1、概括说，就是探讨一下什么是 4:4:4在数字技术中，有两个最为重要的标准：其一是数字信号的扫描和处理标准；其二是数字信号的接口标准。数字信号的扫描和处理涉及到两个重要概念：压缩比和采样比。采样比是指由模拟信号向数字信号转化的过程中，对于信号中的亮度和色度部分的采样比例。摄像机高性能的实现是依靠它内部的数字分量信号系统来完成的。每个色彩分量分别形成分离的比特数据流。为了将这些分量信号数字化，国际通信组织（ITU）制订了一个新的世界标准，叫做 BT.601-4。它提供了每个采样数据的比特数选择和彩色格式选择，但要求所有的扫描系统都使用相同的采样率。 标准 采样频率(MHz) 比特数 数据传输速率（
2、Mbps）4:4:4 13.5 8 3244:2:2 13.5/6.75 8 2164:4:4 13.5 10 4054:2:2 13.5/6.75 10 2704:1:1 13.5/3.375 8 1624:2:0 13.5/6.75 8 162解释一下：数字“4”表示采样率为基准频率 13.5MHz；数字“2”表示采样率为基准频率的一半；数字“1”表示采样率为基准频率的 1/4；数字“0”表示该分量实行的是间隔采样。较低的采样率比用于减少色彩分量的带宽，所以，4:4:4 意味着所有的分量均采用相同的采样频率 13.5MHz，即没有压缩的、最高质量的亮度和色度。上述都是针对数字分量信号的，即
3、 YCrCb 或者 YUV 信号。图解一下：扫描线 1像素 1 像素 2 像素 3 像素 4像素 nYCr Cb YYCr CbYYCr CbYYCr CbY扫描线 2扫描线 n 4:2:2 格式采样原理 在上图格式中，每条扫描线的每个像素均采亮度信号（Y），而色度信号（Cr 和 Cb）则是每隔一个像素采一次。话说到这里，我们得认识一下一个概念：分量视频信号和复合视频信号。（这是DVD 的，借用啦） 摄像机备有三个分别用来处理三原色信号的信号通道。将三原色信号从摄像机中输出的最简单方式是分别用三根电缆线将它们输入显示器的 RGB 输入口。这被称为分量信号系统。三根电缆直接传输 R、G、B 信号
4、的摄像机比较少见，据说汤姆逊公司生产的一款名为 Viper FilmStream 的摄像机是这样传输信号的。大多数摄像机的分量信号通常采用亮度信号（Y）和色度信号（Cr 和 Cb）的分离实现分量传输的。比如 YCrCb 或者 YUV 格式。用这种方法计算红绿蓝信号实现分量传输的主要用户是索尼 Betacam 摄录系统。但是问题也是显而易见的：使用三根电缆传输信号，必然给信号转换、记录和显示带来了很多麻烦，尤其是多机操作的时候。由此，大多数系统通过一个复合信号编码器，将三原色合并成一条包含明度、色度以及同步信息的单一信号。我们称之为复合信号（Composite）。为此，在一些摄像机中还设有复合编
5、码器（Composite encoding）。复合信号简化了信号的传输。但是，它同时带来了信号质量上的损失。这些损失表现在：清晰度降低、色彩变脏和可视的干扰形状出现等。尽管如此，复合信号仍是目前最为普遍的一种信号形式。广泛使用在所有的广播系统及家庭摄录系统中。下图为 4:1:1 格式的采样图样。扫描线 1像素 1 像素 2 像素 3 像素 4像素 nYCr CbYYYYCr CbYYY扫描线 2扫描线 n 4:1:1 格式采样原理 上图显示，亮度信号 Y 每个像素采一次样，而色度信号是每隔 4 个像素采一次样。使用该采样比的录像格式有：NTSC 制的 DV 和 DVCAM 格式、NTSC 和
