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浅谈数字视频压缩技术非编设备中的应用(二)
2005/6/5 18:09:05
 

  比如我们现在普遍采用的分量录像机(M2、Betacam SP)也采用了模拟压缩系统,只是压缩幅度减小了。

2.2 数字压缩技术

  数字压缩是将模拟信号数字化以后进行压缩,它现在广泛应用于数字信号传输和非线性编辑中。压缩方式分为单纯软件压缩和软件和硬件辅助压缩;其中单纯软件压缩虽然可以明显减少信息量,但也明显降低了图像质量,而且受计算机限制影响实时速度,也就是说单纯软件压缩技术没有太多时间对输入丢掉,因此不能应用与现有的非线性编辑中。

  目前采用的是软件压缩,硬件辅助的压缩方式,其中包括:JPEG和MPEG。

  JPEG是Joint Photographic Experts Group的缩写,原来是用于静止图像的压缩,后来广泛应用于数字非线性编辑中,由于处理的是运动图像,因此称为M-JPEG。

  最开始是R、G、B帧存储器,经过JPEG压缩后经总线送到CPU;DCT是 Discrefe Cosine Trabsforms的缩写,意思是离散余弦变换,它是一种有损压缩算法,至于压缩中什么信息需要保留就在JPEG中要解决的问题。JPEG可以提供一定时间去分析视频桢信号,尽可能保持图像中的细节有用的部分,而同时又尽量丢弃那些不需要或者不重要的信息,而不是硬性的压缩。其中DCT将图像量化,把活动视频信号转变成用不同频率来表示,就是说整个图像可以通过含有的频率来确定了,这样根据人的视觉特性,对已经量化的频率进行不同程度的压缩,通常的压缩比为8∶1~100∶1,量化压缩是一种有损压缩,在记录之前一定要选择合适的压缩比,一般采用8∶1~10∶1的压缩比就不太容易分辨出来了。另外M-JPEG采用的是帧内编码技术,我们都知道图像是由一帧帧图像组成的,一般来说每帧图像都不同,但基本上相临的帧是相似的。JEPG压缩只管单帧图像,不去顾及前后相临帧,因此这种方法是将每帧图像作为基础来处理,它仅利用了相临象素大都相同的空间冗余度。MPEG这种帧内编码对于后期制作是非常重要的,当我们在编辑节目时,总是删去或增加图像帧,做些图像之间的特技转换,这种方式正符合这个特点,可以单独对帧信号进行编辑制作。

  但是MPEG 也有些缺点,因为JPEG主要是针对静止图像或者单帧图像开发的,而电视图像最大特点是运动,因此压缩比不能做的太高,否则将明显影响质量,还会导致马赛克等编码劣化的现象。

  现在我台使用的美国AVID非线性编辑设备就是采用M-JPEG的压缩方式。

  MPEG也是一种软件压缩、硬件辅助的压缩技术,是Moving Pictures Group 的缩写。对于MPEG来说,它采用了一种独特的编码方式,就是帧间编码;一般来说,电视图像相邻帧的图像内容变化不大,这在电视术语叫冗余度。而MPEG正式利用这种冗余度来解决压缩问题的。

  降低电视图像时间冗余度有效方法就是只传送相邻帧之间的差值,一般远小于一帧图像的数据率;这样仅配置很少的比特进行编码就能传送活动图像,差值的产生一般使用运动/预测补偿方法,利用先前帧或未来帧的信息作为预测值,然后与当前帧相减。

  在MPEG帧间编码中,有一系列帧,一个叫I 帧,即是帧内编码帧;第二个叫P帧,即是预测帧;第三个叫做B帧,即是双向帧。

(DVOL本文转自:中国DV传媒 http://www.dvol.cn)

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