MPEG基础和协议分析指南 初级读本 模拟复合 摄像机 矩阵 复合输出 编码器 (PAL, NTSC 或 SECAM) 数字压缩 输出 口摄像机B矩阵BA0 岸E MPEG 编码器 SDI 图1-1 图1-1a表示的是传统的电视系统,GBR摄像机信号变换1.5数字视频压缩简介 为Y、Pb、P1分量信号以用于制作,而后编码为模拟复合在所有的实际节目素材中,存在着两种类型的信号分量 信号以用于传输。图1-1b表示的是目前正在使用的(与即异常的、不可预见的信号分量和可以预见的信号分量 传统电视系统对应的)系统。Y、Pb、P信号经数字化后异常分量称为熵,它是信号中的真正信息。其余部分称 变为Y、Cb、C信号,并以SD形式通过制作系统,再经为冗余,因为它不是必需的信息。冗余可以是空间性的, PEG编码后用于传输。显然,MPEG在这里只是作为传如在图象的大片区域中,邻近象素几乎具有相同的数值。 输复合信号的一种更有效的替代手段。此外,MPEG具有冗余也可以是时间性的,例如连续图象之间的相似部分。 更大的灵活性,因为可以按照其应用需要调整到合适的在所有的压缩系统编码器中都是将熵与冗余相分离,只 传输比特率。较低的比特率就意味着较低的分辨率,这样有熵被编码和传输,而在解码器中再从编码器的发送的 的MPEG图象可用于视频会议和视频电话。 信号中计算出冗余。图12a表示了这一过程。 数字视频广播(DVB)和先进电视制式委员会(ATSC)一即在一个理想的编码器可以抽取所有的熵并只将熵传输到解 欧洲和美国提出的数字电视广播标准中,信号必须要经码器。理想的解码器能够从熵中恢复原始信号。然而实 过压缩,否则需要太宽的频带。压缩技术延长了υⅦυ、数际上,这种理想的编码解码器是不可能实现的。因为这 字电视/通用光盘)的重放时间,整场电影可以存储在一个种理想的编码器在技术上很复杂,而且为了使用时间性 单独的光盘上。压缩也降低了电子新闻采集和其它电视冗余而造成很长的延时。在某些应用中,例如节目记录 制作应用的成本。DB、ATSC和数字视频光盘oVD)等均或某些广播传输中,有些延时还是可以接受的,但在视 是基于MPEG2压缩技术 频会议中却是不允许的。还有,一个非常复杂的编码器 在磁带记录中,允许采用适度的压缩可以提高数字 在价格上也是很昂贵的。这也就是说,不存在一个理想 Betacam和Dga系统的可靠性,然而在SX、 DVB, DVCPF的压缩系统。 和 DVCAM中,采用压缩技术有利于实现系统设备小型化 在基于硬盘的视频服务器中,压缩可以降低存储器的成 本。通过压缩减少了传输带宽,这样就能允许更多的用户 去访问一个给定的服务器。这项特性对于VoD(视频按需 点播)应用也是重要的 wwtektronix. com/video_ audioMPEG 基础和协议分析指南 初级读本 图 1-1. 图 1-1a 表示的是传统的电视系统，GBR 摄像机信号变换 为 Y、Pb、Pr 分量信号以用于制作，而后编码为模拟复合 信号以用于传输。图1－1b表示的是目前正在使用的（与 传统电视系统对应的）系统。Y、Pb、Pr 信号经数字化后 变为 Y、Cb、Cr 信号，并以 SDI 形式通过制作系统，再经 MPEG 编码后用于传输。显然，MPEG 在这里只是作为传 输复合信号的一种更有效的替代手段。此外，MPEG具有 更大的灵活性，因为可以按照其应用需要调整到合适的 传输比特率。较低的比特率就意味着较低的分辨率，这样 的 MPEG 图象可用于视频会议和视频电话。 数字视频广播(DVB)和先进电视制式委员会(ATSC)－即在 欧洲和美国提出的数字电视广播标准中，信号必须要经 过压缩，否则需要太宽的频带。压缩技术延长了DVD(数 字电视/通用光盘)的重放时间，整场电影可以存储在一个 单独的光盘上。压缩也降低了电子新闻采集和其它电视 制作应用的成本。DVB、ATSC和数字视频光盘(DVD)等均 是基于 MPEG-2 压缩技术。 在磁带记录中，允许采用适度的压缩可以提高数字 Betacam和Digital-S系统的可靠性，然而在SX、DVB、DVCPRO 和DVCAM中，采用压缩技术有利于实现系统设备小型化。 在基于硬盘的视频服务器中，压缩可以降低存储器的成 本。通过压缩减少了传输带宽，这样就能允许更多的用户 去访问一个给定的服务器。这项特性对于VOD（视频按需 点播）应用也是重要的。 1.5 数字视频压缩简介 在所有的实际节目素材中，存在着两种类型的信号分量： 即异常的、不可预见的信号分量和可以预见的信号分量。 异常分量称为熵，它是信号中的真正信息。其余部分称 为冗余，因为它不是必需的信息。冗余可以是空间性的， 如在图象的大片区域中，邻近象素几乎具有相同的数值。 冗余也可以是时间性的，例如连续图象之间的相似部分。 在所有的压缩系统编码器中都是将熵与冗余相分离，只 有熵被编码和传输，而在解码器中再从编码器的发送的 信号中计算出冗余。图 1-2a 表示了这一过程。 一个理想的编码器可以抽取所有的熵并只将熵传输到解 码器。理想的解码器能够从熵中恢复原始信号。然而实 际上，这种理想的编码解码器是不可能实现的。因为这 种理想的编码器在技术上很复杂，而且为了使用时间性 冗余而造成很长的延时。在某些应用中，例如节目记录 或某些广播传输中，有些延时还是可以接受的，但在视 频会议中却是不允许的。还有，一个非常复杂的编码器 在价格上也是很昂贵的。这也就是说，不存在一个理想 的压缩系统。 www.tektronix.com/video_audio 3 摄像机 矩 阵 复 合 编码器 模拟复合 输 出 (PAL, NTSC 或 SECAM) 摄像机 矩 阵 制 作 处 理 MPEG 编码器 数字压缩 输 出 G B R Y Pr Pb a) b) G B R Y Pr Pb Y Cr Cb Y Cr Cb ADC SDI