格式是指表达、记录图像信息的方式,如视频标准中最基本的参数是扫描格式,规定了每行像素数、每帧行数、每秒场数和帧数。录像机的记录方式也称为格式,如D1、 D5格式,DVCAM格式,DVCPRO及Digital-S格式等。
模拟电视存在着许多难以克服的缺陷:多次传输或复制后会形成噪声积累,信号的线性、非线性失真,亮色互扰,行间闪烁,爬行,微分相位和微分增益失真等等,致使图像质量不断下降。但这些缺陷大多可通过将模拟信号转变为数字信号进行处理、存储、控制和传输来解决。为了用数字处理和传输电视信号,首先要将模拟电视信号数字化,即对电视信号进行抽样、量化和编码。
电视信号是通过摄像机对自然景物的扫描并经光电转换形成的。对于PAL制,扫描后的图像每秒包含25帧,1帧分为两场,每场有效行为287.5行,这就是说电视信号一经产生,实际上已对自然景物在时间轴及图像垂直方向上完成抽样,留给数字电视系统的是如何在水平方向上完成抽样和量化。
1 CCIR 601建议所确定的数字分量编码4∶2∶2标准
(1)抽样频率的选择
电视信号数字化抽样频率的选择首先应满足奈奎斯特抽样定理,即抽样频率至少要等于视频带宽的两倍。对于数字分量编码,CCIR 601建议亮度抽样频率为525/60和 625/50三大制式行频公倍数2.25MHz的6倍,即13.5MHz。对现行电视制式而言,亮度信号的最大带宽是6MHz,13.5MHz>2×6MHz=12MHz,所以它符合奈奎斯特定理。而色差信号的带宽比亮度信号窄得多,所以在分量编码时两个色差信号的抽样频率可以低一些。因同时考虑到抽样的样点结构应满足正交结构要求,两个色差信号的抽样频率均选为亮度信号抽样频率的一半,即6.75MHz,这样亮度信号与两个色差信号的抽样频率之比为 4∶2∶2。
(2)数字分量视频信号有效行取样点数的确定
每行数字分量信号的取样点数为:
对于625行/50场制式:
每行亮度取样点=13.5Mhz/15625Hz=864点/行
每行每个色度取样点=6.75Mhz/15625Hz=432点/行
对于525行/60场制式:
每行亮度取样点=13.5Mhz/15734.266Hz=858点/行
每行每个色度取样点=6.75Mhz/15734Hz=429点/行
可见,这两种制式选用了相同的抽样频率,但每行取样点数却不相同。所以把两者取样点数之差别放在数字有效行以外的部分,而使每个数字有效行内的取样点数相同。
CCIR 601建议两种制式有效行内的取样点数亮度信号取720个,两个色差信号各取360 个,即每个数字有效行包括720个亮度数据和720个色度数据(两个色度各360个),这样就统一了数字分量编码标准,使三种不同制式便于转换和统一。所以有效行亮度信号与两个色差信号的取样点数之比也为4∶2∶2(720∶360∶360)。
上述两点即为获取高质量的后期制作由CCIR 601建议所确定的数字分量编码标准:
亮度信号的抽样频率为13.5MHz,每个色差信号的抽样频率为6.75MHz,其抽样频率之比为4∶2∶2,或者说,每数字有效行亮度信号的取样点数是720个,每个色差信号的取样点数是360个,其取样点数之比也为4∶2∶2,这就是数字分量编码的4∶2∶2标准,也称为4∶2∶2格式。用作演播室数字设备及其联接或国际节目交换时的数字化标准。 (待续)
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