數字視頻和高清：算法和接口

基本信息

作者：[加]查爾斯·波因頓（Charles Poynton）著

ISBN(書號)：978-7-111-56650-2

叢書名：國外電子與電氣工程技術叢書

出版日期：2017-06

版次：1/1

開本：16

定價：￥99.00

內容簡介

本書從基本概念、基礎理論、實際問題、演播室標準、視頻壓縮、發行標準6個方面系統闡述了數字視頻與高清技術。作者多年從事數字視頻與高清技術方面的學術及工程套用研究，書中對基本概念的詮釋極為精準，這在同類書籍中較為罕見。本書適合作為高等院校計算機、電子與信息工程、通信工程、數字媒體等相關專業高年級本科生和研究生的“數字視頻技術”課程教材或教學參考書，也可作為工程技術人員的參考資料或培訓教材。

目錄

出版者的話

譯者序

前言

致謝

第一部分引言

第1章光柵圖像2

11幅型比概念3

12幾何4

13圖像採樣4

14數位化4

141量化5

142一維採樣5

143二維採樣5

15感知均勻性5

16色彩6

17亮度和色差分量6

18數字圖像的表示方法7

19標清和高清8

110方形採樣8

111幅型比的比較9

112幅型比9

113幀頻11

第2章圖像的採樣和顯示12

21圖像狀態12

22EOCF標準13

23娛樂節目14

24圖像獲取14

25面向消費者的視頻獲取14

26消費類電子顯示器15

第3章線性光和感知均勻性16

31對比16

32對比度17

33感知均勻性18

34“編碼100”難題和非線性圖像編碼18

35線性和非線性21

第4章量化22

41線性度22

42分貝22

43噪聲、信號和靈敏度23

44量化誤差24

45全擺幅24

46演播室擺幅（下餘量和上餘量）25

47接口偏移量26

48處理編碼26

49二進制補碼迴繞27

第5章對比度和明亮度28

51感知特性28

52顯示處理信號的歷史28

53數字驅動電平29

54信號和明度之間的關係30

55算法31

56黑色電平設定33
57對比度和明亮度控制的影響33
58交替傳譯35
59LCD中的明亮度和對比度控制36
510PDP中的明亮度和對比度控制36
511桌面圖形的明亮度和對比度控制36
第6章計算中的光柵圖像38
61特徵圖像的描述39
62光柵圖像39
621二值圖像39
622灰度圖像40
623真彩色圖像40
624偽彩色圖像41
63不同類型之間的轉換41
64圖像檔案42
65計算機圖形學中的“解析度”42
第7章圖像結構43
71圖像重建43
72採樣孔徑44
73光斑輪廓45
74“箱”分布46
75高斯分布46
第8章光柵掃描47
81閃爍率、刷新率和幀頻47
82掃描簡介48
83掃描參數48
84隔行掃描49
85抖動50
86模擬系統中的隔行掃描51
87隔行掃描和逐行掃描51
88掃描表示法52
89運動描繪53
810分段幀（24PsF）53
811視頻系統的分類53
812系統之間的轉換53
第9章解析度55
91幅頻回響和頻寬55
92視覺靈敏度56
93觀看距離和角度56
94克爾效應57
95解析度58
96視頻中的解析度59
97觀看距離59
98再談隔行掃描59
第10章恆定照度61
101恆定照度原理61
102CRT補償62
103從恆定照度的分離62
104亮度63
105照度轉換成色度的“泄露”63
第11章圖片渲染66
111環繞效果 66
112色調比例調整66
113渲染合併67
114桌面計算中的圖像渲染68
第12章亮度和色度簡介69
121亮度69
122照度簡述69
123色差編碼（色度）69
1231Y′PBPR70
1232Y′CBCR70
1233Y′UV70
1234Y′IQ70
124色度亞採樣71
12414∶4∶471
12424∶2∶271
12434∶1∶171
12444∶2∶071
125色度亞採樣符號71
126色度亞採樣濾波器72
127複合NTSC和PAL的色度73
第13章SD分量介紹74
131掃描標準74
132寬屏（16∶9）SD76
133方形和非方形採樣76
134重採樣77
第14章複合NTSC和PAL的介紹78
141NTSC和PAL編碼78
142NTSC和PAL解碼79
143S視頻接口80
144頻率交織80
