数字电视信号基础概念.ppt

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1、技术培训技术培训数字电视基础数字电视基础数字电视的基础知识数字电视的基础知识数字电视信号的产生数字电视信号的产生数字电视信号的数码率数字电视信号的数码率压缩的可能性、必要性压缩的可能性、必要性数字电视信号的编码数字电视信号的编码数字电视信号的压缩标准数字电视信号的压缩标准数字电视信号误码控制数字电视信号误码控制数字电视信号传输标准数字电视信号传输标准技术培训技术培训数字电视基础知识数字电视基础知识数字电视技术是近数字电视技术是近20年来发展最快的技术之一。年来发展最快的技术之一。总体来看，数字电视技术的发展经历了三个主要总体来看，数字电视技术的发展经历了三个主要阶段。阶段。第一阶段：在第一阶段

2、：在20世纪世纪80年代以前，当时以研究开年代以前，当时以研究开发单独的局部设备为主，投入使用的有数字时基发单独的局部设备为主，投入使用的有数字时基校正器（校正器（DTBC）、数字帧同步机（）、数字帧同步机（DFS)、数字特、数字特技机技机(DVE)等；等；第二阶段：是在第二阶段：是在80年代到年代到90年代，这一阶段的特年代，这一阶段的特点是开发成功了数字整机电视设备，如数字录像点是开发成功了数字整机电视设备，如数字录像机、数字信号处理摄像机等；机、数字信号处理摄像机等；技术培训技术培训数字电视基础知识数字电视基础知识第三阶段：是在第三阶段：是在90年代以后，在这一阶段，数字年代以后，在这一

3、阶段，数字电视技术已开始从单个设备向整个系统发展，一电视技术已开始从单个设备向整个系统发展，一些研究机构提出了全数字化的数字电视广播标准，些研究机构提出了全数字化的数字电视广播标准，如欧洲的如欧洲的DVB格式、美国的格式、美国的ATSC格式等，而且格式等，而且数字电视技术与高清晰度电视技术结合在一起，数字电视技术与高清晰度电视技术结合在一起，一些发达国家已经开始进行数字电视或数字高清一些发达国家已经开始进行数字电视或数字高清晰度电视系统的试播。晰度电视系统的试播。技术培训技术培训数字电视基础知识数字电视基础知识什么叫数字电视？数字电视有什么好处？什么叫数字电视？数字电视有什么好处？所谓数字电视

4、，就是将模拟电视信号经取所谓数字电视，就是将模拟电视信号经取样、量化和编码后转换成用二进制数表示样、量化和编码后转换成用二进制数表示的数字信号，然后进行各种处理，如编码、的数字信号，然后进行各种处理，如编码、调制、传输、存储等。采用数字技术不仅调制、传输、存储等。采用数字技术不仅可以使各种电视设备获得比原有模拟设备可以使各种电视设备获得比原有模拟设备更高的性能，而且还可以实现模拟技术不更高的性能，而且还可以实现模拟技术不能实现的新功能。能实现的新功能。技术培训技术培训数字电视基础知识数字电视基础知识数字电视的优点：数字电视的优点：1.信号经过多次复制、转接和远距离传输时，不会有干扰信号经过多次

5、复制、转接和远距离传输时，不会有干扰和失真的积累，信躁比好。抗干扰性能强，图像质量好；和失真的积累，信躁比好。抗干扰性能强，图像质量好；2.数字电视系统主要由数字集成电路组成，系统的性能和数字电视系统主要由数字集成电路组成，系统的性能和可靠性可望大幅度提高；可靠性可望大幅度提高；3.它可以实现模拟电视不易实现的功能，譬如：时轴处理，它可以实现模拟电视不易实现的功能，譬如：时轴处理，制式转换、特技等功能；制式转换、特技等功能；4.它也易于实现电视信号的实时处理，以完成图像质量的它也易于实现电视信号的实时处理，以完成图像质量的改善、压缩频带、二维滤波等功能；改善、压缩频带、二维滤波等功能；5.在传

6、输中，它易于将图像信号和伴音信号时分复用，充在传输中，它易于将图像信号和伴音信号时分复用，充分利用数字传输的优越性。分利用数字传输的优越性。技术培训技术培训数字电视基础知识数字电视基础知识6.信号杂波比和连续处理的次数无关。信号杂波比和连续处理的次数无关。7.可避免系统的非线性失真的影响。可避免系统的非线性失真的影响。8.数字设备输出信号稳定可靠。数字设备输出信号稳定可靠。9.易于实现信号的存储，而且存储时间与信易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。号的特性无关。10.由于采用数字技术，与计算机配合可以实由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。现设备的自动控制和

