數(shù)字電視技術(shù)期末終極復(fù)習(xí)資料(帶試題內(nèi)容).doc

數(shù)字電視技術(shù)期末終極復(fù)習(xí)資料數(shù)字電視技術(shù)期末終極復(fù)習(xí)資料如下復(fù)習(xí)資料中紅色背景的07級(jí)考點(diǎn)，即是考試中出現(xiàn)的試題相關(guān)內(nèi)容，全憑師兄我考完后立即回憶的，祝你好過(guò)（07級(jí)、華師、物理與電信工程學(xué)院、周衛(wèi)星老師）每年考的試卷幾乎一樣的考試范圍16章+附錄數(shù)字電視考試四種題型: 選擇、簡(jiǎn)答、計(jì)算、綜合一、選擇15、（下面的復(fù)習(xí)材料中會(huì)涉及到，不難，也不偏）二、簡(jiǎn)答2、（TS*選取節(jié)目的具體步驟（有關(guān)包頭之類的）、所列的編碼方式中什么*編碼方式是有壓縮的*）三、計(jì)算2、（課后習(xí)題1-10、關(guān)于一個(gè)數(shù)碼流100*8bit，經(jīng)過(guò)BS（14,10）內(nèi)編碼 + BCH（10，8）外編碼后的數(shù)碼流總數(shù)是？）四、綜合2、（霍夫曼編碼、課本P34的IPB幀的輸入輸出順序，為什么是這樣的順序*）附錄：彩色電視的基礎(chǔ)知識(shí)1、光的顏色客觀因素：是它的功率波譜分布；主觀因素：是人眼的視覺(jué)特性2、光是一種電磁波 。人眼能看見(jiàn)的可見(jiàn)光譜只集中在 頻段內(nèi)。3、彩色三要素亮度是光作用于人眼時(shí)所引起的明亮程度的感覺(jué)。(光功率)色調(diào)是指顏色的類別，是決定色彩本質(zhì)的基本參量。(光波長(zhǎng))色飽和度是指彩色所呈現(xiàn)色彩的深淺程度（或濃度）。色調(diào)與色飽和度合稱為色度。4、三基色原理是指自然界中常見(jiàn)的大部分彩色都可由三種相互獨(dú)立的基色按不同的比例混合得到。¯ 波長(zhǎng)為700 nm的紅光為紅基色R(紅)¯ 波長(zhǎng)為546.1nm的綠光為綠基色G(綠)¯ 波長(zhǎng)為435.8nm的藍(lán)光為藍(lán)基色B(藍(lán))5、相加混色是各分色的光譜成分相加，混色所得彩色光的亮度等于三種基色的亮度之和。彩色電視系統(tǒng)就是利用紅、綠、藍(lán)三種基色以適當(dāng)比例混合產(chǎn)生各種不同的彩色。6、在色度學(xué)中，通常把由配色方程式配出的彩色光F的亮度用光通量來(lái)表示，即： Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B 7、人眼的分辨力是指人在觀看景物時(shí)人眼對(duì)景物細(xì)節(jié)的分辨能力。注：由于人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力低（空間分辨力，反映在信號(hào)上為頻率），所以在彩色電視系統(tǒng)傳送彩色圖像時(shí)，對(duì)于圖像的細(xì)節(jié)，可只傳黑白的亮度信號(hào)，而不傳彩色信息。這就是所謂的彩色電視大面積著色原理。利用這個(gè)原理可以節(jié)省傳輸?shù)念l帶。（重點(diǎn)）8、組成圖像的基本單元稱為像素。圖像的順序傳送就是在發(fā)送端把被傳送圖像上各像素的亮度、色度按一定順序逐一地轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，并依次經(jīng)過(guò)一個(gè)通道傳送，在接收端再按相同的順序，將各像素的電信號(hào)在電視機(jī)屏幕相應(yīng)位置上轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌炼?、色度的光點(diǎn)，9、當(dāng)水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈中同時(shí)加入鋸齒波電流時(shí)，電子束既作水平掃描又作垂直掃描，而形成直線掃描光柵，這稱為直線掃描。