《数字视频和高清：算法和接口》一导读

前言

本文讲的是数字视频和高清：算法和接口一导读,自2003年年初本书第1版问世以来，视频技术不断发展，视频和计算机图形学两者进一步地“融合”（Jim Blinn称之为碰撞）。电视正在没落，而计算机技术和网络传输正高奏凯歌。如今，哪怕“TV”这个缩写也是值得怀疑的：在过去的半个世纪中，TV意味着广播，但今天大部分的视频——来自苹果的iTunes商店、Hulu、Netflix、YouTube等——都不是传统意义上的广播。在这一版中，我用SD（标清）和HD（高清）取代SDTV（标清电视）和HDTV（高清电视）。
现在，数字视频无处不在，而图P1所示的模拟扫描已过时。在这一版中，我把像素阵列提高到首要地位。第1版介绍了扫描线，而这一版改用图像行和图像列。这一版删除了微秒，改用样本计数；删除了毫伏，改用像素值。第1版中“巨大的数据容量”等已经被“相当大”或甚至“适中的数据容量”代替。

在我1996年出版的第一本书《数字视频技术介绍》和本书第1版中，我先介绍编码，然后介绍解码。从工程角度来看，这样的顺序是有道理的。然而，现在我认为这样的顺序里隐藏着一条深深的哲学裂痕。一旦节目素材准备就绪，经过解码并在演播室的参考显示器上播放，同时进行加工，也就是在下行流最终审定播出后，只有解码和显示过程才重要。为了在再次观看时显示一幅逼真的图像而进行图像数据采样和编码还算方便，但在加工时解码并显示图像数据的难度太高。如果创作人员在编码时为了达到某个美学效果而歪曲了颜色，例如，他们将黑电平提升015倍，或将色调旋转123°——经典编码方程便不再适用，但这些图像数据的修改并不是编码出错引起的，而是创作意图运用的结果。传统的观念认为编码过程是固定的，但真正重要的是解码过程才是固定的。我提倡的原则很像MPEG的原则，精确定义了解码器，而只要产生的是合法的位流，编码器被允许做任何事。这一版里我强调解码。第2章作为新的一章，概述了这一哲学观点。
视频技术涉及的领域很广。对于本书重点阐述的图像编码，尤其是视觉科学、色彩学、图像学、信号处理与视频技术之间的关系。
如果别处有关于某一章主题的延伸、权威的信息，那么该章的结尾处会有“延伸阅读”部分。
SMPTE是许多老式标准和现代标准的根源。在本书第1版和第2版相隔出版的时间里，SMPTE弃用了许多历史标准的M后缀，而给标准加上ST前缀（并列使用EG表示工程指南，以及RP表示实践建议）。本书根据新的命名引用近期的SMPTE标准。
来到2012年，我们可以肯定地说，模拟电视技术和复合电视技术已经过时。写作本书第1版时，我把精力集中在我认为不会迅速改变的事情上。然而，第1版中可能有15%或20%的内容介绍了现在会被归类为“老式”的技术，主要是模拟电视和复合电视，以及NTSC和PAL。由于对自己花了数百或数千小时写就的内容难以割舍，我虽然把这部分内容拿掉了，但却将其放在《Composite NTSC and PAL: Legacy Video Systems》书中，在wwwpoyntoncom/CNPLVS/上可免费获得。
据说一本书中每出现一个公式就会让潜在的读者减少一半。对于本书,我希望读者在计算过10个公式之后，数量下降到2-10！本书保留了部分公式，但这些公式一般对于理解概念并非必需。如果你被某个公式吓到了，可跳过它，如果你愿意计算的话，也可以稍后再回来。我希望读者能用Bringhurst建议的关于页面组成原则的数学描述的方法来看待数学公式。在其经典著作《字体风格的要素》的第8章，Bringhurst说道：“数学在此不是强加给任何人的苦差事。相反，它们在此完全是为了娱乐。它们的目的是为了愉悦那些也许是希望把事情做得更好而乐意检验自己正在做的或要做的或已做的事情的读者。那些在任何时候都更喜欢直接行动而把分析留给别人的读者，在本章中也会满足于研究图画而忽略文字。”
在写作本书时，我小心翼翼地避免引入错误。不过，尽管我和我的审稿人尽了最大的努力，但仍可能会有一些错误。就像我的前一本书一样，我将为这本书编写勘误表，并放在wwwpoyntoncom/DVAI2/中。请在此页面报告您发现的任何错误，我将努力订正它并把这归功于你！

Charles Poynton
2012年1月于多伦多

目录

第1章 光 栅 图 像
1.1幅型比概念
1.2几何
1.3图像采样
1.4数字化
1.4.1量化
1.4.2一维采样
1.4.3二维采样
1.5感知均匀性
1.6色彩
1.7亮度和色差分量
1.8数字图像的表示方法
1.9标清和高清
1.10方形采样
1.11幅型比的比较
1.12幅型比
1.13帧频
第2章 图像的采样和显示
2.1图像状态
2.2EOCF标准
2.3娱乐节目
2.4图像获取
2.5面向消费者的视频获取
2.6消费类电子显示器
第3章 线性光和感知均匀性
3.1对比
3.2对比度
3.3感知均匀性
3.4“编码100”难题和非线性图像编码
3.5线性和非线性

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