关于高清编码格式的一些常用知识介绍(HD)



  一、关于高清

  高清,英文为“High Definition”,意思是“高分辨率”。一般所说的高清,有四个含义:高清电视,高清设备,高清格式,高清电影。

  二、高清电视

  高清电视,又叫“HDTV”,是由美国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。一般所说的高清,代指最多的就是高清电视了。电视的清晰度,是以水平扫描线数作为计量的。

  D1为480i格式,和NTSC模拟电视清晰度相同,525条垂直扫描线,483条可见垂直扫描线,4:3 或16:9,隔行/60Hz,行频为15.25KHz。

  D2为480P格式,和逐行扫描DVD规格相同,525条垂直扫描线,480条可见垂直扫描线,4:3 或 16:9,分辨率为640×480,逐行/60Hz,行频为31.5KHz。

  D3为1080i格式,是标准数字电视显示模式,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线,16:9,分辨率为1920×1080,隔行/60Hz,行频为33.75KHz。

  D4为 720p格式,是标准数字电视显示模式,750条垂直扫描线,720条可见垂直扫描线,16:9,分辨率为1280×720,逐行/60Hz,行频为45KHz。

  D5为1080p格式,是标准数字电视显示模式,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线,16:9,分辨率为1920×1080逐行扫描,专业格式。

  此外还有576i,是标准的PAL电视显示模式,625条垂直扫描线,576条可见垂直扫描线,4:3或16:9,隔行/50Hz,记为576i或625i。

  高清电视,就是指支持1080i、720P和1080P的电视标准。现在的大屏幕液晶电视机,一般都支持1080i和720P,而一些俗称的“全高清”(Full HD),则是指支持1080P输出的电视机。目前的高清电视数字信号,最高支持720P。

  二、关于高清格式

  由于高清视频数据传输量巨大,所以需要有新的压缩算法。现在的高清音频格式有:DTS、Dolby Digital、Dolby TrueHD、LPCM等。视频格式,主要有:H.264、WMA-HD、MPEG2-TS、MPEG4和VC-1等。其中,H.264格式目前最为流行。

  H.261是最早出现的视频编码建议,目的是规范ISDN网上的会议电视和可视电话应用中的视频编码技术。它采用的算法结合了可减少时间冗余的帧间预测和可减少空间冗余的DCT变换的混合编码方法。和ISDN信道相匹配,其输出码率是p× 64kbit/s。p取值较小时,只能传清晰度不太高的图像,适合于面对面的电视电话;p取值较大时(如 p>6),可以传输清晰度较好的会议电视图像。H.263 建议的是低码率图像压缩标准,在技术上是H.261的改进和扩充,支持码率小于64kbit/s的应用。但实质上H.263以及后来的H.263+和 H.263++已发展成支持全码率应用的建议,从它支持众多的图像格式这一点就可看出,如Sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF甚至16CIF等格式。

  MPEG-1标准的码率为1.2Mbit/s左右,可提供30帧CIF(352×288)质量的图像,是为CD-ROM光盘的视频存储和播放所制定的。MPEG-l标准视频编码部分的基本算法与H.261/H.263相似,也采用运动补偿的帧间预测、二维DCT、VLC游程编码等措施。此外还引入了帧内帧(I)、预测帧(P)、双向预测帧(B)和直流帧(D)等概念,进一步提高了编码效率。

  在MPEG-1的基础上,MPEG-2标准在提高图像分辨率、兼容数字电视等方面做了一些改进,例如它的运动矢量的精度为半像素;在编码运算中(如运动估计和DCT)区分“帧”和“场”;引入了编码的可分级性技术,如空间可分级性、时间可分级性和信噪比可分级性等。

  近年推出的MPEG-4标准引入了基于视听对象(AVO:Audio-Visual Object)的编码,大大提高了视频通信的交互能力和编码效率。 MPEG-4中还采用了一些新的技术,如形状编码、自适应DCT、任意形状视频对象编码等。但是MPEG-4的基本视频编码器还是属于和H.263相似的一类混合编码器。

  总之,H.261建议是视频编码的经典之作,H.263是其发展,并将逐步在实际上取而代之,主要应用于通信方面,但H.263众多的选项往往令使用者无所适从。MPEG系列标准从针对存储媒体的应用发展到适应传输媒体的应用,其核心视频编码的基本框架是和H.261一致的,其中引人注目的 MPEG-4的“基于对象的编码”部分由于尚有技术障碍,目前还难以普遍应用。因此,在此基础上发展起来的新的视频编码建议H.264克服了两者的弱点,在混合编码的框架下引入了新的编码方式,提高了编码效率,面向实际应用。同时,它是两大国际标准化组织的共同制定的,其应用前景应是不言而喻的。

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