试论广播电视常用的视频技术

陈锡兵　吴海峰

【摘要】广播电视技术日益发展，与之对应的视频技术也日新月异，视频的格式由起初的模拟技术发展到现在的数字高清，而视频接口技术也从复合发展到色差再到分量等。本文就针对现在广播电视技术中常用的视频技术做出研究。

【关键词】广播电视；视频技术；视频格式

1.视频格式

1.1 模拟视频

所谓模拟方式就是采用模拟波的形式把视频信号存储在录象带中。模拟视频最大的缺点就是在复制过程中会产生一定的损耗，副本的质量比正本要稍差一些，而且视频的质量也会逐渐下降，并且反复回放也会使原始的素材带由于受到磨损而影响视频质量。现在使用模拟视频，通常会把模拟信号先转换为数字信号，将其存储至硬盘中。这个过程是利用视频采集卡或者其它转换设备来实现的。编辑结束后，再利用视频采集卡将节目再转换为录像带。当然由于模拟格式存在的这些不足，现在在省市一级的电台中应用的比较少。

1.2 数字视频

数字视频的含义非常广泛，流行于网络的数字电影短片、家用的DV格式录像带、DVD等都属于数字视频，只是其存储的格式有差异。

1.2.1 非压缩格式

数字视频的格式分为压缩与非压缩两种，其中非压缩格式是把原始的信号码率直接记录后输入信号，这种记录格式为无损记录，它将信号原始的水平最大化的保持下来。非压缩记录格式包括D1、D2以及D3和D5系列，其中由于其记录方法不同，所以又分数字分量以及数字复合两种，D1和D5属于数字分量，而D2和D3则是数字复合。可以说它们所代表的是视频设备的最高标准，不仅信号损失为最小，而且其图像质量也是最好的。不过由于其图像数据量非常大，所以相应的对机器的硬件要求也非常高，并且价格昂贵，所以目前还只有少数对画质要求高的视频公司应用。

1.2.2压缩格式

所谓的压缩格式顾名思义就是视频处理过程中运用了数字压缩技术，目前比较常用的有 DV、MPEG、M-JPEG 等，并且各种压缩技术要参照不同的压缩标准，因此一些数字录像机也应运而生，比如 DV、DVCAM、DIGITAL 等规格。数字录像机把图像信号进行压缩后再存储在磁带中，这样做不仅图像的质量得到了保证，图像信号数据以及设备的体积也相应的减少，并且磁带的用量也减少了。可以说压缩技术使得以最小的成本使得信号损失降到最小的目的得以实现。下面详细介绍一下数字视频压缩的方式 ：首先来看 JPEG，一般静止的图像连续变化时会采用 JPEG 进行压缩，其连续变化包括颜色以及灰度等级两个方面。JPEG 有两种压缩方法，一种是基于 DCT 的压缩，这种是有损压缩，另外一种是预测压缩，为无损压缩。不过常用的是 DCT 压缩，这种压缩方法简单有效、先进且易于交流，所以应用非常广泛。其次来看M-JPEG，按照活动图像的正常要求速度，这种压缩方法每秒可以对 25 帧图像采用帧内压缩的方法完成每一帧的压缩。其一系列帧其实是一个JPEG信号流，每一帧都是一个独立的信号。这种压缩方法最大的优势就是编辑方便，每一帧都可以任意编辑，因此在进行非线性编辑应用时这种方法为最佳选择。M-JPEG的压缩与解压是互相对称的，采用同样的软件和硬件均可以实现压缩和解压，但是其占用的储存空间和带宽比较多。再来看 DV 压缩，这种压缩方法是专门针对家用录像机而设计的，其适用于标准清晰度以及高清晰度电视。其使用4:1:1编码、13.5MHz采样率，提高信噪比采用8比特代码，空间压缩比为 5:1。其实DV实质上是对不活动视频图像的场间而非帧间进行压缩，从而获取其压缩比。广播电视常用两种DVCPR0摄像机机型，即DVCPR025和DVCPR050。最后来看MPEG，基于MPEG标准数字压缩一般步骤为 ：把模拟视频转换为数字视频后，再按照时序进行分组，各个GOP（图像组）选定一个基准图像，再利用运动估计以减少图像间的时间冗余，最后把运动估计误差以及基准图像做离散余弦变换、熵编码以及系数量化，从而消除空间冗余。

1.3 按清晰度划分

按照清晰度划分录像带的种类，可以分为标清及高清两种。所谓标清即视频格式的视频规范为标准清晰度，模拟格式及数字格式都属于标清。常用的 VHS、数字Betacam以及M2、Hi-8 等都属于标清格式。而所谓高清顾名思义即格式的清晰度标准相对较高，其相当于标清视频，采用4:3宽高比，其可视面积为 16:9。高清视频无论是帧速还是分辨率都相对较高，无论是临场感或者清晰度都有大幅度提升，视频的质量得到很大改善，也是视频技术发展的主流方向。现在很多电视台在后期制作时要配套使用非线设备，才可以编辑及输出高清视频。

2.视频的输入及输出接口

在电视台进行视频的设备连接时，会遇到各种视频信号，且所对应的机型也各不相同，视频输出及采集的质量是由所使用的信号来决定的，一些常用的设备后面板会有视频接口，下面我们就来看一些常用的视频接口。复合 ：复合是最常用的视频信号，其视频信号质量也最低，它全部的颜色以及亮度信息都是利用一对电缆进行传送的。大多数的视频设备都有复合输出，该格式采用单个的 BNC 或者 RCA接头。通常在监审画面时常用到复合视频信号，但是因为串色以及场序列的问题，编辑时几乎不再用复合信号。S-Video：视频的色度及亮度信息是能过两根视频线进行传递的，再利用一个四芯 DIN 插头作连接插口，这种视频信号的图像相对于复合视频来说，颜色质量更高，且更为清晰。分量 YUV：一般专业的模拟视频设备都配置有分量YUV视频输入及输出。这种视频接口的亮度、红色差及蓝色差信息分别利用三根视频线进行传递，因此视频的颜色质量非常准确，很多电视台都仍在使用。IEEE1394：它是DV数字视频的专业标准，通常也称其为iLINK，利用这种接口可以从很多机型中采集和输出质量相对较高的数字视频信息。SDI：为串行数字接口，是未经压缩的数字视频标准，数字分量信号未被压缩，采用一根视频来传送这些信号，其视频质量相对较高，并且具备多代复制性。很多视频设备只需一根SDI连接0线就能同步发送音频及视频信息。SDTI：这是一种可以利用一根视频线传送压缩数据的接口，因为数据经过压缩，所以其传输速率可以超过实时速率，不过其与所配置的接口卡型号相关。利用 SDTI能以倍速或两倍速传送DVCPRO 或者DVCPRO50格式的素材。此外，还有高清晰串行数字接口，其比 SDI 的带宽版本更为高级。[科]

【参考文献】

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［３］谢红军,从继成.提高数字视频清晰度的方法探讨[J].天中学刊,2007,(02).

［４］William Boldt.视频输出发展的内在趋势[J].中国电子商情(基础电子),2010,(04)．