Современные технологии цифровой видеозаписи. Цифровые методы сжатия и записи изображений.

По существу цифровое представление, или оцифровывание, — это разбиение области определения непрерывной функции на некоторые интервалы и представление этой функции в виде набора значений на концах этих интервалов. Так, для цифрового звукового сигнала делят секундный интервал на шкале времени на 32, 44 или 48 промежутков, в каждом таком отсчете измеряют звук и сохраняют его значение с определенной точностью представления — обычно от 14 до 20 разрядов. Такие операции называются процессами дискретизации, то есть представлением какой-либо непрерывной величины (в данном случае — звука) посредством периодических дискретных измерений. После этого говорят, что звук оцифрован с частотой дискретизации соответственно от 32 до 48 кГц и разрядностью от 14 до 20 бит. Следовательно, цифровой поток, который необходимо сначала записать в цифровой форме, а затем воспроизвести, может составить величину от 500 тыс. до 1 млн. бит/с, причем это приводится в расчете на один звуковой канал.

В цифровом видео просто обобщается процесс дискретизации для одного значения на многозначную функцию, имеющую областью значения не число, а картинку (то есть становится трехмерным) , чтобы разбить непрерывные строки изображения (сканирующего луча) на так называемые пикселы, или элементы изображения, — трехмерным наше пространство будет потому, что при представлении изображения в каждый момент времени участвует уже не одно значение, как в звуке, а целая картинка — кадр. В результате видеосигнал также представляется последовательностью целых чисел, а иначе говоря — потоком данных.

В случае же компонентных (раздельных) аналоговых видеосигналов в каждом канале надо передавать одновременно три цветовых компонента (красный — Red, зеленый — Green и синий — Blue, то есть RGB) или сигнал яркости совместно с цветоразностными сигналами (YUV). Преобразование цветовых компонентов RGB в компоненты YUV взаимооднозначно, но последний способ позволяет особо выделить изменение яркости сигнала, для которой человеческий глаз предусматривает отдельный механизм восприятия — при помощи палочковых клеток в сетчатке глаза, в отличие от цветового восприятия, осуществляемого колбочковыми клетками. Палочки чувствительнее колбочек, поэтому в системах с раздельным компонентным кодированием (например, в профессиональных видеомагнитофонах Betacam) полосу частот цветоразностных сигналов делают вдвое уже полосы частот сигнала яркости.

Теория дискретизации, в свою очередь, требует, чтобы частота дискретизации была по крайней мере вдвое выше ширины полосы частот сигнала, подлежащего оцифровке. В случае широкополосного сигнала (для звука это, например, одновременное воспроизведение нескольких частотных октав) частота дискретизации должна быть не менее чем в два раза больше наивысшей частоты входного аналогового сигнала