7、调整。11.数字技术可充分利用信道容量，利用电视数字技术可充分利用信道容量，利用电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播广播(Teletext)技术培训技术培训数字电视基础知识数字电视基础知识12.压缩后的数字电视信号经数字调制后，在开路广播时，可抗多径干扰，收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。13.可以合理地利用各种类型的频谱资源。14.很容易实现加密解密和加扰解扰技术，便于增值应用(开展各类收费业务)。15.具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信网络中传输，也便于与计算机网络联通。技术培训技术培训数字电视信号的产生数字电视信号的产

8、生数字信号的产生：从摄像机光电转换后得数字信号的产生：从摄像机光电转换后得到的电视信号都是模拟信号，将模拟电视到的电视信号都是模拟信号，将模拟电视信号变成数字电视信号要经过信号变成数字电视信号要经过模模/数数（A/D）转换）转换过程。过程。模模/数转换包含三个过程，即数转换包含三个过程，即取样、量化取样、量化及编码及编码。其中，取样的目的是将时间上连。其中，取样的目的是将时间上连续的模拟信号变成时间上离散的信号，量续的模拟信号变成时间上离散的信号，量化是将幅度上连续的取样值变成幅度上离化是将幅度上连续的取样值变成幅度上离散的取样值，而编码的作用是将离散化的散的取样值，而编码的作用是将离散化的取

9、样值编成二进制数码。取样值编成二进制数码。技术培训技术培训数字电视信号的产生数字电视信号的产生将模拟信号变换成数字信号称为模、数将模拟信号变换成数字信号称为模、数（A/D）转换。最基本的方法是所谓脉冲）转换。最基本的方法是所谓脉冲编码调制（编码调制（PCM）。运用该方法实现电视）。运用该方法实现电视信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。和编码。抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来的时间上连续的信号，也就是来代替原来的时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散，其理论基础是在时间上将模拟信号离散，其理论基

10、础是奈奎斯特抽样定理奈奎斯特抽样定理。技术培训技术培训数字电视信号的产生数字电视信号的产生量化量化是用有限个幅度近似原来连续变是用有限个幅度近似原来连续变化的幅度值，化的幅度值，把模拟信号的幅度离散把模拟信号的幅度离散化。化。编码编码则是按照一定的规律，则是按照一定的规律，把量化后把量化后的值用数字表示，然后转换成二值或的值用数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。多值的数字信号流。这样得到的数字这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输通道等数字线路传输。技术培训技术培训数字电视信号的产生数字电视信号的产生在接收端则与上述模拟信号数字

11、化过程相在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。称为数模（信号。称为数模（D/A）转换。）转换。将输入的每一位数字量转换为与其相对应将输入的每一位数字量转换为与其相对应的模拟量，各位对应的模拟量相加则得到的模拟量，各位对应的模拟量相加则得到DA转换器的输出，模拟输出与数字量转换器的输出，模拟输出与数字量输入成正比。一般的输入成正比。一般的DA转换器都是根转换器都是根据这一原理设计的。据这一原理设计的。图图技术培训技术培训数字电视信号的产生数字电视信号的产生D/A转换基本原理转换基本原理技术培训技术培训数字信号的产生数字信

12、号的产生根据电视信号的特点，其数字化的方式有根据电视信号的特点，其数字化的方式有两种，即复合编码方式和分量编码方式。两种，即复合编码方式和分量编码方式。复合编码方式：将彩色电视信号作为一个复合编码方式：将彩色电视信号作为一个整体进行取样、量化和编码，得到一个数整体进行取样、量化和编码，得到一个数字复合电视信号；字复合电视信号；分量编码方式分量编码方式：对亮度信号和两个色差信对亮度信号和两个色差信号分别进行取样、量化和编码，得到三个号分别进行取样、量化和编码，得到三个数字分量电视信号。数字分量电视信号。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生复合编码的优点是码率低些，设备较简单，复合编码的优

13、点是码率低些，设备较简单，适用于在模拟系统中插入单个数字设备的适用于在模拟系统中插入单个数字设备的情况。情况。它的缺点是由于数字电视的取样它的缺点是由于数字电视的取样频率必须与彩色副载波频率保持一定的关频率必须与彩色副载波频率保持一定的关系，而各种制式的副载波频率各不相同，系，而各种制式的副载波频率各不相同，难以统一。采用复合编码时由取样频率和难以统一。采用复合编码时由取样频率和副载波频率间的差拍造成的干扰将影响图副载波频率间的差拍造成的干扰将影响图像的质量。像的质量。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生取样频率：在选择取样频率时，要考虑以下几取样频率：在选择取样频率时，要考虑以下几个

