數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生原理

一、數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生基礎(chǔ)

在數(shù)字電視系統(tǒng)中，如何產(chǎn)生數(shù)字電視信號(hào)，并將其傳播出去，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視完整體系的基礎(chǔ)之一。隨著新一代電視廣播的出現(xiàn)，廣播機(jī)構(gòu)已開(kāi)始逐步采用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字錄像機(jī)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬設(shè)備。并且隨著新一代數(shù)字?jǐn)z錄設(shè)備的問(wèn)世，廣播視頻領(lǐng)域和數(shù)字設(shè)備已經(jīng)逐漸成熟起來(lái)。例如，1996年初，索尼公司推出了一種演播室用的攝像系統(tǒng)，就為新型HDTV數(shù)字?jǐn)z像機(jī)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。數(shù)字?jǐn)z錄設(shè)備的采用選型，主要是采用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字錄像機(jī)，能夠?yàn)闃?gòu)建一個(gè)從拍攝到制作到播出的完整電視系統(tǒng)提供必要的支持和條件。因?yàn)樽鳛閺V播業(yè)界，歷來(lái)都將圖像質(zhì)量放在首位，使其能夠達(dá)到CCIR601（ITU601）文件中所規(guī)定的廣播級(jí)演播室數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)。

我們現(xiàn)在知道：數(shù)字電視信號(hào)在作長(zhǎng)距離傳輸、多次復(fù)制時(shí)都比模擬信號(hào)優(yōu)越得多，因?yàn)椋粫?huì)累加噪聲，同時(shí)也不會(huì)造成信號(hào)損失。數(shù)字電視信號(hào)，在影視畫(huà)面上的特技制作上，在同等帶寬通道內(nèi)的信息量傳輸上，也都比模擬電視信號(hào)要方便、經(jīng)濟(jì)得多。隨著當(dāng)今數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字處理攝像機(jī)、數(shù)字切換臺(tái)、數(shù)字特技機(jī)、硬盤(pán)編輯、記錄系統(tǒng)等許多數(shù)字電視設(shè)備在逐步進(jìn)入電視臺(tái)，在不久的將來(lái)數(shù)字電視設(shè)備將占領(lǐng)電視臺(tái)，從而使數(shù)字電視代替模擬電視。

然而，從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，我國(guó)各地電視臺(tái)所采用的電視設(shè)備，還普遍為模擬式，其傳輸、存儲(chǔ)、節(jié)目交換都是模擬信號(hào)，要進(jìn)入數(shù)字化，還需一個(gè)過(guò)渡階段。例如，湖北省電視臺(tái)于1994年底利用裝一輛數(shù)字處理轉(zhuǎn)播車(chē)的方法，來(lái)作為由模擬向數(shù)字過(guò)渡的奠基。雖然目前轉(zhuǎn)播車(chē)的最后輸出應(yīng)是模擬復(fù)合信號(hào)，但隨著數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字錄像機(jī)的進(jìn)入，一輛較為全面的數(shù)字轉(zhuǎn)播車(chē)必將成為現(xiàn)實(shí)。

1.數(shù)字?jǐn)z像機(jī)

在傳統(tǒng)的模擬制彩色電視傳送的基本方案中，是根據(jù)三基色原理，在發(fā)送端把自然景物的彩色利用分色系統(tǒng)分解成紅、綠、藍(lán)三種基色，進(jìn)而用三支攝像管把三基色的光圖像變換成相應(yīng)的三個(gè)電信號(hào)，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的形式傳送到接收端。攝像機(jī)所攝取自然景物的圖像首先通過(guò)物鏡，送到后面的分光鏡上，如圖1-2所示。分光鏡有D1、D2二只，D1只反射藍(lán)色光，并讓其余色光透過(guò)，所以彩色中的藍(lán)色光分量被分離出來(lái)，通過(guò)反射鏡B1投到下面的藍(lán)色光攝像管上。其余的色光透光分光鏡D1到達(dá)分光鏡D2。D2只反射紅色光而讓其余的綠色光透過(guò)。分離出的紅色光通過(guò)反射鏡B2投到上面的紅色光攝像管上。最后剩下的綠色光通過(guò)D2投到后面的綠色光攝像管上。分解后的三幅基色光圖像被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的三個(gè)電信號(hào)，再經(jīng)處理變換之后傳送出去，從而產(chǎn)生了模擬制彩色電視信號(hào)。

