数字电视视频压缩技术原理
(亦称YCrCb)是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法(PAL)。YUV主要用于优化彩色视频信号的传输,使其向后兼容老式黑白电视。与RGB视频信号传输相比,它最大的优点在于只需占用极少的带宽(RGB要求三个独立的视频信号同时传输)。其中“Y”表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰阶值;而“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。“亮度”是通过RGB输入信号来创建的,方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。“色度”则定义了颜色的两个方面—色调与饱和度,分别用Cr和CB来表示。其中,Cr反映了GB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。而CB反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之同的差异。
PAL、NTSC、SECAM都是压缩的形式,称为复合视频系统(CVBS?),他们在保留了黑白电视的频道结构的同时增加了色彩信号。信号的细节取决于应用的视频标准或者“制式”--NTSC(美国全国电视标准委员会,National Television Standards Committee)、PAL(逐行倒相,Phase Alternate Line)以及SECAM(顺序传送与存储彩色电视系统,法国采用的一种电视制式,SEquential Couleur Avec Memoire)。NTSC和PAL彩色视频信号是这样构成的--首先有一个基本的黑白视频信号,然后在每个水平同步脉冲之后,加入一个颜色脉冲和一个亮度信号。因为彩色信号是由多种数据“叠加”起来的,故称之为“复合视频”。S-Video则是一种信号质量更高的视频接口,它取消了信号叠加的方法,可有效避免一些无谓的质量损失。它的功能是将RGB三原色和亮度进行分离处理。
一般说来,在帧内以及帧与帧之间,众多的视频序列均包含很大的统计冗余度和主观冗余度。视频源码的最终目标是:通过挖掘统计冗余度和主观冗余度,来降低存储和传送视频信息所需的比特率;并采用嫡编码技术,以便编制出“最小信息组”一个实用的编码方案,是在编码特性(具有足够质量的高压缩)与实施复杂性之间的一种折衷。对于MPEG压缩算法的开发来讲,涉及到这些标准的寿命周期应考虑到现代超大规模集成电路技术的能力,这一点是最重要的。根据应用的要求,我们也许会想到视频数据的“无损失”编码和“有损失”编码“无损失”编码的目的在于:在保持原图像质量(即解码后的图像质量等同于编码前的图像质量)情况下,来减少需要存储和传送的图像或视频数据。与此相反,“有损失”编码技术(该技术跟MPEG—l和MPEG2视频标准未来的应用有关) 的目的是,去符合给定的存储和传送比特串。重要的一些应用包括;利用限定的带宽或很窄的带宽,通过通信频道采传送视频信息;有效地存储视频信息。在这些应用中,高的视频压缩是以降低视频质量的办法来实施的,即跟编码以前的原始图像相比,解码后的图像“客观”质量有所降低(也就是取原始图像和再现图像之间的均方差,作为评定客观图像质量的标准)频道的目标比特率越低;那么视频所必须进行的压缩率就越大,通常可察觉的编码人工产物也越多。有损失编码技术的最终目的是:在指定的目标比特串条件下,获取最佳的图像标准。这里应服从“客观”或“主观”上的最佳标准。这里应该指出,图像的降级程度(指客观降低以及可察觉到的人工产物的数量)取决于压缩技术的复杂性——对于结构简单的画面和视频活动少的图像来讲,就是采用简单的压缩技术,也许能获得根本不带可察觉人工产物的良好的再现图像。