10、隔行掃描是將一幀電視圖像分成兩場(chǎng)進(jìn)行交錯(cuò)掃描11、電子束從屏幕左上端開(kāi)始，按照從左到右、從上到下的順序以均勻速度一行接一行的掃描，一次連續(xù)掃描完成一幀電視畫面的方式稱為逐行掃描12、根據(jù)人眼視覺(jué)特性，視覺(jué)最清楚的范圍是在垂直視角約15°、水平視角約20°的矩形面積之內(nèi)。因此，電視機(jī)屏幕一般都設(shè)計(jì)成矩形。我國(guó)高清晰度電視的圖像寬高比已確定為169。13、亮度是表征發(fā)光物體的明亮程度，是人眼對(duì)發(fā)光器件的主觀感受。在電視機(jī)或顯示器中，亮度是表征圖像亮暗的程度，是指在正常顯示圖像質(zhì)量的條件下，重顯大面積明亮圖像的能力14、對(duì)比度是表征在一定的環(huán)境光照射下，物體最亮部分的亮度與最暗部分的亮度之比。15、數(shù)字電視圖像分辨力是數(shù)字電視系統(tǒng)或圖像信號(hào)源或信號(hào)處理過(guò)程或顯示器件（屏）等客觀上轉(zhuǎn)換、處理、傳輸或重顯圖像細(xì)節(jié)的能力，是數(shù)字電視系統(tǒng)、設(shè)備或器件的物理性能指標(biāo)。我國(guó)的SDTV和HDTV的圖像分辨力分別為720×576像素和1920×1080像素16、電視圖像清晰度是人眼能察覺(jué)到的電視圖像細(xì)節(jié)的清晰程度。按圖像和視覺(jué)的特點(diǎn)，圖像清晰度一般從水平和垂直兩個(gè)方向描述，有時(shí)還增加斜向清晰度指標(biāo)。圖像清晰度用“電視線”作單位。1電視線與垂直方向上1個(gè)有效掃描行的高度相對(duì)應(yīng)。17、標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)是一種常用的測(cè)試信號(hào)，用來(lái)對(duì)電視系統(tǒng)的傳輸特性進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整。18、彩色電視為了與黑白電視兼容，必須傳送一個(gè)亮度信號(hào)，以便黑白電視機(jī)接收。在彩色電視中，常用兩個(gè)色差信號(hào)(B-Y)和(R-Y)來(lái)代表色度信息彩條中所對(duì)應(yīng)的彩色全為飽和色，稱為100飽和度，100幅度(最大幅度)的彩條信號(hào)。19、為不引起人眼的閃爍感覺(jué)，場(chǎng)頻應(yīng)高于48 Hz。在我國(guó)的電視標(biāo)準(zhǔn)中，場(chǎng)頻選為50 Hz。 隨著屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，觀看距離變近， 場(chǎng)頻應(yīng)相應(yīng)提高。（重點(diǎn)） 目前世界上采用的標(biāo)準(zhǔn)掃描行數(shù)有625行和525行。 我國(guó)采用625行。 （重點(diǎn)）20、場(chǎng)頻確定為fV=50 Hz，由于采用隔行掃描，則幀頻fZ=25 Hz，也就是一幀掃描時(shí)間TZ=40 ms。當(dāng)掃描行數(shù)選定為Z=625后，行掃描時(shí)間TH=TZ/Z=40 ms/625=64 s，行頻fH=fZ×Z=25 Hz×625=15 625 Hz。（重點(diǎn)）21、用一個(gè)編碼矩陣電路根據(jù)Y=0.30R+0.59G+0.11B的亮度公式編出一個(gè)亮度信號(hào)和R-Y、 B-Y兩個(gè)色差信號(hào)22、用色差信號(hào)傳送色度信號(hào)具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 可減少色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。當(dāng)傳送黑白圖像時(shí)， R=G=B，兩個(gè)色差信號(hào)R-Y和B-Y均為零，不會(huì)對(duì)亮度信號(hào)產(chǎn)生干擾。（重點(diǎn)）(2) 能夠?qū)崿F(xiàn)亮度恒定原理。 即重現(xiàn)圖像的亮度只由傳送亮度信息的亮度信號(hào)決定。 (3) 可節(jié)省色度信號(hào)的發(fā)射能量。