數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)綜述

數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)綜述

    近年來(lái)，電視領(lǐng)域發(fā)生了一系列的變化，電視數(shù)字化的進(jìn)程明顯加快，模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的過(guò)渡全面展開(kāi)，電視會(huì)議、數(shù)字電視及高清晰度電視等新技術(shù)正迅速走進(jìn)我們的生活。電視系統(tǒng)的全面數(shù)字化使節(jié)目制作、傳輸直到播出帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)字廣播電視的雙向化和數(shù)字化，并與計(jì)算機(jī)網(wǎng)和電信網(wǎng)的融合，預(yù)示著一個(gè)信息化時(shí)代的到來(lái)。本文就數(shù)字電視三種標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)、電視設(shè)備的數(shù)字格式等方面進(jìn)行全面的介紹。

三種數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)

    目前全球數(shù)字電視廣播領(lǐng)域已有三種相對(duì)成熟的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是ATSC（Advanced Television System Commitee先進(jìn)電視制式委員會(huì)）；歐洲的標(biāo)準(zhǔn)是DVB（Digital Video Broadecasting數(shù)字視頻廣播）；日本的標(biāo)準(zhǔn)是ISDB（Integrated Services Digital Broadcasting綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）。

一 .ATSC標(biāo)準(zhǔn)

    美國(guó)在發(fā)展高清晰度電視時(shí)首先考慮的是如何通過(guò)地面廣播網(wǎng)進(jìn)行傳播，并在1996年由美國(guó)高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)（ATSC）提出了以數(shù)字高清晰度電視為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)：ATSC（Advanced Television System Committee先進(jìn)電視制式委員會(huì)）。

    ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)由四個(gè)分離的層級(jí)組成：最高層是圖像層，確定圖像的形式，包括象素陣列和幀頻；第二層是圖像壓縮層，采用MPEG-2圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)；第三層是系統(tǒng)復(fù)用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的壓縮包中；最后一層是傳輸層，確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制和信道編碼方案。

二．DVB標(biāo)準(zhǔn)

    1993年，歐洲成立了國(guó)際數(shù)字視頻廣播組織（DVB組織）。DVB組織決定新的技術(shù)必須是建立在MPEG-2壓縮算法上的數(shù)字技術(shù)，必須是以市場(chǎng)為導(dǎo)向的數(shù)字技術(shù)。DVB的宗旨是要設(shè)計(jì)一個(gè)通用的數(shù)字電視系統(tǒng)，在此系統(tǒng)內(nèi)的各種傳輸方式之間的轉(zhuǎn)換有最簡(jiǎn)單的方式，盡可能的增加通用性。DVB標(biāo)準(zhǔn)提供了一套完整的、適用于不同媒介的數(shù)字電視系統(tǒng)規(guī)范。DVB數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)利用了包括衛(wèi)星、有線、地面、SMATV、MNDSD在內(nèi)的所有通用電視廣播傳輸媒體。它們分別對(duì)應(yīng)的DVB標(biāo)準(zhǔn)：DVB-S、DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS和DVB-MC。

的加擾方法及條件接收接口。

2． DVB 傳輸系統(tǒng)

    DVB標(biāo)準(zhǔn)的傳輸系統(tǒng)分為信源編解碼（Source Coding）和信道編解碼（Channel Coding）兩部分。信源編碼采用MPEG-2碼流，首先對(duì)音頻和視頻進(jìn)行復(fù)用，然后再將多個(gè)數(shù)字電視節(jié)目流進(jìn)行傳輸復(fù)用。在接受端進(jìn)行相應(yīng)的解復(fù)用和解碼。

    信道編解碼包括：前向糾錯(cuò)編碼、譯碼、調(diào)制、解調(diào)和上、下變頻3部分。衛(wèi)星傳輸采用QPSK（4相相移鍵控調(diào)制）方式，有線傳輸采用QAM（正交振幅調(diào)制）方式，地面?zhèn)鬏敳捎肅OFDM（編碼正交頻分復(fù)用）或16VSB（16電平殘留邊帶調(diào)制）方式。

