本书主要介绍数字视频处理相关的概念和标准，并且为工程师提供利用FPGA进行数字视频处理的指导。全书共二十一章，第一章介绍了视频技术在现实世界中的应用；第二章介绍了数字视频处理的基本概念，如像素、帧、分辨率和颜色空间等；第三章介绍了采样和混叠的基本概念，如奈奎斯特采样准测；第四章介绍了数字滤波器基本知识，如中值滤波器、FIR滤波器等；第五章介绍了视频缩放的基本概念；第六章阐述了如何进行视频的去隔行；第七章介绍了Alpha混合的基本原理及其硬件实现；第八章描述了图像传感器信号处理的硬件实现及其应用；第九章介绍了通用的视频接口，如SDI、HDMI、DVI和VGA等；第十章介绍了视频旋转的基本概念；第十一章阐述了熵的基本概念以及预测编码和量化的基本原理；第十二章介绍了视频的频域表示方法；第十三章阐述了图像压缩的基础知识及JPEG实现；第十四章介绍了视频压缩的基础知识，如块尺寸、运动估计等；第十五章介绍了MPEG-2和H.264视频压缩标准；第十六章描述了视频噪声及压缩失真的基本问题；第十七章阐述了视频调制和传输；第十八章介绍视频信号如何在IP网络上传输；第十九章描述了视频分割和聚焦；第二十章阐述了构建视频处理系统时存储器的设计；第二十一章阐述了如何在FPGA上构建视频处理系统。

封面：
本书是从事数字视频处理相关工作的工程师必读的入门书。
FPGA工程师通过本书能够深入理解数字视频处理的概念、标准以及具体实现。
本书的两位作者均在Altera公司负责相关产品线，具有非常丰富的经验。

封底：
嵌入式工程师学习数字视频处理必读的一本书

本书介绍了视频处理的核心概念和标准，对使用FPGA的工程师如何着手数字视频处理提供实际的指导。使用图示的、直观的方式，用最少的数学表达阐述视频处理的基本概念。对读者来说，这本书的关键成果和帮助包括：理解现代视频系统的概念和挑战、视频系统的体系结构、实现高清视频电路的参考设计实例、理解实现视频系统设计的各种权衡。

本书特点
对于快速增长的视频监控、医学成像、军用成像和无数的消费电子应用市场，视频处理是致力于产品和解决方案的工程师必备的技巧。
本书主要针对那些没有视频处理经验，但是需要在他们的设计中开发视频系统的工程师。本书通过参考设计、逐步的FPGA举例、核心标准和系统结构映射，详尽地介绍了基本的视频处理概念和技巧。
本书由全球领先的FPGA视频IP和芯片供应商Altera公司首席工程师撰写。


作者简介
Michael Parker　Altera公司高级DSP产品规划经理，负责Altera的数字信号处理（DSP）产品规划。他的工作涉及到可变精度FPGA硅结构、DSP工具开发、浮点工具、IP和视频IP。他2007年1月加入Altera公司，具有20年的DSP无线项目设计经验，他曾经供职的公司有：Alvarion、Soma Networks、Avalcom、TCSI、Stanford Telecom以及一些创业公司。他在Santa Clara大学获得电机工程硕士学位（MSEE），在Rensselaer Polytechnic Institute获得电机工程学士学位（BSEE）。
Subel Dhabani　Altera公司工业和汽车业务部战略经理。Dhanani在2006年加入Altera公司，他在半导体行业拥有超过15年项目和战略市场方面的工作经验。在Altera公司，由他领导的市场营销和产品规划工作主要聚焦在图像处理应用、DSP架构以及工业自动化解决方案等方面。在加入Altera公司之前，他不仅在Xilinx和VLSI这样的大公司工作过，也曾供职于Anadigm和Tabula这样的硅谷创业公司。

