩数据第（36）页标记码字节说明SOI0 xD8图像开始APP00 xE0JFIF应用数据块APPn0 xE10 xEF其他的应用数据块（n,115）DQT0 xDB量化表SOF00 xC0帧开始DHT0 xC4霍夫曼表SOS0 xDA扫描线开始EOI0 xD9图像结束 JPEG中的标记码第（37）页JPEG文件由下面的文件由下面的8个部分组成：个部分组成：图像开始图像开始SOI（StartofImage）标记）标记APP0标记（标记（Marker）APPn标记标记(Markers)，其中，其中n=115(任选任选)一个或者多个

32、量化表一个或者多个量化表DQT帧图像开始帧图像开始SOF0(StartofFrame)一个或者多个霍夫曼表一个或者多个霍夫曼表DHT扫描开始扫描开始SOS(StartofScan)图像结束图像结束EOI(EndofImage)第（38）页TIFF2.4.3TIFFTIFF文件格式是由文件格式是由Aldus公司于公司于1986年推出的，后来与年推出的，后来与微软公司联手，进一步发展了微软公司联手，进一步发展了TIFF文件格式。文件格式。TIFF文文件格式不针对某一个特定的操作平台，可用于多种操件格式不针对某一个特定的操作平台，可用于多种操作平台和应用软件。它支持从单色到作平台和应用软件。它支持从

33、单色到24位真彩色的所位真彩色的所有图像。有图像。TIFF文件格式文件格式：（：（由三部分组成由三部分组成）图像文件头图像文件头（ImageFileHeader，IFH）图像文件目录图像文件目录（ImageFileDirectory，IFD）图像数据图像数据：用于存放图像数据，支持多种用于存放图像数据，支持多种压缩方法。压缩方法。第（39）页GIF2.4.4GIFGIF是是GraphicsInterchangeFormat的缩写，由的缩写，由CompuServe公司于公司于1987年推出，主要是为了网络传输和年推出，主要是为了网络传输和BBS用户使用图像文件而设计的。用户使用图像文件而设计的。

34、GIF文件可以在一个图像文件中存放多幅图像，这些图文件可以在一个图像文件中存放多幅图像，这些图像可以像幻灯片那样显示或像动画那样播放。像可以像幻灯片那样显示或像动画那样播放。GIF文件以数据块为单位存储图像信息。文件以数据块为单位存储图像信息。第（40）页GIF文件由文件由5部分组成部分组成：文件头文件头：由由6个字节组成的数据块个字节组成的数据块。逻辑屏幕描述块逻辑屏幕描述块：定义了图像显示区域的参数定义了图像显示区域的参数，包括显示区域的大小和颜色信息。包括显示区域的大小和颜色信息。调色板数据调色板数据：用于说明图像显示时的颜色信息。用于说明图像显示时的颜色信息。图像数据图像数据：包含图像

35、数据和用于特殊目的的数据块包含图像数据和用于特殊目的的数据块（包括专用应用程序代码和不可打印的注释信息）。（包括专用应用程序代码和不可打印的注释信息）。结束块结束块：用于标记整个数据流的结束，它给出了一个用于标记整个数据流的结束，它给出了一个固定的数值：固定的数值：0 x3B。第（41）页2.5数字视频格式数字视频格式2.5.1MPEGMPEG（MovingPictureExpertGroup）不是简单的文件格式，而是）不是简单的文件格式，而是编码方案。它采用有损和不对称的压缩编码算法。编码方案。它采用有损和不对称的压缩编码算法。MPEG-1处理的是标准图像交换格式（处理的是标准图像交换格式（

36、StandardInterchangeFormat，SIF）或者称为源输入格式（）或者称为源输入格式（SourceInputFormat，SIF）的多媒体）的多媒体流，其标准名称为流，其标准名称为“动态图像和伴音的编码动态图像和伴音的编码用于速率小于约用于速率小于约1.5Mbit/s的数字存储媒体的数字存储媒体”（Codingofmovingpictureandassociatedaudiofordigitalstoragemediaatuptoabout1.5Mbit/s）。）。MPEG-1规范了规范了PAL制（制（352288像素，像素，25帧帧/s）和）和NTSC制（制（352240像素