在彩色圖像中，大部分像素接近于白色或灰色，它們的色差信號(hào)為零，小部分彩色像素才有色差信號(hào)，因此，發(fā)射色差信號(hào)比發(fā)射R、G、B信號(hào)需要的發(fā)射能量小。 23、我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， 亮度信號(hào)帶寬為06 MHz， 色度信號(hào)帶寬為01.3 MHz（重點(diǎn)）24、三種電視制式：NTSC制 ：平衡調(diào)幅又稱為抑制載波調(diào)幅。抑制載波調(diào)幅可以抑制色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾并節(jié)省發(fā)射功率。 采用NTSC制的有日本、加拿大、墨西哥，它采用正交平衡調(diào)幅調(diào)制方式。PAL制：又稱逐行倒相制。所謂逐行倒相，是指將色度信號(hào)中FV分量進(jìn)行逐行倒相。采用PAL制的有英國(guó)、荷蘭、瑞士、中國(guó)（重點(diǎn)）SECAM制：根據(jù)時(shí)分原則， 采用逐行順序傳送兩個(gè)色差信號(hào)的辦法，在傳輸通道中無(wú)論什么時(shí)間只傳送一個(gè)色差信號(hào)， 徹底地解決了兩個(gè)色度分量相互串?dāng)_的問(wèn)題。 SECAM制的亮度信號(hào)每行都傳送，兩個(gè)色差信號(hào)逐行順序傳送， 每一行是亮度信號(hào)與一個(gè)色差信號(hào)同時(shí)傳送， 是一種同時(shí)-順序制。 采用SECAM制的有法國(guó)（重點(diǎn)）25、圖像信號(hào)采用調(diào)幅方式， 伴音信號(hào)采用調(diào)頻方式，調(diào)制后的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)統(tǒng)稱為射頻電視信號(hào)。 （重點(diǎn)）注：電視伴音采用調(diào)頻制。調(diào)頻信號(hào)可以用限幅來(lái)去掉疊加在調(diào)制信號(hào)上的干擾，以獲得較高的音質(zhì)；伴音采用調(diào)頻制還可以減小伴音對(duì)圖像的干擾。26、采用殘留邊帶發(fā)射后，射頻電視信號(hào)的帶寬壓縮為8 MHz（重點(diǎn)）27、圖像信號(hào)的最高頻率為6 MHz，調(diào)幅波頻譜寬度為12 MHz。為了便于圖像傳輸，地面廣播采用殘留邊帶發(fā)送方式， 即對(duì)00.75 MHz圖像信號(hào)采用雙邊帶發(fā)送，對(duì)0.756 MHz圖像信號(hào)采用單邊帶發(fā)送。 28、我國(guó)電視頻道在甚高頻(VHF)段共有12個(gè)頻道，在特高頻(UHF) 段共有56個(gè)頻道第一章1、數(shù)字電視廣播系統(tǒng)方框圖 （重點(diǎn)）該系統(tǒng)由信源編碼、 多路復(fù)用、信道編碼、調(diào)制、 信道和接收機(jī)等六部分組成。衛(wèi)星廣播著重于解決大面積覆蓋；有線電視廣播著重于解決城鎮(zhèn)等人口居住稠密地區(qū)“信息到戶”的問(wèn)題；地面無(wú)線廣播由于其獨(dú)有的簡(jiǎn)單接收和移動(dòng)接收的能力，能夠滿足現(xiàn)代信息化社會(huì)“信息到人”的基本需求。 1）多路復(fù)用是將視頻、音頻和數(shù)據(jù)等各種媒體流按照一定的方法復(fù)用成一個(gè)節(jié)目的數(shù)據(jù)流，將多個(gè)節(jié)目的數(shù)據(jù)流再?gòu)?fù)用成單一的數(shù)據(jù)流的過(guò)程。 2）信道編碼是為提高數(shù)字通信傳輸?shù)目煽啃远扇〉拇胧?。為了能在接收端檢測(cè)和糾正傳輸中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，信道編碼在發(fā)送的信號(hào)中增加了一部分冗余碼，因此增加了發(fā)送信號(hào)的冗余度， 即通過(guò)犧牲信息傳輸?shù)男蕘?lái)?yè)Q取可靠性的提高。 3) 調(diào)制是指為了提高頻譜利用率，把寬帶的基帶數(shù)字信號(hào)變換成窄帶的高頻載波信號(hào)的過(guò)程。