（1） DVB-S-數(shù)字衛(wèi)星直播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

    數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)是為了滿足衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬及衛(wèi)星信號(hào)的傳輸特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。該標(biāo)準(zhǔn)以衛(wèi)星作為傳輸介質(zhì)。將視頻、音頻以及資料放入固定長(zhǎng)度打包的MPEG-2傳輸流中，信號(hào)在傳輸過(guò)程中有很強(qiáng)的抗干擾能力，然后進(jìn)行信道處理。通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的壓縮數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星接收機(jī)后由衛(wèi)星機(jī)頂盒處理，輸出視頻信號(hào)。這種傳輸覆蓋面廣，節(jié)目量大。數(shù)據(jù)流采用四相相移鍵控調(diào)制（QPSK）方式，在使用MPEG-2的MP@ML（主類@主級(jí)）格式時(shí)，用戶端達(dá)到CCIR601演播室質(zhì)量的碼率為9Mb/s，達(dá)到PAL質(zhì)量的碼率為5Mb/s。在DVB-S標(biāo)準(zhǔn)公布以后，幾乎所有的衛(wèi)星直播數(shù)字電視均采用該標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也選用了DVB-S標(biāo)準(zhǔn)。

（2） DVB-C 數(shù)字有線廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
該標(biāo)準(zhǔn)以有線電視網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣。有線電視系統(tǒng)分為兩部分：CATV前端和綜合解碼接收機(jī)（IRD）。采用MPEG-2壓縮編碼的傳輸流，由于傳輸介質(zhì)采用的是同軸電纜，與衛(wèi)星傳輸相比抗外界干擾能力強(qiáng)，信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較高。調(diào)制方式有16、32、64QAM三種方式，對(duì)于QAM調(diào)制而言，傳輸信息速率越高，抗干擾能力越低。采用64QAM正交振幅調(diào)制時(shí)，一個(gè)PAL通道的傳輸碼率為41.34Mb/s，還可供多套節(jié)目復(fù)用。DVB-C傳輸系統(tǒng)的具有如下幾點(diǎn)主要特點(diǎn)：（1）可與多種節(jié)目源相適配。DVB-C傳輸系統(tǒng)所傳送的節(jié)目既可來(lái)源于從衛(wèi)星系統(tǒng)接收下來(lái)的節(jié)目，又可來(lái)源于本地電視節(jié)目，以及其它外來(lái)節(jié)目信號(hào)。（2）可用于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視又可用于HDTV。

要該設(shè)備能夠正確接收和處理發(fā)射信號(hào)，并滿足DVB-T中所規(guī)定的性能指標(biāo)。

（4） DVB-SMATV 數(shù)字SMATV（衛(wèi)星共用天線電視）廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
此標(biāo)準(zhǔn)是在DVB-S和DVB-C基礎(chǔ)上制定的。
（5） DVB-MS 高于10GHZ的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
MMDS是采用調(diào)幅微波向多點(diǎn)傳送，分配多頻道電視節(jié)目的系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于DVB-S，使攜帶大量節(jié)目的微波信號(hào)直接入戶。用DVB-S接收機(jī)配上一個(gè)MMDS頻率交換器就可以接收DVB-MS信號(hào)。
（6） DVB-MC 低于10GHZ的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
該標(biāo)準(zhǔn)基于DVB-C，使攜帶大量節(jié)目的微波信號(hào)直接入戶。用DVB-C接收機(jī)配上一個(gè)MMDS頻率變換器就可以接收DVB-MC信號(hào)。

3.DVB 交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)

DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)中的許多業(yè)務(wù)能根據(jù)需要，提供多種形式的交互服務(wù)。在通用的DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)成交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要素，包括與其他相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容的交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立協(xié)議，傳送交互服務(wù)過(guò)程命令與控制信號(hào)的回傳信道等。與此對(duì)應(yīng)的交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)DVB標(biāo)準(zhǔn)有：
DVB-NIP- 交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；
DVB-RCC -CATV系統(tǒng)DVB反傳信道標(biāo)準(zhǔn)；
DVB-RCT-PSTN/ISDN的DVB反傳信道標(biāo)準(zhǔn)

三、ISDB標(biāo)準(zhǔn)
    ISDB綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播，是1999年由日本的DIBEG（Digital Broadcasting Experts Group數(shù)字廣播專家組）制定的數(shù)字廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。它主要定義傳輸系統(tǒng)，信源部分仍是MPEG-2，傳輸方案是COFDM（編碼正交頻分復(fù)用），利用此方式在一個(gè)普通的傳輸信道上發(fā)送各種不同種類的信號(hào)，同時(shí)已經(jīng)復(fù)用的信號(hào)也可以通過(guò)各種不同的傳輸信道發(fā)送出去。ISDB具有柔軟性、擴(kuò)展性、共通性等特點(diǎn)，可以靈活的集成和發(fā)送多節(jié)目的電視和其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

