韋斯談高清視頻采集壓縮技術(shù)

　　理論上，數字電視(DTV)畫(huà)面品質(zhì)優(yōu)于傳統的模擬電視，沒(méi)有鬼影、雪花、顫動(dòng)和色彩失真等等問(wèn)題。而且，模擬電視信號正如可以論證的那樣，最大的缺陷就是畫(huà)面斑點(diǎn)甚多，且因為對高頻信號響應不足而導致畫(huà)面不夠細膩，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是帶寬不夠。圖像越細致，分辨率就越高，所需要的帶寬就越大。很久以前，美國官方就把可用頻譜中的每6MHz帶寬分配給美國廣播公司的每一個(gè)頻道以提供模擬電視信號，這種對視頻帶寬的限制及其對應的顯示標準(NTSC色彩空間)，就決定了傳統電視機的特征，并在幾十年時(shí)間里決定了電視畫(huà)面的質(zhì)量。隨著(zhù)數字電視的出現，廣播公司看到了能更充分地利用其分配的帶寬的機會(huì )。的確，從他們的角度來(lái)看，數字電視最突出的優(yōu)點(diǎn)莫過(guò)于容許在同樣的帶寬內傳輸更多的頻道，并且同樣能支持后續的高清晰度電視節目(HDTV)。

　　冗長(cháng)的數據 帶寬的限制

　　HDTV對技術(shù)的要求非常高。傳統傳播模擬信號的NTSC信號在一個(gè)頻道6MHz帶寬內最低要使用4.2MHz的帶寬，并以29.97Hz的場(chǎng)頻掃描525線(xiàn)。經(jīng)過(guò)數字量化和編碼壓縮之后，該信號可以被記錄在DVD上，其位傳輸bit率從2Mbits/s到10Mbits/s(支持自適應)，平均為4Mbits/s。比較而言，典型的HDTV具有5倍于模擬TV的分辨率。因此在同樣條件下，傳輸數據率應該是模擬信號的5倍才能達到同樣的性能。

　　無(wú)論是傳統的空中廣播(OTA)、有線(xiàn)電視公司的機頂盒，還是衛星電視，他們都在傳輸信號時(shí)受到帶寬的制約，在受限的帶寬上他們還要附加占用帶寬的服務(wù)，包括互動(dòng)廣播、收費頻道和電視節目表等等。

　　那么，怎樣才能解決問(wèn)題呢?采用壓縮技術(shù)是一種辦法。

　　數字視頻壓縮引起失真

　　目前最常用的數字視頻壓縮算法是MPEG-2。從現有的衛星電視傳輸、有線(xiàn)數字電視傳輸到空中數字廣播，MPEG-2在各種應用中已經(jīng)被國際上廣為采用。MPEG-2首先通過(guò)運動(dòng)補償去除時(shí)間冗余，然后將一幀圖像分割成一個(gè)個(gè)8x8的相素點(diǎn)陣，在每個(gè)點(diǎn)陣內使用DCT(離散余弦變換)去除空間冗余。DCT完成后通過(guò)量化和重組后壓縮就完成了，然后進(jìn)行可變長(cháng)編碼，最后進(jìn)行霍夫曼編碼。整個(gè)壓縮過(guò)程極大的減少了比特率(>10:1壓縮比)?！　∪欢?，比特率的減少也帶來(lái)了問(wèn)題，因為編碼損失了一些原始的視頻信息，有可能引起嚴重的負作用，所以，MPEG-2被稱(chēng)為有損編碼。它丟棄了被認為視覺(jué)上較為次要的圖像信息。壓縮得越大，編碼后的圖像與原始圖像的差異就越大。圖像質(zhì)量和逼真度現在取決于所選擇的(或通常是施加的)壓縮級別。