视频信号标准

概括说,就是探讨一下什么是4:4:4
在数字技术中,有两个最为重要的标准:其一是数字信号的扫描和处理标准;其二是数字信号的接口标准。
数字信号的扫描和处理涉及到两个重要概念:压缩比和采样比。
采样比是指由模拟信号向数字信号转化的过程中,对于信号中的亮度和度部分的采样比例。
摄像机高性能的实现是依靠它内部的数字分量信号系统来完成的。每个彩分量分别形成分离的比特数据流。为了将这些分量信号数字化,国际通信组织(ITU)制订了一个新的世界标准,叫做BT.601-4。它提供了每个采样数据的比特数选择和彩格式选择,但要求所有的扫描系统都使用相同的采样率。 
标准
采样频率(MHz)
比特数
数据传输速率(Mbps
4:4:4
13.5
8
324
4:2:2
13.5/6.75
8
216
4:4:4
13.5
10
405
4:2:2
13.5/6.75
10
270
4:1:1
13.5/3.375
8
162
4:2:0
13.5/6.75
8
162
解释一下:数字“4”表示采样率为基准频率13.5MHz;数字“2”表示采样率为基准频率的一半;数字“1”表示采样率为基准频率的1/4;数字“0”表示该分量实行的是间隔采样云计算导航
较低的采样率比用于减少彩分量的带宽,所以,4:4:4意味着所有的分量均采用相同的采样频率13.5MHz,即没有压缩的、最高质量的亮度和度。上述都是针对数字分量信号的,即YCrCb或者YUV信号。
 
图解一下:
扫描线1
                  像素1    像素2      像素3      拉线护套像素4………像素n
Y
Cr    Cb
Y
 
Y
Cr    Cb
 
 
Y
                     
Y
Cr    Cb
 
Y
 
Y
Cr    Cb
 
 
Y
扫描线2
扫描线n                 4:2:2格式采样原理           
在上图格式中,每条扫描线的每个像素均采亮度信号(Y,而度信号(CrCb则是每隔一个像素采一次。
话说到这里,我们得认识一下一个概念:分量视频信号和复合视频信号
(这是DVD的,借用啦) 
摄像机备有三个分别用来处理三原信号的信号通道。将三原信号从摄像机中输出的最简单方式是分别用三根电缆线将它们输入显示器的RGB输入口。这被称为分量信号系统tmch。三根电缆直接传输RGB信号的摄像机比较少见,据说汤姆逊公司生产的一款名为Viper FilmStream 的摄像机是这样传输信号的。
大多数摄像机的分量信号通常采用亮度信号(Y度信号(CrCb的分离实现分量传输的。比如YCrCb或者YUV格式。用这种方法计算红绿蓝信号实现分量传输的主要用户是索尼Betacam摄录系统。
但是问题也是显而易见的:使用三根电缆传输信号,必然给信号转换、记录和显示带来了很多麻烦,尤其是多机操作的时候。
由此,大多数系统通过一个复合信号编码器,将三原合并成一条包含明度、度以及同步信息的单一信号。我们称之为复合信号(Composite。为此,在一些摄像机中还设有复合编码器(Composite encoding)。
复合信号简化了信号的传输。但是,它同时带来了信号质量上的损失。这些损失表现在:
清晰度降低、彩变脏和可视的干扰形状出现等。尽管如此,复合信号仍是目前最为普遍的一种信号形式。广泛使用在所有的广播系统及家庭摄录系统中。
下图为4:1:1格式的采样图样。
扫描线1
                  像素1    像素2      像素3      像素4………像素n
Y
Cr    Cb
Y
 
 
Y
 
Y
洗衣篓
                     
Y
Cr    Cb
 
Y
 
   
Y
 
Y
扫描线2
扫描线n                 4:1:1格式采样原理           
上图显示,亮度信号Y每个像素采一次样,而度信号是每隔4个像素采一次样。使用该采样比的录像格式有:NTSC制的DVDVCAM格式、NTSCPAL制的DVCPRO25格式。
我们再看下图4:2:0采样比:
扫描线1
                  像素1    像素2      像素3      像素4………像素n
Y
Cr   
Y
 