隨著數(shù)字電視地面廣播的實(shí)現(xiàn)，要求能夠產(chǎn)生數(shù)字全電視信號(hào)的攝像機(jī)系統(tǒng)也迫在眉睫。因此，將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)運(yùn)用到攝像機(jī)領(lǐng)域，就形成了一個(gè)新的課題。隨之使用3只CCD攝像器件的3-CCD攝像機(jī)產(chǎn)生了。

什么是CCD器件呢？CCD是英Charge Coupled Device的縮寫(xiě)詞，意為氧化物介質(zhì)電容，具有電荷轉(zhuǎn)移及延時(shí)特性。自1993年以來(lái)，日本NHK技術(shù)研究所利用3只CCD攝像器件形成的空間像素偏置技術(shù)，大大提高了HDTV攝像機(jī)的圖像質(zhì)量，從而新一代雙重綠色拾取方式的高清晰度攝像機(jī)問(wèn)世了。這種雙重綠色拾方式被簡(jiǎn)稱(chēng)為DG拾取方式。其工作原理如圖1-3所示。人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)高清晰度電視，必須在彩色顯像管的色品圖進(jìn)步的基礎(chǔ)上，使亮度議程：

Y=0.30ER+0.59EG+0.11EB

調(diào)整在Y=0.212ER+0.70EG+0.08EB上，因?yàn)楦咔逦入娨暎℉DTV）系統(tǒng)所用熒光粉中綠色的主波長(zhǎng)移向人眼最靈敏段，在提高亮度方面起了相當(dāng)大的作用。

在如圖1-3所示的采用DG拾取方式的攝像機(jī)中，主要運(yùn)用了使G1-CCD和G2-CCD相對(duì)移動(dòng)1/2像素距離的空間像素偏置技術(shù)，使空間偏置圖像存在于兩個(gè)G信號(hào)CCD之間，從而完全消除了G通道中的寄生信號(hào)，明顯提高了G信號(hào)的清晰度。從上述高度方程中可以知道，在高清晰度電視系統(tǒng)中，[Page]G信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的影響是非常重要的，因此，改善G信號(hào)的質(zhì)量，將意味著提高亮度信號(hào)的質(zhì)量。而圖像分解力則是數(shù)字電視系統(tǒng)的重要參數(shù)，重建圖像的清晰度是數(shù)字圖像質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。

在DG拾取方式中，R和B信號(hào)并沒(méi)有發(fā)生圖像偏置技術(shù)，只是在光學(xué)低通濾波器的作用下，經(jīng)同一只CCD器件通過(guò)。因此R和B的寄生信號(hào)還直接影響亮度信號(hào)的質(zhì)量。為了解決這種3-CCD攝像機(jī)中所存在的不足，日本池上公司又推出了一種新型4-CCD攝像機(jī)。它是在3-CCD基礎(chǔ)上將R和B信號(hào)用2只CCD器件拾取改進(jìn)而成的。其基本原理示意圖如圖1-4所示。

在4-CCD攝像機(jī)中，G1CCD與G2CCD之間仍然保持空間位移設(shè)置。但與此同時(shí)，G1CCD與RCGD形成對(duì)應(yīng)，G2CCD與BCCD與形成對(duì)應(yīng)。RCCD與BCCD之間也存在了圖像偏置。這種新型的CCD的布局，使空間偏置圖像技術(shù)得以完善。因此，4-CCD攝像系統(tǒng)較3-CCD更為理想。

