2.5. Видеоформаты

Стандарты видеосжатия, представленные в данной книге, могут работать с широким разнообразием форматов видеокадров. На практике часто принято фиксировать или преобразовывать видеоматериал к одному из базисных «промежуточных» форматов перед его сжатием и передачей. Общий промежуточный формат CIF (Coinmon Intermediate Format) является базисным для семейства распространенных форматов, перечисленных в табл. 2.1. На рис. 2.13 показана компонента яркости видеокадра, просэмплированного в диапазоне разрешении от 4CIF до Sub-QCIF. Выбор разрешения видеокадра зависит от конкретного приложения и от доступной емкости устройства хранения или от пропускной способности канала передачи видеоконтента. Например, 4CIF подходит для телевидения стандартного разрешения и для DVD-видео; CIF и QCIF популярны в приложениях, обеспечивающих видеоконференции; QCIF и SQ-CIF применяются в мобильном мультимедиа, где размеры дисплея и битовая скорость приема и передачи данных весьма ограничены. В табл. 2.1 приведено число битов, необходимое для представления несжатого кадра каждого формата (предполагается цветовое сэмплирование 4:2:0 и 8 бит на одну компоненту сэмпла пространства YCbCr).

Таблица 2.1. Форматы видеокадров.

Рис. 2.13. Сэмплы видеокадра с разным разрешением.

Широко используемым форматом для кодирования цифрового видеосигнала в телевизионных применениях является рекомендация ITU-R под идентификатором ВТ.601 5 [1] (здесь термин «кодирование» означает цифровое представление сигнала без сжатия). В ней компонента яркости видеосигнала формата 4:2:2 (Y:Cb:Cr) сэмплируется с частотой 13.5 МГц, а хроматическая компонента с частотой 6,75 МГц. Параметры сэмплированного цифрового сигнала зависят от частоты видеокадров (30 Гц для стандарта NTSC и 25 Гц для стандарта PAL/SECAM). Они приведены в табл. 2.2. Более высокая частота кадров в NTSC компенсируется меньшим пространственным разрешением, так что общая битовая скорость остается одной и той же (216 Мбит/с). Реальная область, отображаемая на дисплее (активная область), меньше общей области, так как из нее исключены служебные горизонтальные и вертикальные гасящие промежутки, которые имеются «вне» края кадра.

Каждый сэмпл принимает значения от 0 до 255. Уровни 0 и 255 зарезервированы для синхронизации, а величина яркости лежит в интервале от 16 (черный) до 235 (белый).

Таблица 2.2. Параметры ITU-R ВТ.601-5.