Welkin小窩

 INTRODUCTION
　．Video coding 是數位影像訊號之壓縮解/壓縮處理。
　．Digital video 是自然視覺場景時間與空間取樣的呈現。
　．場景在某時間點被取樣形成 frame 或 field。
　．取樣按一定間隔重複以產生移動視訊。
　．三組取樣元件使場景以彩色呈現。
　．為知視覺溝通系統的效能，需測量視覺場景的正確性，此處理極難且不精確，
　　主觀的測量耗時且易因不同觀看者之反應而不同，客觀測量易實作但仍未與
　　真人見解相符。

NATURAL VIDEO SCENES
　．典型的自然視覺場景由許多物件所組成，各有其自己的特性如形狀、深度、材質、照度等，且顏色與明亮度在場景中處處變化。
　．與 video 處理及壓縮相關的特性︰
　．空間特性︰場景中的材質變化、物件的數量、形狀、顏色等。
　．時間個性︰物件動作、光照度的改變、觀察點的移動等。

CAPTURE
　．以數位型式表現自然場景包括空間上取樣真實的場景，時間上為一個連續的靜止畫面的序列。
　．每個時空的樣本(像素)以一個或一組數字表示其光照度與顏色。
　．相機將video場景的2D投影聚焦至感應器(如CCD陣列)上以獲得2D取樣圖像。
　　*** CCD(電荷耦合元件)︰
　　　　一種對光線敏感的電路裝置，數位相機利用殘留在CCD上的訊息，將每個圖點元件對光的敏感度轉換為影像資料儲存。
　．Spatial Sampling
　．最一般的格式是取樣方形圖像，取樣點位於方形網格中。
　．取樣發生在每個網格交叉點上，影像則以每個取樣作為像素表示來重現。
　．圖像的視覺品質由取樣點的數目影響。
　．Temporal Sampling
　．移動的影像是由週期時間間隔中取訊號的方形快照來拍攝，重放此畫面序列產生動作的演出。
　．小於每秒10 frames 的 Frame rate 有時用於低位元率的視訊溝通，但動作
　　極不平穩且不自然；每秒10~20 frames 較典型，但在快速移動的sequence中仍會看出不平穩動作。
　．每秒取樣 25 或 30 frames 是電視影像的標準(交錯以改善動作的演出)
　．Frames and Fields
　．視訊可能以 1)完整 frame (progressive sampling) 的序列 或
　　　　　　　 2)交錯 field (interlaced sampling) 的次序 來取樣。
　．交錯 field 每個時間取樣間隔只取樣frame的一半資料，一個"field"包含完整video frame中的奇或偶號的線。
　．一個交錯video序列包含一連串的field，各表示完整 video frame 中的一半資訊。
　．interlaced sampling 之優點︰
　　在相同的 data rate 中可傳送每秒為 frame 數量的兩倍的 field，使動作平順展現。(50 fields 之動作展現較 25 frames 的動作順)
　．PAL video︰
　　歐、澳、大陸用的TV撥放系統，與台美的美規NTSC系統不相容。
　　PAL使用 25.17 畫面/秒 來撥，水平掃描625條(數位化後約352x288)，
　　4:3螢幕比率，和NTSC 相比畫面撥放速率較慢但解析度較高。
　　(用電腦影像壓縮卡製作MPEG檔時也需選適當格式)
　　*** NTSC︰525條掃描，29.97 畫面/秒，352x240，交錯式顯示，
　　　　　　　1秒30畫面(即水平掃描頻率 60Hz)

COLOUR SPACES
　．黑白影像只需一個數去指出其每個空間取樣點的光亮度，彩色影像每個像素位置至少須3個數以經準地表現色彩。
　．colour space︰為表現亮度(光度)與顏色的方法選擇。
　．RGB
　　．彩色影像取樣以三個數指出Red Green Blue 光之三原色之比例關係來表示。
　　．彩色影像的三原色元件中該顏色佔越重則越"亮"(色淺，表示較多)。
　　．RGB適合捕捉及展現彩色影像
　　　　．捕捉︰過濾出場景的R G B 元件，並以分開的感應器陣列捕捉。
　　　　．展現︰CRTs 與 LCDs 依據各元件之飽和度，個別照亮每個像素的RGB
　　　　　　　　元件，從一般的觀看距離，分開元件的合併展現出真實的色彩。
　．YCbCr
　　．人類視覺系統對彩色比對光度更不敏感。
　　．RGB 色彩空間中，三值同樣重要，以相同解析度儲存，但可能以更有效率的
　　　方式表現彩色影像--將光度從色彩資訊分開，並以較高解析度表現光度。
　　．YCbCr colour space︰
　　．光度元件(luminance (luma))︰Y，以不同權重之 R G B 值計算而得。
　　　( Y = kr*R + kg*G + kb*B )
　　．色差(色度，chrominance or chroma)︰R G B 與 Y 之差值。
　　　( Cb=B-Y, Cr=R-Y, Cg=G-Y (表現顏色的飽和度與平均光度間之差))
　　．完整的彩色影像由光度(Y)與三種色差來表示。
　　　(亮灰︰正差, 中灰色︰0, 暗灰色︰負差)
　　　色差元件只餘留那些顏色與光度影像間有重大落差的那種重要的值。
　　．Cb + Cr + Cg 之值為一常數，故只需儲存或傳送三個色差元件中的兩個。
　　．將色差以較低解析度表現是個簡單有效的影像壓縮格式，畫面捕捉後轉為 YCbCr 以減少儲存及傳送需求，但展現前需再轉回 RGB 格式。
　　．優點︰
　　　Cr, Cb 元件可以以較低解析度表現(因對彩色較不敏感)，如此減少表現色差元件的資料量而對視覺品質無明顯影響。(RGB與YCbCr無顯著不同)