6、PAL 制的 DVCPRO25 格式。我们再看下图 4:2:0 采样比：扫描线 1像素 1 像素 2 像素 3 像素 4像素 nYCr YYCr YY Y Y CbCbY扫描线 2扫描线 n 4:2:0 格式采样原理 我们可以看出，这个格式的采样规律是：每个像素都采亮度 Y，色度信号是每隔一个像素采样一次。但是，与 4:1:1 不同的是，它的两个色度分量是隔行采样的。使用该采样比的录像格式有：PAL 制的 DV 和 DVCOM。这下我们知道了，4:4:4 意味着高画质、全采样。但是，数字分量信号需要很高的数据处理速度，而视频压缩技术是目前保证数据传输速率的主要方法。可以肯定地说，无压缩的永远是
7、最好的。压缩比：是指压缩前后信号数据质量的比值。常用的压缩技术分别是 JPEG、MPEG-1、MPEG-2。需要说明的是，JPEG 技术最初是用于数字化的静止图片，但现在也用于视频领域；MPEG-1 被设计用于光盘驱动器；MPEG-2 则是广播电视领域的压缩标准。采样比是视频信号的第一道关，其最高标准应该是 4:4:4 的全采样。压缩技术是在采样基础上对视频信号量的又一次选择，是第二道关，无压缩当然意味着该采样比下最好的信号质量。没有实行压缩的数字录像格式有：1、D-1(4:2:2)格式 是世界上第一种标准化的、专业的数字录像格式，是由索尼公司于 1986 年推出的。它记录的是非压缩的、分量的
8、数字视频信号，采样比为 4:2:2，采用 8 比特的数字编码，2、D-2(4Fsc)格式 信号采样频率为色彩副载波信号的 4 倍，是美国安培公司推出的。3、D-3(4Fsc)格式 NHK 于 1989 年推出。被广泛应用于世界很多广播电视公司中，它具备长工作时间和多功能性。4、D-5(4:2:2)格式 松下公司 1994 年推出。据说没有 D-4 格式是因为在日语中 D-4 的发音与死谐音。O(_)o使用压缩技术的记录格式有：1、 数字 Betacam(4:2:2)格式2、 Digital-S(D-9)格式3、 Betacam SX(4:2:2)格式部分视频名词解释 （以下资料来源于网络）Di
9、gital Video 数字视频数字视频就是先用摄像机之类的视频捕捉设备，将外界影像的颜色和亮度信息转变为电信号，再记录到储存介质（如录像带）。播放时,视频信号被转变为帧信息，并以每秒约 3 0 幅的速度投影到显示器上，使人类的眼睛认为它是连续不间断地运动着的。电影播放的帧率大约是每秒 24 帧。如果用示波器（一种测试工具）来观看，未投影的模拟电信号看起来就像脑电波的扫描图像，由一些连续锯齿状的山峰和山谷组成。为了存储视觉信息，模拟视频信号的山峰和山谷必须通过数字模拟（D /A）转换器来转变为数字的“”或 “”。这个转变过程就是我们所说的视频捕捉（或采集过程）。如果要在电视机上观看数字视频，则
10、需要一个从数字到模拟的转换器将二进制信息解码成模拟信号，才能进行播放。Codec 编码解码器编码解码器主要作用是对视频信号进行压缩和解压缩。计算机工业定义通过 24 位测量系统的真彩色，这就定义了近百万种颜色，接近人类视觉的极限。现在，最基本的 V GA 显示器就有 640*480 像素。这意味着如果视频需要以每秒 30 帧的速度播放，则每秒要传输高达 27MB 的信息，1GB 容量的硬盘仅能存储约 37 秒的视频信息。因而必须对信息进行压缩处理。通过抛弃一些数字信息或容易被我们的眼睛和大脑忽略的图像信息的方法，使视频的信息量减小。这个对视频压缩解压的软件或硬件就是编码解码器。编码解码器的压缩
11、率从一般的 2 ：1-100：1 不等，使处理大量的视频数据成为可能。动静态图像压缩静态图像压缩技术主要是对空间信息进行压缩，而对动态图像来说，除对空间信息进行压缩外，还要对时间信息进行压缩。目前已形成三种压缩标准：1JPEG（Joint Photographic Experts Group）标准：静态图像压缩。具有较高压缩比的图形文件（一张 1000KB 的 BMP 文件压缩成 JPEG格式后可能只有 2 030KB），在压缩过程中的失真程度很小。目前使用范围广泛（特别是 Internet 网页中）。这种有损压缩在牺牲较少细节的情况下用典型的 4：1 到10：1 的压缩比来存档静态图像。动态
