一、高清與標清的區別
1、所謂標清與高清是由廣播電視行業發展中引用過來的,在廣播電視行業中,標清的概念是原有的NTSC制、PAL制和SECAM電視信號所能代表的清晰度,從模擬角度衡量時,視頻的帶寬在5MHZ左右(PAL制和SECAM制),NTSC制的模擬寬帶在4MHZ左右。按照帶寬與掃描線能分辨的對應關系,每1MHZ帶寬能對應80條掃描線左右,所在廣電行業也有一種標準,是按掃描線分清晰度,如廣播級的攝像設備等,至少要求能達到350線到400線,這是按模擬方式分的,當轉入數字視頻時,由于廣電的標準是8bit.4:2:2,對應每一行正程的信號,用13.5MHZ采樣,其有效的像素點可采集到704點左右(52.2μs×13.5MHZ=704.7),因此,按數字視頻的分類方式,PAL制與SECAM制的分辨率能達到704×576,而NTSC制的分辨率為704×476,這就和我們一般的IT行業中的分辨率對應上了。因此,對圖像信號而言,我們認為704×576(或704×476)隔行掃描是標清的標準。隨著電視行業的發展,出現了高清電視,其采用的是按數字的分辨率方式表現,如720p指的是1280×720逐行掃描,1080i指的是1920×1080隔行掃描,1080p指的是1920×1080逐行掃描。當然,對應CRT顯示方式,576p(704×576)(或476p)也算是高清,但我們一般不去理會它。
結論1:電視行業的標清是704×576(或704×476隔行掃描),而高清的標準是720p,1080i和1080p等。
2、在視頻會議應用領域,由于原來的技術發展和網絡條件的限制,按通訊行業的標準,只能提供1CIF的圖像通道,其對應的分辨率是352×288(704×576的1/4左右),逐行掃描,這種分辨率比較低,也就能達到VCD一級的水平,現在隨著壓縮技術的發展,網絡的建設也提供了高帶寬的通訊的基礎,因此出現了高清視訊的概念,其標準是至少4CIF。其分辨率能達到704×576,就是電視行業中的標清的標準,但是逐行掃描的,清晰度能達到DVD的標準,這是高清視訊當初的水平,目前的狀態是,圖像可達到8~9CIF,至少能達到720p的標準,從設備本身而言,能達到1080i和1080p,但在應用中要看網絡能提供多少帶寬了,當前有些用戶,包括工程人員,以為視訊會議的高清是與廣電行業的高清一致的,這多少是個誤區,以目前看,視訊行業能達到720p就已經不錯了,實際上576p就已經算是高清了,因此在與客戶溝通中和方案設計時要心中有數,不過所幸的是,目前各種設備的指標都在向1080p靠攏,只要帶寬能保障,提高分辨率是可行的。
結論2:視訊的高清標準與廣電的不同,其清晰度一方面取決于設備,更重要的是取決于網絡。
二、各種壓縮算法介紹
視頻圖像變成數字化的圖像后,在標清的情況下,碼流能達到270Mb/s(10bit4:2:2格式,其中10bit是由于8bit并行數據轉換為串行數據時經過的最小非歸零編碼方式的8bit 到10bit的轉換,因此為13.5M×10bit×2=270 Mb/s,對應廣電的1/2D1格式),在網絡中輸入,不可能占用如此的帶寬,因此要對圖像進行壓縮。壓縮從簡單理解的角度上看,就是將圖像中一些有規律的像素用最小的數據量代表,如一張“白”紙中,大面積都是“白”,只是“白”的程度上有一定的區別,因此我們可以傳一像素點的“白”的真實數值,周圍的“白”只要顯示有多少點“白”點,每個點的“白”與基點相比差了多少就可以了,這樣可以大量地節省數據量,如果單用一幅畫的內容相關進行壓縮,稱為“靜態壓縮(JPEG)”,但圖像是連續的,連續幀之間的圖像相關也很大,比如一個人在講演,除了人在運動之外,其它的背景是基本不動的,因此很大一部分數據在相當長的時間內是不變化的,如果我們只給出不變化的時間,那這一部分的數據大體上為“0”了,這將極大地壓縮數據量當然也可以將某些幀的數據不傳,即每秒不是25幀而是比如20幀或更少,這種圖像是“動態”的不是實時的,利用運動圖畫的幀間相關進行壓縮的算法稱為“動態壓縮”(MPEG),動態壓縮經歷了十幾年的發展,由最早的MPEG到MPEG2、MPEG4等發展,另外,考慮到數據的通訊傳輸,針對郵電行業也推出了一系列的壓縮算法,如H、32×系列,H、26×系列,幾年前,大量的視訊終端所采用的壓縮標準H、263標準,目前,H、264標準是較新的應用標準,壓縮算法越好,在同樣帶寬的情況下,圖像的質量就越好,如MPEG4,基本上就是DVD中有一種所謂DVD9的格式相似,(能在一張DVD盤中裝幾部到十幾部電影),而且圖像質量大致看上去沒有太大問題,只要不過于強調細節的話,是完全可以應用的,MPEG4和H、263的水平基本相當。因此,一、二年前出的許多視訊終端產品采用的往往是MPEG4或H、263的標準,大家可以適當留心一下,目前采用的算法是H、264,它能在同樣分辨率和圖像效果的情況下,將占用帶寬壓縮一半(與H、263和MPEG4相比)或者在同樣帶寬情況下,H、264的圖像清晰度比H、263和MPEG4好一倍。
三、視訊設備當前的狀態
幾年前的設備以H、263壓縮標準為主,在同等帶寬的情況下,圖像質量略差,近一兩年來新出現的設備以H、264標準為主,并且國內廠家的產品采用H、264標準的居多,發展上也比國外產品感覺上要好一些,至少應該是同等檔次,如原有的許多國外產品支持512Kb/s的H、264水平時,國內的水平已經達到760Kb/sH、264水平。隨后又能達到2Mb/s H、264的水平,當然現在又出現了支持8Mb/S H、264水平,內置有多點MCU的視訊終端設備。有一個經驗數據,據說在384 Kb/s左右時,一般的圖像就可以連續地,主觀上沒有什么大缺陷地實時傳遞了,或者也就是說,在保證384 Kb/s的帶寬時,應該能達到實時的高清(576p)的圖像質量了。
作為一套高清的視訊會議系統,壓縮算法和網速是最主要的指標,但要達到高清的效果,周邊設備如攝像機、顯示設備以及信號通道傳輸設備等都要求達到高清的水平,如果選用標準的(廣電行業標準)的攝像機,其分辨率能達到576i的水平,那么想達到高清(視訊行業標準)576p或更高的水平就顯得不夠了,應該選用高清的攝像機,而攝像機的輸出如果采用復合視頻方式,其模擬帶寬也就是5MHz(PAL、SECAM制)左右,不能滿足高清的要求,因此應采用HD—SDI、DVI或HDMI等方式輸出,至少應是YPbPr方式,這給后續應用造成了許多不便,我們后續的文章中將繼續介紹。顯示設備目前沒有大問題了,想找到支持720p以上甚至1080p的平板電視、投影機都不是難的,信號通道設備中,切換、分配、傳輸設備達到1080p已經沒有問題,圖像處理器也能支持甚至1080p的圖像輸入,因此高清視訊系統的應用在設備層面的障礙不存在。
但高清信號由于歷史的變化,存在許多種格式,后續我們將介紹各種格式和信號的大致情況以及應用中的問題。
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文章來源:中國投影網