數字視頻原理（微課視頻版）

石東新，中國傳媒大學信息與通信工程學院廣播電視工程專業（國家級特色專業、雙萬專業）副教授，博士，碩士生導師，中國傳媒大學教學名師。主要研究領域為智能視頻技術、流媒體技術等。在相關領域發表十余篇論文，參與多項國家重點研發計劃、3項國家發明專利。2020年獲AITrans第二屆智能網絡技術挑戰賽**指導教師獎。從事“現代電視原理”、“流媒體技術”、“信息論與編碼原理”、“信號與系統”等課程的教學。中國傳媒大學“現代電視原理”課程負責人，國家級網絡精品課“電視原理”負責主講教師，“現代電視原理”課程現為中國傳媒大學本科一流課程，北京市“優質課程”。

目錄

第一部分視覺感知基礎

第1章光源與人眼視覺特性

1．1光的特性與度量

1．1．1視敏特性

1．1．2光的度量

1．2標準光源

1．2．1色溫

1．2．2CIE標準光源

1．3人眼的亮度視覺特性

1．3．1亮度感覺

1．3．2視覺惰性與閃爍感覺

1．3．3分辨力

1．4人眼的彩色視覺特性

1．4．1色彩三要素 

1．4．2人眼的辨色能力 

1．4．3彩色細節分辨力 

1．4．4人眼對彩色感覺的混色特性

1．5人眼的立體視覺特性 

第2章視頻色度學基礎

2．1顏色混合

2．1．1色光混合

2．1．2格拉斯曼顏色混合定律

2．1．3色料混合

2．2CIE標準色度系統

2．2．1配色實驗與配色方程

2．2．2CIE 1931 RGB色度系統

2．2．3CIE 1931 標準色度系統

2．2．4CIE 1964 標準色度系統

2．2．5CIE 170 標準色度系統 

2．3CIE 均勻顏色空間

2．3．1CIE 1960 UCS圖和CIE 1976 UCS圖

2．3．2明度L*

2．3．3CIE L*u*v*均勻顏色空間

2．3．4CIE L*a*b*均勻顏色空間

2．3．5IPT均勻色空間

2．4HSX類色空間模型

2．5視頻的色度計量

2．5．1顯像三基色及色域

2．5．2電視顯像三基色亮度方程

2．5．3顯像基色的混色曲線

2．5．4麥克斯韋計色三角形

第二部分視頻傳像原理

第3章視頻信號的采集

3．1視頻傳像基本原理

3．1．1視頻的傳送

3．1．2視頻的逐行掃描

3．1．3視頻的隔行掃描

3．1．4模擬黑白全電視信號

3．2圖像傳感器

3．2．1CCD

3．2．2CMOS

3．3三基色信號的產生

3．3．1彩色攝像機的基本構成

3．3．2白平衡與黑平衡

3．4色度匹配

3．5視頻系統的γ特性

3．5．1視頻系統的非線性

3．5．2非線性對圖像的影響

3．5．3感知均勻編碼與γ特性

3．5．4視頻系統γ特性標準

第4章視頻分量信號與彩條信號

4．1亮度信號與色度信號

4．1．1亮度信號的生成與色度信號的選取

4．1．2恒定亮度原理與Luma信號

4．1．3色度信號及矢量表示

4．2彩條信號

第5章彩色視頻信號的顯示

5．1顯示技術概述

5．1．1顯示技術的發展

5．1．2顯示技術的分類

5．2液晶顯示器

5．2．1液晶概述

5．2．2液晶顯示技術工作原理

5．2．3液晶顯示的驅動方式

5．2．4液晶顯示器的優缺點

5．2．5LED顯示器

5．3OLED顯示器

5．3．1OLED的分類

5．3．2OLED發光基本原理

5．4其他顯示技術

5．4．1DLP顯示技術

5．4．2量子點顯示技術

5．4．3激光顯示技術

5．4．4立體顯示技術

第三部分視頻的信源技術

第6章視頻信號的數字化

6．1數字化基礎

6．1．1采樣

6．1．2量化

6．1．3編碼

6．1．4視頻信號的采樣結構

6．2標準清晰度數字電視演播室編碼參數標準

6．2．1歸一化處理

6．2．2視頻信號采樣頻率的選取

6．2．3視頻信號量化電平分配

6．2．4標準清晰度數字電視演播室編碼主要參數

6．3高清晰度數字電視演播室編碼參數標準

6．3．1數字高清晰度視頻參數的確定