14、方面：个方面：取样频率（取样频率（fs）必须大于或等于信号最高频率）必须大于或等于信号最高频率（fm）的二倍）的二倍取样频率选取为色副载波的整数倍，即取样频率选取为色副载波的整数倍，即fsnfsc，这样可避免取样信号与色副载波的高次谐，这样可避免取样信号与色副载波的高次谐波产生的差拍成分串入视频信号中形成网纹干波产生的差拍成分串入视频信号中形成网纹干扰；扰；取样频率还必须是行频的整数倍，这样才能实取样频率还必须是行频的整数倍，这样才能实现固定正交取样结构。现固定正交取样结构。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生取样结构：固定正交结构。固定正交取样结构：每一行取样结构：固定正交结构。固定

15、正交取样结构：每一行的样点正好处于前一场和前一行样点的正下方，而且与的样点正好处于前一场和前一行样点的正下方，而且与前一帧的样点重合。前一帧的样点重合。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生量化：量化过程是把取样后的信号幅值归并到有限个幅量化：量化过程是把取样后的信号幅值归并到有限个幅度等级上，并用一个相应的数据来表示。归并过程使得度等级上，并用一个相应的数据来表示。归并过程使得量化后的信号幅度与取样信号实际幅度之间有偏差，这量化后的信号幅度与取样信号实际幅度之间有偏差，这称为量化误差。量化误差的存在会使重现图像上产生杂称为量化误差。量化误差的存在会使重现图像上产生杂波干扰，称为量化杂波

16、或量化噪声。波干扰，称为量化杂波或量化噪声。为了使量化后的电视信号具有足够的信噪比，应尽量减为了使量化后的电视信号具有足够的信噪比，应尽量减小量化误差，即尽量增加量化级数。在电视信号的模数小量化误差，即尽量增加量化级数。在电视信号的模数转换过程中，如果转换过程中，如果要保证实际图像的量化信噪比大于要保证实际图像的量化信噪比大于50dB，则量化级数至少应为，则量化级数至少应为256级级，即，即量化比特数为量化比特数为8比特比特。在有些应用场合，量化比特数可达。在有些应用场合，量化比特数可达10比特或更高，比特或更高，这时可得到量化信噪比更高的信号。不过，量化级数增这时可得到量化信噪比更高的信号。

17、不过，量化级数增加后，量化比特数也相应增加，导致数码率的增加，这加后，量化比特数也相应增加，导致数码率的增加，这会给后续的信号处理和传输带来很多困难。会给后续的信号处理和传输带来很多困难。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生编码：编码过程是将量化后的取样值用一组二编码：编码过程是将量化后的取样值用一组二进制码表示。例如，设量化级数为进制码表示。例如，设量化级数为256级（级（0255级），即级），即8比特量化，若用自然二进制码方比特量化，若用自然二进制码方式进行编码，则对应这式进行编码，则对应这256个量化值，就可用个量化值，就可用0000000011111111这一组二进制码表示。这

18、一组二进制码表示。经经过取样、量化和编码之后，原模拟电视信号就过取样、量化和编码之后，原模拟电视信号就变成了由一系列变成了由一系列“0”、“1”组成的数据流组成的数据流。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生分量编码的优点是编码与制式无关，分量编码分量编码的优点是编码与制式无关，分量编码方式是将亮度信号和色差信号分别进行取样、方式是将亮度信号和色差信号分别进行取样、量化和编码，因此不需考虑色副载波的影响。量化和编码，因此不需考虑色副载波的影响。只要抽样频率与行频有一定的关系，便于制式只要抽样频率与行频有一定的关系，便于制式转换和统转换和统一，而且一，而且由于由于Y、(RY)、(BY)分分

19、别编码，可采用时分复用方式，避免亮色互串，别编码，可采用时分复用方式，避免亮色互串，可获得高质量的图像可获得高质量的图像。在分量编码中，亮度信。在分量编码中，亮度信号用较高的码率传送，两个色差信号的码率可号用较高的码率传送，两个色差信号的码率可低一些低一些，但总的码率比较高，设备价格相应较，但总的码率比较高，设备价格相应较贵。贵。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生根据亮度信号和两个色差信号取样频率及取样根据亮度信号和两个色差信号取样频率及取样结构之间的关系结构之间的关系，分量编码方式可分为分量编码方式可分为4:2:2、4:4:4、4:1:1和和4:2:0四种：四种：4:2:2编码方式