37、，像素，30帧帧/s）模式下的流量标准，对色差分量采用）模式下的流量标准，对色差分量采用4:1:1的二次采样的二次采样率。率。第（42）页MPEG-1MPEG-1的源输入格式（的源输入格式（SourceInputFormat，SIF）基本参数）基本参数：技术标准CCIR 601ISO/MPEG-1格式PALNTSCSIF帧/s253025逐行30逐行行/帧亮度Y色度CR色度CB576288288480240240288144144240120120像素/行亮度Y色度CR色度CB720360360360180180第（43）页MPEG-1MPEG-1的视频数据流是一个分层结构，共包括的视频数据流

38、是一个分层结构，共包括6层层：第（44）页为了减少时间冗余度，为了减少时间冗余度，MPEG-1采用帧间编码方式，编码图像的类型分采用帧间编码方式，编码图像的类型分为：帧内图（为：帧内图（Intrapictures，I帧）、预测图（帧）、预测图（PredictedPictures，P帧）帧），以及双向预测图（，以及双向预测图（BidirectionalPrediction，B帧）。帧）。为了使解码能够正确地由前后的参考帧共同预测出为了使解码能够正确地由前后的参考帧共同预测出B帧，编码端应该对帧，编码端应该对输入的图像显示次序按编码顺序重新排列，使输出的视频流记录格式完输入的图像显示次序按编码顺序

39、重新排列，使输出的视频流记录格式完全符合解码需要全符合解码需要：MPEG-1视频的帧显示次序和传送次序a）图像显示次序b）编码输出的记录次序第（45）页MPEG-2MPEG-2于于1994年发布国际标准草案（年发布国际标准草案（DIS），在视频编码算法上基），在视频编码算法上基本和本和MPEG-1相同。相同。MPEG-2视频数据结构的编码比特流包括视频序列层、图像组块层、视频数据结构的编码比特流包括视频序列层、图像组块层、宏块层和块层。宏块层和块层。MPEG-2的宏块结构可以有的宏块结构可以有3种格式：种格式：在在4：2：0格式中，每个宏块由格式中，每个宏块由4个亮度块个亮度块Y和两个色度块和

40、两个色度块Cr、Cb组成；组成；在在4：2：2格式中，每个宏块由格式中，每个宏块由4个亮度块个亮度块Y和两个色度块和两个色度块Cr、两个色度块、两个色度块Cb组成；组成；在在4：4：4格式中，每个宏块包括格式中，每个宏块包括4个亮度块个亮度块Y和和8个色度块个色度块Cr、Cb。宏块结构的排列顺序a)4:2:0格式宏块结构 b)4:2:2格式宏块结构 c)4:4:4格式宏块结构第（46）页MOV2.5.2MOVMOV（Moviedigitalvideotechnology）是）是Apple公司推出的应用于公司推出的应用于Macintosh机的文件格式，其文件以机的文件格式，其文件以.mov为后缀

41、。为后缀。MOV格式的视频文件可以采用不压缩或压缩的方式，其压缩算法包括格式的视频文件可以采用不压缩或压缩的方式，其压缩算法包括Cinepak、IntelIndeoVideoR3.2和和Video编码。编码。其中其中Cinepak和和IntelIndeoVideoR3.2算法的应用和效果与算法的应用和效果与AVI格式类似。而格式类似。而Video格式编码适合于采集和压缩模拟视频，并可从硬盘平台上高质量回放，格式编码适合于采集和压缩模拟视频，并可从硬盘平台上高质量回放，从光盘平台上回放质量可调。从光盘平台上回放质量可调。QuickTime文件格式（以下简称文件格式（以下简称QT）支持）支持25位

42、彩色，支持领先的集成压缩位彩色，支持领先的集成压缩技术，提供技术，提供150多种视频效果，并配有提供了多种视频效果，并配有提供了200多种多种MIDI兼容音响和设备兼容音响和设备的声音装置。新版的的声音装置。新版的QT进一步扩展了原有功能，包含了基于进一步扩展了原有功能，包含了基于Internet应用的应用的关键特性。关键特性。综上所述，综上所述，QT因具有跨平台、存储空间要求小等技术特点，得到业界的广因具有跨平台、存储空间要求小等技术特点，得到业界的广泛认可，目前已成为数字媒体软件技术领域的事实上的工业标准。泛认可，目前已成为数字媒体软件技术领域的事实上的工业标准。第（47）页QT基本数据单

