本節(jié)書摘來自華章計算機《嵌入式系統(tǒng)數(shù)字視頻處理權(quán)威指南》一書中的第1章,作者:（美）Michael Parker Suhel Dhanani 更多章節(jié)內(nèi)容可以訪問云棲社區(qū)“華章計算機”公眾號查看。

第1章 現(xiàn)實世界中的視頻

視頻最初作為純粹的模擬技術(shù)出現(xiàn)。用相機將連續(xù)圖像捕獲在電影流中，通過閃光來播放電影，以顯示運動電影中的每一幀，當幀率足夠高時就顯示連續(xù)的動作。然而，容易看見閃爍！

早期的廣播電視中，改進的系統(tǒng)采用亮度（即光強度）信息表示模擬信號。為了傳輸圖像，使用連續(xù)的水平掃描發(fā)送亮度信息。足夠的水平掃描構(gòu)成二維圖像。電視和監(jiān)視器采用陰極射線槍發(fā)射電子流，以激發(fā)用磷粉涂敷的屏幕。緩慢消褪的熒光粉有助于消除閃爍。陰極射線槍掃描連續(xù)的行，通過磁路控制，每一行剛好在前一行的下面。掃描速度如此迅速，因此圖像以每秒鐘25~30幀的速率重現(xiàn)。亮度信號用于控制電子流的強度。

水平同步信號用于分離水平掃描周期。水平同步時間是在每個行掃描線結(jié)束后的短脈沖。其時間長度必須確保電子槍能返回到屏幕的左邊，以準備下次掃描。同樣，垂直同步信號出現(xiàn)在最后即最底端掃描結(jié)束后，用于分離每個視頻幀。垂直同步間隔時間比水平同步時間要長很多，其使得電子槍能從屏幕的右下角返回到左上角，以開始新的一幀掃描，如圖11所示。

然后，顏色信息以紅和藍色調(diào)的形式加入，稱之為色度信息。其疊加于亮度信號之上，因此，彩色電視系統(tǒng)后向兼容于黑白電視系統(tǒng)。

現(xiàn)代電視信號采用數(shù)字方式表示、存儲和傳輸。數(shù)字表示開創(chuàng)了視頻的各種新應(yīng)用。數(shù)字視頻處理在各種各樣的市場中日益重要，如視頻監(jiān)控、視頻會議、醫(yī)學成像、包含無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）的軍用成像、武器瞄準和夜視、廣播、數(shù)碼相機、工業(yè)顯示和消費電子。所有的這些都經(jīng)歷了從標清到高清以及超高清視頻處理的歷程，這些大規(guī)模的升級周期長達十年。在某些場合，采用數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)已經(jīng)代替了舊式的模擬視頻處理設(shè)備。

在許多情況下，傳統(tǒng)的沒有采用視頻處理的行業(yè)現(xiàn)在也必須集成視頻技術(shù)到他們的產(chǎn)品。例如汽車中的后置攝像頭、娛樂中心、“車道偏離”和“平視顯示器”；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和路由器中的視頻數(shù)據(jù)處理；軍事系統(tǒng)中提供場景意識的視頻共享及合并技術(shù)；軍用和商業(yè)機載系統(tǒng)中的監(jiān)控和導(dǎo)引；機器人系統(tǒng)；安全監(jiān)控系統(tǒng)和很多其他應(yīng)用中的面部和其他特征識別（如車牌）。這種趨勢對系統(tǒng)設(shè)計者和實現(xiàn)工程師提出了理解視頻技術(shù)的新要求。本書是專為那些需要理解基本概念和應(yīng)用的人員編寫，使得他們能夠構(gòu)建自己的視頻系統(tǒng)，或者集成第三方的視頻技術(shù)到他們的產(chǎn)品。

另外的目標讀者來自許多需要視頻技術(shù)的行業(yè)，他們從事技術(shù)性的市場營銷和管理，因此，需要理解基本概念和應(yīng)用，而不會被細節(jié)和實現(xiàn)的復(fù)雜性嚇倒。

這些新的視頻應(yīng)用規(guī)模正迅速增長。例如，下面是一些已公開的預(yù)測：

● ABI美國著名市場研究公司ABI research?！g者注研究表明，視頻監(jiān)控市場有望爆炸性增長，公司預(yù)測其收入將從2006年的大約135億美元顯著增長到2013年的460億美元。這些數(shù)字包含相機、計算機和存儲器、專業(yè)服務(wù)和硬件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：所有都實現(xiàn)了端到端的安全系統(tǒng)。

● 依據(jù)溫豪斯（Wainhouse）的研究，視頻會議所有的終端市場將從2007年的13億美元增長到2013年的49億美元。視頻會議基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品收入，包含微控制器(Micro Control Unit,MCU)、網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守，預(yù)計將同時增加到725億美元。

● 高清普及率：在美國和歐洲，高清信號的研發(fā)、存儲、編輯和傳輸還有許多工作要做。

在接下來的5年，數(shù)字影院將會加速增長，在2010～2011年，10 000個美國電影院將要升級。數(shù)字影院極大推動了高清和4K（4096×2160）分辨率視頻處理方面的設(shè)計。

在2010年，基于技術(shù)進步、人口老齡化和保健方法的改變，160億美元的美國醫(yī)療圖像產(chǎn)品行業(yè)將每年增加6％，其中以電腦斷層（Computerized Tomography，CT）掃描儀、核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRT)和正電子發(fā)射斷層顯像(Positron Emission Tomography，PET)設(shè)備為首，這些將超過消費電子產(chǎn)品。

所有的這些和更多的趨勢讓我們相信，我們非常迫切需要一本書，揭開視頻處理的神秘面紗。無論是專業(yè)工程師、市場營銷人員，還是公司高官以及學生，都需要理解：

● 就顏色、比特和分辨率而言，什么是視頻？

● 視頻傳輸?shù)牡湫头椒ㄊ鞘裁?#xff1f;

● 什么是視頻處理的典型功能？是縮放、去隔行還是混合？

● 涉及構(gòu)建視頻處理的設(shè)計，如幀緩沖、行緩沖、存儲器帶寬、嵌入式控制等，有哪些典型的挑戰(zhàn)？

● 什么是視頻壓縮？

● 視頻如何調(diào)制、編碼和傳輸？

這些概念為讀者擴展他們的視頻知識提供了堅實的理論基礎(chǔ)。這本書將是為這個學科的工程師和學生撰寫的第一本教材。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《嵌入式系统数字视频处理权威指南》——第1章 现实世界中的视频的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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