20、：亮度信号的取样频率为编码方式：亮度信号的取样频率为13.5MHz，两个色差信号的取样频率均为，两个色差信号的取样频率均为6.75MHz。显然，这种方式下色差信号的水平显然，这种方式下色差信号的水平分解力是亮度信号的一半。分解力是亮度信号的一半。4:2:2编码方式广泛编码方式广泛应用于演播室节目制作和传输中应用于演播室节目制作和传输中。技术培训技术培训数字信号的产生数字信号的产生4:4:4编码方式：亮度信号和两个色差信号（或编码方式：亮度信号和两个色差信号（或R、G、B信号）的取样频率均为信号）的取样频率均为13.5MHz，且，且取样结构完全相同。这种方式下，三个信号具取样结构完全相同。这种方

21、式下，三个信号具有相同的水平和垂直分解力。这种方式一般用有相同的水平和垂直分解力。这种方式一般用在对在对R、G、B信号进行数字化的场合。信号进行数字化的场合。4:1:1编码方式：亮度信号和两个色差信号的取编码方式：亮度信号和两个色差信号的取样频率分别为样频率分别为13.5MHz、3.375MHz、3.375MHz，因此两个色差信号在垂直方向上的，因此两个色差信号在垂直方向上的分解力与亮度信号相同，但在水平方向上的分分解力与亮度信号相同，但在水平方向上的分解力是亮度信号的解力是亮度信号的1/4。技术培训技术培训数字电视信号的数码率数字电视信号的数码率数码率：在单位时间内传送的数据量。数码率：在单

22、位时间内传送的数据量。在实时在实时传输情况下，数码率等于取样频率与量化比特传输情况下，数码率等于取样频率与量化比特数的乘积。数的乘积。在数字电视中，数码率的单位通常在数字电视中，数码率的单位通常为为Mbps，即兆比特，即兆比特/秒。秒。量化级数越多，信躁比越高，但量化级数增加量化级数越多，信躁比越高，但量化级数增加后，量化比特数也相应增加，导致数码率的增后，量化比特数也相应增加，导致数码率的增加，这会给后续的信号处理和传输带来很多困加，这会给后续的信号处理和传输带来很多困难。难。取样频率越高，量化比特数越大，数码率就越取样频率越高，量化比特数越大，数码率就越高，高，所需要的传输带宽就越宽。所需

23、要的传输带宽就越宽。技术培训技术培训数字电视信号的数码率数字电视信号的数码率SDTV系统的数码率：系统的数码率：复合编码方式：复合编码方式：采用采用8比特量化时，数码率为：比特量化时，数码率为：17.72(MHz)8(bit)141.76Mbps采用采用10比特量化时，数码率为：比特量化时，数码率为：17.72(MHz)10(bit)177.2Mbps4:2:2分量编码方式：分量编码方式：当采用当采用10比特量化时比特量化时:亮度信号的数码率为：亮度信号的数码率为：13.5(MHz)10(bit)135Mbps两个色差信号的数码率为两个色差信号的数码率为:26.75(MHz)10(bit)13

24、5Mbps所以总的数码率为：所以总的数码率为：亮度信号数码率色差信号数码率亮度信号数码率色差信号数码率270Mbps技术培训技术培训数字电视信号的数码率数字电视信号的数码率HDTV系统的数码率：系统的数码率：4:2:2分量编码方式，采用分量编码方式，采用10比特量化时，比特量化时，亮度信号的数亮度信号的数码率为：码率为：74.25(MHz)10(bit)742.5Mbps两个色差信号的数码率为两个色差信号的数码率为:237.125(MHz)10(bit)742.5Mbps所以总的数码率为所以总的数码率为：亮度信号数码率色差信号数码率亮度信号数码率色差信号数码率1485Mbps技术培训技术培训压

25、缩的可能性、必要性压缩的可能性、必要性数字电视信号为什么要压缩：数字电视信号为什么要压缩：电视信号数字化后有很多优点，但同时也有一电视信号数字化后有很多优点，但同时也有一个缺点，即数码率很高。个缺点，即数码率很高。例如例如4：2：2编码、编码、8比特量化的比特量化的SDTV信号数码率为信号数码率为216Mbps。则则传输这样一路数字电视信号需要有传输这样一路数字电视信号需要有108MHz的通的通道带宽。而对于道带宽。而对于10比特量化的比特量化的HDTV信号来说，信号来说，其数码率达到其数码率达到1485Mbps，所需的传输通道带，所需的传输通道带宽高达宽高达742.5MHz。因此，若不采取措

26、施，这样。因此，若不采取措施，这样的信号无法在一般的通道中传输，更无法在现的信号无法在一般的通道中传输，更无法在现有电视的有电视的6MHz带宽中传输。带宽中传输。技术培训技术培训压缩的可能性、必要性压缩的可能性、必要性数据量非常大之后，除了信号传输有问题外，数据量非常大之后，除了信号传输有问题外，信号的存贮也有问题。信号的存贮也有问题。在在4：2：2编码、编码、8比特量化情况下，一帧比特量化情况下，一帧SDTV图像的数据量约为图像的数据量约为8.6Mb，要记录要记录10分钟的电分钟的电视节目就需要视节目就需要130Gb的存储器容量；记录的存储器容量；记录10分分钟钟HDTV的节目需要的节目需要

27、891Gb的存储器容量。可见，的存储器容量。可见，若不压缩数据量，就无法在普通的存储设备上若不压缩数据量，就无法在普通的存储设备上实现数字电视信号的存储。实现数字电视信号的存储。要实现数字电视信号的有效存储和传输，就需要实现数字电视信号的有效存储和传输，就需要采取措施降低其数据量和数码率，也就是说要采取措施降低其数据量和数码率，也就是说要设法对数字电视信号进行压缩，通常将这一要设法对数字电视信号进行压缩，通常将这一过程称为信源编码过程称为信源编码。技术培训技术培训压缩的可能性、必要性压缩的可能性、必要性压缩的可能性：电视信号压缩的目的是减小数压缩的可能性：电视信号压缩的目的是减小数据量，降低信

28、号传输的数码率。据量，降低信号传输的数码率。压缩过程实际压缩过程实际上就是去除图像中那些与信息无关或对图像质上就是去除图像中那些与信息无关或对图像质量影响不大的部分，即冗余部分。量影响不大的部分，即冗余部分。根据电视信根据电视信号的特点及人眼的视觉特性，电视信号中存在号的特点及人眼的视觉特性，电视信号中存在很多的冗余部分，去除图像中那些与信息无关很多的冗余部分，去除图像中那些与信息无关或对图像质量影响不大的部分，这就为图像压或对图像质量影响不大的部分，这就为图像压缩提供了可能性。电视信号的冗余性表现在以缩提供了可能性。电视信号的冗余性表现在以下几个方面：时间和空间相关冗余、视觉冗余、下几个方面

29、：时间和空间相关冗余、视觉冗余、熵冗余。电视信号的冗余表现在以下几个部分：熵冗余。电视信号的冗余表现在以下几个部分：技术培训技术培训压缩的可能性、必要性压缩的可能性、必要性空间相关性：对于大多数电视图像来说，相邻像空间相关性：对于大多数电视图像来说，相邻像素之间、相邻行之间图像内容变化很小，即具有素之间、相邻行之间图像内容变化很小，即具有很大的相关性（或称相似性），这种相关性称为很大的相关性（或称相似性），这种相关性称为电视信号的空间相关性或帧内相关性。电视信号的空间相关性或帧内相关性。时间相关性：电视信号是利用人眼的视觉特性，时间相关性：电视信号是利用人眼的视觉特性，借助于快速传送相关画面的

30、方式来再现活动画面借助于快速传送相关画面的方式来再现活动画面的，因此在相邻场或帧的对应像素间也存在很强的，因此在相邻场或帧的对应像素间也存在很强的相关性，称之为时间相关性或帧间相关性。的相关性，称之为时间相关性或帧间相关性。时间和空间相关性造成了电视信号的冗余，减少时间和空间相关性造成了电视信号的冗余，减少这些冗余就可以实现图像压缩。这些冗余就可以实现图像压缩。技术培训技术培训压缩的可能性、必要性压缩的可能性、必要性人眼的视觉效果是图像质量的最直接也是最终的人眼的视觉效果是图像质量的最直接也是最终的检验标准，对于人眼难以识别的数据或对视觉效检验标准，对于人眼难以识别的数据或对视觉效果影响甚微的

31、数据，都可认为是多余的数据，可果影响甚微的数据，都可认为是多余的数据，可以省去。这些多余部分就是视觉冗余。以省去。这些多余部分就是视觉冗余。例如，通过对人眼视觉特性的研究，发现人眼对例如，通过对人眼视觉特性的研究，发现人眼对静止或缓慢运动图像的灰度等级及图像细节的分静止或缓慢运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力很高，而对快速运动图像的灰度等级及图像辨力很高，而对快速运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力却较低。人眼在观察大面积像块时，细节的分辨力却较低。人眼在观察大面积像块时，对灰度等级分辨力很高，而对轮廓细节的分辨力对灰度等级分辨力很高，而对轮廓细节的分辨力则较低；则较低；这些说明人眼接收综合

32、信息的速率有限这些说明人眼接收综合信息的速率有限。技术培训技术培训数字电视信号的压缩编码数字电视信号的压缩编码数字电视信号经压缩后可大大降低数码率，所要数字电视信号经压缩后可大大降低数码率，所要求的传输带宽也随之降低。压缩后的一路数字电求的传输带宽也随之降低。压缩后的一路数字电视信号可在通常的模拟电视频道内传输，而且还视信号可在通常的模拟电视频道内传输，而且还可在一个频道内传输多套（可在一个频道内传输多套（46套）数字电视节套）数字电视节目。因此，目。因此，信源压缩编码为数字电视信号的传输信源压缩编码为数字电视信号的传输提供了可能性。提供了可能性。如上所述，电视信号存在多方面的冗余性，因此如上

33、所述，电视信号存在多方面的冗余性，因此压缩时采用的编码方式也有多种多样，这些方式压缩时采用的编码方式也有多种多样，这些方式可从不同角度进行分类编码。可从不同角度进行分类编码。技术培训技术培训数字电视信号的压缩编码数字电视信号的压缩编码无损压缩编码：也称可逆压缩编码或信息保持编无损压缩编码：也称可逆压缩编码或信息保持编码。采用这种编码方式可使接收端解码后的信息码。采用这种编码方式可使接收端解码后的信息量与发送端原信息量完全相同，因此再现的图像量与发送端原信息量完全相同，因此再现的图像也与原图像严格一致，也即压缩后的图像完全可也与原图像严格一致，也即压缩后的图像完全可以恢复或无损伤。以恢复或无损伤

34、。有损压缩编码：这种方法在编码过程中会损失一有损压缩编码：这种方法在编码过程中会损失一部分信息，因此接收端解码后再现的图像质量会部分信息，因此接收端解码后再现的图像质量会比原图像质量有所降低，即压缩后图像有损伤，比原图像质量有所降低，即压缩后图像有损伤，不能完全恢复。但如果视觉上能够接受甚至觉察不能完全恢复。但如果视觉上能够接受甚至觉察不出质量的降低，则这种压缩就是可行的。这种不出质量的降低，则这种压缩就是可行的。这种压缩主要以消去视觉冗余信息为前提，可根据图压缩主要以消去视觉冗余信息为前提，可根据图像质量标准来选定数据压缩的程度。像质量标准来选定数据压缩的程度。技术培训技术培训数字电视信号的

35、压缩编码数字电视信号的压缩编码帧间压缩编码帧间压缩编码：又称时间冗余压缩编码。此方：又称时间冗余压缩编码。此方式在相邻帧之间进行，它利用了电视图像信号式在相邻帧之间进行，它利用了电视图像信号的时间相关性来消除相邻帧之间的冗余信息。的时间相关性来消除相邻帧之间的冗余信息。这种方式对于静止图像或缓慢运动图像有很强这种方式对于静止图像或缓慢运动图像有很强的压缩能力，但对于快速运动图像，由于其时的压缩能力，但对于快速运动图像，由于其时间相关性降低，因此压缩能力也相应减弱。间相关性降低，因此压缩能力也相应减弱。帧内压缩编码帧内压缩编码：又称空间冗余压缩编码。这种：又称空间冗余压缩编码。这种编码方式是在一

36、帧（或一场）内进行的，它利编码方式是在一帧（或一场）内进行的，它利用了电视图像信号的空间相关性来消除一帧用了电视图像信号的空间相关性来消除一帧（或一场）内图像的冗余信息。在画面细节较（或一场）内图像的冗余信息。在画面细节较少的情况下，这种方式可实现较大的数码率压少的情况下，这种方式可实现较大的数码率压缩。缩。技术培训技术培训数字电视信号的压缩编码数字电视信号的压缩编码预测编码预测编码：预测编码的目的是消除图像信息的：预测编码的目的是消除图像信息的空间相关性（帧内预测）和时间相关性（帧间空间相关性（帧内预测）和时间相关性（帧间预测）。编码时可从不同区域选取参与预测的预测）。编码时可从不同区域选取

37、参与预测的像素。如果只选取前一个像素来预测当前像素，像素。如果只选取前一个像素来预测当前像素，称为前值预测；若选取同一行内前几个像素来称为前值预测；若选取同一行内前几个像素来预测当前像素，称为一维预测；若选取同一行预测当前像素，称为一维预测；若选取同一行及上一行内若干个像素来预测当前像素，称为及上一行内若干个像素来预测当前像素，称为二维预测。上述几种预测方式都属于帧内预测。二维预测。上述几种预测方式都属于帧内预测。如果除了选取同一行及上一行内相邻像素外，如果除了选取同一行及上一行内相邻像素外，还选取上一帧相关位置上的像素来预测当前像还选取上一帧相关位置上的像素来预测当前像素，则称为三维预测，也

38、即帧间预测。素，则称为三维预测，也即帧间预测。技术培训技术培训数字电视信号的压缩编码数字电视信号的压缩编码变换编码变换编码：变换编码是利用图像在空间分：变换编码是利用图像在空间分布上的规律性来消除图像冗余的另一种编布上的规律性来消除图像冗余的另一种编码方式，它将原来在空间域内描述的图像码方式，它将原来在空间域内描述的图像信号利用数学运算变换成在另一变换域内信号利用数学运算变换成在另一变换域内描述的信号。在空间上相关性很强的图像描述的信号。在空间上相关性很强的图像信号在变换域上表现为在某些特定区域内信号在变换域上表现为在某些特定区域内能量很集中，即变换系数矩阵具有某种规能量很集中，即变换系数矩阵

39、具有某种规律性。利用这一规律性即可实现数据压缩律性。利用这一规律性即可实现数据压缩的目的的目的。技术培训技术培训数字电视信号的压缩编码数字电视信号的压缩编码熵编码熵编码：熵编码是一种无损压缩编码方式。：熵编码是一种无损压缩编码方式。若信源熵小于平均码长，则存在熵冗余。若信源熵小于平均码长，则存在熵冗余。熵编码的目的就是去除熵冗余，使平均码熵编码的目的就是去除熵冗余，使平均码长接近熵值，从而实现压缩码率。熵编码长接近熵值，从而实现压缩码率。熵编码的基本思想是对出现概论大的符号（携带的基本思想是对出现概论大的符号（携带较少的信息量）用短的码字编码，对出现较少的信息量）用短的码字编码，对出现概论小的

40、符号（携带较多的信息量）用长概论小的符号（携带较多的信息量）用长的码字编码，这样可使对不同符号编码的的码字编码，这样可使对不同符号编码的平均码长接近于信源熵。平均码长接近于信源熵。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准数字视频信号格式数字视频信号格式种类繁多，种类繁多，按信号标准区分按信号标准区分SDTV标准清晰度标准清晰度、HDTV高清晰度；高清晰度；按扫描行按扫描行数区分数区分有有525行、行、625行行、1125行、行、1250行等；行等；按扫描方式区分按扫描方式区分有逐行扫描和有逐行扫描和隔行扫描隔行扫描等等。SDTV：一般是指对传统的模拟电视：一般是指对传统的模拟电视（

41、如（如NTSC、PAL等）等）信号进行数字化后得到的信号。信号进行数字化后得到的信号。标准标准清晰度数字电视系统具有和模拟电视系统相同清晰度数字电视系统具有和模拟电视系统相同或相似的扫描格式和参数。或相似的扫描格式和参数。HDTV：是新一代的电视系统，其性能和指标都：是新一代的电视系统，其性能和指标都远远超过了标准清晰度电视，扫描格式及参数远远超过了标准清晰度电视，扫描格式及参数也完全不同于传统的模拟电视系统。也完全不同于传统的模拟电视系统。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准JPEG标准：标准：JPEG是联合图片专家组（是联合图片专家组（JointPhotographicEx

42、pertsGroup）的简称。）的简称。此此方案于方案于1992年被正式批准为国际标准，成为现年被正式批准为国际标准，成为现在的在的JPEG静止图像压缩标准静止图像压缩标准。JPEG的基本算法是：首先将一幅静止图像分成的基本算法是：首先将一幅静止图像分成若干个若干个88的象素块，对每一个象素块进行的象素块，对每一个象素块进行DCT变换和系数量化，并利用变换和系数量化，并利用Z形扫描形成一维量化形扫描形成一维量化系数序列；然后对每一象素块的直流系数进行系数序列；然后对每一象素块的直流系数进行差值脉冲编码（差值脉冲编码（DPCM），即对本象素块直流系），即对本象素块直流系数与前一象素块直流系数的差

43、值进行无损编码，数与前一象素块直流系数的差值进行无损编码，而对交流系数进行有损的游程编码（而对交流系数进行有损的游程编码（RLC），并），并在最后加上块结束码（在最后加上块结束码（EOB）；最后对直流差值）；最后对直流差值码和交流游程码再进行可变字长的霍夫曼码和交流游程码再进行可变字长的霍夫曼（Huffman）编码。）编码。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准MPEG是活动图像专家组（MovingPictureExpertGroup）的简称，成立于1988年，负责制定视频及其伴音的编码标准。该组织于1990年9月完成了视频算法的定义，于1991年11月提出了编码的建议草案，主要

44、用于活动图像及其伴音压缩标准，比特率为1.5Mbps。这一草案于1992年下半年被正式批准为国际标准。技术培训技术培训数字电视的格式、压缩标准数字电视的格式、压缩标准MPEG1的输入信号格式为的输入信号格式为SIF格式的视频及其格式的视频及其伴音，采用逐行扫描方式，速率为伴音，采用逐行扫描方式，速率为1.5Mbps，主要应用于交互式多媒体系统中。主要应用于交互式多媒体系统中。MPEG1在在1.2Mbps速率下压缩速率下压缩/解压缩解压缩SIF格式，视频质格式，视频质量可以和用量可以和用VHS录象机记录的模拟视频的质量录象机记录的模拟视频的质量相媲美。在我国较为普及的相媲美。在我国较为普及的VC

