海康录像机清晰度 [标准清晰度录像机混合压缩格式级联误差的探讨]

　　[摘 要]通过多款录像机参数的比较,从影响图像质量的因素出发,探讨混合压缩格式时在现实中的级联误差。 　　[关键词]压缩方式 DCT(离散余弦变换)级联误差 　　[中图分类号]T5941.56[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0122-02
　　
　　1 目前流行的压缩技术
　　视频工业中有三种主要的压缩技术,即M-JPEG、DV和MPEG,它们都基于离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,简称DCT变换),DCT是一种与傅立叶变换紧密相关的数学运算。图像被转换成归一、量化和可变长度编码的频域系数。M-JPEG是一种专用压缩格式。由单个图像的JPEG文件规范演变而来,没有连续的帧序列和已定义的结构来保证比特流的互操作性。DV和MPEG-2压缩使用运动自适应处理实现有效的帧内编码。对于给定的图像质量,利用MPEG-2压缩能实现更高的压缩比;这主要是借助运动估计和补偿,对相继帧之间的冗余进行时间压缩而实现。一般仅限于I帧编码,能够在不了解前一帧和后一帧的情况下,在边缘进行帧切换。
　　2 标清压缩磁带格式
　　因为人对色彩信号没有亮度信号一样的敏感,利用亮度带宽的一半即可达到90%的人相对满足。正是基于此,色差信号被压缩用于减小色度的带宽。表1列出主要标清录像机参数。
　　在压缩方面DVCPRO、DVCAM和Digital-S采用类似于M-JPEG的DV方式(包括DCT、自适应量化、之字形读取游程与可变字长编码),M-JPEG是可以实现对视频图像的实时压缩和解压缩的帧内编码,故不必采取复杂的措施就能实现零帧精度的编辑,但是帧内信息冗余量太小,不能有过大的压缩比,否则会丢失一部分图像数据,影响图像质量。而SONY的Betacam SX采用基于MPEG-2运动图像的帧内和帧间编码共同组成,即在数据率为18Mb/s的以两帧(I帧和B帧)作为一个GOP, Betacam SX的应用(见图1)。
　　3 混合压缩格式的级联误差
　　3.1 理论上,以相同的采样频率的为例,影响图像质量的因素有:
　　(1)DCT块的空间对准:在两个压缩循环之间,DCT块边缘的空间漂移。这将导致后继的DCT转换在不同的象素值阵列下进行。如果运用一个模拟分量接口来作格式转换,就不可避免地会在新的模拟同步位置和最初的取样结构之间引入计时误差。模拟转换在信号中引入噪声。模拟复合转换会导致彩色副载波解码人为缺陷。如果转换接口是SDI数字分量空间DCT阵列,采用混合压缩格式或进行外部信号处理时就会发生漂移。特技处理引入象素相移,而且常常数字图像会从外部相移,以便对准视频和色键分量。向基于M-JPEG的专用系统转换,总是会导致DCT块漂移。
　　(2)MPEG GOP漂移在长GOP MPEG压缩情况下,如果GOP结构在相邻两次编码间隔内变化,质量损伤就会被放大。先前编码的预估B和P帧在下一代复制时可能会变成固定I帧。
　　3.2 现实使用中,由数字压缩导致的图像损伤大多发生在最初的编码循环。
　　当前从录像机制造商们可得到的DV和MPEG-2 I帧压缩格式都经过了优化,以便将压缩人为缺陷减至最少,并且经过不超过7代相同压缩格式的编解码循环,即可以翻录7版,图像质量仍维持在可接受水平。这也可以看出做为同一种标准的编解码对图像损伤小。
　　很多情况下,对于基带压缩转换的循环而言,采用MPEG、DV、M-JPEG压缩格式等进行混和编码时,由于编码的人为缺陷,将加速图像质量恶化。不需要多少代,就会发展到图像质量恶化到可觉察的程度。笔者曾经对同一节目源分别用DVCPRO与Betacam-SX录像机录制25Mbps和18Mbps的带子,回放通过监视器看,第一版用肉眼没有明显的差别,但是重新过一版以后,由于编解码方式的差异,明显感觉Betacam-SX带子要比DVCPRO-25带子噪波多很多。下面是DVCPRO与Betacam-SX复制特性的比较,(见图2)我们可以明显看出其中差别。
　　简单地说,在4:1:1和4:2:2取样格式间混合,将会得到可接受的4:1:1质量,所需的水平滤波是由精确的数字滤波器实现的,它在作内插或整理色度取样结构时,只引入极少量的频响不规则现象。在4:1:1和4:2:0取样格式间混合时,4:2:0彩色是垂直亚取样的,不同格式之间的传送进一步引入了垂直频响失常,导致低于4:1:0质量。这种情况翻录的带子只能作为最后一版使用。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文