0.1 视频简介

• 视频泛指将动态影像以电信号方式加以捕捉、纪录、处理、存储、发送与重现的各种技术。
• 视频系统在显示分辨率、宽高比、刷新率、色彩功能和其他质量方面各不相同。存在模拟和数字变体，并且可以在多种媒体上承载，包括无线电广播、磁带、光盘、计算机文件和网络流媒体。

视频流的特性

画面更新率

• 帧率（Number of frames per second，简称 fps），是指视频格式每秒钟播放的静态画面数量。

• 典型的画面更新率由早期的每秒6或8帧，至现今的每秒120帧甚至更多。

• PAL（欧洲，亚洲，澳洲等地的电视广播格式）与 SECAM（法国，俄国，部分非洲等地的电视广播格式）规定其画面更新率为 25帧/秒。

• NTSC（美国，加拿大，日本等地的电视广播格式）则规定其画面更新率为 29.97帧/秒。

• 电影胶卷的画面更新率则为 24帧/秒，这使得各国电视广播在播映电影时需要一些复杂的转换手续。

• 要达成最基本的视觉暂留效果的最低帧速率约为每秒十六帧。

• 下图展示了模拟视频标准在世界各地的分布：

  

隔行扫描与逐行扫描

• 视频可能以隔行扫描与逐行扫描来发送。隔行扫描是早年广播技术不发达，带宽甚低时用来改善画质的方法。
• NTSC, PAL 与 SECAM 皆为隔行扫描格式。在视频分辨率的简写当中经常以 i 来代表隔行扫描。例如PAL格式的分辨率经常被写为 576i50，其中576代表水平扫描线数量，i代表隔行扫描，50代表每秒50个场（一半的画面扫描线）。
• 在逐行扫描系统当中，每次画面更新时都会刷新所有的扫描线。此法较消耗带宽但是画面的闪烁与扭曲则可以减少。
• 为了将原本为隔行扫描的视频格式（如DVD或模拟电视广播）转换为逐行扫描显示设备（如LCD电视，等离子电视等）可以接受的格式，许多显示设备或播放装都具备有去交错的程序。但是由于交错信号本身特性的限制，去交错并无法达到与原本就是逐行扫描的画面同等的质量。

长宽比例

• 长宽比（Aspect ratio）用来描述视频画面与视频图像元素的宽度和高度之间的比例关系。所有流行的视频格式都是矩形的。
• 传统的电视屏幕长宽比为 4:3（1.33:1）。HDTV的长宽比为 16:9（1.78:1）。而 35mm 胶卷底片的长宽比约为 1.37:1。
• 通常大多显示器的像素为正方形，但数字视频的像素通常并非如此。

色彩空间与像素资料量

• 色彩空间（Color Space）或色彩模型（Color model）规定了视频当中色彩的描述方式。
• NTSC 电视使用了 YIQ模型，而 PAL 使用了 YUV模型，SECAM 使用了 YDbDr模型。
• 在数字视频当中，像素资料量（bits per pixel，简写为bpp）代表了每个像素可以显示多少种不同颜色的能力。
• 由于带宽有限，且人眼对颜色细节的敏感度低于亮度，所以设计者经常借由色度抽样之类的技术来降低数字视频的数据量。

画面质量

• 画面质量（或译为“画质”，“影像质量”）可以利用客观的峰值信噪比（peak signal-to-noise ratio, PSNR）来量化。

比特传输率（仅适用于数字信号）

• 比特传输率（又称比特率）是一种表现视频流中所含有的信息量的方法。其数量单位为bit/s（每秒间所发送的比特数量，又写为bps）或者Mbit/s（每秒间所发送的百万比特数量，又写为Mbps）。
• 较高的比特传输率将可容纳更高的视频质量。例如 DVD 格式的视频（典型比特传输率为5Mbps）的画质高于 VCD 格式的视频（典型比特传输率为1Mbps）。HDTV格式拥有更高的（约20Mbps）比特传输率，也因此比 DVD 格式有更高的画质。
• 可变比特率（Variable bit rate，简写为VBR）是一种追求视频质量提升并同时降低比特传输率的手段。采用 VBR 编码的视频在大动态或复杂的画面时段会自动以较高的速率来记录影像，而在静止或简单的画面时段则降低速率。这样可以在保证画面质量恒定的前提下尽量减少传输率。但对于发送带宽固定，需要即时发送并且没有暂存手段的视频流来说，固定码率（Constant bit rate，CBR）比 VBR 更为适合。

视频格式

• 视频格式通常可以分为两大类：模拟视频以及数字视频。

模拟视频

• 模拟视频是由一个或多个模拟信号表示的视频信号。模拟彩色视频信号包括 luma、亮度（Y）和色度（C）。当组合成一个通道时（如 NTSC、PAL 和 SECAM 等），它被称为复合视频。模拟视频也可以在单独的通道中承载，如两通道 S-Video (YC) 和多通道分量视频格式。

数字视频

• 数字视频是指以数字信息记录的视频资料。
• 流行的数字视频信号格式包括串行数字接口（SDI）、数字视频接口（DVI）、高清晰度多媒体接口（HDMI）和 DisplayPort接口。

视频传输

• 视频传输，通常需要相应的物理链路和信号协议。物理链路可以承载特定的显示标准，这些标准指定特定的刷新率、显示分辨率和色彩空间以及其他信息。

视频存储

• 视频存储通常可以分为以下三大类：
  • 模拟磁带录像
  • 数字磁带录像
  • 光存储介质
• 许多数字视频经过编码之后，都可以作为文件保存在存储介质上，常见的数字编码格式有：
  • CCIR 601（ITU-T）
  • M-JPEG（ISO）
  • MPEG-1（ISO）
  • MPEG-2（ITU-T + ISO）
  • MPEG-4（ISO）
  • H.261（ITU-T）
  • H.263（ITU-T）
  • H.264/MPEG-4 AVC（ITU-T + ISO）
  • H.265
  • VC-1（SMPTE）
  • VP8-WebM
  • Ogg-Theora

显示标准

• 数字电视：
  • ATSC（Advanced Television Systems Committee），美国、加拿大、墨西哥、韩国
  • DVB（Digital Video Broadcasting），欧洲
  • ISDB（Integrated Services Digital Broadcasting），日本
  • DMB（Digital Multimedia Broadcast），韩国
• 模拟视频：
  • MUSE（日本的模拟HDTV），日本
  • NTSC，美国、加拿大、日本
  • PAL，欧洲、亚洲、大洋洲
    • PAL-M，PAL 变体，巴西
    • PAL-N，PAL 变体，阿根廷、巴拉圭和乌拉圭
    • PALplus，PAL 扩展，欧洲
  • SECAM，法国，前苏联，中非
• 计算机显示标准。