應(yīng)根據(jù)傳輸信道的特點(diǎn)采用效率較高的信號(hào)調(diào)制方式，常用的方式有QAM、 QPSK、 TCM、 COFDM和VSB。 2.、數(shù)字電視與電視數(shù)字化處理的區(qū)別（重點(diǎn)）現(xiàn)在的模擬彩色電視接收機(jī)的電路中采用了多種數(shù)字化處理技術(shù)， 往往自稱為數(shù)碼電視或數(shù)字化電視。這些彩色電視機(jī)在不改變現(xiàn)行模擬廣播電視傳輸體制的前提下，對(duì)解調(diào)后的視頻和音頻的基帶信號(hào)進(jìn)行了數(shù)字化處理，獲得了更高質(zhì)量的圖像和伴音，增加了電視機(jī)的功能，但它仍屬于模擬電視的范疇， 只能接收模擬電視信號(hào)，無(wú)法接收數(shù)字電視信號(hào)，與真正的數(shù)字電視是兩個(gè)不同的概念，不可混淆。 這些數(shù)字化處理技術(shù)包括：用數(shù)字梳狀濾波器進(jìn)行較完善的亮度、色度分離，消除了亮、色竄擾現(xiàn)象；對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行數(shù)字輪廓增強(qiáng)，提高了畫面清晰度； 對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行數(shù)字降噪和色調(diào)校正，減少了畫面噪點(diǎn)和色調(diào)畸變； 用逐行掃描及倍場(chǎng)(Double Scan)消除行間閃爍和大面積閃爍， 提高了圖像的垂直清晰度； 處理后還能實(shí)現(xiàn)畫中畫、 靜止畫面等新功能以及麗音NICAM(Near Instantaneous Companding Audio Multiplex， 準(zhǔn)瞬時(shí)壓擴(kuò)音頻多路傳輸，是一種數(shù)字脈沖編碼調(diào)制立體聲廣播系統(tǒng)， 用7.28 MHz頻率廣播)和環(huán)繞立體聲等功能。3 . SDTV和HDTV（重點(diǎn)）數(shù)字電視分為標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和高清晰度電視（重點(diǎn)）標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視SDTV(Standard Definition Television)是指質(zhì)量相當(dāng)于目前模擬彩色電視系統(tǒng)(PAL、NTSC、SECAM)的數(shù)字電視系統(tǒng)，也稱為常規(guī)電視系統(tǒng)。其定義是， ITU-R 601標(biāo)準(zhǔn)的422的視頻， 經(jīng)過(guò)某些數(shù)據(jù)壓縮處理后所能達(dá)到的圖像質(zhì)量。其清晰度約為500電視線，視頻數(shù)碼率約為5 Mb/s。 高清晰度電視HDTV(High Definition Television)是指水平清晰度和垂直清晰度大約為目前模擬彩色電視系統(tǒng)的兩倍，寬高比為169的數(shù)字電視系統(tǒng)。根據(jù)ITU的定義，一個(gè)具有正常視覺(jué)的觀眾在距離高清晰度電視機(jī)大約是顯示屏高度3倍的地方所看到的圖像質(zhì)量應(yīng)與觀看原景象或表演時(shí)所得到的印象相同。 其清晰度應(yīng)在800電視線以上，視頻數(shù)碼率約為20 Mb/s。 國(guó)際電聯(lián)在ITU-R BT.1201建議書(shū)中提出了超高清晰度成像HRI的若干標(biāo)準(zhǔn)， 其基本要素是圖像的最小分辨率為1920×1080， 傳輸速率為60幀秒。 4與模擬電視相比， 數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（重點(diǎn)）1圖像傳輸質(zhì)量較高 2. 具有數(shù)字環(huán)繞立體聲伴音 3. 頻譜資源利用率高 4. 多信息、 多功能 5. 設(shè)備可靠， 維護(hù)簡(jiǎn)單 6. 節(jié)省發(fā)送功率， 覆蓋范圍廣 7. 