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视频质量面面观

Video Quality
Posted 06/06/2017 by Peiju Chiang

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当观看视频时,您是如何决定哪种的视频质量最好呢?由于铺天盖地的营销,大多数人可能会认为8K最好。毕竟对于视频而言,分辨率越高质量越好,这么说看上去没问题。但实际情况并非如此。虽然分辨率的重要性是不言而喻的,但它不是决定视频质量的唯一因素。从屏幕的刷新率到视频使用压缩技术等都会影响视频的最终质量。

在莱迪思,我们在开发新产品时会尽可能考虑到影响视频质量的所有因素。我们提供世界领先的各类有线有线视频解决方案,为用户提供最佳的观看体验。最近推出的4K无线视频解决方案是莱迪思致力于视频互连解决方案创新的最佳佐证。

在开发新产品时,我们考虑了数百个因素,以下是设计视频连接解决方案时我们的一些原则。我们认为这些原则是实现最佳视频体验的关键。

原则1:

质量一旦下降就难以挽回

家庭影院由一系列设备组成,每个设备都具有各自的最大输入和输出视频质量。设备间的线缆或无线连接也有自己支持的最高视频质量。如果整条链路中的任何一个部分不支持输出要求的视频质量,视频质量将自动降低至支持的最低格式。这被称为“降采样”

有时您也可能会听到“升采样”。升采样通过内插丢失的视频数据来尝试恢复损失的视频质量。虽然观看经过升采样的内容可能比以较低分辨率观看获得的体验更好,但这是人为的,不能像原始视频一样自然。升采样不会让您重新获得已经失去的视频体验。

原则2:

质量不仅仅是分辨率说了算

视频数据由4个主要部分组成。

  • 分辨率——一幅图像中的像素总数。通常使用诸如1080p或4K之类的简写来表示。更高的分辨率通常意味着更多的图像细节。
  • 刷新率——像素在一秒钟内刷新的次数。这以赫兹(Hz)为单位。所以60 Hz为每秒刷新60次,120 Hz为每秒刷新120次。包含运动过程的视频帧(如体育运动)可从更高的刷新率中获益。
  • 色深——给出每个像素的颜色的信息量。8位色彩支持显示1677万种颜色,而12位色彩则可显示687亿种不同颜色。
  • 色度采样——在表示图像时使用较亮度(黑色和白色)信息量低的方式来表示色度(两个色彩)信息,可减少色彩数据量。通常用一个三分比值表示,如4:2:0。第一个值是亮度分量样本的数量,后两个值是色度分量样本的数量。

视频图像在设备间接力传输最后到屏幕的这个过程中,上述四个参数对于视频的最终质量至关重要。通常情况下,支持的总带宽是决定支持哪些视频质量以及使用哪种视频标准的关键。

原则3:

压缩不是不行,只是要小心

与有线技术相比,无线视频技术支持的带宽一般较低。为了缩小差距,无线解决方案使用压缩技术来最大限度地利用有限的带宽。压缩技术还用于有线视频解决方案,如DisplayPort和HDMI使用的显示流压缩(DSC)技术。

无损压缩是指在视频压缩过程中不丢失任何视频数据的技术。这对于保持原始视频质量不降低是非常有用的。就拿视频编辑举个例子,所有操作都应该在无损环境下完成。然而,由于带宽有限,无线视频传输解决方案可能无法支持。

视觉无损压缩技术确实会丢失一些数据,但由于视觉差异低于人类认知的阈值,所以人们很难看出与原始视频的区别。无论是通过互联网还是从蓝光播放器将视频传输到数字电视,这都是将视频图像传输到最终接收端的完美解决方案。例子包括H.264和DSC。

有损压缩是指在压缩视频时会丢失数据,并且人眼可以分辨出来。这样的话视频图像的带宽要求会大大降低。众所周知的格式是JPEG。

在进行视频压缩时还需要考虑一下它会增加多少延迟。延迟越高,视频输出源和显示屏之间的延迟越明显。如果您正在观看电影,只要没有间歇性的缓冲,延迟并不是什么问题。但如果您尝试在屏幕上浏览菜单或玩游戏,那么在这类响应时间会大大影响用户体验的情况下,延迟高可不是什么好事。

原则4:

标准至关重要

如果能够了解影响视频质量的各种复杂因素的话,就能够理解为什么各类标准对于视频领域至关重要。视频标准主要解决了两个最关键的问题——定义了既定标准下支持的视频格式。当两个设备支持的最高视频质量不同时,标准定义了设备间正确协商最佳通用格式的方法。

说了半天,那么实践中该如何呢?首先,在您为家庭影院系统购买新的高端组件之前,请审视一下现有的组件,了解它们对于视频质量的影响。其次,记得要考虑一下除了分辨率之外的因素。如果您正在考虑使用无线技术,请了解压缩率以及对质量和延迟的影响。最后,开始研究可扩展的不同视频标准,以便将来在视频连接中采用更复杂的技术。

视频压缩技术对照表

为了帮助您了解各个标准支持的视频质量,我们创建了以下图表方便您进行参考。该表不是一个详尽的列表,仅作为对视频质量和带宽之间关系的入门。视频带宽是根据活动像素区域(您的眼睛可以看到的)来计算的。

Lookup Table 

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