145複合模擬SD80
第15章HD介紹81
151HD掃描81
152BT709 HD彩色編碼83
第16章視頻壓縮簡介84
161數據壓縮84
162圖像壓縮84
163有損壓縮84
164JPEG85
165運動JPEG85
166JPEG 200086
167夾層壓縮86
168MPEG87
169圖像編碼類型（I、P、B）87
1610重排 89
1611MPEG189
1612MPEG289
1613其他MPEG標準90
1614MPEG IMX90
1615MPEG490
1616H26490
1617幀內AVC91
1618WM9、WM10、VC1編解碼91
1619CE採樣壓縮91
1620HDV91
1621AVCHD92
1622IP傳輸到用戶的壓縮92
1623VP8（WebM）編解碼92
1624狄拉克（基本）92
第17章流和檔案93
171歷史概述93
172物理層94
173流接口94
174IEEE 1394（火線接口、iLINK）95
175HTTP實時流媒體（HLS）96
第18章元數據97
181元數據例1：CDDA97
182元數據例2：yuv檔案98
183元數據例3：RFF98
184元數據例4：JPEG或JFIF99
185元數據例5：序列顯示擴展100
186小結102
第19章立體（三維）視頻104
191圖像獲取104
192S3D顯示104
193立體電影104
194時間多路復用105
195偏光法105
196波長復用（光譜立體/杜比）106
197裸眼立體顯示106
198視差屏障顯示106
199立體光柵顯示106
1910錄製和壓縮107
1911用戶接口和顯示107
1912幻影108
1913聚散度和調節108
第二部分理論
第20章濾波和採樣110
201採樣定理110
202對頻率為05fS的信號進行採樣111
203幅頻回響112
204矩形函式的幅頻回響113
205sinc（·）加權函式114
206點採樣的頻率回響114
207傅立葉變換對115
208模擬濾波器116
209數字濾波器116
2010衝激回響119
2011有限衝激回響濾波器119
2012濾波器的實際可實現性120
2013相位回響（群延遲）121
2014無限衝激回響濾波器121
2015低通濾波器122
2016數字濾波器設計124
2017信號重構125
2018接近05fS的重構125
2019“(sin x)/x”修正126
延伸閱讀127
第21章重採樣、插值和抽取128
2112∶1下採樣129
212過採樣130
213插值131
214拉格朗日插值131
215用於濾波的拉格朗日插值132
216多相插值器133
217多相抽頭和相位134
218多相插值器的實現134
219抽取135
2110用於抽取的低通濾波器135
第22章圖像數位化與重構136
221空間頻域137
222梳狀濾波138
223空域濾波139
224圖像預採樣濾波器139
225圖像重構濾波器139
226空間（二維）過採樣140
第23章感知和視敏特性142
231視網膜142
232適應性142
233對比靈敏度143
234對比靈敏度函式144
第24章照度和明度146
241輻射度和強度146
242照度147
243相對照度148
244紅、綠、藍的照度148
245亮度（CIE L）148
第25章CIE色度系統151
251視覺的基本原理151
252定義151
253光譜功率分布和三刺激值152
254光譜約束153
255CIE XYZ三刺激值155
256CIE [x,y]色品156
257黑體輻射157
258色溫158
259白光158
2510色彩適應159
2511感知均勻顏色空間160
2512CIE L*u*v*系統160
2513CIE L*a*b*參數（CIE LAB）161
2514CIE L*u*v*和CIE L*a*b*總結162
2515色彩規範和彩色圖像編碼162
延伸閱讀163
第26章視頻色彩學164
261加性重建（RGB）164
262RGB基色特性165
263BT709基色166
264老式標清基色167
265sRGB系統168
266SMPTE無標度基色168
267AMPAS ACES基色168
268SMPTE/DCI P3 基色169
269CMF和SPD169
