视频的数字化包含很多的技术间题,例如电视信号具有不同的制式而且采用复合的yuv信号方式,而计算机工作在rgb空间;电视机是隔行扫描,计算机显示器大多是逐行扫描;电视图像的分辨率与显示器的分辨率也不尽相同等等。因此,模拟视频的数字化主要包括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一等。模拟视频一般采用分量数字化方式,先把复合视频信号中的亮度和色度分离,得到 yuv或yiq分量,然后用三个模/数转换器对三个分量分别进行数字化的转换,最后再转换成rgb空间。
数字视频的采样格式及数字化标准
1·数字视频的采样格式
根据电视信号的特点,亮度信号的带宽是色度信号带宽的两倍。因此其数字化时可采用幅色采样法,即对信号的色差分量的采样率低于对亮
度分量的采样率。用y:u:v来表示yuv三分量的采样比例,则数字视频的采样格式分别有4:1:1、4:2:2和4:4:4三种。电视图像既是空间的函数,也是时间的函数,而且又是隔行扫描万式,所以其采样方式比扫描仪扫描图像的万式要复杂得多。分量采样时采到的是隔行样本点,要把隔行样本组合成逐行样本,然后进行样本点的量化,再进行yuv到rgb色彩空间的转换等等,最后才能得到数字视频数据。
2·数字视频标准
为了在pal、ntsc和 secam三种电视制式之间确定共同的数字化参数,国家无线电咨询委员会(ccir)制定了广播级质量的数字电视编码标准,称为ccir601标准。在该标准中,对采样频率、采样结构、色彩空间转换等都作了严格的规定,主要有:
(1)采样频率为fs=13.5mhzo
(2)分辨率与帧速率。
我们可以根据采样率,在不同的采样格式下计算出数字视频的数据量。这种木压缩的数字视频数据量对于目前的计算机和网络来说,无论是存储或传输都是不现实的,因此在多媒体中应用数字视频的关键是数字视频的压缩技术。
1.2.数字与模拟音视频的比较分析
模拟视频(analog video)是一种传输图像和声音的连续的变动电信号。就是将摄像头采集的光信号转换为以正弦波方式记录的电信号,常见的有专用格式的 betacam sp,以前,县级电视台还使用过家用格式的 vhs、8mm 和 hi8 等,模拟视频及其常用格式有:
betacam sp:广播级录象机的型号之一, 由sony公司制定并生产。
vhs:所谓的vhs即为俗称的“大带”,使用12mm带宽的录影带。水平解像度为280- 300线。因为是12mm带宽的录影带,也有人称之为v12。
8mm:也叫 v8。所谓v8是因为他所使用的录影带为8mm的带宽所致,全名为video8简称v8。水平解像度为270线。
hi8:hi8与v8同为使用8mm带宽的录影带,但是水平解像度为400线。
数字视频及其常用格式
数字视频(digital video-dv)是定义压缩图像和声音数据记录及回放过程的标准。这就同时包含 dv 格式的设备和数字视频压缩技术本身。
其实,数字录像机的发展就其记录格式分有非压缩和压缩两大类。非压缩记录格式的录像机有d1、d2、d3、d5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),它们代表了录像机设备最高标准,图像质量最高,信号损失最小,但由于图像信号数据量很大,对机器硬件的要求极其苛刻,因此价格非常昂贵,虽然产品已问世数年,但仅有少数对画质要求极高的广告公司等单位少量使用,在国内各电视台未能推广。因此,通常意义上所说的数字视频格式指的是采用压缩技术的视频。采用压缩方式记录的产品有数字betacam(dvw)、dv、dvcpro、digital-s、dvcam、betacam-sx等。
当前有三种常用 dv 格式:minidv、dvcpro 和 dvcam、minidv 最常见,通常是家用摄像机使用的格式。dvcpro 和 dvcam 为专业格式。
dv 格式采用宽度为 6.35mm 具有较高耐磨强度和较高磁性能的低噪声高输出金属蒸镀型磁带。带盒的规格有两种:标准尺寸为 125mmx78mmx14.6mm,迷你型尺寸为 66mmx48mmx12.2mm。
dv 格式数字摄像机对视频采用 4:1:1 数字分量采样标准,8 bit 量化,基于离散余弦变换 dct 的 5:1 帧内压缩,数据率 24.948mbps。对音频信号采用两种 pcm 脉冲调制编码方式:其一是采样频率 48khz、16bit 量化的双声道立体声方式。其二是采样频率 32khz、12bit 量化的四声道方式,这种方式可方便后期编辑中的配音配乐。
数字视频的信号质量:目前 dv 格式数字摄录机,其记录图象的水平分辨率为 500 线,信噪比高达 54db,达到了广播级的下限指标。在记录过程中,亮度信号 y 与两个色差信号 u、v,三者不在同一频带传输并分别记录,避免了相互串扰和影响。此外,视频和音频信号在输出时先要进入数字存储器,然后以新的时间码标准输出,这样就消除了使用模拟机常见的图象抖动、扭曲等时间码误差,图象和声音更加稳定。使用数字存储器还能有效的进行信号失落补偿,消除模拟机播放录像时常见的“雪花”现象。
同时,由于对声音的处理采用了与音乐 cd 和数字录音带相同的编码方式,重现最强与最弱的动态范围可达 96db,与音乐 cd 相似。所以,图象清晰度高、色彩还原逼真、音响效果好,是 dv 格式数字摄录机的一个重要特点。
1.2模拟视频及数字视频格式的比较
模拟视频
* 专业格式(如 betacamsp)比其他格式的分辨率更高,而噪声最少。
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