    ISDB增加了部分接收和分層傳輸?shù)墓δ�，部分接收是指系統(tǒng)將整個(gè)6MHz帶寬分為13段，每段423KHz，主要解決窄帶和寬帶業(yè)務(wù)的同時(shí)接收問(wèn)題。分層是指對(duì)不同段的糾錯(cuò)和調(diào)制方式進(jìn)行不同的設(shè)置，以針對(duì)不同重要程度的信息和不同接收條件以及不同的接收區(qū)域。 三種地面電視系統(tǒng)的比較 表 三 種數(shù)字地面廣播系統(tǒng)的比較

數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)
    使用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸有很多優(yōu)點(diǎn)，但數(shù)字信號(hào)數(shù)碼率太高，不易直接進(jìn)行傳輸，因此在傳輸前要進(jìn)行多種處理，信源編碼以壓縮信源數(shù)碼率為目的，盡量減少信源各符號(hào)的相關(guān)性，使信源的傳輸效率提高。
視頻壓縮基本概念

背景知識(shí)

    在過(guò)去的幾年里，關(guān)于視頻壓縮的爭(zhēng)論己成為-個(gè)極其熱門(mén)的話題。三幅分別顯示紅，藍(lán)，綠的最高分辨率的圖像，共占用18MHz的總帶寬；但被壓縮成一路僅占6MHz的復(fù)合信號(hào)-3：1的帶寬壓縮率被引入了。這種方式雖然簡(jiǎn)單，但畢竟是壓縮了。當(dāng)然，這種早期的壓縮方式是通過(guò)模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。今天，更穩(wěn)定連續(xù)的圖像質(zhì)量，更高的壓縮率可以通過(guò)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，利用一些高度復(fù)雜的技術(shù)來(lái)完成。這些技術(shù)最終帶來(lái)了更高的壓縮效率和更精細(xì)的壓縮圖像處理方法。但這些數(shù)字技術(shù)需要硬件具有極為強(qiáng)大的計(jì)算能力。

    壓縮基本上是這樣一個(gè)過(guò)程：一個(gè)圖像序列中前后幀圖像之間存在著一定的相關(guān)性，這種相關(guān)性使得圖像中存在大量的冗余信息。我們就利用圖像之間的相關(guān)性來(lái)減少圖像或圖像組的內(nèi)容信息，只保留少量非相關(guān)信息進(jìn)行傳輸，接收機(jī)就利用這些非相關(guān)信息，按照一定的解碼算法，可以在保證一定圖像質(zhì)量的前提下盡可能重現(xiàn)原始圖像。

    一般地講，數(shù)字視頻壓縮是從分量視頻表達(dá)開(kāi)始的，此時(shí)信號(hào)是以一個(gè)亮度分量，兩個(gè)色度分量來(lái)表達(dá)的。最廣為接受的數(shù)字分量視頻格式就是CCIR601，該建議使用了"共結(jié)點(diǎn)"模型的4：2：2采樣結(jié)構(gòu)。所謂"共結(jié)點(diǎn)"，是指每個(gè)彩色象素點(diǎn)由3個(gè)采樣來(lái)描述：一個(gè)亮度采樣，兩個(gè)色差形成的色度采樣。因?yàn)檫@三個(gè)采樣在時(shí)間上是重合的，所以稱為"共結(jié)點(diǎn)"。在525行的系統(tǒng)中，每幀有483個(gè)有效行，每行有720個(gè)象素點(diǎn)；在625 行的系統(tǒng)中，每幀有576個(gè)有效行。通過(guò)色度、亮度采樣的結(jié)合，在不損害圖像質(zhì)量的同時(shí)，減少所需帶寬得以實(shí)現(xiàn)。4：2：2中亮度信號(hào)的采樣頻率實(shí)際上是13.5 MHz，色差信號(hào)Cb，Cr的采樣頻率剛好是亮度采樣頻率的一半(6.75 MHz)。因?yàn)?25/50系統(tǒng)行頻和525/60系統(tǒng)行頻的最小公倍數(shù)是2.25MHz, 將亮度信號(hào)和色差信號(hào)的取樣頻率數(shù)值取為2.25MHz的整數(shù)倍。

    信號(hào)的主要部分是有一定可預(yù)知性的。一個(gè)極端的例子是正弦波信號(hào)，它有高度的可預(yù)知性，因?yàn)槊總�(gè)周期都是相同的，且只有一個(gè)頻率，這樣就不需占用帶寬。另一個(gè)極端的例子是，噪聲信號(hào)完全不可預(yù)測(cè)。當(dāng)然，實(shí)際上所有的信號(hào)都介于這兩者之間。壓縮技術(shù)總的來(lái)說(shuō)就是要識(shí)別并去除這些冗余，從而減少數(shù)據(jù)量和所需帶寬。