由于在4-CCD攝像機(jī)中，首次實(shí)現(xiàn)了RCCD與BCCD之間的圖像偏置，使R和B分量之間也彼此抵消寄生信號(hào)，人而使攝像機(jī)視頻通道中的寄生信號(hào)可以在更寬的范圍內(nèi)被消除。

4-CCD攝像機(jī)的出現(xiàn)有效地提高了HDTV攝像機(jī)的圖像質(zhì)量。由于它使用了4只CCD攝像器件，可以使每幅畫(huà)面上的像素提高到130萬(wàn)個(gè)，使攝像機(jī)輸出水平可以達(dá)到1200TVL，為數(shù)字圖像的壓縮偏碼奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.數(shù)字錄像機(jī)

自從廣播電視誕生以來(lái)，圖像質(zhì)量一直是人們最關(guān)心的問(wèn)題。為了提高圖像質(zhì)量，人們不斷努力去開(kāi)發(fā)研制數(shù)字錄像機(jī)。

前幾年由于硬盤(pán)錄像機(jī)以及非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成功，使廣播業(yè)界一時(shí)間炒得很熱。但由于硬盤(pán)價(jià)格較貴，視頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不成熟，而且又不能取代電視臺(tái)以磁帶為主體的格局，這樣數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的數(shù)字錄像機(jī)，便提到了議事日程的首位。

目前日本索尼公司、松下公司、勝利公司已生產(chǎn)出了數(shù)字磁帶錄像機(jī)，并且以數(shù)字磁帶錄像機(jī)為龍頭的整個(gè)數(shù)字視頻系統(tǒng)引入廣播電視界已經(jīng)走向成熟。在廣播電視領(lǐng)域中，由攝像機(jī)攝取的活動(dòng)圖像，一般都要在演播室進(jìn)行加工處理，因此，錄像機(jī)就起了節(jié)目制作的重要作用。

數(shù)字錄像機(jī)作為廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是為取得高精度編輯的效果，迷就要求數(shù)字錄像機(jī)必須有可靠的高速磁鼓轉(zhuǎn)速（4500-9000r/min）和處理高比特流（18-50mb/s）的能力，以及必要的技術(shù)指標(biāo)。例如，目前索尼公司Betacam-sx格式錄像機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)有：

1.亮度信號(hào)（Y）取樣率：13.5MHz。

2.Y/R-Y、B-Y取樣比：4:2:2

3.量化比特：8bit.

4.壓縮方式：MPEG-2

5.壓縮比：10：1

6.數(shù)據(jù)率：18mb/s

7.音頻：16b/48kHz,4通道

在上述指標(biāo)中，亮度信號(hào)（Y）的取樣率13.5MHz是依據(jù)CCIR601文件所規(guī)定的國(guó)際取樣頻率標(biāo)準(zhǔn)確定的。為了衡量數(shù)字視頻信號(hào)是否達(dá)到廣播級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在CCIR601文件中還規(guī)定了亮度信號(hào)與色度信號(hào)R-Y、B-Y的取樣比，這個(gè)比值即為4:2:2。量化比特也是由CCIR601文件所規(guī)定的，但它后來(lái)修改為10bit。

在上述指標(biāo)中，由于彩了10:1壓縮，使得數(shù)據(jù)率較低，這樣不僅保持了較好的黑種人質(zhì)量，而且有利于錄像機(jī)的整體設(shè)計(jì)。因?yàn)殇浵駲C(jī)在節(jié)目制作中有著十分重要的作用，所以錄像機(jī)的格式必須有十分良好的可編輯性。

在目前的數(shù)字錄像機(jī)中，除索尼Betacam-sx格式外，還有DVCAM格式，以及松下公司的DVCPRO格式、勝利公司的Digital-s格式等。它們?cè)谀承┘夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)上略有一些差異，但其取樣率都是13.5MHz。鑒于在本書(shū)中數(shù)字錄像機(jī)只是作為對(duì)數(shù)字電視整體的了解，因此，對(duì)其他格式的錄像機(jī)京不再予以介紹，望讀者見(jiàn)諒。

