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剖析 MPEG-2 视频编码器


成的,如图四所示。压缩是从空间冗余的减少开始的,使用帧内部压缩便可以达到此目的。帧内部压缩使用有损和无损的信号处理方法来减少图象中的数据,它不使用任何来自之前或之后的图象信息。另外,在视频信号中还有一种冗余便是时间冗余,对一个给定的图像顺序,帧与帧之间的图像内容通常只有微小的变化,这种帧间的相对图像内容位置的变化是帧间压缩的一个重要组成部分。帧间压缩一般是在未压缩的图象上进行的,是一个无损过程。在图四中稳定帧存储器有一幅完全解析度、完整数据的前一幅图象,在运动补偿区,最能预测当前帧的矢量被计算出来,已预测的帧存储器拥有一个根据前一帧和运动矢量所建立的预测的当前帧,输出的是预测当前帧跟实际的当前帧相减以后的差。如果没有运动或其它变化,当前帧便可得到完美的预测,差分帧的输出为0(极易压缩);当前一帧跟后一帧有点不同时,差分帧仍有少量数据需要压缩。预测帧是从一个被DCT量化、解码后的图象发展而来的。在MPEG-2系统中包含有三种帧结构,即:
· I帧:只包含有帧内编码。
· P帧:是从对I帧或其它P帧进行向前预测而得到的。
· B帧:是从对I帧或其它P帧进行双向预测而得到的。

    由于MPEG-2不仅消除了空间上的冗余,而且消除了时间上的冗余,因此使用MPEG-2可以在比较大的压缩比的情况下保持较好的图像质量,SONY的Betacam-SX采用10:1压缩,数据率为18Mb/S是现有数字录象机中最低的,有利于高速传输与存储。另外,MPEG-2还具有如下特色:
    1. 输出码率流速率可适应同步或异步传输,无需固定;
    2. 适应于逐行或隔行扫描系统;
    3 . 可用于4:2:0、4:2:2、4:4:4等亮、色取样;
    4. 按清晰度可以将图象分为4个等级,高级解码器可与低级解码器实现下兼容;
    5. 按使用的工具和方法不同分为5种类型,即允许分层性编码,以保证不同的传输与接收要求。
    MPEG-2的这种开放性的优点,决定了Betacam-SX将来可直接与众多公司生产的数字视频系统连接,进行数据交换、传输、制作而不需任何数字的转换设备,就连一贯采用M-JPEG数字压缩算法的非线形编辑领域也在积极向MPEG-2靠拢。Matrox、品尼高等一些非线形软、硬件主流产品厂商也已经宣布将于99年第一季度推出采用MPEG-2压缩算法的视频板卡及软件,无疑这其中受益的是Betacam-SX,而且Betacam-SX本身还推出了一种盘带结合型录象机,为进行非线形编辑提供了更加优越的条件。另外, MPEG-2将是广播电视向全数字化过渡的最佳选择也逐步被大多数视频专业人士认可,所以美国以及西方各国普遍以MPEG-2标准作为数字HDTV图像压缩编码系统的核心,这无疑又为Betacam-SX的未来发展提供了一个优越性。

四.Betacam-SX的零帧编辑
    最初的MPEG-2标准是为视频分配而设计的,为家庭提供一个可接受的图象质量,但是由于有限的数据率(最大为15Mb/S)和采用4:2:0取样,它的质量并不适合专业制作和后期制作,4:2:0的取样结构也不能达到演播室对多代复制所要求的图象质量,采用小型GOP(Group Of Picture)结构和15Mb/S的数据率不能产生所需的图象质量,大型的GOP结构又令演播室的信号切换很困难也不能实现零帧编辑,因此很多的录象机采用帧内DCT处理,造成在整个节目到播出的链条中,节目制作是唯一不使用MPEG-2的部分。SONY公司在与大批厂商的共同努力下,顺应了发展的趋势率先推出采用MPEG-2 MP@ML的改进型MPEG-2 4:2:2 P@ML压缩算法的Betacam-SX,以两帧(I帧和B帧)作为一个GOP,既保证了广播级的图像质量,又实现了高稳定性以及高速的数据传输,但是最初我们还是有一点疑问,就是Betacam-SX如何实现零帧编辑,这恐怕也是很多家电视台在选择数字录象机时的疑虑之处。在解释Betacam-SX如何实现零帧编辑之前,首先让我们先看一看其它采用帧内压缩的数字录象机是如何进行零帧编辑的。
    在进行复制或编辑时,目前数字录象机通常都使用串行数字(SDI)或模拟接口相连接的。因为即使装配了传输压缩数字信号的接口(如:SDTI、QSDI等),那么它只能应用在复制操作中,而一旦需要叠加字幕或在系统使用时,也必须使用SDI或模拟接口。

 

Betacam-SX有两种类型的录象机,一种是

《剖析 MPEG-2 视频编码器(第5页)》
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