前勒口：
随着存储、显示和网络带宽伴随着计算机工业的发展，视频处理正在被应用到越来越多的领域如消费电子、医疗成像、视频监控等。越来越多的电子设备中集成了视频处理单位。市场需求催生对于懂数字视频处理的工程师的需求。本书涵盖了数字视频处理的概念、标准和FPGA技术实现，并对现代数字视频处理技术面临的挑战进行了详细介绍，是从事相关工作的工程师入门必读的一本书。

邓天平　华中科技大学教师，博士毕业于华中科技大学电子与信息工程系。主要从事数字电视与多媒体通信、无线通信及移动通信方面的研究。参与多项省部级科研课题的研究，参与编写教材3本。

嵌入式

嵌入式工程师学习数字视频处理必读的一本书

本书介绍了核心的视频处理概念和标准，对使用FPGA的工程师如何着手数字视频处理提供实际的指导。使用图示的、直观的方式，用最少的数学表达阐述视频处理的基本概念。对读者来说，这本书的关键成果和帮助包括：理解现代视频系统的概念和挑战、视频系统的体系结构、实现高清视频电路的参考设计实例、理解实现视频系统设计的各种权衡。

本书特点

■对于快速增长的视频监控、医学成像、军用成像和无数的消费电子应用市场，视频处理是致力于产品和解决方案的工程师必备的技巧。
■本书主要针对那些没有视频处理经验，但是需要在他们的设计中开发视频系统的工程师。本书通过参考设计、逐步的FPGA举例、核心标准和系统结构映射，详尽地介绍了基本的视频处理概念和技巧。
■本书由全球领先的FPGA视频IP和芯片供应商Altera公司首席工程师撰写。

（美）Michael Parker　Suhel Dhanani 著：Michael Parker Altera公司高级DSP产品规划经理

Michael Parker负责Altera的数字信号处理（DSP）产品规划。他的工作包括对DSP应用的可变精度FPGA硅结构，DSP工具开发，浮点工具，IP和视频IP。他2007年1月加入Altera公司，具有20年的DSP无线项目设计经验，他曾经供职的公司有：Alvarion，Soma Networks，Avalcom，TCSI，Stanford Telecom以及一些创业公司。他在Santa Clara大学获得电机工程硕士学位(MSEE)Master of Science in Electrical Engineering，在Rensselaer Polytechnic Institute获得电机工程学士学位(BSEE)Bachelor of Science in Electrical Engineering。

Subel Dhabani Altera公司工业和汽车业务部战略经理

Dhanani在2006年加入Altera公司，他在半导体行业拥有超过15年项目和战略市场方面的工作经验。在Altera公司，由他领导的市场营销和产品规划工作主要聚焦在图像处理应用、DSP架构以及工业自动化领域最新的解决方案等方面。在加入Altera公司之前，他不仅在Xilinx和VLSI这样的大公司工作过，也曾供职于Anadigm和Tabula这样的硅谷创业公司。