Y
Cr   
 
 
Y
                     
伸缩车棚
Y
    Cb
 
Y
 
Y
    Cb
 
 
Y
扫描线2
扫描线n                 4:2:0格式采样原理           
我们可以看出,这个格式的采样规律是:每个像素都采亮度Y,度信号是每隔一个像素采样一次。但是,与4:1:1不同的是,它的两个度分量是隔行采样的。使用该采样比的录像格式有:PAL制的DVDVCOM
这下我们知道了,4:4:4意味着高画质、全采样。但是,数字分量信号需要很高的数据处理速度,而视频压缩技术是目前保证数据传输速率的主要方法。可以肯定地说,无压缩的永远是最好的。
压缩比:是指压缩前后信号数据质量的比值。常用的压缩技术分别是JPEGMPEG-1MPEG-2。需要说明的是,JPEG技术最初是用于数字化的静止图片,但现在也用于视频领域;MPEG-1被设计用于光盘驱动器;MPEG-2则是广播电视领域的压缩标准。
采样比是视频信号的第一道关,其最高标准应该是4:4:4的全采样。压缩技术是在采样基础上对视频信号量的又一次选择,是第二道关,无压缩当然意味着该采样比下最好的信号质
没有实行压缩的数字录像格式有:
1D-1(4:2:2)格式 是世界上第一种标准化的、专业的数字录像格式,是由索尼公司于1986年推出的。它记录的是非压缩的、分量的数字视频信号,采样比为4:2:2,采用8比特的数字编码,
2D-2(4Fsc)格式 信号采样频率为彩副载波信号的4倍,是美国安培公司推出的。
3D-3(4Fsc)格式 NHK1989年推出。被广泛应用于世界很多广播电视公司中,它具备长工作时间和多功能性。
4D-5(4:2:2)格式 松下公司1994年推出。据说没有D-4格式是因为在日语中人造卫星的资料D-4的发音与死谐音。O(∩_∩)o…
使用压缩技术的记录格式有:
1 数字Betacam(4:2:2)格式
2 Digital-S(D-9)格式
3 Betacam SX(4:2:2)格式
部分视频名词解释 (以下资料来源于网络)
Digital Video 数字视频
  数字视频就是先用摄像机之类的视频捕捉设备,将外界影像的颜和亮度信息转变为电信号,再记录到储存介质(如录像带)。播放时,视频信号被转变为帧信息,并以每秒约3 0幅的速度投影到显示器上,使人类的眼睛认为它是连续不间断地运动着的。电影播放的帧率大约是每秒24帧。如果用示波器(一种测试工具)来观看,未投影的模拟电信号看起来就像脑电波的扫描图像,由一些连续锯齿状的山峰和山谷组成。为了存储视觉信息,模拟视频信号的山峰和山谷必须通过数字/模拟(D /A)转换器来转变为数字的。这个转变过程就是我们所说的视频捕捉(或采集过程)。如果要在电视机上观看数字视频,则需要一个从数字到模拟的转换器将二进制信息解码成模拟信号,才能进行播放。
Codec 编码解码器
  编码解码器主要作用是对视频信号进行压缩和解压缩。计算机工业定义通过24位测量系统的真彩,这就定义了近百万种颜,接近人类视觉的极限。现在,最基本的V GA显示器就有640*480像素。这意味着如果视频需要以每秒30帧的速度播放,则每秒要传输高达27MB的信息,1GB容量的硬盘仅能存储约37 秒的视频信息。因而必须对信息进行压缩处理。通过抛弃一些数字信息或容易被我们的眼睛和大脑忽略的图像信息的方法,使视频的信息量减小。这个对视频压缩解压的软件或硬件就是编码解码器。编码解码器的压缩率从一般的2 1-1001不等,使处理大量的视频数据成为可能。
.动静态图像压缩
  静态图像压缩技术主要是对空间信息进行压缩,而对动态图像来说,除对空间信息进行压缩外,还要对时间信息进行压缩。目前已形成三种压缩标准:
  1JPEGJoint Photographic Experts Group)标准:

本文发布于:2024-09-23 18:16:39,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/1/114595.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:信号   采样   压缩   分量   格式   数字   视频
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议