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.

	Разрешение яркости	бит/кадр
Формат	(гориз. х верт.)	(4:2:0, 8 бит/сэмпл)
Sub-QCIF	128 х 96	147456
QCIF	176 х 144	304 128
CIF	352 х 288	1216 512
4CIF	704 х 576	4866 048

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.

Частота кадров	30 Гц	25 Гц
Полукадров в секунду	60	50
Линий в полном кадре	525	625
Сэмплов яркости на линию	858	864
Хроматических сэмплов на линию	429	432
Бит на сэмпл	8	8
Общая битовая скорость	216 Мбит/с	216 Мбит/с
Активных линий на кадр	480	576
Активных сэмплов на линию (Y)	720	720
Активных сэмплов на линию (Сr, Сb)	360	360