2610歸一化和縮放175
2611照度係數175
2612RGB和CIE XYZ之間的轉換176
2613矩陣化引入的噪聲177
2614RGB系統之間的轉換177
2615相機白色基準178
2616顯示器白光基準178
2617色域178
2618寬色域重現179
2619自由尺度色域、自由尺度指數179
延伸閱讀179
第27章伽馬值181
271CRT物理學中的伽馬值181
272驚人的巧合182
273視頻系統中的伽馬校正182
274光電轉換函式183
275BT709 OECF184
276SMPTE 240M OECF185
277sRGB傳遞函式185
278標清的傳遞函式186
279位深度的需求187
2710現代顯示設備中的伽馬校正187
2711伽馬估計188
2712視頻、CGI和Macintosh中的伽馬值189
2713計算機圖形學中的伽馬值191
2714偽彩色中的伽馬值192
27158位線性編碼的局限192
2716CGI中的線性和非線性編碼192
第28章亮度與色差194
281色敏度194
282RGB和R′G′B′彩色立方體194
283傳統的亮度、色差編碼197
284照度和亮度標記198
285非線性紅、綠、藍（R′G′B′）199
286BT601亮度200
287BT709亮度200
288再論色度亞採樣200
289亮度/色差總結200
2810標清和高清亮度的混亂202
2811亮度、色差分量集203
第三部分實際問題
第29章標清分量視頻彩色編碼206
291標清的B′Y′、R′Y′分量207
292標清的PBPR分量207
293標清的CBCR分量208
294從演播室RGB到Y′CBCR210
295從計算機RGB到Y′CBCR210
296“全擺幅”Y′CBCR 210
297Y′UV、Y′IQ的混淆211
第30章高清分量視頻彩色編碼213
301BT709高清B′Y′和R′Y′分量213
302BT709高清PBPR分量214
303BT709高清CBCR分量214
304xvYCC的CBCR分量215
305從演播室RGB到Y′CBCR 215
306從計算機RGB到Y′CBCR216
307高清和標清之間的轉換216
308彩色編碼標準217
第31章視頻信號處理218
311邊沿處理218
312過渡樣值218
313圖像行219
314SAL和SPW參數選擇 219
315視頻電平220
316建立電平（基座）220
317從BT601到計算機領域221
318增強221
319中值濾波 222
3110核心化223
3111色度轉換改善223
3112混合與鍵控223
第32章幀頻、場頻、行頻和採樣率225
321場頻225
322行頻225
323聲音副載波225
324添加複合彩色226
325NTSC彩色副載波226
326576i PAL彩色副載波227
3274fSC採樣227
328常見的採樣率227
329高清掃描的數字學228
3210音頻速率229
第33章時間碼230
331引言230
332丟棄幀時間碼 230
333編輯231
334線性時間碼231
335垂直間隔時間碼232
336時間碼結構232
延伸閱讀232
第34章23下拉234
3412332下拉235
342將電影轉換到不同的幀頻 235
343原生24Hz編碼237
344轉換到其他幀頻237
第35章去隔行239
351空間域239
352垂直時間域240
353運動自適應性241
延伸閱讀242
第36章彩條243
361標清彩條243
362標清彩條標記法244
363PLUGE元素244
364使用彩條調整複合解碼器244
365標清彩條中的-I、+Q和PLUGE元素245
366高清彩條245
第四部分演播室標準
第37章參考顯示器和觀看條件248
371簡介248
372信號接口248
373參考基色（黑色、白色）248
374參考EOCF248
375參考觀看條件249
延伸閱讀249
第38章SDI和HDSDI接口250
381分量數字標清接口（BT601）250
382串列數字接口252
383分量數字HDSDI252
384SDI和HDSDI同步、TRS和輔助數據253
3854∶2∶2 SDSDI中的TRS253
386HDSDI中的TRS255
387模擬同步和數字/模擬時序關係255
