廣播電視技術中的常用視頻技術

王文麗

摘要 廣播電視技術日益發展，與之對應的視頻技術也日新月異，視頻的格式由起初的模擬技術發展到現在的數字高清，而視頻接口技術也從復合發展到色差再到分量等。本文就針對現在廣播電視技術中常用的視頻技術做出研究。關鍵詞 廣播電視；視頻技術；視頻格式

中圖分類號TN93，TN94 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0003-02

1 視頻格式

1.1模擬視頻

所謂模擬方式就是采用模擬波的形式把視頻信號存儲在錄象帶中。模擬視頻最大的缺點就是在復制過程中會產生一定的損耗，副本的質量比正本要稍差一些，而且視頻的質量也會逐漸下降，并且反復回放也會使原始的素材帶由于受到磨損而影響視頻質量。現在使用模擬視頻，通常會把模擬信號先轉換為數字信號，將其存儲至硬盤中。這個過程是利用視頻采集卡或者其它轉換設備來實現的。編輯結束后，再利用視頻采集卡將節目再轉換為錄像帶。當然由于模擬格式存在的這些不足，現在在省市一級的電臺中應用的比較少。

1.2數字視頻

數字視頻的含義非常廣泛，流行于網絡的數字電影短片、家用的DV格式錄像帶、DVD等都屬于數字視頻，只是其存儲的格式有差異。

1.2.1非壓縮格式

數字視頻的格式分為壓縮與非壓縮兩種，其中非壓縮格式是把原始的信號碼率直接記錄后輸入信號，這種記錄格式為無損記錄，它將信號原始的水平最大化的保持下來。非壓縮記錄格式包括D1、D2以及D3和D5系列，其中由于其記錄方法不同，所以又分數字分量以及數字復合兩種，D1和D5屬于數字分量，而D2和D3則是數字復合。可以說它們所代表的是視頻設備的最高標準，不僅信號損失為最小，而且其圖像質量也是最好的。不過由于其圖像數據量非常大，所以相應的對機器的硬件要求也非常高，并且價格昂貴，所以目前還只有少數對畫質要求高的視頻公司應用。

1.2.2壓縮格式

所謂的壓縮格式顧名思義就是視頻處理過程中運用了數字壓縮技術，目前比較常用的有DV、MPEG、M-JPEG等，并且各種壓縮技術要參照不同的壓縮標準，因此一些數字錄像機也應運而生，比如DV、DVCAM、DIGITAL等規格。數字錄像機把圖像信號進行壓縮后再存儲在磁帶中，這樣做不僅圖像的質量得到了保證，圖像信號數據以及設備的體積也相應的減少，并且磁帶的用量也減少了。可以說壓縮技術使得以最小的成本使得信號損失降到最小的目的得以實現。下面詳細介紹一下數字視頻壓縮的方式：首先來看JPEG，一般靜止的圖像連續變化時會采用JPEG進行壓縮，其連續變化包括顏色以及灰度等級兩個方面。JPEG有兩種壓縮方法，一種是基于DCT的壓縮，這種是有損壓縮，另外一種是預測壓縮，為無損壓縮。不過常用的是DCT壓縮，這種壓縮方法簡單有效、先進且易于交流，所以應用非常廣泛。其次來看M-JPEG，按照活動圖像的正常要求速度，這種壓縮方法每秒可以對25幀圖像采用幀內壓縮的方法完成每一幀的壓縮。其一系列幀其實是一個JPEG信號流，每一幀都是一個獨立的信號。這種壓縮方法最大的優勢就是編輯方便，每一幀都可以任意編輯，因此在進行非線性編輯應用時這種方法為最佳選擇。M-JPEG的壓縮與解壓是互相對稱的，采用同樣的軟件和硬件均可以實現壓縮和解壓，但是其占用的儲存空間和帶寬比較多。再來看DV壓縮，這種壓縮方法是專門針對家用錄像機而設計的，其適用于標準清晰度以及高清晰度電視。其使用4:1:1編碼、13.5 MHz采樣率，提高信噪比采用8比特代碼，空間壓縮比為5:1。其實DV實質上是對不活動視頻圖像的場間而非幀間進行壓縮，從而獲取其壓縮比。廣播電視常用兩種DVCPR0攝像機機型，即DVCPR025和DVCPR050。最后來看MPEG，基于MPEG標準數字壓縮一般步驟為：把模擬視頻轉換為數字視頻后，再按照時序進行分組，各個GOP（圖像組）選定一個基準圖像，再利用運動估計以減少圖像間的時間冗余，最后把運動估計誤差以及基準圖像做離散余弦變換、熵編碼以及系數量化，從而消除空間冗余。

1.3按清晰度劃分

按照清晰度劃分錄像帶的種類，可以分為標清及高清兩種。所謂標清即視頻格式的視頻規范為標準清晰度，模擬格式及數字格式都屬于標清。常用的VHS、數字Betacam以及M2、Hi-8等都屬于標清格式。而所謂高清顧名思義即格式的清晰度標準相對較高，其相當于標清視頻，采用4:3寬高比，其可視面積為16:9。高清視頻無論是幀速還是分辨率都相對較高，無論是臨場感或者清晰度都有大幅度提升，視頻的質量得到很大改善，也是視頻技術發展的主流方向。現在很多電視臺在后期制作時要配套使用非線設備，才可以編輯及輸出高清視頻。

2視頻的輸入及輸出接口

在電視臺進行視頻的設備連接時，會遇到各種視頻信號，且所對應的機型也各不相同，視頻輸出及采集的質量是由所使用的信號來決定的，一些常用的設備后面板會有視頻接口，下面我們就來看一些常用的視頻接口。

復合：復合是最常用的視頻信號，其視頻信號質量也最低，它全部的顏色以及亮度信息都是利用一對電纜進行傳送的。大多數的視頻設備都有復合輸出，該格式采用單個的BNC或者RCA接頭。通常在監審畫面時常用到復合視頻信號，但是因為串色以及場序列的問題，編輯時幾乎不再用復合信號。

S-Video：視頻的色度及亮度信息是能過兩根視頻線進行傳遞的，再利用一個四芯DIN插頭作連接插口，這種視頻信號的圖像相對于復合視頻來說，顏色質量更高，且更為清晰。

分量YUV：一般專業的模擬視頻設備都配置有分量YUV視頻輸入及輸出。這種視頻接口的亮度、紅色差及藍色差信息分別利用三根視頻線進行傳遞，因此視頻的顏色質量非常準確，很多電視臺都仍在使用。

IEEE1394：它是DV數字視頻的專業標準，通常也稱其為iLINK，利用這種接口可以從很多機型中采集和輸出質量相對較高的數字視頻信息。

SDI：為串行數字接口，是未經壓縮的數字視頻標準，數字分量信號未被壓縮，采用一根視頻來傳送這些信號，其視頻質量相對較高，并且具備多代復制性。很多視頻設備只需一根SDI連接線就能同步發送音頻及視頻信息。

SDTI：這是一種可以利用一根視頻線傳送壓縮數據的接口，因為數據經過壓縮，所以其傳輸速率可以超過實時速率，不過其與所配置的接口卡型號相關。利用SDTI能以倍速或兩倍速傳送DVCPRO或者DVCPRO50格式的素材。

此外，還有高清晰串行數字接口，其比SDI的帶寬版本更為高級，限于篇幅此處不做贅述。

參考文獻

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