数字电视节目制作中的数据处理

近年来，数字技术取得了长足发展，M-JPEG、DV、DV50及MPEG-2等数字压缩格式广泛应用于电视节目制作。为了生产出高质量的电视节目，人们希望采用数字技术进行制作，并把由于格式转换、解压缩和再压缩等数据处理带来的图像质量损伤减至最小。许多广播电视机构和专家对这一问题进行了深入的研究并完成了许多客观测量，取得了很好的效果。

数据处理对图像质量的影响

电视图像信号的数据处理一般可分为量化编码、数据压缩和压缩格式转换等，这些处理过程将对图像质量带来不良影响。

在数字电视技术发展初期，对于数字电视图像质量的测评，一直沿用主观评价方法。近年来，泰克公司生产的PQA200图像质量分析系统，可以模拟人的视觉系统进行客观测量，再现人眼的主观视觉评价，计算出图像质量的PQR值，即图像质量比率值。PQR值为10，表示人眼能明显观察到的图像质量损伤；PQR值为3，表示人眼通常可以观察到的图像质量损伤；PQR值为1，表示人眼几乎感觉不到的图像质量损伤。

在相关的研究中，曾采用过三种测试图像信号，测试了多种图像格式的PQR值。第一种是一个简单的女性头像特写，侧重表现肤色和头发的细节；第二种是一个比较复杂的游戏转轮，侧重表现快速运动；第三种是经常用到的以“运动和日历”图像，主要表现含有许多饱和色彩的复杂图像和细微的图像细节。表1列出多种被测格式对三种测试图像信号所呈现的PQR值。

从表1中可以看出，高码率的数据处理对图像质量的影响比较小，当然其设备价格也比较高，并且需要占用较大的数字存储空间。低价位的DVCPRO

25和消费类的DV等格式设备，在较低码率情况下也能获得与BetacamSP相当的图像质量。DVCPRO

50是一种更高质量的记录格式，测试表明，它可以提供接近于数字Betacam的图像质量水平。同样，码率为50Mb/s的MPEG-2

I帧格式，其图像也呈现出相当于DVCPRO50的质量水平。

如何避免数据处理的不良影响

在节目制作中，多次数据处理有可能对图像质量造成不良影响。为了保持数字视频信号的质量，必须注意以下几点：

(1)避免转码。如果要在一个非线性编辑系统中输入与之格式不兼容的节目素材，则首先要把素材转码成非编系统可以接受的格式。主要有M-JPEG、DV、MPEG-2

I之间的转换，以及MPEG-2I和MPEG-2

IBP之间的转换，这些转换都需要解码后再重新编码。而解码和再次压缩编码必然对图像质量造成不良影响。表2是将DVCPRO

25转码成M-JPEG后对图像质量产生影响的PQR值。如果使用较高的码率转码，不良影响会变小，但是以增大数字存储空间为代价。

(2)避免A/D和D/A转换。A/D转换涉及抽样、量化和编码处理。抽样前要用低通滤波器对原始信号滤波，以防止高频信号产生频谱混叠。滤波器的截止频率是抽样频率的一半，频率响应曲线比较陡峭，它是影响数字系统质量的一个重要因素，可能造成图像信号的边沿过冲或振铃，以及图像过渡边沿不清楚等，这就会影响到原始图像的清晰度和细腻感等特性。在D/A转换时，也要通过低通滤波器，这同样会对图像质量产生影响。

在量化时，要采用四舍五入的方法来处理量化样值，这样就会产生量化误差。量化误差是数字图像系统中特有的损伤源，通常称之为量化噪声，它会造成图像信号的波形失真和图像的伪轮廓效应。一个优质的图像信号，在经过8b量化之后，其量化信