一．CCIR 601號(hào)建議

    自1948年提出視頻數(shù)字化的概念后，經(jīng)過(guò)40年的探索，國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)（CCIR）于1982年提出了電視演播室數(shù)字編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CCIR 601號(hào)建議，確定以亮度分量Y和兩個(gè)色差分量R-Y、B-Y為基礎(chǔ)進(jìn)行編碼，作為電視演播室數(shù)字編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

    CCIR 601號(hào)建議：(1)亮度抽樣頻率為525/60和625/50三大制式行頻公倍數(shù)的2.25MHz的6倍，即Y、R-Y、B-Y三分量的抽樣頻率分別為13.5MHz、6.75MHz、6.75MHz�，F(xiàn)行電視制式亮度信號(hào)的最大帶寬是6MHz，13.5MHz>2*6MHz=12MHz，滿足奈奎斯特定理（抽樣頻率至少要等于視頻帶寬的兩倍）�？紤]到抽樣的樣點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足正交結(jié)構(gòu)的要求，兩個(gè)色差信號(hào)的抽樣頻率均為亮度信號(hào)抽樣頻率的一半。（2）抽樣后采用線性量化，每個(gè)樣點(diǎn)的量化比特?cái)?shù)用于演播室為10bit，用于傳輸為8bit。（3）建議兩種制式有效行內(nèi)的取樣點(diǎn)數(shù)亮度信號(hào)取720個(gè)，兩個(gè)色度信號(hào)各取360個(gè)，這樣就統(tǒng)一了數(shù)字分量編碼標(biāo)準(zhǔn)，使三種不同的制式便于轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一。所以有效行Y、R-Y、B-Y三分量樣點(diǎn)之間的比例為4：2：2（720：360：360）。
另外在1983年召開(kāi)的國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)上又做了三點(diǎn)補(bǔ)充：（1）明確規(guī)定編碼信號(hào)是經(jīng)過(guò)預(yù)校正的Y、R-Y、B-Y信號(hào)；（2）相應(yīng)于量化級(jí)0和255的碼字專用于同步，1到244的量化級(jí)用于視頻信號(hào)；（3）進(jìn)一步明確了模擬與數(shù)字行的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并規(guī)定了從數(shù)字有效行末尾至基準(zhǔn)時(shí)間樣點(diǎn)的間隔，對(duì)525/60和625/50兩種制式分別為16個(gè)和12個(gè)樣點(diǎn)。

二、 H.261標(biāo)準(zhǔn)

    H．261也稱P*64，即"采用P*64kb/s聲像業(yè)務(wù)的圖像編解碼",是最早的一個(gè)碼率壓縮標(biāo)準(zhǔn)。是1984年國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)提出的第一個(gè)實(shí)用化的、適用于會(huì)議電視和可視電話要求的標(biāo)準(zhǔn)。所用的電話網(wǎng)絡(luò)為綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（ISDN），目標(biāo)是推薦一個(gè)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)閳D像必須和語(yǔ)音密切配合，所以推薦的圖像編碼算法必須是實(shí)時(shí)處理的，并且要求最小的延時(shí)。

三、JPEG標(biāo)準(zhǔn)

    JPEG（Joint Photo -graphic Experts Group聯(lián)合圖像專家組）是數(shù)字圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它從1986年正式開(kāi)始制定，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO、國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)CCITT、國(guó)際電工委員會(huì)IEC合作的結(jié)果，所以它是ISO的標(biāo)準(zhǔn), 同時(shí)也是CCITT推薦的標(biāo)準(zhǔn)。

    Motion-JPEG用于空間連續(xù)變化的靜止圖像，包括灰度等級(jí)和顏色兩方面的連續(xù)變化。JPEG包含兩種基本壓縮方法，一種是以DCT（Discrete Cosine Transform離散余弦變換）為基礎(chǔ)的壓縮方法，另一種是無(wú)損壓縮（又稱為預(yù)測(cè)壓縮方法）。由于JPEG沒(méi)有利用時(shí)間方向上的冗余，因此JPEG在幀內(nèi)編碼方式上提供了多種多樣的方法和選擇。

四、MPEG標(biāo)準(zhǔn)
（一）MPEG簡(jiǎn)介

    MPEG（Moving Picture Expert Group活動(dòng)圖像專家組）是運(yùn)動(dòng)圖像和聲音的數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)。它是標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制訂的。實(shí)際上MPEG是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列，有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7。
1．MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)