易于實(shí)現(xiàn)條件接收 5 數(shù)碼率和傳碼率(重點(diǎn))在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中， 傳輸?shù)男视脗鬏斔俾蕘?lái)衡量。 傳輸速率有信息傳輸速率(數(shù)碼率)和碼元傳輸速率(傳碼率)兩種。 數(shù)碼率，也稱比特率或者傳信率， 是指單位時(shí)間內(nèi)傳送的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，記為Rb，單位為比特秒，用符號(hào)bs表示。 經(jīng)常還以兆比特秒和吉比特秒為單位，即用符號(hào)Mbs和Gbs表示。 傳碼率是碼元（symbol）的傳輸速率， 是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，記為RB，單位為波特(baud)。為明確起見(jiàn)，在給出傳碼率的同時(shí)，應(yīng)說(shuō)明碼元的進(jìn)制M，或者說(shuō)明碼元的二進(jìn)制位數(shù)m， 這里M2m。 RbRB·lbM RB·m (b/s) 數(shù)碼率還可以反映頻帶占有情況。根據(jù)數(shù)碼率的定義，它可由比特?cái)?shù)與頻率之乘積來(lái)表示，這樣，數(shù)碼率與數(shù)字信號(hào)的傳輸速率之間就建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系。數(shù)碼率也直接反映了數(shù)字信號(hào)所占用的頻帶寬度，即數(shù)碼率越高，占用頻帶就越寬。因此， 數(shù)碼率有時(shí)也簡(jiǎn)稱為傳輸速率。 6 誤碼率和誤碼秒（重點(diǎn)）誤碼率也叫碼元差錯(cuò)率，是指信號(hào)傳輸過(guò)程中系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤碼元的數(shù)目與所傳輸碼元總數(shù)之比值. 誤碼率的大小，反映了系統(tǒng)傳輸錯(cuò)誤碼元的概率大小。一般以多次傳輸?shù)钠骄`碼率表示。 誤比特率也稱信息差錯(cuò)率或比特差錯(cuò)率，是指?jìng)麇e(cuò)信息的比特?cái)?shù)與所傳輸?shù)目傂畔⒈忍財(cái)?shù)之比值. 誤比特率的大小，反映了信息在傳輸中由于碼元的錯(cuò)誤判斷而造成的傳送信息錯(cuò)誤的大小，它與誤碼率從兩個(gè)不同的層次反映了系統(tǒng)的可靠性。在二進(jìn)制系統(tǒng)中，誤碼數(shù)目就等于誤比特率，即Pe=Pb。誤碼秒是指一段時(shí)間之內(nèi)發(fā)生誤碼的秒數(shù)，適合于受脈沖干擾而產(chǎn)生誤碼的場(chǎng)合，尤其適合于評(píng)價(jià)由于短脈沖干擾引起視頻同步信號(hào)受損而造成圖像紛亂的情形7. 頻帶利用率和功率利用率（重點(diǎn)）頻帶利用率是衡量數(shù)字傳輸系統(tǒng)有效性的一個(gè)重要指標(biāo)。 它表示在單位時(shí)間、單位頻帶內(nèi)傳輸信息的多少，即單位頻帶內(nèi)所能實(shí)現(xiàn)的數(shù)碼率，單位為比特秒赫茲，用符號(hào)b(s·Hz) 表示。在載波傳輸系統(tǒng)中，不同的調(diào)制方式可能有不同的頻帶利用率，故一般常用這個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量調(diào)制方式的效率。 功率利用率是指在一定誤碼率的條件下，傳輸每比特信息所需要的最小信號(hào)平均功率。功率利用率越高，誤碼率越小，信息傳輸?shù)目煽啃跃驮礁摺?8. 信道容量（重點(diǎn)）這個(gè)公式必考，計(jì)算題信道容量反映一個(gè)信道的傳輸能力，而信道的傳輸能力是以這個(gè)信道最大可能傳輸信息的速率來(lái)度量的。所以信道容量定義為信道傳輸速率的最大值。信道容量與數(shù)碼率的區(qū)別在于， 信道容量表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸能力的極限，而數(shù)碼率表示實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。它們采用相同的單位b/s。 香農(nóng)(Shannon)研究了受隨機(jī)噪聲干擾的信道情況，得出了計(jì)算信道容量的香農(nóng)公式： 根據(jù)香農(nóng)公式還可以得出以下重要結(jié)論： (1) 任何一個(gè)信道都有信道容量C，如果滿足數(shù)碼率RbC， 那么在理論上存在一種方法使信源的輸出能以任意小的差錯(cuò)概率通過(guò)信道傳輸；如果Rb>C，則無(wú)差錯(cuò)傳輸在理論上是不可能的。 (2) 當(dāng)信道噪聲為高斯白噪聲時(shí)，式(1-4)中的噪聲功率N不是常數(shù)而與帶寬B有關(guān)。若設(shè)單位頻帶內(nèi)的噪聲功率為n0(WHz)，則噪聲功率N=n0B，在S和n0一定時(shí)，信道容量C隨帶寬B的增大而增大。當(dāng)B趨于無(wú)窮大時(shí)，C趨于常數(shù) 1.44Sn0。 (3) 由于信道容量就是信道的最大信息傳輸速率(即數(shù)碼率)， C=I/T, 其中I為信息量， T為傳輸時(shí)間， 這說(shuō)明，當(dāng)SN一定時(shí)， 給定的數(shù)據(jù)量可以用不同的帶寬B和時(shí)間T的組合來(lái)傳輸。 (4) 在給定信道容量C的條件下，也可以用不同的帶寬和信噪比的組合來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。若減少帶寬，則必須發(fā)送較大的功率， 即增大信噪比SN；或者，若有較大的傳輸帶寬信息，則同樣的C能夠用較小的信號(hào)功率(即較小的SN)來(lái)傳送。當(dāng)信噪比太小而不能保證通信質(zhì)量時(shí)， 常采用寬帶系統(tǒng)，即用增加帶寬來(lái)改善傳輸質(zhì)量， 這就是所謂用帶寬換功率的方法。 在帶寬和信噪比的互換過(guò)程中，必須變換信號(hào)使之具有所要求的帶寬，這通常是由各種類型的調(diào)制和編碼來(lái)完成的。9. 編碼效率 （重點(diǎn)）1）平均信息量信息量的比特是指真正有用的信息量，數(shù)碼中的比特既包括有用的符號(hào)也包括無(wú)用的符號(hào)。 2）平均碼字長(zhǎng)度3) 編碼效率無(wú)論是哪一種二進(jìn)制編碼，其一個(gè)碼字的平均碼長(zhǎng)N一定大于平均信息量H。只要使NH，就可以得到某種無(wú)失真編碼方法。但如果N>>H，則表明這種編碼方法效率太低，占用的比特?cái)?shù)太多。 最好的編碼結(jié)果是NH，即=1。 這種狀態(tài)的編碼稱為最佳編碼，它不會(huì)因丟失信息而引起圖像失真，又占用最少的比特?cái)?shù)。 如果編碼結(jié)果為N <H，則必然會(huì)丟失信息而引起圖像失真， 這就是在允許失真條件下的一些失真編碼方法。 （課后習(xí)題110 必考）第二章1、視頻信號(hào)壓縮的可能性（重點(diǎn)）視頻數(shù)據(jù)主要存在以下形式的冗余。1. 空間冗余 2. 時(shí)間冗余 3. 結(jié)構(gòu)冗余 4. 知識(shí)冗余 5. 視覺(jué)冗余 2、視頻信號(hào)數(shù)字化AD前面有一低通濾波器用于抗混疊，解碼的濾波器為重構(gòu)濾波器，解碼是編碼的逆過(guò)程，插入濾波是把解碼后的信號(hào)用理想低通濾波恢復(fù)為平滑、連續(xù)的模擬信號(hào)。1） 奈奎斯特取樣定理（重點(diǎn)）理想取樣時(shí)，只要取樣頻率大于或等于模擬信號(hào)中最高頻率的兩倍，就可以不失真地恢復(fù)模擬信號(hào)， 這稱為奈奎斯特取樣定理。模擬信號(hào)中最高頻率的兩倍稱為折疊頻率。一般取樣頻率應(yīng)為最高頻率的35倍。 2） 亞奈奎斯特取樣 按取樣定理，若取樣頻率fs小于模擬信號(hào)最高頻率fmax的兩倍，就會(huì)產(chǎn)生混疊失真，但若巧妙地選擇取樣頻率，令取樣后頻譜中的混疊分量落在色度分量和亮度分量之間，就可用梳狀濾波器去除混疊成分。 3） 均勻量化和非均勻量化（重點(diǎn)）在輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，量化間距處處相等的量化稱為均勻量化或線性量化。 