基礎視瀕知識

[psac]

作者：佚名



一、NTSC彩色電視制式：



它是1952年由美國國家電視標準委員會指定的彩色電視廣播標準，它採用正交平衡調幅的技術方式，故也稱為正交平衡調幅制。美國、加拿大等大部分西半球國家以及中國的台灣、日本、韓國、菲律賓等均採用這種制式。



二、PAL制式：



它是西德在1962年指定的彩色電視廣播標準，它採用逐行倒相正交平衡調幅的技術方法，克服了NTSC制相位敏感造成色彩失真的缺點。西德、英國等一些西歐國家，新加坡、中國大陸及香港，澳大利亞、新西蘭等國家採用這種制式。PAL制式中根據不同的參數細節，又可以進一步劃分為G、I、D等制式，其中PAL－D制是我國大陸採用的制式。



三、SECAM制式：



SECAM是法文的縮寫，意為順序傳送彩色信號與儲存於恢復彩色信號制，是由法國在1956年提出，1966年制定的一種新的彩色電視制式。它也克服了NTSC制式相位失真的缺點，但採用時間分隔法來傳送兩個色差信號。使用SECAM制的國家主要集中在法國、東歐和中東一帶。



為了接收和處理不同制式的電視信號，也就發展了不同制式的電視接收機和錄像機。



一、 高頻或射頻信號



為了能夠在空中傳播電視信號，必須把視瀕全電視信號調製成高頻或射頻（RF－Radio Frequency）信號，每個信號佔用一個頻道，這樣才能在空中同時傳播多路電視節目而不會導致混亂。



大陸採樣PAL制，每個頻道佔用8MHz的帶寬；美國採用NTSC制，電視從2頻道至69頻道，每個頻道的帶寬為4MHz，電視信號頻帶共佔用54 MHz至806 MHz的信道。有線電視CATV（Cable Television）的工作方式類似，只是它通過電纜而不是通過空中傳播電視信號。



電視機在接收受到某一頻道的高頻信號後，要把全電視信號從高頻信號中解彈出來，才能在螢幕上重現視瀕圖像。



二、復合視瀕信號



復合視瀕（Composite Video）信號定義為包括亮度和色度的單路模擬信號，也即從全電視信號中分離出伴音後的視瀕信號，這時的色度信號還是間插在亮度信號的高端。由於復合視瀕的亮度和色度是間插在一起的，在信號重放時很難恢復完全一致的色彩。

這種信號一般可通過電纜輸入或輸出到家用錄像機上，其信號帶寬較窄，一般只有水準240線左右的分解率。早期的電視機都只有天線輸入連接阜，較新型的電視機才備有復合視瀕輸入和輸出端（Video In，Video Out），也即可以直接輸入和輸出解調後的視瀕信號。視瀕信號已不包含高頻份量，處理起來相對簡單一些，因此電腦的視瀕卡一般都採用視瀕輸入端獲取視瀕信號。由於視瀕信號中已不包含伴音，故一般與視瀕輸入、輸出連接阜配套的還有音瀕輸入、輸出連接阜（Audio－In、Audio－Out），以便同步傳輸伴音。因此，有時複合式視瀕接頭也稱為AV（Audio Video）口。



三、S－Video信號



目前有的電視機還備有兩份量視瀕輸入連接阜（S－Video In），S－Video 是一種兩份量的視瀕信號，它把亮度和色度信號分成兩路獨立的模擬信號，用兩路導線分別傳輸並可以分別記錄在模擬磁帶的兩路磁跡上。


這種信號不僅其亮度和色度都具有較寬的帶寬，而且由於亮度和色度分開傳輸，可以減少其互相干擾，水準分解率可達420線。與復合視瀕信號相比，S－Video可以更好地重現色彩。



兩份量視瀕可來自於高階攝像機，它採用兩份量視瀕的方式記錄和傳輸視瀕信號。其它如高階錄像機、雷射視盤LD機的輸出也可按份量視瀕的格式，其清晰度比從家用錄像機獲得的電視節目的清晰度要高得多。



不同制式的電視機只能接收和處理其對應制式的電視信號。當然，目前也發展了多制式或全制式的電視機，這為處理和轉換不同制式的電視信號提供了極大的方便。全制式電視機可在各國各地區使用，而多制式電視機一般為指定範圍的國家生產。如Panasonic TC-2188M多制式電視機，適用於PAL－D，I制和NTSC（3.58）制，也即它可以在中國大陸（PAL－D）、香港（PAL－I）和日本（NTSC 3.58）使用。



視瀕序列的SMPTE表示服務機構



通常用時間碼來識別和記錄視瀕資料流中的每一畫格，從一段視瀕的起始畫格到終止畫格，其間的每一畫格都有一個唯一的時間碼位址。根據動畫和電視工程師協會SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers）使用的時間碼標準，其格式是：小時：分鍾：秒：畫格，或 hours：minutes：seconds：frames。 一段長度為00：02：31：15的視瀕片段的播放時間為2分鍾31秒15畫格，如果以每秒30畫格的速率播放，則播放時間為2分鍾31.5秒。