索尼Betacam-sx格式的錄像機(jī)，主要采用了幀間壓縮技術(shù)，它可以使幀精度編輯效果十分突出，為剪輯工作提供了極大方便及可靠性。

在數(shù)字錄像機(jī)中，常有基帶比特流和壓縮比特流兩種編輯方式。所謂基帶比特流編輯，是將壓縮后的數(shù)據(jù)解壓后進(jìn)行編輯和記錄，而壓縮比特流編輯是在不解壓的情況下直接利用壓縮比特流進(jìn)行編輯。對(duì)于兩者的分析與比較，這里就不再分析介紹，因?yàn)樗堰h(yuǎn)離電視維修知識(shí)的了解范圍了。[Page]

總之?dāng)?shù)字錄像機(jī)對(duì)整個(gè)數(shù)字化電視體系起著關(guān)鍵性的重要作用。

3.數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)

隨著科學(xué)技校的不斷發(fā)展，攝像機(jī)和錄像機(jī)正在向一體化方向發(fā)展。目前日本索尼公司、松下公司、勝利公司、夏普公司以及韓國(guó)的LG公司已有數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)推出。例如，1995年9月日本索尼公司推出的DCR-JX1000型數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)采用了分量記錄系統(tǒng)分別記錄寬帶亮度分量Y和色度分量R-Y、B-Y信號(hào)，具有3倍于模擬視頻的色度區(qū)域，其主要數(shù)字視頻規(guī)格有：

1.信號(hào)系統(tǒng)格式：北美和日本的NTSC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制式。

2.磁帶：6.35mm數(shù)字視頻盒帶。

3.記錄時(shí)間：60min

4.攝像器件：3只8.47mm(1/3英寸)CCD,41萬(wàn)像素。

5.錄像器：17.78mm(0.7英寸)彩色LCD系統(tǒng)，18萬(wàn)像素。

6.變倍鏡頭：F1.6(f5.9-59mm)

7.最低照度：8Lx。

8.音頻記錄格式：數(shù)字16bit,48kHz;(立體聲)12bit,32kHz.

9.外形尺寸：329mm×110mm×144mm

10.主機(jī)重量:1.4kg.

11.電池:NP-710

這種采用數(shù)字磁帶記錄的小型攝錄機(jī),極大地推進(jìn)了消費(fèi)電子數(shù)字化的進(jìn)程,同時(shí)不僅應(yīng)用于娛樂(lè),而且也十分適宜信息應(yīng)用.數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)的數(shù)字能力,可同個(gè)人計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)結(jié)合使用,為處理和傳送圖像數(shù)據(jù)開(kāi)辟新途徑.消費(fèi)用數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)系統(tǒng)可以25Mb/s的極快速度傳送視頻數(shù)據(jù),保證了同未來(lái)設(shè)備和系統(tǒng)的兼容性.這種小型數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)所用數(shù)字盒帶可以存儲(chǔ)11GB數(shù)據(jù),因此具有很大的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量.

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的全面普及與應(yīng)用,1995年,美國(guó)、日本、德國(guó)又先后研制出了以計(jì)算機(jī)硬盤(pán)為記錄媒體的數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)和計(jì)算機(jī)編輯系統(tǒng)，使全新的電視節(jié)目制作編輯方式數(shù)字非線(xiàn)性編輯技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)，從而形成了用數(shù)字化攝錄機(jī)記錄的，以MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)壓縮的32bit數(shù)字圖像信號(hào)。

