视频信号数字化

creative

视频信号数字化

视频信号是指静止或活动的图像信号，如VCD、超级VCD和DVD中的图像信号。视频信号也同音频信号一样，有模拟视频信号和数字视频信号两种，对模拟视频信号进行数字化处理的一些基本方式与音频信号的数字化相同，例如采样、量化、编码和D/A变换等。但是，由于视频信号自身的特点，在数字化时有其特殊之处。
　　
　　1．视频信号数字化的两种方式
　　
　　对视频信号进行数字化时，有全信号数字化和分量数字化两种基本方式。
　　
　　(1)全信号数字化方式。对彩色全电视信号直接进行数字化，称为全信号数字化方式，这种方式应用较少。
　　
　　(2)分量数字化方式。对彩色全电视信号中的亮度信号(Y)、红色差信号(R-Y)和蓝色差信号(B-Y)先分别进行数字化，然后利用时分复用制（通过一定方式将这三个分别数字化的信号复合起来）进行的处理，这种方式称之为分量数字化。、分量数字化由于省去了电视信号的反复解码和编码，亮度信号和色差信号都分开处理，相互间不存在干扰，对提高图像质量有利，特别是它能够将625行制和525行制两种电视制式统一起来，所以目前普遍采用分量数字化。
　　
　　2．采样结构
　　
　　基本的电视制式有两种：一是525/60制(NTSC制，即525行/场频60Hz);二是625/50制(PAL制，即625行/场频50Hz)。无论是哪种制式，电视屏幕上一幅完整的图像都是按照隔行扫描的形式进行的，电视的扫描有水平扫描，又有垂直扫描。对视频采样时就产生了取样点的分布问题，因采样而构成图像上的取样点排列方式称为采样结构。
　　
　　视频信号的采样结构有两种：一是移动型；二是固定型。
　　
　　主观评价和实验测试表明，移动型采样结构的图像质量不好，而且给数字处理电路增加了复杂性，目前很少采用。
　　
　　固定型采样结构中每一场的采样点都重合，而且都对齐。在帧存储器中，由于前后帧的采样点都精确地处于相同的空间位置上，这样可大大地简化特技重放和降噪等数字处理电路的复杂性。为了获得这种采样结构，要求采样频率必须是行频的整数倍。
　　
　　3．分量数字化方式
　　
　　目前主要采用的是分量数字化方式，特点是对亮度信号和两个色差信号分别进行数字化，然后再采用时分复用制将已经数字化的亮度和色差信号编排成一个码流。在采样结构上，目前主要采用的是固定型，特点是亮度和色差信号的采样点固定，且色差信号的采样点只有亮度信号的一半，并与亮度信号的奇数采样点位置重合。
　　
　　视频信号中的亮度信号和色差信号都采用8位量化。所谓数字行就是数字化后的一行信号。
　　
　　视频信号的编码同音频信号的编码一样，也需要进行高效率编码。视频信号高效编码是利用人的视觉特性和电视信号的统计特性来减少码率的编码方法，人的视觉特性方面存在着时间错觉和空间错觉，利用这些特性可实现高效率的视频信号编码。
　　
　

creative

　4．MPEG1和MPEG2
　　
　　MPEG是英文MovingPICtureExpertsGroup的缩写，意为“运动图像专家小组”。这一小组于1988年5月由国际标准组织ISO和国际电工委员会IEC出面组织，为制定活动图像及其伴音的压缩标准进行工作，所制订的标准为国际通用标准，习惯上称此标准为MPEG标准。
　　
　　(1)MPEG标准3个组成部分。MPEG标准目前主要由视频、音频和系统三大部分组成。
　　
　　①视频部分。MPEG标准中的视频部分最重要，因为MPEG标准主要针对的是活动图像。
　　
　　②音频部分。活动图像必有伴音相随，对图像的伴音进行处理按照MPEG/音频标准进行。
　　
　　③系统部分。对于多媒体而言，在需要单媒体编码标准的同时，也需要有关控制单媒体组合的系统化技术标准，这就是hIPEG/系统标准。
　　
　　(2)MPEG标准3个等级标准。MPEG标准针对不同的图像质量要求又分成3级：
　　
　　①初级标准MPEG1。VCD采用MPEG-1标准对图像和声音进行压缩、解码。
　　
　　②通用标准MPEG2。DVD采用MPEG2标准，另外，超级VCD采用了MPEG2VBR可变码率解压技术。
　　
　　③高清晰度电视标准MPEG3。
　　
　　(3)MPEG的基本方法。MPEG是各种技巧和处理算法的最佳有机结合，是目前最为有效的活动图像处理和压缩方法。MPEG的最终目标是将视频和音频信息同步，并将视频和音频信息联合成单一数据流，再将此数据流的速率降至1.5MBit/s。
　　
　　MPEG的基本方法是：在单位时间内先采集并保存第一帧图像的信息，在对单帧图像进行有效压缩处理的基础上，只存储其余帧图像中相对第一帧图像所产生的变化部分，即它们之间的差（不同部分）信息，以达到压缩之目的。MPEG压缩包括了时间和空间两个方面的内容。
　　
　　①时间上的压缩。MPEG视频压缩算法用减少时间冗余量的方法实现。例如，当一幅图像发生变化时，只需要传送差别部分的信息，而不必传送整帧的图像。较好的算法可在每2～3帧画面间作一次比较运算，较差的算法在每12—30帧画面间才作一次比较运算。
　　
　　②空间上的压缩。在一帧画面内，有许多重复或相同的部分，例如，存在大量同样的色彩和亮度的色素，空间上的压缩就是利用数据块中相邻像素间或一帧内数个相邻块间的高度相关性，省略掉冗余信息。由于这种压缩发生在一帧内，所以称为帧压缩。

audio536

分享，支持

audio536

:victory: :victory: