高分辨率视频数字记录设备(2)

２．２ 数据压缩

要实现高分辨率视频数字化记录，关键是要解决视频数据的压缩问题。其意义有两个方面：节省信息存储所需的空间；降低数据率、减小信息传输所需的带宽。

由于设计是针对高分辨率的视频信息，所以在选择压缩算法上必须考虑视频的失真度。对包含有文本信息的高分辨率视频，笔者曾试验过多种有损压缩算法，如ＭＰＥＧ２、小波变换等。这些算法对图像信息的处理比较好，压缩比大，视频回放时人眼可辨的失真度较小；但对字符等文本信息不适合，视频回放时失真度很大甚至无法分辨字符内容。鉴于此，选择了改进型的ＬＺＷ无损数据压缩方法，以较低的压缩比换取视频信息的高保真。表１是该压缩算法针对不同图例的压缩比。

由此可见，此无损压缩算法虽然针对色彩丰富、灰度变化范围较大的图像内容压缩比较低（如Ｉｍａｇｅ３），但针对高分辨率监视器上显示的大部分图形内容压缩比还是可以接受的并有实际意义。

在实际设备使用过程中，压缩比测试平均值达到２０：１。

图3 消隐信号设计原则 图4 消隐信号参数定义

２．３ 数据记录模块

经过压缩处理后的数据流经过ＰＣＩ总线传输给主机存储，在高速ＰＣＩ总线前设置了大容量的存储空间，作为数据缓冲区，实现两种数据总线的速度匹配，充分利用ＰＣＩ总线的带宽。

该数据存储空间分为上、下体结构，两个体交替工作。一个体由压缩芯片实时写入或读出数据时，主机通过ＰＣＩ总线从另一个体批量读出存储的内容。这样即保证了数据记录的实时性，又充分利用了总线的带宽。

要注意的是在数据写入和读出过程中，必须保证两个体内数据的完整性和连续性。写入的数据不能覆盖尚未读出的数据，读数据时同样必须判断是否为有效数据，否则在数据回放时，解压缩工作无法正确进行。基本原则是：上、下体的交替时刻利用压缩芯片写入或读出数据的地址与批量传输的地址进行比较，必须控制批量传输的地址小于压缩芯片写入或读出数据的地址。

２．４ 视频回放模块

视频的回放是Ｘ、Ｙ、Ｔ的三维空间。也就是说，解压缩不能简单地被认为是数据恢复的过程，数据的（接上页）

恢复必须伴随着正确的显示时序。这包含了显示时序设计和解压缩设计两项技术。

解压缩的设计原则上是２．３和２．２节所述的逆过程，解压缩出来的数据为以帧为单位的视频数