4.數(shù)字式錄像磁帶

隨著數(shù)字?jǐn)z錄像機(jī)的出現(xiàn)，與之相適應(yīng)的數(shù)字磁帶也同時(shí)產(chǎn)生，它是用Multi Puretron材料蒸涂制作而成的。其記錄密度為VHS磁帶的六七倍，可記錄和重放精細(xì)清晰的圖像和具有臨場(chǎng)感的聲音。因此，它可以提供極優(yōu)的高密度數(shù)字信號(hào)輸出。

在國(guó)外，國(guó)在DVCAM磁帶中裝上了16kb或4kb的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，所以常把數(shù)字式錄像帶盒稱(chēng)為錄像帶盒存儲(chǔ)器。它可以配合數(shù)字處理攝錄一體機(jī)在拍攝過(guò)程中形成由攝像開(kāi)始就參與非線(xiàn)性編輯，從而完成在拍攝進(jìn)程中自動(dòng)生成索引畫(huà)面和記錄數(shù)據(jù)的兩類(lèi)常用信息。

所謂索引畫(huà)面，是指在攝錄活動(dòng)畫(huà)面的同時(shí)，每一個(gè)鏡頭的入點(diǎn)靜幀畫(huà)面都經(jīng)過(guò)縮小到原來(lái)的1/64面積之后，形成小的靜止畫(huà)面。在裝有16kb帶盒存儲(chǔ)器的DVCAM錄像帶上可記錄198幅索引畫(huà)面，而裝有4kb帶盒存儲(chǔ)器的DV錄像帶上可記錄45幅索引畫(huà)面。這些索引畫(huà)面住處全部記錄在磁帶最后一段素材的尾部。

所謂記錄數(shù)據(jù)，是指對(duì)拍攝時(shí)出現(xiàn)的場(chǎng)號(hào)、次號(hào)、入點(diǎn)/出點(diǎn)、時(shí)碼等許多十分重要信息進(jìn)行的數(shù)據(jù)記錄，并存放在帶盒存儲(chǔ)器中。

由于數(shù)字式錄像帶盒能夠產(chǎn)生上述兩種信息，而這種兩種信息的建立，會(huì)使DVCAM錄像機(jī)在讀取記錄數(shù)據(jù)的同時(shí)，可使顯示屏上顯示出相應(yīng)的索引畫(huà)面。這就為編輯提供了可靠數(shù)據(jù)，從而大大減少了傳統(tǒng)編輯過(guò)程中查看所有磁帶，進(jìn)行鏡頭剪輯、編輯、拷貝等所耗費(fèi)的時(shí)間。

由于有數(shù)字式錄像帶盒，便完全可以改變傳統(tǒng)的編輯模式。并且，從攝錄一體機(jī)到錄像機(jī)以及非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)，全部采用相同的離散余弦變換的壓縮方式，信號(hào)可以通過(guò)QSDI這一數(shù)字接口以四倍的速度傳輸，形成了一個(gè)全數(shù)字化鏈，它的最大特點(diǎn)還在于數(shù)碼流在反復(fù)的壓縮/解壓縮中不會(huì)有任何的信號(hào)損失，保證在拷貝過(guò)程中視頻圖像質(zhì)量不會(huì)降低。因此，數(shù)字式錄像帶盒將會(huì)完全取代目前普通的錄像帶盒。

5.數(shù)字性線(xiàn)性編輯

所謂數(shù)字非線(xiàn)性編輯，是一種應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)使視頻信號(hào)A/D量化記錄，編輯鏈路以MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮信號(hào)，以圖表方式檢索素材，編輯過(guò)程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理完成為特征的全新視頻制作技術(shù)。我們知道，在傳統(tǒng)的模擬線(xiàn)性編輯技術(shù)中，是利用攝錄機(jī)、編輯機(jī)等對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行攝取、加工的過(guò)程。通過(guò)剪輯、復(fù)制處理，最后形成了一條組合了視、音頻磁跡的模擬信號(hào)集合。這種傳統(tǒng)的模擬線(xiàn)性編輯技術(shù)，對(duì)素材先后次序不能進(jìn)行隨心所欲的調(diào)整與排序，不能隨意進(jìn)行插入非等長(zhǎng)于原[Page]CTL的畫(huà)面等操作，從而極大地限制了節(jié)目制作的靈活性與方便性。數(shù)字非線(xiàn)性編輯技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了傳統(tǒng)線(xiàn)性編輯中所存在的一系列問(wèn)題。