根據電影、錄像和電視工業中使用的畫格率的不同，各有其對應的SMPTE標準。由於技術的原因NTSC制式實際使用的畫格率是29.97fps而不是30fps，因此在時間碼與實際播放時間之間有0.1%的誤差。為了解決這個誤差問題，設計出丟畫格（drop-frame）格式，也即在播放時每分鍾要丟2畫格（實際上是有兩畫格不顯示而不是從文件中移除），這樣可以保證時間碼與實際播放時間的一致。與丟畫格格式對應的是不丟畫格（nondrop-frame）格式，它忽略時間碼與實際播放畫格之間的誤差。



視瀕壓縮編碼的基本概念



視瀕壓縮的目標是在盡可能保證視覺效果的前提下減少視瀕資料率。視瀕壓縮比一般指壓縮後的資料量與壓縮前的資料量之比。由於視瀕是連續的靜態圖像，因此其壓縮編碼算法與靜態圖像的壓縮編碼算法有某些共同之處，但是運動的視瀕還有其自身的特性，因此在壓縮時還應考慮其運動特性才能達到高度壓縮的目標。在視瀕壓縮中常需用到以下的一些基本概念：



一、有損和無損壓縮：



在視瀕壓縮中有損（Lossy ）和無損（Lossless）的概念與靜態圖像中基本類似。無損壓縮也即壓縮前和解壓縮後的資料完全一致。多數的無損壓縮都採用RLE行程編碼算法。有損壓縮意味著解壓縮後的資料與壓縮前的資料不一致。在壓縮的程序中要丟失掉一些人眼和人耳所不敏感的圖像或音瀕訊息，而且丟失掉的訊息不可恢復。幾乎所有高度壓縮的算法都採用有損壓縮，這樣才能達到低資料率的目標。丟失掉的資料率與壓縮比有關，壓縮比越小，丟失掉的資料越多，解壓縮後的效果一般越差。此外，某些有損壓縮算法採用多次重複壓縮的方式，這樣還會引起額外的資料遺失。



二、畫格內和畫格間壓縮：



畫格內（Intraframe）壓縮也稱為空間壓縮（Spatial compression）。當壓縮一畫格圖像時，僅考慮本畫格的資料而不考慮相鄰畫格之間的冗余訊息，這實際上與靜態圖像壓縮類似。畫格內一般採用有損壓縮算法，由於畫格內壓縮時各個畫格之間沒有相互關係，所以壓縮後的視瀕資料仍可以以畫格為服務機構進行編輯。畫格內壓縮一般達不到很高的壓縮。



採用畫格間（Interframe）壓縮是關於許多視瀕或動畫的連續前後兩畫格具有很大的相關性，或者說前後兩畫格訊息變化很小的特點。也即連續的視瀕其相鄰畫格之間具有冗余訊息，根據這一特性，壓縮相鄰畫格之間的冗余量就可以進一步提高度壓縮量，減小壓縮比。畫格間壓縮也稱為時間壓縮（Temporal compression），它通過比較時間軸上不同畫格之間的資料進行壓縮。畫格間壓縮一般是無損的。畫格差值（Frame differencing）算法是一種典型的時間壓縮法，它通過比較本畫格與相鄰畫格之間的差異，僅記錄本畫格與其相鄰畫格的差值，這樣可以大大減少資料量。





三、對稱和不對稱編碼：



對稱性（symmetric）是壓縮編碼的一個關鍵特徵。對稱意味著壓縮和解壓縮佔用相同的計算處理能力和時間，對稱算法適合於既時壓縮和傳送視瀕，如視瀕會議套用就以採用對稱的壓縮編碼算法為好。而在電子出版和其它多媒體套用中，一般是把視瀕預先壓縮處理好，爾後再播放，因此可以採用不對稱（asymmetric）編碼。不對稱或非對稱意味著壓縮時需要花費大量的處理能力和時間，而解壓縮時則能較好地既時回放，也即以不同的速度進行壓縮和解壓縮。一般地說，壓縮一段視瀕的時間比回放（解壓縮）該視瀕的時間要多得多。例如，壓縮一段三分鍾的視瀕片斷可能需要10多分鍾的時間，而該片斷既時回放時間只有三分鍾。



MPEG（Moving Picture Experts Group）是1988年成立的一個專家組。這個專家組在1991年制定了一個MPEG－1國際標準，其標準名稱為「動態圖像和伴音的編碼－－用於速率小於每秒約1.5兆比特的數位儲存於媒體（Coding of moving picture and associated audio－－for digital storage media at up to about 1.5Mbit / s）」。這裡的數位儲存於媒體指一般的數位儲存於設備如CD－ROM、硬碟和可擦寫光碟等。MPEG的最大壓縮可達約1：200，其目標是要把目前的廣播視瀕信號壓縮到能夠記錄在CD光碟上並能夠用單速的光碟驅動器來播放，並具有VHS的顯示品質和高傳真立體伴音效果。MPEG採用的編碼算法簡稱為MPEG算法，用該算法壓縮的資料稱為MPEG資料，由該資料產生的文件稱MPEG文件，它以MPG為文件後面。