12、 JPEG（M-JPEG)可顺序地对视频的每一帧迸行压缩，就像每一帧都是独立的图像一样。动态 J PEG 能产生高质量、全屏、全运动的视频，但是，它需要依赖附加的硬件。2H.261 标准：主要适用于视频电话和视频电视会议。3MPEG（Motion Picture Experts Group，全球影象声音系统压缩标准）标准：包括 MPEG 视频、MPEG 音频和 MPEG 系统（视音频同步）三个部分。 MPEG 压缩标准是针对运动图像而设计的、基本方法是在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。 MPEG 压缩标准可实现帧之间的压缩，其平均压
13、缩比可达 50：1，压缩率比较高，且又有统一的格式，兼容性好。在多媒体数据压缩标准中，较多采用 MPEG 系列标准，包括 MPEG-1、2、4 等。MPEG-1 用于传输 15Mbps 数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码，经过 MPEG-1 标准压缩后，视频数据压缩率为 1/100-12 00，音频压缩率为16.5。MPEG-1 提供每秒 30 帧 352*240 分辨率的图像，当使用合适的压缩技术时，具有接近家用视频制式（VHS）录像带的质量。 MPEG-1 允许超过 70 分钟的高质量的视频和音频存储在一张 CD-ROM 盘上。VCD 采用的就是 MPEG-1 的标准，该标准是
14、一个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准。MPEG-2 主要针对高清晰度电视（HDTV）的需要，传输速率为 10Mbps，与 MPEG-1兼容，适用于 1.5-60Mbps 甚至更高的编码范围。 MPEG-2 有每秒 30 帧 704*480 的分辨率，是 MPEG-1 播放速度的四倍。它适用于高要求的广播和娱乐应用程序，如： DSS 卫星广播和 DVD，MPEG-2 是家用视频制式（VHS）录像带分辨率的两倍。MPEG-4 标准是超低码率运动图像和语言的压缩标准用于传输速率低于 64Mbps 的实时图像传输，它不仅可覆盖低频带，也向高频带发展。较之前两个标准而言，M PEG一 4 为多媒体
15、数据压缩提供了个更为广阔的平台。它更多定义的是一种格式、一种架构，而不是具体的算法。它可以将各种各样的多媒体技术充分用进来，包括压缩本身的一些工具、算法，也包括图像合成、语音合成等技术。DAC即数模转装换器，一种将数字信号转换成模拟信号的装置。 DAC 的位数越高，信号失真就越小。图像也更清晰稳定。AVIAVI 是将语音和影像同步组合在一起的文件格式。它对视频文件采用了一种有损压缩方式，但压缩比较高，因此尽管面面质量不是太好，但其应用范围仍然非常广泛。A VI 支持 256 色和 RLE 压缩。AVI 信息主要应用在多媒体光盘上，用来保存电视、电影等各种影像信息。RGB对一种颜色进行编码的方法
16、统称为“颜色空间”或“色域”。用最简单的话说，世界上任何一种颜色的“颜色空间”都可定义成一个固定的数字或变量。RGB（红、绿、蓝）只是众多颜色空间的一种。采用这种编码方法，每种颜色都可用三个变量来表示红色绿色以及蓝色的强度。记录及显示彩色图像时，R GB 是最常见的一种方案。但是，它缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性。因此，件多电子电器厂商普遍采用的做法是，将 RGB 转换成 YUV 颜色空同，以维持兼容，再根据需要换回 RGB 格式，以便在电脑显示器上显示彩色图形。YUVYUV（亦称 YCrCb）是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于 PAL）。YUV 主要用于优化彩色视频信号的传输
17、，使其向后兼容老式黑白电视。与 R GB 视频信号传输相比，它最大的优点在于只需占用极少的带宽（RGB 要求三个独立的视频信号同时传输）。其中“Y”表示明亮度（Lumina nce 或 Luma），也就是灰阶值；而“U”和“V”表示的则是色度（Chrominance 或 Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。“亮度”是通过 R GB 输入信号来创建的，方法是将 RGB 信号的特定部分叠加到一起。“色度”则定义了颜色的两个方面色调与饱和度，分别用 Cr 和CB 来表示。其中，C r 反映了 GB 输入信号红色部分与 RGB 信号亮度值之间的差异。而CB 反映的是 RGB
18、 输入信号蓝色部分与 RGB 信号亮度值之同的差异。复合视频和 S-VideoNTSC 和 PAL 彩色视频信号是这样构成的-首先有一个基本的黑白视频信号，然后在每个水平同步脉冲之后，加入一个颜色脉冲和一个亮度信号。因为彩色信号是由多种数据“叠加”起来的，故称之为“复合视频”。S -Video 则是一种信号质量更高的视频接口，它取消了信号叠加的方法，可有效避免一些无谓的质量损失。它的功能是将 RGB 三原色和亮度进行分离处理。NTSC、PAL 和 SECAM基带视频是一种简单的模拟信号，由视频模拟数据和视频同步数据构成，用于接收端正确地显示图像。信号的细节取决于应用的视频标准或者“制式”-NT
19、SC（美国全国电视标准委员会，National Television Standards Committee）、PAL（逐行倒相，Phase Alternate Line）以及 SECAM（顺序传送与存储彩色电视系统，法国采用的一种电视制式，SEquential Couleur Avec Memoire）。在 PC 领域，由于使用的制式不同，存在不兼容的情况。就拿分辨率来说，有的制式每帧有 625 线（50Hz），有的则每帧只有 525 线（60 Hz）。后者是北美和日本采用的标准，统称为 NTSC。通常，一个视频信号是由一个视频源生成的，比如摄像机、VCR或者电视调谐器等。为传输图像，视频源
20、首先要生成个垂直同步信号（V SYNC）。这个信号会重设接收端设备（PC 显示器），保征新图像从屏幕的顶部开始显示。发出VSYNC 信号之后，视频源接着扫描图像的第一行。完成后，视频源又生成一个水平同步信号，重设接收端，以便从屏幕左侧开始显示下一行。并针对图像的每一行，都要发出一条扫描线，以及一个水平同步脉冲信号。另外，NTSC 标准还规定视频源每秒钟需要发送 30 幅完整的图像（帧）。假如不作其它处理，闪烁现象会非常严重。为解决这个问题，每帧又被均分为两部分，每部分 2 62.5 行。一部分全是奇数行，另一部分则全是偶数行。显示的时候，先扫描奇数行，再扫描偶数行，就可以有效地改善图像显示的稳定性，减少闪烁。目前世界上彩色电视主要有三种制式，即 N TSC、PAL 和 SECAM 制式，三种制式目前尚无法统一。我国采用的是 PAL-D 制式。UltrascaleUltra6cale 是 Rockwell（洛克威尔）采用的一种扫描转换技术。可对垂直和水平方向的显示进行任意缩放。在电视这样的隔行扫描设备上显示逐行视频时，整个过程本身就己非常麻烦。而采用 UltraScale 技木，甚至还能像在电脑显示器上那祥，迸行类似的纵横方向自由伸缩。
