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视频和网络部分白皮书(1)

我爱方案网| 视频,网络,白皮书 | 2010-11-14
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    本文的目的是要明确不同的MPEG类和级的适当应用场合,展示新的4:2:2类的必要性。我 们也将谈及标准所要求的编/解码器兼容性问题,对于4:2:2视频表现能力日益增强的需求, 以及主级中4:2:2类是如何使MPEG-2高效率地发挥其优势的。 主级中新的4:2:2类最近己成为MPEG标推的一个正式组成部分。广播和后期制作行业的人士无法接受以前的MPEG-2主级中各类所提供的低色度带宽选择,而主级中的4:2:2类,对于 提供高质量的MPEG压缩视频,将被证明是个等待己久的解决方案。 Tektronic的观点是50年仪器,广播和视额设备设计历史的结晶,也是我们在成功帮助MPEG-2 标准朝着提供新的,高效率的广播质量视频节目发展的过程中的产物。在接下来的文章中, 我们将分享这些观点和经验:在这一过程中,我们希望对于各位成功的将这一令人激动的新 科技用于未来的采集,存储,传输及后期制作系统能够有所帮助。

视频压缩基本概念
 
 背景知识
 
 在过去的几年里,关于视颇压缩的争论己成为—个极其热门的话题,但有趣的是,视频信号 的压缩并不是一个新问题。许多人并没有意识到,伴随着1950年代彩色电视的引入,视频 压缩第一次商品化了。三幅分别显示红,蓝,绿的最高分辨串的图象,共占用15MHZ的总带 宽;但被压缩成一路仅占5MHZ的复合信号——3:1的带宽压缩率被引入了。这种方式虽然 简单,但毕竞是压缩了。 当然,这种早期的压缩方式是通过模拟技术实现的。今天,更稳定连续的图象质量,更高的 压缩串可以通过把模拟信号转换为数字信号,利用一些高度复杂的技术来完成的。这些技术 最终带来了更高的压缩效串和更精细的压缩图象处理方法。这些数字技术需要极为强大的计 算能力,直到最近在经济上仍然是不可行的。然而,今天,情况有了变化。
 
 压缩基本上是这样一个过程:通过梢除存在于视频信号里的冗余成分,来减少图象或图 象组的内容信息。
 
 一般地讲,数字视频压缩是从分量视频表达开始的,此时信号是以一个亮度分量,两个色度 分量来表达的。最广为接受的数字分量视频格式就是Rccommendation601,该建议使用了“共 结点”模型的4:2:2采样结构。所谓“共结点”,是指每个彩色象素点由3个采样来 描述:一个亮度采样,两个色差形成的色度采样。因为这三个采样在时间上是重合的,所以 称作“共结点”。在525行的系统中,每帧有483个有效行,每行有720个象素点;在625 行的系统中,每帧有576个有效行。
 
 通过色度--亮度采样的结合,在不损害图象质量的同时,减少所需带宽得以实现。4:2:2中 的“4”是指4倍于分量数字系统中采用的副载波采样频率。有趣的是,亮度采样频率实际 上是13.5MHZ:数字“4”的使用只是在考虑14.3MHZ NTSC采样频率是遗留下来的历史问题。13.5MH2的采样频率是——个折衷的选择,只是因为它相对525和625线的系统都有整数关系。 采样方式中的“2”是指色差信号Cb,Cr其采样频率刚好是亮度采样频率的一半(6.75mhz)。 人限亮度分辨能力的特点使得这种对分采样频率的方法能够使用:大范围的心理视觉测试己 证实,对于诸如色键等要求苛刻的后期制作类应用环境,6.75MHz的采样频率所能达到的色 度已经足够了。
 
 压缩基本上是这样一个过程:通过消除存在于视频信号里的冗余成分,来减少图象或图象组 的内容信息。这可以通过分析视频信号的统计预知性来实现。信号的主要部分是有一定的可 预知性的。一个极端的例子是正弦波信号,它有高度的可预知性,因为每个周期都是相同的, 且只有一个颠率,这样就不需占用带宽。另一个极端的例子是,噪声信号完全不可预测。当 然,实际上所有的信号都界于这两者之间。压缩技术总的来说就是要识别并去除这些冗余, 从而减少存储量和所需带宽。

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