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攝像頭信號輸入標準

來源:融合網|www.fulwiderpartners.com 作者:友堅恒天科技 責任編輯:admin 發表時間:2018-11-20 12:29 閱讀:
核心提示:格式是指表達、記錄圖像信息的方式,如視頻標準中最基本的參數是掃描格式,規定了每行像素數、每幀行數、每秒場數和幀數。錄像機的記錄方式也稱為格式,如D1、D5格式,DVCAM格式,DVCPRO及Digital-S格式等。

ITU601/656簡介

0、引子

0.1 格式/制式

格式是指表達、記錄圖像信息的方式,如視頻標準中最基本的參數是掃描格式,規定了每行像素數、每幀行數、每秒場數和幀數。錄像機的記錄方式也稱為格式,如D1、D5格式,DVCAM格式,DVCPRO及Digital-S格式等。

0.2 模擬電視存在的缺點

模擬電視存在著許多難以克服的缺陷:多次傳輸或復制后會形成噪聲積累,信號的線性、非線性失真,亮色互擾,行間閃爍,爬行,微分相位和微分增益失真等等,致使圖像質量不斷下降。但這些缺陷大多可通過將模擬信號轉變為數字信號進行處理、存儲、控制和傳輸來解決。為了用數字處理和傳輸電視信號,首先要將模擬電視信號數字化,即對電視信號進行抽樣、量化和編碼。

0.3 電視信號

電視信號是通過攝像機對自然景物的掃描并經光電轉換形成的。對于PAL制,掃描后的圖像每秒包含25幀,1幀分為兩場,每場有效行為287.5行,這就是說電視信號一經產生,實際上已對自然景物在時間軸及圖像垂直方向上完成抽樣,留給數字電視系統的是如何在水平方向上完成抽樣和量化。

1、 CCIR 601建議所確定的數字分量編碼4:2:2標準

1.1 抽樣頻率的選擇

電視信號數字化抽樣頻率的選擇首先應滿足奈奎斯特抽樣定理,即抽樣頻率至少要等于視頻帶寬的兩倍。對于數字分量編碼,CCIR601建議亮度抽樣頻率為525/60和625/50三大制式行頻公倍數2.25MHz的6倍,即13.5MHz。對現行電視制式而言,亮度信號的最大帶寬是6MHz,13.5MHz>2×6MHz=12MHz,所以它符合奈奎斯特定理。而色差信號的帶寬比亮度信號窄得多,所以在分量編碼時兩個色差信號的抽樣頻率可以低一些。因同時考慮到抽樣的樣點結構應滿足正交結構要求,兩個色差信號的抽樣頻率均選為亮度信號抽樣頻率的一半,即6.75MHz,這樣亮度信號與兩個色差信號的抽樣頻率之比為 4∶2∶2。

1.2 數字分量視頻信號有效行取樣點數的確定

每行數字分量信號的取樣點數為:

對于625行/50場制式:

每行亮度取樣點=13.5Mhz/15625Hz=864點/行;每行每個色度取樣點=6.75Mhz/15625Hz=432點/行。

對于525行/60場制式:

每行亮度取樣點=13.5Mhz/15734.266Hz=858點/行;每行每色度取樣點=6.75Mhz/15734Hz=429點/行。

可見,這兩種制式選用了相同的抽樣頻率,但每行取樣點數卻不相同。所以把兩者取樣點數之差別放在數字有效行以外的部分,而使每個數字有效行內的取樣點數相同。

CCIR 601建議兩種制式有效行內的取樣點數亮度信號取720個,兩個色差信號各取360個,即每個數字有效行包括720個亮度數據和720個色度數據(兩個色度各360個),這樣就統一了數字分量編碼標準,使三種不同制式便于轉換和統一。所以有效行亮度信號與兩個色差信號的取樣點數之比也為4:2:2(720:360:360)。

上述兩點即為獲取高質量的后期制作由CCIR 601建議所確定的數字分量編碼標準:

亮度信號的抽樣頻率為13.5MHz,每個色差信號的抽樣頻率為6.75MHz,其抽樣頻率之比為4:2:2,或者說,每數字有效行亮度信號的取樣點數是720個,每個色差信號的取樣點數是360個,其取樣點數之比也為4:2:2,這就是數字分量編碼的4:2:2標準,也稱為4:2:2格式。用作演播室數字設備及其聯接或國際節目交換時的數字化標準。

1.3  4:1:1與4:2:0格式

除了標準的4:2:2格式之外,還有將色差信號的抽樣頻率取為3.375MHz的較低標準的4:1:1和4:2:0格式。另外還有為適合更高圖像質量要求而將色差信號抽樣頻率取為13.5MHz的更高標準的4:4:4格式。只對4:2:2格式與4:1:1和4:2:0格式數字取樣結構進行比較。

4:1:1和4:2:0格式不僅色差信號的取樣頻率相對于4:2:2格式來說減半,而且使場取樣比減半,丟失了后期制作中的一些重要信號信息,如色鍵。由于彩色信號帶寬信息的減半,此信號也就不再適合作高質量的多代編輯。然而,對于普通的新聞采訪和窄帶傳輸編碼可采用4:1:1或4:2:0非標準取樣方式,結果是犧牲帶寬換得節省設備費用的益處。4:2:2格式同4:1:1規格及4:2:0格式系統相比,其高質量視頻圖像的效果是顯而易見的。(責任編輯:admin)

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