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摄像头信号输入标准

来源:融合网|DWRH.net 作者:友坚恒天科技 责任编辑:融合网 发表时间:2011-03-27 17:02 阅读:
核心提示: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。

ITU601/656简介

0、引子

0.1 格式/制式

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。

0.2 模拟电视存在的缺点

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。

0.3 电视信号

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

1.1 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,CCIR601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。

1.2 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。

1.3  4:1:1与4:2:0格式

除了标准的4:2:2格式之外,还有将色差信号的抽样频率取为3.375MHz的较低标准的4:1:1和4:2:0格式。另外还有为适合更高图像质量要求而将色差信号抽样频率取为13.5MHz的更高标准的4:4:4格式。只对4:2:2格式与4:1:1和4:2:0格式数字取样结构进行比较。

4:1:1和4:2:0格式不仅色差信号的取样频率相对于4:2:2格式来说减半,而且使场取样比减半,丢失了后期制作中的一些重要信号信息,如色键。由于彩色信号带宽信息的减半,此信号也就不再适合作高质量的多代编辑。然而,对于普通的新闻采访和窄带传输编码可采用4:1:1或4:2:0非标准取样方式,结果是牺牲带宽换得节省设备费用的益处。4:2:2格式同4:1:1规格及4:2:0格式系统相比,其高质量视频图像的效果是显而易见的。(责任编辑:融合网)

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