嵌入式視頻處理基本原理
作為消費者，我們對于各種形式的視頻系統(tǒng)都已經了如指掌。不過，從嵌入式開發(fā)者的角度來看，視頻技術就好象是一個具有不同的分辨率、格式、標準、信源和顯示的復雜網絡。
章中，我們只對視頻中的某些方面進行具體闡述，這些方面都是當今多媒體處理系統(tǒng)中比較常見的問題。首先，簡要介紹視頻方面的基本知識，然后，將會重點討論一些在嵌入式多媒體設計中常見的問題，同時，也將針對一些具有挑戰(zhàn)性的視頻設計問題，提供一些技巧與竅門。
人類視覺感知
來討論一些簡單的生理學問題。正如我們將看到的那樣，對我們的眼睛的工作原理的理解為視頻和成像技術的發(fā)展鋪設出一條重要的道路。
眼睛包含兩種視覺細胞：桿狀細胞和視錐細胞。桿狀細胞主要對亮度信息敏感，而對顏色信息不敏感，它們使我們具備夜視能力。與此相反，視錐細胞對亮度并不敏感，但對400nm（紫光）～770nm（紅光）波長范圍內的光比較敏感。因此，這些視錐細胞使我們能夠感知色彩。
視錐細胞有3種，每一種都帶有不同的色素，分別對紅光、綠光或者藍光波長敏感，雖然這3種細胞的響應特性有重疊區(qū)域。總的說來，視錐細胞對波長在555nm左右的綠光區(qū)域最為敏感。這也就是為什么在LCD顯示器中，綠色通道的分辨率高于紅色和藍色通道。
紅色、綠色和藍色視錐細胞的發(fā)現大大促進了三色理論的發(fā)展，該理論認為，任何一種有色光，可以通過不同比例的紅光、綠光和藍光的組合生成。
由于人眼含有的桿狀細胞的數量要遠多于視錐細胞，故眼睛對亮度的敏感度要高于對色彩的敏感度。這使得我們可以借助對色彩信息的子采樣來節(jié)省視頻和圖像信息的帶寬。
我們對亮度的感受特性是對數性的，而非線性的。換句話說，用于產生50％灰度圖（恰好在全黑和全白之間的正中）所需的實際的光強僅為我們需要產生全白圖像所需的光強的18％。這一特性在相機傳感器和顯示技術中尤為重要，正如我們將在后面的伽馬校正中討論的。此外，這一效應還將導致人眼對高亮度環(huán)境下的量化失真的感知度下降，導致這一特性被許多媒體編碼算法所利用。
視覺方面的另一新奇之處在于，人眼可以適應環(huán)境，創(chuàng)建自己的白光參考，即使在低照明或者人工照明的情況下也是如此。因為攝像傳感器自身并不具有這一特性，因此它需要使用參考量作為絕對白色，并對傳感器進行調整，這一過程稱為白平衡控制。