388輔助數據255
389SDI編碼256
3810HDSDI編碼257
3811壓縮視頻接口257
3812SDTI257
3813切換和混合258
3814數字設備的時序258
3815ASI258
3816數字接口總結259
第39章480i分量視頻260
391幀頻260
392隔行掃描260
393行同步261
394場/幀同步262
395R′G′B′ EOCF和三基色263
396亮度（Y′）263
397圖像中心、幅型比和消隱263
398半行消隱264
399數字分量4∶2∶2接口264
3910模擬分量R′G′B′接口265
3911EBU N10模擬分量Y′PBPR接口265
3912行業標準模擬分量Y′PBPR接口266
第40章576i分量視頻267
401幀頻267
402隔行掃描267
403行同步268
404模擬場/幀同步268
405R′G′B′ EOCF 和三基色270
406亮度（Y′）270
407圖像中心、幅型比和消隱270
408數字分量4∶2∶2接口270
409模擬分量576i接口271
第41章1280×720像素高清272
411掃描272
412模擬同步272
413圖像中心、幅型比和消隱273
414R′G′B′ EOCF 和三基色273
415亮度（Y′）274
416數字分量4∶2∶2接口274
第42章1920×1080像素高清275
421掃描275
422模擬同步276
423圖像中心、幅型比和消隱278
424R′G′B′ EOCF和三基色278
425亮度（Y′）279
426數字分量4∶2∶2接口279
第43章高清錄像帶280
431D5 HD(HDD5、D15)280
432D6281
433HDCAM(D11)281
434DVCPRO HD(D12) 281
435HDCAM SR(D16) 281
第44章模擬分量高清接口282
第五部分視頻壓縮
第45章JPEG和MJPEG壓縮286
451JPEG塊和MCU286
452JPEG框圖287
453電平轉換288
454離散餘弦變換288
455JPEG編碼示例288
456JPEG解碼290
457壓縮率控制290
458JPEG/JFIF291
459MJPEG292
延伸閱讀292
第46章DV壓縮293
461DV色度亞採樣293
462DV幀/場模式294
463DV的穿梭圖像295
464DV溢出方案295
465DV量化295
466DV數字接口296
467消費類DV錄製297
468專業DV變體297
第47章MPEG2視頻壓縮298
471MPEG2的類和級298
472圖像結構300
473MPEG中的幀頻和23下拉301
474亮度和色度採樣結構301
475宏塊302
476圖像編碼類型（I、P、B）302
477預測303
478運動向量304
479塊編碼305
4710幀和場DCT類型305
4711之字形掃描和可變長編碼306
4712刷新307
4713運動估計307
4714碼率控制和緩衝區管理308
4715位流句法309
4716傳輸310
延伸閱讀310
第48章H264視頻壓縮311
481算法特性、類和級311
482基本類和擴展類313
483高類313
484層次結構313
485多參考圖像314
486宏塊條314
487空間幀內預測314
488靈活的運動補償314
489四分之一像素運動補償插值314
4810運動補償預測的加權和偏置315
481116位整數變換315
4812量化器315
4813可變長編碼315
4814上下文自適應性316
4815CABAC317
4816去塊濾波器317
4817緩衝區控制317
4818可分級視頻編碼317
4819多視點視頻編碼318
4820AVCIntra318
延伸閱讀318
第49章VP8壓縮319
延伸閱讀320
第六部分分發標準
第50章MPEG2存儲與傳輸322
501基本流322
502打包的基本流322
503MPEG2節目流322
504MPEG2傳送流 323
505系統時鐘 323
延伸閱讀324
第51章數位電視廣播325
511日本325
512美國325
513ATSC調製326
514歐洲327
延伸閱讀327
附錄A使用YUV和照度是有害的328
附錄B輻射測定與光度測定簡介332