均勻量化時(shí)信噪比隨輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)幅度的增加而增加。采用均勻量化，在強(qiáng)信號(hào)時(shí)固然可把噪波淹沒(méi)掉，但在弱信號(hào)時(shí)，噪波的干擾就十分顯著。為改善弱信號(hào)時(shí)的信噪比，量化間距應(yīng)隨輸入信號(hào)幅度而變化，大信號(hào)時(shí)進(jìn)行粗量化，小信號(hào)時(shí)進(jìn)行細(xì)量化， 也就是采用非均勻量化， 或稱非線性量化通常這兩個(gè)過(guò)程均可用查表法實(shí)現(xiàn)，量化過(guò)程在編碼端完成，而反量化過(guò)程則在解碼端完成。 對(duì)量化區(qū)間標(biāo)號(hào)(量化值)的編碼可以采用等長(zhǎng)編碼方法， 也可以采用可變字長(zhǎng)編碼如哈夫曼編碼或算術(shù)編碼來(lái)進(jìn)一步提高編碼效率3. ITU-R BT.601分量數(shù)字系統(tǒng)（重點(diǎn)）數(shù)字視頻信號(hào)是將模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)取樣、量化和編碼而形成的。模擬電視有PAL、NTSC等制式，必然會(huì)形成不同制式的數(shù)字視頻信號(hào)，不便于國(guó)際數(shù)字視頻信號(hào)的互通。BT.601建議采用對(duì)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)分別編碼的分量編碼方式，對(duì)不同制式的信號(hào)均采用相同的取樣頻率，對(duì)亮度信號(hào)Y采用的取樣頻率為13.5 MHz。由于色度信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)比亮度信號(hào)的帶寬窄，因此對(duì)色度信號(hào)U和V的取樣頻率為6.75 MHz。 色度信號(hào)的取樣率是亮度信號(hào)的取樣率的一半，常稱作422格式，可以理解為每一行里的Y、U、V的樣點(diǎn)數(shù)之比為422。 4、1. Huffman編碼（重點(diǎn)） 霍夫曼（Huffman）編碼是一種可變長(zhǎng)編碼, 編碼方法如圖2-2所示。 其具體步驟是： (1) 將輸入信號(hào)符號(hào)以出現(xiàn)概率由大至小為序排成一列。 (2) 將兩處最小概率的符號(hào)相加合成為一個(gè)新概率， 再按出現(xiàn)概率大小排序。 (3) 重復(fù)步驟(2)， 直至最終只剩兩個(gè)概率。 (4) 編碼從最后一步出發(fā)逐步向前進(jìn)行，概率大的符號(hào)賦予“0”碼，另一個(gè)概率賦予“1”碼， 直至到達(dá)最初的概率排列為止。 上述6個(gè)符號(hào)用普通二進(jìn)制編碼， 每個(gè)符號(hào)碼長(zhǎng)三位； 用霍夫曼編碼，平均碼長(zhǎng)為0.4×1+0.3×2+0.1×3+0.1×4+0.06×5+0.04×5=2.2位 游程編碼RLC(Run Length Coding)是一種十分簡(jiǎn)單的壓縮方法，它將數(shù)據(jù)流中連續(xù)出現(xiàn)的字符用單一的記號(hào)來(lái)表示。游程編碼的壓縮率不高，但編碼、解碼的速度快，因而仍得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在變換編碼及進(jìn)行Z字形(zigzag)掃描后， 再進(jìn)行游程編碼，會(huì)有很好的效果。 5、預(yù)測(cè)編碼（重點(diǎn)）1）基于圖像的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的基本方法就是預(yù)測(cè)編碼。它利用圖像信號(hào)的空間或時(shí)間相關(guān)性，用已傳輸?shù)南袼貙?duì)當(dāng)前的像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的差預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行編碼處理和傳輸。