    MPEG-1 標(biāo)準(zhǔn)可以處理各種類型的活動(dòng)圖像，MPEG-1 所支持的輸入圖像格式有兩種：352*240*30和352*288*25。其基本算法對(duì)于壓縮水平方向360個(gè)象素、豎直方向288個(gè)象素的空間分辨力，每秒24至30副畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)圖像有很好的效果。在MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)中的一幀圖像是成逐行掃描的圖像。

    MPEG-1 標(biāo)準(zhǔn)采用了一系列的技術(shù)獲得高壓縮比：（1）對(duì)色差信號(hào)進(jìn)行亞取樣以減少數(shù)據(jù)量；（2）采用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)減少時(shí)間冗余度；（3）做二維DCT變換去除空間相關(guān)性；（4）對(duì)DCT分量進(jìn)行量化，將量化后的DCT分量按頻率重新排序；（5）將DCT分量進(jìn)行變字長(zhǎng)編碼；（6）對(duì)每數(shù)據(jù)塊的直流分量進(jìn)行預(yù)測(cè)。
MPEG-1 是一個(gè)開(kāi)放統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，它為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，可適用于不同帶寬的設(shè)備。盡管其圖像質(zhì)量?jī)H相當(dāng)于VHS視頻的質(zhì)量，還不能滿足廣播級(jí)的要求，但已廣泛應(yīng)用于VCD等家庭視像產(chǎn)品中。它也被用于數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸，如非對(duì)稱數(shù)字用戶線路（ADSL）、視頻點(diǎn)播（VOD）以及教育網(wǎng)絡(luò)等。MPEG-1也可被用作記錄媒體或是在Internet上傳輸音頻。

2．MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)

    MPEG-2（Generic Coding of Moving Picture Associated Audio Information活動(dòng)圖像及有關(guān)聲音信息的通用編碼）。是由MPEG開(kāi)發(fā)的第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，按計(jì)劃于1994年11月正式確定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在此標(biāo)準(zhǔn)制訂期間國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)（ITU-T）成立了一個(gè)有關(guān)ATM的圖像編碼專家組。

    MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)特別使用于廣播級(jí)數(shù)字電視的編碼和傳送。它是針對(duì)數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應(yīng)用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的詳細(xì)規(guī)定，并不是MPEG-1的簡(jiǎn)單升級(jí)，MPEG-2在系統(tǒng)和傳送方面作了更加詳細(xì)的規(guī)定和進(jìn)一步的完善，并兼顧了與ATM信元的適配問(wèn)題。

    MPEG-2中的圖像類型分四種：I幀，或稱內(nèi)碼幀，采用幀內(nèi)編碼，不參照其他幀，是完整的獨(dú)立編碼幀，必須存儲(chǔ)或傳輸；P幀，或稱預(yù)測(cè)幀，參照前一個(gè)I幀或P幀做運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼；B幀,或稱雙向預(yù)測(cè)幀，參照前一個(gè)或后一個(gè)I幀或P幀做雙向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼；D幀，或稱直流幀（DC），只含直流分量，是為快放功能設(shè)計(jì)的。

    MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)目前有9個(gè)部分，統(tǒng)稱為ISO/IEC13818國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。各部分的內(nèi)容如下：

    以上六部分均已獲得通過(guò)，成為正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并在數(shù)字電視領(lǐng)域得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。ATM視頻編碼專家組與MPEG將ISO/IEC13818標(biāo)準(zhǔn)的第一、二部分合并，因此上述兩個(gè)部分也成為ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)，分別為：ITU-TRec.H.220系統(tǒng)和ITU-TRec.H.262視頻。

3、MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)

    MPEG-4是音視頻對(duì)象（Object）的編碼，是以內(nèi)容為中心的描述方法。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于視像電話（Videophone），視像電子郵件（VideoEmail）和電子新聞（ElectronicNews）等。MPEG-4利用很窄的帶寬，通過(guò)幀重建技術(shù)、壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求從最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。MPEG-4的目標(biāo)是建立一個(gè)通用有效的編碼方法，對(duì)稱之為音視頻對(duì)象的應(yīng)用音視頻數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編碼，這些音視頻對(duì)象可以是自然的（Natural）或合成的（Synthetic）。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)支持7個(gè)新功能，可粗略的分3類：基于內(nèi)容的交互性、高壓縮率和靈活多樣的存取模式。

