数字视频分量编码4：2：2、4：1：1和4：2：0取样格式简介
数字视频分量编码4:2:2、4:1:1和4:
2:0取样格式简介
播室数字化分量编码
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在这里我们可以看到,亮度信号的抽样频率是 13.5MHz,两个色差信号的抽样频率是6.75MHz,其 抽样频率之比为4:2:2,为此我们也把它称之
.同理,如果3个信号的抽样频率均取 4:2:2格式
l3.5MHz的话,则称为4:4:4格式.4:4:4格式一般 用于对信号处理质量要求较高的设备,以适合更高 图像质量要求.另外,根据不同场合的需求,经常 用到的还有4:1:l和4:2:0格式等等.
综上所述,CCIR601建议使得模拟电视的3种 制式在数字分量编码标准的基础上得到了统一.今 后全世界在数字电视的领域里将统一使用一种制 式,不再像模拟时代那样为各种制式间的转换而烦 恼.
34:1:1与4:2:0格式的区别
4:2:2格式是CCIR建议的数字电视演播室数字 化分量编码标准.但是在实际工程应用中,我们还 经常可以看到其它的格式在使用,例如:为了节约 带宽,降低成本,在不影响视觉效果的情况下,还 有将色差信号抽样频率取为较低标准的4:l:1和 4:2:0格式.
那么4:1:1和4:2:0格式之间有什么相同之处, 又有什么差别呢?首先相同之处在于4:1:l和
4:2:0格式对亮度Y信号的处理是相同的,都以 13.5MHz的抽样频率取样,区别在色差信号的处理方 面.对于4:l:l来说,比较好理解,即色差信号 Cr和Cb分别以3.375MHz的频率取样,Y,Cr和 Cb的比值为4:l:l.在数据传送时,每一行传送亮 度样值Y为720个,色差样值Cr和Cb各180个, Cr和Cb样值的总和为360个.对于4:2:0来说,则 采用了另一种处理方式,即对色差信号Cr和Cb都以 6.75MHz的频率取样,但在数据传送时,除亮度样值 Y为720个外,每一行只传送两种色差样值Cr和 Cb其中的一种,其样值也为360个,两种色差样值 每行交替传送,这就是通常所说的4:2:0取样格 式.在两种系统中,cr和Cb取样的起点和Y是相同 的.在这里我们要注意4:2:0中的0,它表示的是两 种色差样值在传送时是每行交替进行的,而绝不是 有一个色差信号不取样.这点比较容易被人误解. 概括起来说,4:1:l格式在每一个有效行内,都 有亮度样值720个,色差样值cr和Cb各180个;而 4:2:0格式在每一个有效行内,除有亮度样值720个 外,只有色差样值Cr或Cb其中的一种360个出现, 在相邻的有效行之间Cr,Cb交替出现.这就是 4:l:l和4:2:0的不同之处.
?——Y信号样值
0——cr信号样值
0——cb信号样值
图13种取样格式的比较
图1所示为3种取样格式的比较.
从图中可以看出,4:2:0并非Cb取样为0,而是 和4:1:1相比,在水平方向上提高1倍色差采样频
率,但在垂直方向上以Cr,Cb间隔的方式减小一半 色差采样.
44:1:1与4:2:0的优缺点
4:l:1与4:2:0这两种取样格式孰优孰劣不能一 概而论,它们对图像质量的影响各有利弊.4:2:0是 在垂直方向上牺牲了彩色清晰度,而4:1:1则是在 水平方向上牺牲了彩色清晰度.就直观上讲,前者 在显示方面有一定优势,因为人眼对水平方向上的 细节更敏感一些,而后者在多代复制性能上表现得 更加突出一些.一般在Dv实际应用中,NTSC制式采 用4:1:1格式,PAL采用4:2:0格式.
4:2:2是CCIR601建议的格式,它比较完整地 保留了模拟视频信号的原始信息.而4:l:l和 4:2:0这两种格式相对于4:2:2格式来说,随着色差 信号取样频率减半,带宽也随之减半.这样便可以 大量地节省带宽,但是它们的缺点也是显而易见 的.彩色信号带宽信息减半,场取样比减半,导致 了后期制作中的一些重要信号信息的丢失,如色键 等.因此由这两种非标准取样格式而产生的彩色数 字电视信号就不再适合作高质量的多代编辑,但是 用于普通的新闻采访和窄带传输却是绰绰有余.用 平常的话说就是牺牲带宽而换得节省设备费用. 4:2:2格式同4:1:1及4:2:0格式系统相比,其高质 量视频图像的效果是显而易见的.
(收稿日期2007—0卜04)
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作者简介:杨林,男,本科学历,高级工程
2007年第02期l03
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