邓天平 译：暂无简介

数字视频涵盖了众多应用领域，随着计算机网络技术的不断发展和数字视频应用需求的多样化，对于数字视频的研究和应用也越来越广泛。在许多情况下，没有采用视频处理的传统行业现在也迫切需要将视频技术集成到其产品中。这种趋势对系统设计者和应用工程师提出了掌握视频技术的新要求。
　　当前，对于视频编码技术的研究不再仅仅局限于压缩特性，而渐渐开始向网络适应性、用户交互性等方面转移。因此，近几年来，视频编码技术一方面继续以混合编码为框架研究如何进一步提高压缩特性，另一方面不断地向可伸缩编码、多视点编码、智能编码等多分支方向发展。
　　本书不但引入了数字视频处理领域的最新技术，而且将数字视频处理和FPGA技术相结合，这是目前该领域的热点，因此本书处于国内先进水平。
　　本书图文并茂，以直观的方式、用最少的数学公式推导阐述了视频处理的核心概念和标准，并辅以参考设计、循序渐进的FPGA开发实例、核心标准和系统结构映射，对使用FPGA的工程师如何在项目中应用数字视频处理技术提供实际的指导。
　　本书共21章，第1章介绍了视频技术在现实世界中的应用；第2章介绍了数字视频处理的基本概念，如像素、帧、分辨率和颜色空间等；第3章介绍了采样和混叠的基本概念，如奈奎斯特采样准则；第4章介绍了数字滤波器基本知识，如中值滤波器、FIR滤波器等；第5章介绍了视频缩放的基本概念；第6章阐述了如何进行视频的去隔行；第7章介绍了alpha混合的基本原理及其硬件实现；第8章描述了图像传感器信号处理的硬件实现及其应用；第9章介绍了通用的视频接口，如SDI、HDMI、DVI和VGA等；第10章介绍了视频旋转的基本概念；第11章阐述了熵的基本概念以及预测编码和量化的基本原理；第12章介绍了视频的频域表示方法；第13章阐述了图像压缩的基础知识及JPEG实现；第14章介绍了视频压缩的基础知识，如块尺寸、运动估计等；第15章介绍了MPEG2和H264视频压缩标准；第16章描述了视频噪声及压缩失真的基本问题；第17章阐述了视频调制和传输；第18章介绍视频信号如何在IP网络上传输；第19章描述了视频分割和聚焦；第20章阐述了构建视频处理系统时存储器的设计；第21章阐述了如何在FPGA上构建视频处理系统。
　　纵观全书，我认为有如下特点。
　　1重视基础
　　本书专门针对那些没有视频处理经验，但是需要在他们的设计中采用视频系统的工程师，详细介绍了基本的视频处理概念，如数字视频的基本概念：像素、帧、分辨率和颜色空间、采样和混叠等；介绍了基本的视频接口，如SDI 、HDMI、DVI和VGA等；阐述了熵的基本概念、预测编码和量化的基本原理、图像压缩的基础知识以及JPEG实现等。这些概念为读者扩展他们的视频知识提供了坚实的理论基础。
　　2强调实际应用
　　目前，数字视频处理涉及的领域越来越广，本书基于这些应用，强调了实际处理过程中的滤波、去隔行、alpha混合、视频旋转、调制和传输等。这些技术可以广泛应用于数字影院、医学成像、视频监控和军事等领域。
　　3内容丰富、新颖
　　本书所讨论的内容涉及有关数字视频处理的几乎所有问题，如去隔行、alpha混合、视频旋转、视频压缩及其标准等。
　　本书作者Michael Parker和Subel Dhanani是全球领先的FPGA视频IP和设备供应商Altera公司首席工程师。在FPGA和数字视频处理方面积累了丰富的经验。本书是他们多年研发工作的结晶。
　　本书专为那些需要理解数字视频基本概念和应用的人员编写，使得他们能够构建自己的视频系统或者集成第三方视频技术到他们的产品中。本书也可以作为需要运用到视频技术的行业工程师的参考资料。
　　感谢机械工业出版社为出版这本书所做的努力。特别感谢机械工业出版社的张国强编辑，没有他的努力，本书今天能够付梓出版是难以想象的。
　　还要感谢华中科技大学电子与信息工程系的领导和同事在本书翻译和出版过程中给予的支持。感谢我的家人，感谢他们在背后默默的支持和鼓励。
　　由于译者学术水平和英语水平有限，译文肯定存在未发现的错误或不当之处，敬请读者给予批评指正。意见请寄至华中科技大学电子与信息工程系（430074），也可以发送电子邮件至dengtp@husteducn。