（1）基于內(nèi)容的交互性
MPEG-4是第一個(gè)使你由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)（允許你加入其中，即有交互性）的動(dòng)態(tài)圖像標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-1或MPEG-2中采用的是矩形、方塊的塊處理圖像的方法，也就是把整幀的圖像分割成固定尺寸、固定開(kāi)頭的子塊來(lái)進(jìn)行處理。而在MPEG-4中則首次采用了對(duì)象（Object）的概念：視頻對(duì)象（VO）、音頻對(duì)象（AO）。它將一幅圖像按內(nèi)容分塊，如圖像中的場(chǎng)景，畫(huà)面上的物體被分割成不同的子塊，將感興趣的物體從場(chǎng)景中截取出來(lái)進(jìn)行編碼處理。
（2）高壓縮率（Compression）
MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)將提供更好的主觀視覺(jué)質(zhì)量的圖像。對(duì)多個(gè)并發(fā)數(shù)據(jù)流的編碼，MPEG-4將提供對(duì)一景物的有效多視覺(jué)編碼，加上多伴音聲道編碼及有效的視聽(tīng)同步。在立體視頻應(yīng)用發(fā)面，MPEG-4將利用此功能在足夠的觀察視點(diǎn)條件下有效的描述三維自然景物。
（3）靈活多樣的存�。║niversal Access）
"靈活多樣"是指允許采用各種有線網(wǎng)和各種存儲(chǔ)媒體。MPEG-4是第一個(gè)在其音頻、視頻表示規(guī)范中考慮信道特性的標(biāo)準(zhǔn)�；�于內(nèi)容的尺度可變性是MPGE-4的核心，內(nèi)容尺度可變性就意味著給圖像中的各個(gè)對(duì)象分配優(yōu)先級(jí)，比較重要的對(duì)象用較高的空間或時(shí)間分辨率表示。一旦圖像中所含對(duì)象的目錄及相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)確定后，其他的基于內(nèi)容的功能就比較容易實(shí)現(xiàn)了。

4、MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)

    MPEG-7-多媒體內(nèi)容描述接口，它的由來(lái)是1+2+4（因?yàn)闆](méi)有MPEG-3、MPEG-5、MPEG-6）。MPEG-7是針對(duì)存儲(chǔ)形式（在線、離線）或流形式的應(yīng)用而指定的，并且可以在實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)環(huán)境中操作。它的功能將和其他MPEG標(biāo)準(zhǔn)互為補(bǔ)充，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4是內(nèi)容本身的表示，而MPEG-7是有關(guān)內(nèi)容的信息，它是滿足特定需求的視聽(tīng)信息的標(biāo)準(zhǔn)表示，并建立在其他MPEG標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上。

    MPEG-7只規(guī)定內(nèi)容描述格式，而不規(guī)定如何從原始的多媒體資料中抽取內(nèi)容描述的方法。MPEG-7是規(guī)定一個(gè)用于描述各種不同類型多媒體信息的描述符的標(biāo)準(zhǔn)集合，還將對(duì)定義其他描述符及其結(jié)構(gòu)（描述方案）以及他們之間的關(guān)系的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。這種描述（也就是描述符和描述方案的組合）將與內(nèi)容本身關(guān)聯(lián)起來(lái)，以便對(duì)用戶感興趣的素材進(jìn)行快速高效的搜索。MPEG-7還將標(biāo)準(zhǔn)化一種用來(lái)定義描述方案的語(yǔ)言，即描述定義語(yǔ)言（DDL）。帶有與之相關(guān)的MPEG-7數(shù)據(jù)的AV素材，就可以加上索引，并可進(jìn)行檢索。這些素材可能包括靜止的圖像、圖形、3D模型、音頻、視頻、語(yǔ)言以及關(guān)于這些成份如何組成一個(gè)多媒體表述的信息。在這些通用數(shù)據(jù)類型中的特殊情況可能包括面部表情和個(gè)人特征。

5、MPEG-21

    MPEG-21正式名稱稱為多媒體框架（Multimedia Framework），是一個(gè)剛開(kāi)始制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它的口號(hào)是：將標(biāo)準(zhǔn)集成起來(lái)支持和諧的技術(shù)以管理多媒體商務(wù)。

    目前，基于因特網(wǎng)的物品交易正在轉(zhuǎn)化為電子化的數(shù)字內(nèi)容分發(fā)和交易，在新的商業(yè)市場(chǎng)中，要將與媒體內(nèi)容相結(jié)合的不同的知識(shí)產(chǎn)權(quán)區(qū)分開(kāi)來(lái)越來(lái)越困難。所以需要一種綜合性的解決方案，以一種協(xié)調(diào)的方式管理和發(fā)送不同的內(nèi)容形式，并且要對(duì)多媒體服務(wù)的用戶完全透明。為了支持這種新的商務(wù)，需要一個(gè)多媒體的框架，這個(gè)框架需要一個(gè)由其結(jié)構(gòu)就可理解的共享的模式，以保證發(fā)送電子內(nèi)容的系統(tǒng)可以互操作，并保證簡(jiǎn)化交易。