6．3．2高清晰度數字電視演播室編碼主要參數

6．4超高清晰度電視編碼參數標準

6．4．1SDR超高清晰度電視系統節目制作和交換參數值

6．4．2HDR電視節目制作和交換圖像參數值

6．4．3ICtCp色域空間

6．5電視演播室信號接口

6．5．1SDI

6．5．2IP傳輸

6．6不同清晰度數字電視編碼參數比較

6．6．1編碼參數

6．6．2SDI碼率計算

第7章數字視頻壓縮編碼基礎

7．1數字視頻壓縮編碼概述

7．1．1數字視頻壓縮編碼的必要性和可能性

7．1．2數字視頻編碼技術的發展

7．1．3數字視頻編碼的基本技術

7．2分塊

7．3預測

7．3．1幀內預測

7．3．2幀間預測

7．4變換編碼

7．4．1正交變換

7．4．2量化

7．5熵編碼

7．6塊效應與環路濾波器

7．7視頻圖像質量評價

7．7．1視頻圖像失真

7．7．2評價方法

第8章視頻壓縮標準

8．1視頻壓縮編解碼標準概述

8．2JPEG圖像壓縮編解碼標準

8．2．1JPEG標準介紹

8．2．2JPEG 1基本編碼模式

8．3MPEG2視頻壓縮編解碼標準 

8．3．1編碼結構層次

8．3．2I、B、P幀編碼原理

8．3．3MPEG2編碼過程

8．3．4MPEG2的型和級

8．3．5MPEG2視頻壓縮基本碼流

8．4H．264/AVC視頻壓縮編解碼標準

8．4．1H．264與MPEG4

8．4．2H．264 編碼原理

8．4．3H．264 的其他新特性

8．4．4H．264的檔次與級別

8．5H．265/HEVC視頻壓縮編解碼標準

8．5．1H．265 的新技術和特點

8．5．2H．265 的檔次、級別和層

8．6H．266/VVC視頻壓縮編解碼標準

8．6．1H．266的新技術和特點

8．6．2H．266 的檔次、級別和層

8．7AVS視頻壓縮編解碼標準

8．7．1AVS/AVS+/AVSM

8．7．2AVS2

8．7．3AVS3

8．8MPEG5視頻壓縮編解碼標準

8．8．1EVC

8．8．2LCEVC

8．9VP8/VP9/AV1視頻壓縮編解碼標準

8．9．1VP8/VP9

8．9．2AV1

8．10MP4文件格式 

8．10．1MP4文件結構與組成

8．10．2MP4文件的幀定位

第四部分視頻的傳輸技術

第9章多媒體業務復用與傳輸

9．1MPEG2系統復用

9．2PES流及定時信息

9．2．1PES流

9．2．2PES流中的時間標記

9．3PS流和TS流

9．3．1系統時鐘

9．3．2PS流

9．3．3TS流

9．3．4PCR

9．4節目特定信息

9．4．1MPEG2中的節目特定信息

9．4．2節目特定信息的表述方法

9．4．3利用PSI對TS流解復用的過程

9．5傳輸碼流復用的實現

9．5．1傳輸碼流復用中的碼率控制

9．5．2傳輸碼流復用的信息調整

9．6MPEG媒體內容傳輸

第10章數字電視傳輸系統

10．1電視傳輸系統關鍵編碼與調制技術

10．1．1前向糾錯編碼

10．1．2交織編碼

10．1．3OFDM

10．2DVB電視傳輸系統概述

10．3DVB衛星數字電視傳輸標準

10．3．1DVBS

10．3．2DVBS2

10．4DVB有線數字電視傳輸標準

10．4．1DVBC

10．4．2DVBC2

10．5DVB開路數字電視傳輸標準

10．5．1DVBT

10．5．2DVBT2

10．6我國數字電視傳輸標準

10．6．1ABS標準

10．6．2DTMB

10．6．3DTMBA

第11章網絡視頻傳輸概述

11．1IPTV與OTT

11．2ATSC3．0

11．3HbbTV

11．45G廣播

11．4．15G廣播的演進

11．4．25G廣播幀結構

11．4．35G廣播與地面數字電視標準的性能比較

11．5流媒體技術的演進 

11．5．1流媒體技術的早期發展階段

11．5．2流媒體技術的現代進展與創新

參考文獻