數(shù)字非線(xiàn)性編輯技術(shù)具有以下最為明顯的優(yōu)點(diǎn)：

（1）數(shù)字非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)全部的工作過(guò)程均以32bit數(shù)字量化壓縮算法完成，因此視頻信號(hào)處理鏈路基本不受外界噪波干擾，沒(méi)有傳統(tǒng)模擬線(xiàn)性編輯過(guò)程中的打火、失落、跟蹤不良現(xiàn)象產(chǎn)生，圖像質(zhì)量高。

（2）由于是數(shù)字信號(hào)的編輯，所以圖像質(zhì)量不會(huì)因設(shè)備的新舊而出現(xiàn)大的差別。

（3）制作節(jié)目快捷，高效。

（4）節(jié)小機(jī)時(shí)，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。傳統(tǒng)的視頻磁頭壽命為500-1000小時(shí)，計(jì)算機(jī)硬盤(pán)為300000小時(shí)。

（5）硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化，適應(yīng)多種編輯軟件，可隨意制作多種ADO特技，增加節(jié)目的可看性。

（6）具備多代拷貝而才劣化的特點(diǎn)。

（7）由于編輯系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，易于構(gòu)建大型甚至全球視頻網(wǎng)絡(luò)，從而使節(jié)目的交換及素材資料資源共享成為可能。

（8）由于視頻和音頻均可以被采集和量化，因而還可以應(yīng)用靜幀凍結(jié)技術(shù)，制作出多彩多姿的圖像電子郵件或軟件封面，在多媒體制作領(lǐng)域中加以應(yīng)用，

（9）設(shè)備體積小，便攜性能好，易于掛接計(jì)算機(jī)互聯(lián)風(fēng)格，編輯、傳輸工作可以隨時(shí)隨地進(jìn)行。

數(shù)字非線(xiàn)性編輯技術(shù)的硬件基礎(chǔ)是基于以高速CPU，SCSI硬盤(pán)陣列、高效動(dòng)態(tài)視頻圖形采集壓縮編碼處理器等為特征的計(jì)算機(jī)編輯系統(tǒng)，其軟件基礎(chǔ)多是以UNIX、WINDOWS、OS/2為平臺(tái)開(kāi)發(fā)的各種圖形、圖像編播制作系統(tǒng)。由于素材信息的標(biāo)識(shí)地址在硬盤(pán)中的排序是隨機(jī)的，因此編輯人員可以對(duì)其進(jìn)行任意調(diào)用、編輯，并加入多種多樣的ADO數(shù)字特技，用ALPHA通道，組織多達(dá)十余層的動(dòng)態(tài)疊加畫(huà)面，每層畫(huà)面中還可以獨(dú)立應(yīng)用多種濾波特技，形成多種綏繁復(fù)雜的影視形像。編輯人員無(wú)需考慮素材在硬盤(pán)物理地址中的先后順序與長(zhǎng)度，無(wú)需考慮圖像拷貝修改的次數(shù)與質(zhì)量，當(dāng)編輯圖表輸入、排序后，這些長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的圖像素材便由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行編輯、重放，錄制，無(wú)需人來(lái)干預(yù)。

總之，數(shù)字非線(xiàn)性編輯技術(shù)的興起給習(xí)慣于傳統(tǒng)線(xiàn)性編輯方式的電視工作者帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，迫使在視頻制作領(lǐng)域撳起了一場(chǎng)新的革命。

6.數(shù)碼流的壓縮技術(shù)