    總體來(lái)說(shuō)，MPEG優(yōu)于其他壓縮/解壓縮方案。首先，由于在一開(kāi)始它就是作為一個(gè)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)研究制定的，所以，MPEG具有很好的兼容性；其次，MPEG能夠比其他算法提供更好的壓縮比，最高可達(dá)200：1；最重要的是MPEG在提供高壓縮比的同時(shí)對(duì)圖像損失很小。

    MPEG-2還有不同的處理方法，稱為類（Profiles），每一類都包括壓縮和使用方法的一個(gè)集合。不同的類意味著使用不同集合的碼率壓縮工具，MPEG-2共分五類。使用最少工具的類稱為簡(jiǎn)單類（SP：Simple profile）;比簡(jiǎn)單類高的是主類（MP：Main profile）,可使用所有簡(jiǎn)單類使用的壓縮工具，但加了一種雙向預(yù)測(cè)的方法。在相同比特率的情況下，將給出比簡(jiǎn)單類更好的圖像質(zhì)量。

    "級(jí)"和"類"的若干組合構(gòu)成MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在某種特定應(yīng)用下的子集。對(duì)某一輸入格式的圖像，采用特定集合的壓縮編碼工具，產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內(nèi)的編碼碼流。目前的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視采用的是MP@ML主類和主級(jí)，而HDTV采用的是MP@HL主類和高級(jí)。不是所有的級(jí)和類的組合都有用，20個(gè)所選組合中只有11種是有可能有實(shí)際應(yīng)用的。

數(shù)字錄像機(jī)

    錄像機(jī)是電視節(jié)目制作的基本工具，后期制作每經(jīng)過(guò)一次處理，錄像帶的圖像質(zhì)量就會(huì)下降一次，這就使模擬節(jié)目的制作受到很大的限制。圖像質(zhì)量下降的主要原因是錄放通道的噪聲和多次編解碼，因此只有采用數(shù)字分量記錄方式才能克服這一缺點(diǎn)。由于視頻信號(hào)取樣結(jié)構(gòu)處理有4：2：2、4：1：1、4：2：0格式之分，壓縮方式有場(chǎng)內(nèi)DCT、幀內(nèi)DCT和MPEG-2之分，碼率壓縮比不同，記錄碼率有200Mb/s左右、90 Mb/s左右、25 Mb/s和50 Mb/s之分，磁帶寬度有3/4、1/2、1/4英寸以及MP與ME之分等等，數(shù)字錄像機(jī)的格式十分多樣。例如：不壓縮的D1、D5格式，2：1壓縮的Digital Betacam格式，5：1壓縮的DVCPRO（D7）和DVCAM格式，10：1壓縮的Betacam SX 格式，3.3：1壓縮的DVCPRO 50和Digital-S(D9)格式等。

1 、D-1格式數(shù)字錄像機(jī)

    D-1格式數(shù)字錄像機(jī)可以直接記錄符合ITU-R601建議的分量編碼數(shù)字視頻信號(hào)和符合AES/EBU格式的數(shù)字音頻信號(hào)。數(shù)字視頻信號(hào)的數(shù)碼率為216 Mb/s，對(duì)于525行/60場(chǎng)制式，每幀有效行數(shù)為485，每行記錄720個(gè)亮度樣值和2*360個(gè)色度樣值，每樣值為8比特量化，凈數(shù)碼率為168 Mb/s。

2 、D-2格式數(shù)字錄像機(jī)

    復(fù)合信號(hào)數(shù)字錄像機(jī)的數(shù)碼率僅為分量數(shù)字錄像機(jī)的一半，磁帶消耗量也較小，D-2格式復(fù)合信號(hào)數(shù)字錄像機(jī)可以用來(lái)取代模擬C格式錄像機(jī)，它具有C格式錄象機(jī)所有的功能，同時(shí)它又有復(fù)制多代不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量明顯下降的優(yōu)點(diǎn)。和D-1格式一樣，D-2格式也可以錄制4路具有專業(yè)質(zhì)量的數(shù)字或模擬音頻信號(hào)，音頻數(shù)據(jù)也記錄兩次，以提高誤碼保護(hù)能力，音頻與視頻可以獨(dú)立進(jìn)行編輯。