　　　　　　邓天平
　　　　　　2014年3月于华中科技大学

译者序
第1章现实世界中的视频 /
第2章视频处理介绍 /
21数字视频：像素和分辨率 /
22数字视频：像素和比特 /
23数字视频：颜色空间 /
24视频处理性能 /
第3章采样和混叠 /
31奈奎斯特采样准则 /
第4章数字滤波器介绍 /
41中值滤波 /
42FIR滤波器 /
43FIR滤波器结构 /
44频率响应计算 /
第5章视频缩放 /
51理解视频缩放 /
52实现视频缩放 /
53不同长宽比的视频缩放 /
54结论 /
第6章视频去隔行 /
61基本去隔行技术 /
62运动自适应去隔行：基础 /
63逻辑要求 /
64节奏检测 /
65结论 /
第7章alpha混合 /
71引言 /
72alpha混合的概念和数学表达 /
73alpha混合的硬件实现 /
74创建不同的背景 /
75结论 /
第8章图像传感器信号处理 /
81CMOS传感器基础 /
82Bayer去马赛克的简单硬件实现 /
83军用光电红外系统传感器处理 /
84结论 /
第9章视频接口 /
91SDI /
92显示端口 /
93HDMI /
94DVI /
95VGA /
96CVBS /
97S视频 /
98分量视频 /
第10章视频旋转 /
101插值 /
第11章熵、预测编码和量化 /
111熵 /
112哈夫曼编码 /
113马尔可夫源 /
114预测编码 /
115差分编码 /
116无损压缩 /
117量化 /
118分贝 /
第12章频域表示 /
121DFT和IDFT方程 /
1211第一个DFT例子 /
1212第二个DFT例子 /
1213第三个DFT例子 /
1214第四个DFT例子 /
122快速傅里叶变换 /
123离散余弦变换 /
第13章图像压缩基本原理 /
131基准JPEG /
132直流缩放 /
133量化表 /
134熵编码 /
135JPEG扩展 /
第14章视频压缩基本原理 /
141块尺寸 /
142运动估计 /
143帧处理次序 /
144压缩I帧 /
145压缩P帧 /
146压缩B帧 /
147速率控制和缓冲 /
148量化比例因子 /
第15章从MPEG到H264视频压缩 /
151MPEG2 /
152H264视频压缩标准 /
1521H264的级和类 /
1522支持4×4整数DCT的H264 /
1523H264对数量化 /
1524H264频率相关的量化 /
1525H264像素插值 /
1526H264可变块尺寸运动估计 /
1527H264去块滤波器 /
1528H264时域预测 /
1529H264运动自适应帧和场编码 /
15210H264空间预测 /
15211H264熵编码 /
15212H264冗余片 /
15213H264任意片排序 /
15214H264灵活的宏块排序 /
15215H264其他的特性 /
153数字影院应用 /
第16章视频噪声和压缩失真 /
161椒盐噪声 /
162蚊式噪声 /
163块效应 /
第17章视频调制和传输 /
171复调制和解调 /
172调制信号带宽 /
173脉冲成形滤波器 /
174升余弦滤波器 /
175信号上转换 /
176数字上转换 /
第18章IP视频 /
181IP基础 /
182封装 /
183流媒体视频 /
184传输协议 /
185IP传输 /
186互联网视频问题 /
187流式视频 /
188多播视频 /
189视频会议 /
第19章分割和聚焦 /
191聚焦测量 /
1911梯度技术 /
1912方差技术 /
192分割 /
1921模板匹配 /
1922FPGA实现 /
第20章构建视频处理系统的存储器考虑 /
201帧缓冲器 /
202计算外置存储器的带宽需求 /
203计算片上存储器 /
204结论 /
第21章基于FPGA的视频系统的调试 /
211时序分析 /
2111检查设计是否满足时序 /
2112如果不满足时序，修正你的设计 /
212系统控制台调试器 /
213检查时钟和复位是否正常工作 /
214时钟和流量控制的视频流 /
215调试工具 /
216从时钟到流量控制视频流的转换 /
217从流量控制到时钟视频流的转换 /
218自由运行的流视频接口 /
219不足的内存带宽 /
2110检查流内数据 /
2111小结 /