广播电视常用的几种数字视频编码技术
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广播电视常用的几种数字视频编码技术
当前，电视设备正逐步从模拟向数字过渡，
SONY
、松下、
JVC
等公司纷纷推出了最新的数
字摄、录、编设备。在当今电视技术领域，数字记录和编辑已得到广泛的运用。
数字视频的记录格式有非压缩和压缩两大类。非压缩记
录格式的
D1
、
D2
< br>、
D3
、
D5
< br>等系列，
它是以原有信号码率直接记录输入信号，
保持了
信号的原有水平，
为无损记录。
记录方式又
分数字分量（
D1
、
D5
）和数字复合（
D2
、
D3
）
，它们代表了视频设备最高标准，图像质量
最高，
信号损失最小，但同时由于图像信号数据量很大，
对机器硬件的要求极其苛刻，
而价
格非常昂贵，
虽然产品已问世数年，
但仅有少数对画质要求极高的视频制作公司使用。<
/p>
而压
缩格式是指采用数字压缩技术的视频，常见的有
DV
，
MPEG-2
，
M-JPEG
等，并制定各种
数据压缩标准，于是出现了相应的数字
Betacam(DVW)
，
DV
，
DVCPRO
，
DIGITAL-S
，
DVCAM
，
Betacam-SX
等规格的数字录像机，它们将图像信号压
缩再记录在磁带上，其目
的是在保证图像质量的前提下，
减小图
像信号的数据量，
减小设备体积，减少磁带用量，以
最小的信号
损失达到尽可能好的效果，从而降低设备成本。
1
、数字视频技术的国际标准
（
1
）
CCIR601
号建议
为了便于国际间的节目交换，
消除数
字设备之间的制式差别，
使
625
行电
视系统与
525
行电
视系统之间能够兼
容，
1982
年
2
月国际无线电咨询委员会
(CCIR
，
现改为国际电联无线电通
信部，即
ITU-R)
第
15
次全会上通过了
6
01
号建议，确定以分量编码为基础：以亮度分量
Y
和两个色差分量
R-Y
，
B-Y
为基础进行编码，作为电视演播室数字编码的国际标准。
（
2
）
H.261
标准
H.261
简称
p
×
64
。该标准是用于电视电话和电视会议，图像编码算法
是实时处理，并且延
迟时间最小，使图像和语音密切配合，达到全彩色的实时运动视频传
输，并获得高压缩比。
该标准于
1990
年由国际电报电话咨询委员会
(CCITT)
完成通过。
（
3
）
JPEG
标准
静像数据压缩标准
JPEG(Joi
ntPhotographicExpertsGroup)
，即联合图像术专家组，是
国际标
准组织（
ISO
）
、国际电报电话咨询委员会（
CCITT
）和国际电
工委员会（
IEC
）
3
个国际组
织合作，在
1991
年完成通过。
JPEG
既是
ISO
的标准，也是
CCITT
的推荐标准，其目
标是
压缩静止彩色图片数据，
多用于卫星、新闻图片的传输与存
储，以及图形、
图像文献资料处
理等方面。
（
4
）
MPEG
标准
随
着
数
字
音
频
和
数
字
视
频
技
术
的
广
< br>泛
应
用
，
ISO
的
活
动
图
像
专
家
组
(MovingPictureExpertGroup)
在<
/p>
1991
年
11
月提出了
ISOll172
标准的建
议草案，
通称
MPEG-1
标准，
该标准于
1992
年
11
月通过。
MPEG-1
标准适用
于数码率在
1.5Mbps
左右的应用环境，
< br>也就是为
CD-
ROM
光盘的视频存储和放像所制定的。
MPEG-2
是由
< br>MPEG
开发的第
2
个标准，于
1994
年
11
月正式确定为国际标准。
MPEG-2
是
“
活
动
图
像
及
有
关
声<
/p>
音
信
息
的
通
用
编
码
”
(GenericCodingofMovi
ngPicturesAssociatedAudioInformation)
标准
。作为一种公认的压缩方
案，该标准具有开放性、
技术成本低、
互操作性和灵活性、比特率的可选择扩展性及众多厂
商的支持等优势，在网络、通信、卫
星等领域被采用。
MPEG-4<
/p>
是
1993
年开始制定，
1998
年
10
月方才定案，
直到
2000
年年初正式成为国际标准
。
该标准具有许多引人注目的功能，
包括以对象内容为基础的视
频对象存取、
以场景内容为基
础的可升级性、视频存取、纠错能
力等。
MPEG-4
视频标准不仅可以提供一个更具压缩效率<
/p>
的新型多媒体信息传输标准，同时也具有良好的交互性、全方位存忍迥谌菝枋鼋涌凇
?
其名
称由来是
1+
2+4=7
（
MPEG-1
，
MPEG-2
，
MPEG-4
< br>）
。它扩展现有内容识别专用解决方案的
有限的能力，<
/p>
还包括更多的数据类型。
MPEG-7
是
规定一个用于描述各种不同类型多媒体信
息的描述符的标准集合。
2
、数字视频压缩方式
基于上述标准，目前在电视领域广泛应用的
< br>3
种压缩方式是
MPEG-2
，
M-JPEG
和
DV
< br>。它
们均基于离散余弦变换（
DCT
）
，并对变换系数微量化处理后进行游程编码。
（
1
）
JPEG
简介
JPEG
用于连续变化的静止图像，包括灰度等级和颜色两方面的连续变化。
JPEG
包含两种基本压缩方法：第一种是有损压缩，它是以
DCT(Disc
reteCosineTransform)
为基础的压缩方法；第二种为无损压缩，也
称预测压缩方法。最常使用的是前者
,
即
DCT
压
缩方法，
也称为基线顺序编
解码
(BaselineSequentialCodec)
方
法，
这种方法先进、
有效、
简单、
易于交流，因此得到广泛应用。
（
2
）
M-JPEG
简介
M-
JPEG
是按活动图像的正常要求速度，
每秒完成对
25
帧图像的帧内压缩方式压缩每一帧，
每一帧都
被当作独立的信号处理，其一系列的帧实际上就是一个
JPEG
的信号流。
这种设计
的好处是易于编辑，可随机对任意帧进行编
辑，对于非线性编辑应用是一个优秀的选择。
M-JPEG
的压
缩和解压缩是对称的，可由相同的硬件与软件实现。其缺点是需要过多的带宽
和存储空间
，这是因为它不对著行压缩，而只是帧内压缩，压缩效率不够高。
（
3
）
DV
简介
DV
压缩方式是为家用录像机设计的一种可扩展的格式，
可适用于标准清晰度电视和高清晰
度电视。
DV<
/p>
压缩最早是由标准和高清晰度家用
VCR
制造商的一个联盟研发的。
DV
使用
1
3.5MHz
采样率
,4
∶
1
∶
1
编码，并用
8
比特代码来提高信噪比，其空间压缩比为
5
∶
1
。
DV<
/p>
通过对实质上不活动的视频图像的倡这种压缩从标准的
25Mb/
s
扩展到
DVCPRO50
中的
50Mb/s
。
Sony
则提供基于
DV
压缩的
DVCAM
系列
VTR
。用于广播电视的
DVCPR0
摄像
机
主要有两种机型：一种是
DVCPR025
，一种是
DVCPR050
。