    為了減少機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性并降低價(jià)格，D-2格式采用了兩個(gè)記錄通道方式，而沒(méi)有采用D-1格式的4記錄通道方式，但仍使用與D-1格式一樣的19mm盒式帶。D-2格式的記錄波長(zhǎng)比D-1格式更短，磁帶采用13um厚的金屬粒子帶，并使記錄時(shí)間分別增加到32、94、208分鐘。設(shè)計(jì)過(guò)程中，還盡量使D-2格式的信號(hào)處理與D-1格式相類似，以減少對(duì)新集成電路的要求，但D-2格式不能與D-1格式兼容，它以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為第一目的。

3 、D-3格式數(shù)字錄像機(jī)

    D-3是一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的數(shù)字復(fù)合錄像機(jī)產(chǎn)品家族。它們特別適用于現(xiàn)存的廣播環(huán)境。D-3格式具有非常好的慢動(dòng)作，降低了功耗以及大約只有C格式機(jī)機(jī)架空間一半等各種優(yōu)點(diǎn)也促使人們?cè)谵D(zhuǎn)播車和體育轉(zhuǎn)播設(shè)備中使用D-3格式數(shù)字錄像機(jī)。

4 、D-5格式數(shù)字錄像機(jī)

    D-5格式基于D-3格式的設(shè)計(jì)，目前是最高質(zhì)量和最高性能的數(shù)字錄像機(jī)，記錄碼率最高達(dá)300 Mb/s。能重放D-3格式帶，而且是數(shù)字重放。其帶速是D-3格式的一倍。為了保持在相同磁跡間距的情況下使記錄通道數(shù)從2個(gè)增加到4個(gè)，數(shù)字信號(hào)處理、記錄和重放放大器、旋轉(zhuǎn)變壓器和磁頭等幾乎都加倍。

5 、Betacam SX格式數(shù)字錄像機(jī)

    該格式系列產(chǎn)品的數(shù)字一體化攝錄機(jī)及數(shù)字視頻磁帶錄像機(jī)采用MPEG-2 4：2：2P@ML壓縮算法，在保證高圖像質(zhì)量的同時(shí)有效高壓縮比為10：1，可錄制8比特4：2：2數(shù)字分量視頻信號(hào)，并可記錄重放4通道16比特不壓縮的數(shù)字音頻信號(hào)，使用1/2英寸MP(金屬粒子)帶，部分型號(hào)如DNW-A65P和DNW-A75P還可還可兼容重放模擬信號(hào)的Betacam 和Betacam SP格式帶子，從而使 Betacam SX向全數(shù)字話環(huán)境過(guò)渡更經(jīng)濟(jì)合理。

6、DVCAM格式

7、DVCPRO 25 及DVCPRO 50格式

    DVCPRO也是在家用DV格式的基礎(chǔ)上由松下開(kāi)發(fā)的專業(yè)格式。 有三種不同的應(yīng)用：DVCPRO HD（ATV）100 Mb/s；DVCPRO 25 Mb/s；DVCPRO 50 Mb/s。

    DVCPRO 25格式，圖像處理中采用4：1：1的取樣格式，即取樣頻率的亮度為13.5MHZ，色差為6.75MHZ，壓縮比為5：1，記錄碼率為25 Mb/s。實(shí)際上DVCPRO對(duì)于輸入信號(hào)，經(jīng)4：1：1轉(zhuǎn)化后進(jìn)行記錄，重放時(shí)對(duì)4：1：1離帶信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插重新形成4：2：2標(biāo)準(zhǔn)格式信號(hào)輸出。

    DVCPRO 50格式為標(biāo)準(zhǔn)的4：2：2輸入和輸出，內(nèi)部處理也是4：2：2格式，視頻數(shù)據(jù)率為50 Mb/s，壓縮比為3.3：1，確保了高畫(huà)質(zhì)圖像，是屬于廣播級(jí)數(shù)字錄像機(jī)格式。使用1/4英寸的MP磁帶，而且能夠以DVCPRO 25格式記錄并可重放DVCPRO 25格式記錄的節(jié)目磁帶。

8 、Digital -S(D9)格式

    日本JVC公司與1995年4月公布新型數(shù)字錄像機(jī)格式：Digital-S格式，使用使用大量普及的1/2英寸W-VHS高密度金屬帶，可做到2小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間記錄，有較好的實(shí)用性。

   該格式的錄像機(jī)采用4：2：2格式，8比特量化處理，并采用基于DCT的幀內(nèi)編碼和50Mb/s視頻碼率，3.3：1的壓縮比，滿足CCIR601模擬信號(hào)數(shù)字化的國(guó)際專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保了多代復(fù)制后的圖像高清晰度和色彩效果。

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