为什么模拟视频不能像数字视频一样压缩（内部示例）？

我正在学习模拟和数字电视信号的基础知识，我碰上了 这个（原始链接，现在没有了）简短的文章（参见下页为好）。

为什么在使用MPEG-2时不能以类似于数字信号的方式压缩模拟视频信号（请参阅上面的文章，其中提供了我对MPEG-2理解的基本示例）？为什么在模拟信号中不能忽略“重复”像素以减少数字信号中的带宽使用量？

明白我的意思是指这个问题。在那里，您可以找到以下图片：

您为什么不能简单地“忽略”（不对其进行调制）一行像素（假设它在帧之间没有变化）并降低数据信号频率并因此降低带宽使用率？

您可以压缩模拟视频，以便使用较少的带宽，但要以质量为代价：慢速扫描电视。用于从月球表面以模糊的单色传输直播电视。如今，我们可以从火星表面获得彩色高清图像。

值得一提的是，各种数字压缩技术是如何工作的，但是它们都依赖于存储当前帧的先前帧或比特，并根据与当前帧的差异进行计算。使用模拟无法真正做到这一点有两个原因：

• 没有随机访问，快速的模拟存储器。Brian Drummond提到的延迟线几乎是模拟存储器的唯一实用技术，它在将来的某个时间以相同的速度为您提供相同的信号。

• 模拟计算是带宽受限且有损耗的。增益带宽乘积会限制您加快速度的程度。

请注意，HD h264解码的每一帧将涉及数亿个单独的算术运算。编码更多操作。

模拟电视信号最初设计为使用最少的实际阀门（管）进行解码。因此，大约一半的信号空间（信号幅度的30％和几乎30％的时间）专用于易于通过模拟阀电路检测到的同步脉冲，而图像信息只剩下另一半

对原始规范的任何增强都必须以兼容的方式实现。因此，彩色信号在高频载波上进行调制，而不会干扰基础黑白信号的运行（尽管真正好的黑白设置会将其显示为精细的斑点图案）。

后来，其他信息（在英国，PRESFAX，测试信号-脉冲和彩条，一行彩条，CEEFAX /图文电视和隐藏式字幕）在场同步期间被“兼容”地压缩为名义上不可见的“未使用”行，但是练习中，您可能会在对齐不正确的屏幕顶部看到移动的点图案。

无法以这种兼容的方式实现压缩...您将如何存储几行图片？这是一盒试管！当出现颜色时，将一条低带宽颜色信号的单行存储在延迟线中，以供延迟线PAL或SECAM“带存储器的顺序色”解码器使用，但在中期之前还不够便宜1960年代。我认为延迟线是SAW（表面声波）设备。

无论如何，像彩条测试图案一样规则的信号都非常罕见，不值得优化。而且，如果您在一张简单的图片上节省了一些信号空间，您将如何处理呢？像更典型的图片这样的复杂信号无论如何都需要整个带宽。

模拟视频信号基本上是波形。它是基于100％时间的，一帧传输需要特定的时间长度，因为那是波浪的长度。

波形本身会占用一定的带宽，这基本上就是该波形中保留的数据量。通过各种过滤技术可以减少所需的带宽量。

模拟视频实际上仅具有“现在”的概念-当时正在显示的单个像素。

相反，数字视频信号是交错的数据流。子流之一是图像流。这是基于帧的流，其中视频的每个帧都被视为一个单独的实体。正是这种帧概念允许视频压缩。数字视频具有“此帧”的概念，而不是“此像素”的概念，因此它可以比较所有3个维度的相邻像素（不仅是帧的上下左右2个维度，而且是第三个“时间”尺寸，并与过去甚至未来的框架进行比较）。

通过使用图像采集卡，可以很容易地将模拟视频信号转换为数字格式。然后可以像压缩其他任何数字格式一样对其进行压缩。

一个很好的类比是音频。比较旧的录音带和MP3。播放盒带时，磁带以设定的速度经过读取头，并且读取头将在特定时间将磁带上的磁性转换为扬声器的移动。

相反，对于MP3，数据块（再次称为帧）将其解码为音频波形，以便通过扬声器播放。

（注意：这是一个大大简化的描述，因此是完全错误的;））

编辑：有一种可能称为压缩的不同类型。我将区分与内容无关的压缩和与内容有关的压缩。与内容无关的压缩将例如减少信号带宽，隔行扫描等。可以独立于正在传输的内容来应用此类技术，并且通常以某种方式降低信号的质量。依赖于内容的压缩将是诸如MPEG-2之类的方法，该方法会查看信号的内容并删除图像/声音/等的重复部分。与内容无关的方法在带宽使用方面的改进始终是相同的，对于与内容无关的方法，它取决于信号的内容（假设输出质量固定）。如果有很多重复项（例如，以MPEG-2编码的静止图像），则数据大小会大大减少，如果没有重复（例如，对随机噪声进行编码），则大小不会减小。在实践中，如果没有足够的重复使用，像MPEG-2这样的方法可以通过降低信号质量来保证给定的最大数据使用量。

在此答案的其余部分中，我仅考虑依赖于内容的压缩方法，例如MPEG。

原则上没有理由不能压缩模拟信号。压缩最初不是在模拟电视中使用的，因为该技术尚不存在，它需要不存在的处理硬件，而且如果可以用当时的技术完全创建该硬件，那将太昂贵了。

改变现有信号格式以例如增加压缩是有问题的，因为需要改变所有接收器。这基本上是许多国家在模数转换中所发生的事情。如果无论如何都需要更新或更换所有接收器，则最好将信号更改为数字信号，使用当前技术，该信号比模拟信号具有更高的成本和带宽效率。

可以设计一种在现有的模拟信号上添加某种附加信号的方法，但是如果您不希望所有现有的接收器都升级，则无法删除现有的模拟信号，因此就无法减少带宽使用。各国之所以用数字传输代替模拟传输而不是仅在模拟之后传输数字的主要原因，是因为可用的无线电频谱带宽有限。

另一个方面是，例如，如果模拟行中的扫描线与前一帧相比没有变化，则不发送该扫描线，则需要确定“不变”的含义。在数字信号中，对像素的值进行量化，因此很容易定义一行像素与上一行相同的时间。在模拟信号中，您将永远找不到两条扫描线的信号完全相同，因此您将需要一些您认为相等的阈值。通过应用这样的阈值，您可以量化信号的这一方面，因此距离数字化仅一步之遥。