数字图像处理笔记（2）

继续记录Digital Image Processing一些重要的概念，关于图像解析度，以实用知识为主。

逐行扫描（Progressive scan）：每一帧图像由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成，这种扫描方式称为逐行扫描。
隔行扫描（Interlaced scan）：每一帧图像通过两场扫描完成则是隔行扫描，两场扫描中，第一场(奇数场)只扫描奇数行，而第二场(偶数场)只扫描偶数行。隔行扫描技术在传送信号带宽不够的情况下起了很大作用，逐行扫描和隔行扫描的显示效果主要区别在稳定性上面，隔行扫描的行间闪烁比较明显，逐行扫描克服了隔行扫描的缺点，画面平滑自然无闪烁。在电视的标准显示模式中，i表示隔行扫描，p表示逐行扫描。[1]

 

有用小常识：
a) 视觉惰性（视觉暂留特性）：每秒换帧24次，人会产生连续感。
b) 图像的闪烁感：人在较低频率的光脉冲刺激下，会产生一明一暗的闪烁感，这是有光和无光在亮度感觉上的差别所致。把闪烁的频率提高到临界闪烁频率（45.8Hz）以上，由于视觉惰性的作用就感觉不到闪烁了。电影的帧频为24，其实也写成24p（电影胶片），利用光活门，使每帧画面闪亮两次，达到每秒闪亮48次，超过临界闪烁频率。
c) 场频率：如使用隔行扫描，就会有场频率一说，就是一帧图像分两场传输，常见的60Hz，50Hz对应的帧频率就是30，25。
d) 我们常见的1080i50就是1920×1080像素，每秒50个场的速度交织编码（25帧）[3]。
e) PAL和NTSC
50i（PAL）：全名为逐行倒相 （Phase Alternating Line）。每秒25帧，隔行扫描的电视广播格式。[4]
60i（NTSC）：属于同时制，每秒60/1.001场。但存在相位容易失真、色彩不太稳定的缺点。NTSC标准的帧幅为每秒30帧。[5]
f) 数字电视，传统的PAL和NTSC陆续被淘汰，取而代之的是数字电视，数字电视其实就是将画面信号经数位化处理后，变成一串数据资料，再经数位调变传送到家。
简单的说，数字电视的成功，主因是视频压缩技术的发展。国际统一的压缩标准是MPEG-2，在传统无线电视台600万赫兹频宽的电视频道中，可传送1080条水平扫描线的高画质电视（HDTV高清晰度电视）。它同时也提供杜比的AC3级高级音响效果。

 

高清的播放分辨率有 3 种：
768i （i 表示隔行扫描）
1080i（i 表示隔行扫描）
1080p（P 表示逐行扫描）

 

HDTV高清晰度电视（High Definition Television）的扫描格式共有 3 种[2]：
1280×720p
1920×1080i
1920×1080p
中国采用的 1920×1080i/50Hz。
全高清分辨率为1920×1080的高清信号。

例如，不做任何压缩：
高清640*480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：
640*480*24*30 = 221.12 M
NTSC视频信号720*480，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：
720*480*24*30 = 248.83 M
高清1920x1080的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：
1920*1080*24*30 = 1492992000 bit =  1.5 G
-->
必须对视频信号进行编码压缩[2]。

 

注意，我们有可能搞混的是：
a)在描述数据传输时的计算如下（In some cases when used to describe data transfer rates bits/bytes are calculated as in the metric system as follows）:
1 MB = 1,000,000 bits/bytes
1 kb = 1,000 bits/bytes
1 bit/byte

b)在描述数据储存是的计算如下（In the cases when used to describe data storage bits/bytes are calculated as follows）:
1 byte = 8 bits
1 kilobyte (K / Kb) = 2^10 bytes = 1,024 bytes
1 megabyte (M / MB) = 2^20 bytes = 1,048,576 bytes
1 gigabyte (G / GB) = 2^30 bytes = 1,073,741,824 bytes
1 terabyte (T / TB) = 2^40 bytes = 1,099,511,627,776 bytes
1 petabyte (P / PB) = 2^50 bytes = 1,125,899,906,842,624 bytes
1 exabyte (E / EB) = 2^60 bytes = 1,152,921,504,606,846,976 bytes

附注：在数据通信中， 1 kilobit 是 1000 bits。它通常用于测量是在一秒钟两个通信点之间传输的数据量。千比特每秒，通常缩写为Kbps。

 

下一篇笔记将关于，数据冗余，编码压缩。

 

参考资料：
[1] 逐行扫描与隔行扫描: http://baike.baidu.com/view/115294.htm
[2] 数字图像处理(第2版)，Rafael C.Gonzalez / Richard E.Woods，电子工业出版社
[3] 高清晰度电视: http://zh.wikipedia.org/zh-cn/高清晰度电视
[4] PAL制式：http://zh.wikipedia.org/zh/PAL制式
[5] NTSC制式：http://zh.wikipedia.org/zh/NTSC制式