MPEG基礎(chǔ)和協(xié)議分析指南 (包括DVB和ATSC)

MPEG 基礎(chǔ)和協(xié)議分析指南:很明顯，無損壓縮雖然十分理想，但它卻不能提供視音
頻應(yīng)用所需要的數(shù)據(jù)壓縮量。然而，正因為它是無損壓縮，所以它可用于系統(tǒng)的任意點，通?？捎迷谟袚p壓縮器的數(shù)據(jù)輸出端。
如果除去信息中的冗余度并不能滿足所需要的數(shù)據(jù)壓縮量，那就必須要丟棄某些（非冗余的）信息。有損壓縮系統(tǒng)就是通過去除不相關(guān)的信息或相關(guān)性較低的信息來實現(xiàn)所需要的壓縮量。不存在對任意數(shù)據(jù)流均為適用的通用的有損壓縮技術(shù)；因為對相關(guān)性的評價只能就應(yīng)用內(nèi)容本身才能確定，在壓縮時應(yīng)當(dāng)了解數(shù)據(jù)代表什么，它又是如何使用的。在電視情況下，圖象和聲音的再現(xiàn)是為人眼系統(tǒng)和聽覺系統(tǒng)而提供的，因此，在設(shè)計一個有效的壓縮系統(tǒng)時，就必須充分考慮人的主觀感受因素。在視頻信號中，某些信息是不能被人的視覺系統(tǒng)所察覺的，因此，這樣的信息內(nèi)容就是真正的無關(guān)信息。只丟棄無關(guān)圖象信息的壓縮系統(tǒng)可稱為視覺無損壓縮系統(tǒng)。
1.4 壓縮在電視中的應(yīng)用
電視信號，無論是模擬還是數(shù)字，總包含有大量的信息。
在電視發(fā)展的早期實際上已經(jīng)在使用帶寬壓縮技術(shù)了。
最早的例子或許是隔行掃描。對于給定的行數(shù)和給定的
圖象刷新速率，隔行掃描使信號的所需帶寬壓縮了一半。
隔行掃描是有損處理，在隔行掃描中，由于垂直信息和
瞬態(tài)信息之間的干擾而有所失真，從而降低了圖象中的
垂直清晰度。不過，所丟棄的大多數(shù)信息主要是無關(guān)信
息，因此，在電視發(fā)展的早期，在清晰度和帶寬均可接
受的情況下，隔行掃描是一項簡單的、成功的技術(shù)。然
而，在復(fù)雜的數(shù)字壓縮處理過程中，隔行掃描及其失真
卻帶來了新的問題。MPEG-2 技術(shù)中的一些復(fù)雜性，就是
因為需要處理隔行掃描信號而帶來的。與處理逐行掃描
信號相比較，編碼效率要低些，信號損失也要大些。
在電視發(fā)展過程中，彩色的出現(xiàn)又帶來了新的課題。彩
色攝像機產(chǎn)生的是GBR 信號，這樣，彩色信息量就是單
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色信息的三倍－就需要三個單色通道傳輸彩色信息。
為了解決這一問題，第一步就是將GBR 信號轉(zhuǎn)換為一個
亮度信號（通常以Y表示）和兩個色差信號即U和V信號，
或I和Q信號。抽取亮度信號是在解決與單色接收機的兼
容性問題上前進(jìn)了一大步，然而，信號帶寬的減小主要
還是來自于色差信號的處理。
現(xiàn)在來考察人的視覺系統(tǒng)。人眼對亮度敏感，可以“看
見”分辨率很高的圖象。其它的彩色信息，人眼的分辨率
就要低得多。這樣的綜合效果就是，在受到某種限制的
情況下，如果將代表亮度場景的、清晰的單色圖象與模
糊的（低帶寬）彩色信息相重疊，那么仍將出現(xiàn)清晰的彩
色圖象。這一優(yōu)點在處理GBR信號時是不可能具備的，因
為GBR 中的每一種信號既包含亮度信息，又包含彩色信
息。然而，在YUV域中，大多數(shù)亮度信息被Y信號所傳送，
極少量的信息由色差信號傳送。這樣，就有可能濾除一部分彩色色差信號以大幅度地降低所需傳送的信息。以上是消除（大多數(shù)）無關(guān)信息的一個例子。在通常的觀看條件下，人的視覺系統(tǒng)不能顯著地感受到色差信號中的高頻信息，因此，色差信號中的高頻信息也可以被放棄。在NTSC 電視傳輸中，每路色差信號中只傳送大約500KHz 以內(nèi)的信號頻率分量，但在許多應(yīng)用中，圖象仍然是相當(dāng)清晰的。