45、D采用的就是采用的就是MPEG1压缩标准。压缩标准。应用范围：应用应用范围：应用MPEG1技术最成功的产品技术最成功的产品非非VCD莫属了，莫属了，VCD作为价格低廉的影像播作为价格低廉的影像播放设备，得到广泛的应用和普及。放设备，得到广泛的应用和普及。MPEG1也也被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称被用于数字电话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路数字用户线路(ADSL)，视频点播，视频点播(VOD)，以及教，以及教育网络等。育网络等。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准MPEG2是1994年公布的另一视频压缩标准，主要用于数字电视。实际上，MPEG2是MPEG1的兼

46、容扩展，可广泛用于各种速率（2-20Mbps）和各种分辨率的情况，而且可接受隔行扫描的输入信号。MPEG2的基本算法也是基于运动补偿的预测和带有DCT的帧间内插编码。与MPEG1的主要区别是：MPEG2支持场预测和帧预测，允许4:2:2和4:4:4色度再取样等。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准技术特点：技术特点：MPEG2制定于制定于1994年，设计目标是高级年，设计目标是高级工业标准的图像质量以及更高的传输率。工业标准的图像质量以及更高的传输率。MPEG2所所能提供的传输率在能提供的传输率在3MB10MBs间间,在在NTSC制式下制式下的分辨率可达的分辨率可达720486

47、，MPEG2能够提供广播级的能够提供广播级的视像和视像和CD级的音质。级的音质。MPEG2的音频编码可提供左右的音频编码可提供左右中及两个环绕声道中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道和多达七个以及一个加重低音声道和多达七个伴音声道。伴音声道。MPEG2的另一特点是，可提供一个较广的另一特点是，可提供一个较广范围的可变压缩比，以适应不同的画面质量、存储容量范围的可变压缩比，以适应不同的画面质量、存储容量以及带宽的要求。以及带宽的要求。应用范围：应用范围：MPEG2技术是技术是DVD的标准技术的标准技术，现在，现在DVD播放器也开始在家庭中普及起来了。除了作为播放器也开始在家庭中普及起来了。除了

48、作为DVD的指定标准外，的指定标准外，MPEG2还可用于为广播、有线电视还可用于为广播、有线电视网、电缆网络以及卫星直播提供广播级的数字视频网、电缆网络以及卫星直播提供广播级的数字视频。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准MPEG-2的编码图像被分为三类，分别称为I帧，P帧和B帧。I帧图像采用帧内编码方式，即只利用了单帧图像内的空间相关性，而没有利用时间相关性。P帧和B帧图像采用帧间编码方式，即同时利用了空间和时间上的相关性。P帧图像只采用前向时间预测，可以提高压缩效率和图像质量。P帧图像中可以包含帧内编码的部分，即P帧中的每一个宏块可以是前向预测，也可以是帧内编码。B帧图像采

49、用双向时间预测，可以大大提高压缩倍数。为更好地表示编码数据，MPEG-2用句法规定了一个层次性结构。它的编码码流分为六层，自上到下分别是：图像序列层、图像组（GOP）、图像、宏块条、宏块、块。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准MPEG2的一个主要特点是有多种描述格式，它的一个主要特点是有多种描述格式，它包含很多类包含很多类(Profile)和级（和级（Level）。其中，）。其中，“级级”指的是输入信号的格式。指的是输入信号的格式。MPEG2有四种输有四种输入信号格式，即有四级。最低级与入信号格式，即有四级。最低级与MPEG1的输的输入信号格式相同，为入信号格式相同，为SIF

50、格式；最高级为格式；最高级为HDTV信信号格式。主级（即典型的输入信号格式）为号格式。主级（即典型的输入信号格式）为ITU-R601规定的数字电视信号格式。规定的数字电视信号格式。“类类”指的是指的是不同的处理方法。不同的处理方法。MPEG2共有五类，每一类都共有五类，每一类都包括压缩和使用方法的一个集合。不同的类意味包括压缩和使用方法的一个集合。不同的类意味着使用不同集合的码率压缩工具，类越高则编码着使用不同集合的码率压缩工具，类越高则编码越精细。越精细。技术培训技术培训数字电视的压缩标准数字电视的压缩标准由于由于MPEG2的出色性能表现，已能适用于的出色性能表现，已能适用于HDTV（高（高