43、元是原子（基本数据单元是原子（atom），每个原子包含数据及数据的大小），每个原子包含数据及数据的大小和数据类型信息。和数据类型信息。使用两种基本结构存储信息：标准原子（使用两种基本结构存储信息：标准原子（classicatoms）和）和QT原原子（子（QTatoms）。）。标准原子是简单原子，标准原子是简单原子，QT原子是原子容器原子，允许建立复杂的分层结构。原子是原子容器原子，允许建立复杂的分层结构。QT原子容器（原子容器（atomcontainers）提供在）提供在QuickTime中存储信息的基本结构，中存储信息的基本结构，它是它是QTatoms的树形分层结构。的树形分层结构。有父原子

44、和子原子的原子容器第（48）页ASF2.5.3ASFASF（AdvancedStreamingformat）是一种主要为存储、播放以及在）是一种主要为存储、播放以及在网络上传输同步数字媒体流而设计的扩展文件格式。网络上传输同步数字媒体流而设计的扩展文件格式。ASF文件可以分成几个被称为文件可以分成几个被称为“对象对象”的区域。最上层有的区域。最上层有3种对象：种对象：头对象、数据对象（这两种是必需的），再加上索引对象（可选）。头对象、数据对象（这两种是必需的），再加上索引对象（可选）。第（49）页头对象包含文件的总体信息，如文件大小、流的序号、错码矫正头对象包含文件的总体信息，如文件大小、流的

45、序号、错码矫正方法和使用的编解码器。原数据也存在这里。头文件是唯一一种方法和使用的编解码器。原数据也存在这里。头文件是唯一一种可以包含其他对象的顶级对象。可以包含其他对象的顶级对象。数据对象包含流数据，以包的形式出现。数据对象包含流数据，以包的形式出现。简单索引对象包含一个相关联的时间帧、关键帧对应的清单，通简单索引对象包含一个相关联的时间帧、关键帧对应的清单，通过清单使应用程序高效地在文件内搜索。过清单使应用程序高效地在文件内搜索。包里的数据都封装在有效负荷（包里的数据都封装在有效负荷（payloads）里。一个有效负荷包含一）里。一个有效负荷包含一个或更多媒体对象。个或更多媒体对象。单有效

46、负荷单有效负荷压缩有效负荷压缩有效负荷除了数据，有效负荷还包括以毫秒为单位的表现时间标签。除了数据，有效负荷还包括以毫秒为单位的表现时间标签。第（50）页两种可能的数据包结构第（51）页RA/RM2.5.4RA/RMRealMedia是目前是目前Internet上最流行的跨平台的客户上最流行的跨平台的客户/服务器结构多服务器结构多媒体应用标准，它采用音频媒体应用标准，它采用音频/视频流和同步回放技术实现了网上全带视频流和同步回放技术实现了网上全带宽的多媒体回放。宽的多媒体回放。在在RealMedia规范中主要包括规范中主要包括3类文件：类文件：RealAudio（用以传输接近（用以传输接近CD

47、音质的音频数据）、音质的音频数据）、RealVideo（用来传输连续视频数据）和（用来传输连续视频数据）和RealFlash。RealNetworksRealVideo采用的是采用的是RealNetworks公司公司自己开发的自己开发的RealG2Codec，它具有很多先进的设计，如，它具有很多先进的设计，如SVT（ScalableVideoTechnology）、双向编码（）、双向编码（TwoEncoding，类似于类似于VBR）。）。第（52）页RealMedia文件格式是标准的标识文件格式，它使用文件格式是标准的标识文件格式，它使用4字符字符编码来标识文件元素。组成编码来标识文件元素。组

48、成RealMedia文件的基本部件是文件的基本部件是块（块（chunk），它是数据的逻辑单位），它是数据的逻辑单位。RealMedia文件报头必须是文件的第一个块。文件报头必须是文件的第一个块。一般情况下，一般情况下，RealMedia的报头部分的报头部分有下面有下面4种：种：RealMedia文件报头文件报头(RealMedia文件的第一个块文件的第一个块)属性报头（属性报头（PropertiesHeader）媒体属性报头（媒体属性报头（MediaPropertiesHeader）内容描述报头（内容描述报头（ContentDescriptionHeader）RealMedia文件的数据部分由数据部分报文件的数据部分由数据部分报头和后面排列的媒体数据包组成。头和后面排列的媒体数据包组成。RealMedia文件的索引部分由描述索引区文件的索引部分由描述索引区内容的索引块报头和一串索引记录组成。内容的索引块报头和一串索引记录组成。RealMedia文件块示意图