为什么受损的视频数据通常显示为绿色?为什么很多30帧/秒的视频实际都是29.976帧/秒?

简介: 视频编码采用YUV格式因其亮度与色度分离,利于压缩且兼容黑白显示;受损视频常显绿色因YUV转RGB时Y、U、V为0导致;30帧/秒视频实为29.976帧/秒源于NTSC标准适应彩色电视需求;H.264等标准中H无特定含义,H.264又名MPEG-4 AVC,是ITU-T与ISO/IEC MPEG合作成果。

1)视频编码为什么要采用YUV格式数据?
2)为什么受损的视频数据通常显示为绿色?
3)为什么很多30帧/秒的视频实际都是29.976帧/秒?
4)视频标准H.264、H.265中的H代表什么?H.264为什么又叫MPEG-4 AVC?

视频编码为什么要采用YUV格式数据?

之所以采用YUV,是因为它的亮度信号Y和色度信号U、V是分离的。如果只有Y信号分量而没有U、V分量,那么这样表示的图像就是黑白灰度图像。彩色电视采用YUV空间正是为了用亮度信号Y解决彩色电视机与黑白电视机的兼容问题,使黑白电视机也能接收彩色电视信号。

与RGB视频信号传输相比,YUV最大的优点在于只需要占用极少的频宽(RGB要求三个独立的视频信号同时传输)。其中“Y”表示明亮度(Luminance或Luma),也称灰阶值;“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma),它们的作用是描述影像的色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。因此如果只有Y数据,那么表示的图像就是黑白的。

在编码时使用YUV格式能极大去除冗余信息,因为人眼对亮点信息的敏感度远高于色度敏感度,如果压缩UV数据,人眼对其感知较弱,所以压缩算法的第一步,往往先把RGB数据转换成YUV数据,对Y压缩一点,对UV多压缩一点,以平衡图像效果和压缩率。

为什么受损的视频数据通常显示为绿色?

视频处理基本用的都是YUV格式数据,而屏幕显示则需要转换为RGB格式,简单换算一下便能得到答案,以下为YUV与RGB的转换公式,视频数据损坏,即Y=0,U=0,V=0,代入转换公式:

R=clip(Y+1.13983(V-128), 0, 255)
G=clip(Y-0.39465
(U-128)-0.58060(V-128), 0, 255)
B=clip(Y+2.03211
(U-128), 0, 255)

可得,R、B为0,因此R、B通道不显色;G=125,G通道显色,因此画面整体显示为绿色。

为什么很多30帧/秒的视频实际都是29.976帧/秒?

每秒29.976帧是广播电视 NTSC(美国国家电视系统委员会) 标准从黑白到彩色过渡的遗留问题。1953年12月,FCC(美国联邦通信委员会) 过渡到了彩色电视,但要求完全向后兼容黑白电视。

为此,他们在子载波频率上对颜色信息进行了编码。选择频率使得当接收器处理调制分量时颜色(色度)信息与黑白(亮度)信息交错。这让黑白电视能够从亮度信号中滤除色度信息。

当时的分频器电路有限,因此必须将副载波频率设置为3.58MHz。这需要对亮度信号进行轻微改变,以使载波频率与副载波频率相对应。水平线速率从每秒15,734行降低到每秒15,730行,帧速率从每秒30帧降低到29.976帧(降低千分之一)。差异足够小,黑白电视仍然可以容忍广播信号,同时允许彩色电视显示颜色。

视频标准H.264、H.265中的H代表什么?H.264为什么又叫MPEG-4 AVC?

视频标准H.26x里的H并没有特殊含义,其命名只是遵循了ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)的命名约定,类似图书编号(见下图)。

MPEG-4 AVC的命名来自ISO/IEC MPEG的命名约定,它是ISO/IEC 14496的第10部分,该协议族被称为MPEG-4。该标准是作为VCEG和MPEG的一部分开发的,此前在ITU-T作为VCEG的项目,叫做H.26L。所以常用于指代此标准的名称有H.264/AVC,AVC/H.264,H.264/MPEG-4 AVC,或MPEG-4/H.264 AVC,以强调共同遗产。
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