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　　数字录像机的格式及应用 作者： 贵阳电视台 何晓林 张爱阳 随着数字技术的不断开发， 标准的确定， 大大地加快了数字录像机的发展， 各种码率压缩数字录像机应运而生， 今天数字录像机已成为主要的记录设备。 1.数字录像机的压缩编码原理概述 数字录像机可分为全数字记录和码率记录两类。 早在 20 世纪 80 年代， 全数字分量录像机 D1、 D5 问世后， 又推出了全数字复合录像机 D2、 D3。 这几种数字录像机在技术质量上都非常好， 但因其价格昂贵而未得到广泛应用。 在 20 世纪 90 年代中后期， 码率压缩数字录像机面世。 由于码率压缩数字...

　　数字录像机的格式及应用 作者： 贵阳电视台 何晓林 张爱阳 随着数字技术的不断开发， 标准的确定， 大大地加快了数字录像机的发展， 各种码率压缩数字录像机应运而生， 今天数字录像机已成为主要的记录设备。 1.数字录像机的压缩编码原理概述 数字录像机可分为全数字记录和码率记录两类。 早在 20 世纪 80 年代， 全数字分量录像机 D1、 D5 问世后， 又推出了全数字复合录像机 D2、 D3。 这几种数字录像机在技术质量上都非常好， 但因其价格昂贵而未得到广泛应用。 在 20 世纪 90 年代中后期， 码率压缩数字录像机面世。 由于码率压缩数字录像机采用了数字压缩技术， 大大减少了记录数据量， 降低了设备成本， 从而被广大用户所接受。 至今码率压缩数字录像机主要有 SONY 的 Digital Betacam、 Betacam SX、 DVCAM、 MPEG IMX，松下的 DVCPRO 50、 DVCPRO 和 JVC 的 Digital-S 等。 由于图像存储时所需空间特大， 且图像传输时数码率非常高， 故需要对原始信号进行必要的压缩编码。 根据 ITU-RBT 601 标准， 首先进行 A/D 转换， 变换为亮度分量信号 Y，色差分量信号 Cr、 Cb， 然后运用舍入处理法把每个分量用相同的字长表示。 例如： 8bit 表示亮度信号 Y， 8bit 表示色差信号 Cr， 8bit 表示色差信号 Cb。 对亮度值，8bit 量化可以得到从最暗(黑)到最亮(白)的 256 级灰度。 接下来需要对数据进行量化， 这是一种像素级的副取样过程,主要对代表色差值的 Cr、 Cb 信号进行量化。 对于连续的像素， 其色差信号 Cr 和 Cb 隔一个像素记录一次。 例如， 第一个像素用 8bit 亮度信号 Y 和 8bit 色差信号 Cr 表示,其相邻的下一个像素则用 8bit 亮度信号 Y 和 8bit 色差信号 Cb 表示。 量化后Cr和 Cb两个色差信号的数据量分别被削减为原来的一半,即亮度分量信号 Y为 13 5MHz，色差分量信号 Cr 和 Cb 为 6 75MHz。 它们之间的数据率之比为 4∶ 2∶ 2。 量化过程之后， 就对数据进行压缩编码。 不同格式的码率数字录像机采用不同格式的压缩编码方式， 但它们的压缩编码方式均是以 DCT(离散余弦变换)为基础进行的。 DCT 变换是将每帧图像划分为 8×8 像素小块， 对每一个小块分别进行变换， 变换后得到 64 个 DCT系数值。 这些 DCT 系数的第一个值为 DC(直流分量)， 其它 63 个系数为 AC(交流分量)。 然后在此基础上进行量化处理。 量化后会使一些图像信号损失， 各像素之间细小的差别可以被忽略， 但使用精确的编码技术对相同的像素进行编码后， 在压缩 2～5 倍后图像质量不会劣化。 目前这种基于 DCT的压缩编码技术在各类码率数字录像机中得到了广泛的运用。 2. 各类数字录像机的技术参数及应用 码率压缩数字录像机图像质量的优与劣取决于视频的取样结果、 量化比特、 压缩方式及压缩比等。 各类码率压缩数字录像机的各质量参数如下。 2.1 Digital Betacam 数字录像机。 它采用了基于 DCT 变换和量化技术， 其压缩比为 2:1， 量化比特为 10bit， 取样结构为4:2:2， 视频码率为 88G-Mbit/s。 具有很高的图像质量。 2.2 DVCPRO 50 和 Digital_S(D9)数字录像机。 它们都是基于 DCT 的变换， 采用 8bit 视频量化格式， 4:2:2 的取样结构， 压缩比为 3:1，视频码率为 50Mbit/s。 另外,DVCPRO50 和 Digital_S(D9)的量化特性可以设定得比宏块小，在多代复制上有明显的优势。 具有较高的图像质量。 2.3 Betacam SX 数字录像机。 它是一种基于 MPEG-2 4:2:2 P@ML 的格式， 使用 MPEG-2 图像帧(I 帧)和双向预测帧(B