隨著數(shù)字化電視技術(shù)的興起，在我國(guó)由模擬制向數(shù)字化過(guò)渡中的一些標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，已擺在通向數(shù)字化的路口。根據(jù)最新數(shù)字技術(shù)及數(shù)字設(shè)備的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，將是數(shù)字化后的電視信號(hào)能否正常播出與傳輸?shù)年P(guān)鍵問(wèn)題。因?yàn)?，由于?jì)算機(jī)技術(shù)以及磁盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)/服務(wù)器的非線(xiàn)性編輯技術(shù)，將使數(shù)字化后的電視信號(hào)數(shù)據(jù)量極大，使1秒時(shí)間內(nèi)的視頻圖像占據(jù)27MB，碼率高達(dá)216Mbps，對(duì)硬件要求十分嚴(yán)格。

目前，在廣播電視領(lǐng)域，數(shù)字壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有依據(jù)1982年國(guó)際上制定的CCIR601建議書(shū)中所確定的能實(shí)現(xiàn)PAL和NTSC兩種制式兼容的4:2:2分量編碼標(biāo)準(zhǔn)而實(shí)行的MJPEG和MPEG-2兩種方式。

（1）JPEG是對(duì)靜止圖像采用幀內(nèi)編碼壓縮，M-JPEG是把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的“靜止圖像”來(lái)處理，如以每秒25幀的速度來(lái)完成對(duì)靜止圖像壓縮。這種壓縮方式只對(duì)幀內(nèi)的空間冗余進(jìn)行壓縮不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，因此，其壓縮效率不高。但這種壓縮方式單獨(dú)、完整地壓縮每一幀，在編輯過(guò)程中可隨機(jī)存取任意幀，精確到幀的編輯。MJPEG的壓縮和解壓縮是對(duì)稱(chēng)的，可由相同的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。

M-JPEG方式在廣播播級(jí)，圖像質(zhì)量為D1、D5時(shí)的壓縮比為1，碼率為165.6Mbps，存儲(chǔ)時(shí)間為0.8min/GB；在專(zhuān)業(yè)級(jí)，圖像質(zhì)量為S-VHS，HIB時(shí)的壓縮比為8，碼率為20.7Mbps，存儲(chǔ)時(shí)間為6.46min/GB

（2）MPEG-2是一種應(yīng)用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)與離散余弦變換的編碼，在編碼時(shí)，圖像序列被分為I幀、P幀和B幀，然后對(duì)其采取不同的壓縮編碼方式。其中：I幀為幀內(nèi)編碼幀；P幀為前向預(yù)測(cè)編碼幀；B幀為雙向預(yù)測(cè)幀。

在幀間預(yù)測(cè)壓縮中，以若干幀圖像作為一個(gè)GOP（圖像組）進(jìn)行處理時(shí)，視頻圖像的幀數(shù)愈多，同等壓縮比下圖像質(zhì)量就愈高。但是它對(duì)后期制作中隨機(jī)存取某一幀不利。[Page]

MPEG-2與M-JPEG相比較，最為突出的特點(diǎn)是：在處理圖像的“簡(jiǎn)單”與“復(fù)雜”區(qū)域能自動(dòng)變換壓縮率，在同一幀內(nèi)使用不同的壓縮比，而在M-JPEG中，同一幀內(nèi)必須使用用一壓縮比。同時(shí)，在壓縮成丁同像質(zhì)量的條件下，MPEG-2圖像所占的空間只是M-JPEG圖像的10~-15%，因此，在圖像采集、制作、傳輸、播出各領(lǐng)域中，MPEG-2已是主流壓縮格式。

1996年1月，國(guó)際慕尼黑會(huì)議確認(rèn)了具有高廣播圖像質(zhì)量和高編輯精度的MPEG-2MP@ML標(biāo)準(zhǔn)。它更能夠容許較短的GOP，使之適應(yīng)于節(jié)目制作的精確編輯。