目前用得較多的是線性預(yù)測(cè)方法， 其全稱為差值脈沖編碼調(diào)制DPCM 利用幀內(nèi)相關(guān)性(像素間、行間的相關(guān))的DPCM被稱為幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼。如果對(duì)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)分別進(jìn)行DPCM編碼， 即對(duì)亮度信號(hào)采用較高的取樣率和較多位數(shù)編碼， 對(duì)色差信號(hào)用較低的取樣率和較少位數(shù)編碼，那么構(gòu)成時(shí)分復(fù)合信號(hào)后再進(jìn)行DPCM編碼， 數(shù)碼率可以更低。 2） 變換編碼的物理意義（重點(diǎn)）（理解書(shū)上18頁(yè)變換編碼的意義）圖像變換編碼是將空間域里描述的圖像經(jīng)過(guò)某種變換(如傅立葉變換、離散余弦變換、沃爾什變換等)，在變換域中進(jìn)行描述，即將圖像能量在空間域的分散分布變?yōu)樵谧儞Q域的相對(duì)集中分布，便于用Z字形掃描、自適應(yīng)量化、變長(zhǎng)編碼等進(jìn)一步處理，完成對(duì)圖像信息的有效壓縮。 變換編碼將被處理數(shù)據(jù)按照某種變換規(guī)則映射到另一個(gè)域中去處理，常采用二維正交變換的方式。信息論的研究表明，變換前后，圖像的信息量并無(wú)損失，可以通過(guò)反變換得到原來(lái)的圖像值。統(tǒng)計(jì)分析表明， 正交變換后，數(shù)據(jù)的分布向新坐標(biāo)系中的少數(shù)坐標(biāo)集中，且集中于少數(shù)的直流或低頻分量的坐標(biāo)點(diǎn)。正交變換并不壓縮數(shù)據(jù)量， 但它去除了大部分相關(guān)性，數(shù)據(jù)分布相對(duì)集中簡(jiǎn)答6、離散余弦變換(DCT)（重點(diǎn)）（書(shū)19頁(yè)）在常用的正交變換中，離散余弦變換DCT(Discrete Cosine Transform)的性能接近最佳，是一種準(zhǔn)最佳變換。 DCT矩陣與圖像內(nèi)容無(wú)關(guān)，由于它構(gòu)造成對(duì)稱的數(shù)據(jù)序列，因而避免了子圖像輪廓處的跳躍和不連續(xù)現(xiàn)象。DCT也有快速算法FDCT，在圖像編碼的應(yīng)用中，大都采用二維DCT。 常用的方法是： Z字形掃描； 交替掃描 （看懂）MPEG2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定使用交替掃描7、混合編碼（重點(diǎn)）混合編碼充分利用各種單一壓縮方法的長(zhǎng)處，以期在壓縮比和效率之間取得最佳的平衡。如廣泛流行的JPEG和MPEG壓縮方法都是典型的混合編碼方案。 8、靜止圖像數(shù)字傳輸系統(tǒng)（重點(diǎn)）1)對(duì)靜止圖像編碼的要求：1) 清晰度： 靜止圖像中的細(xì)節(jié)容易被觀察到， 要求有更高的清晰度。 2) 逐漸浮現(xiàn)(Progressive Build-up)的顯示方式：在傳輸頻帶較窄時(shí)為了減少等待時(shí)間，要求編碼能提供逐漸浮現(xiàn)的顯示方式，即先傳模糊的整幅圖像，再逐漸變清晰。 3) 抗干擾：一幅圖像的傳輸時(shí)間較長(zhǎng)，各種干擾噪聲的顯示時(shí)間也較長(zhǎng)，影響觀看，要求編碼與調(diào)制方式都有較強(qiáng)的抗干擾能力。 圖在書(shū)上21頁(yè)靜止圖像的主要編碼是DPCM和變換編碼，而在JPEG2000和MPEG4均采用小波變換編碼。9、JPEG標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合圖片專家小組(Joint Photographic Experts Group)的縮寫1991年3月， JPEG建議（ISOIEC10918號(hào)標(biāo)準(zhǔn)）“多灰度靜止圖像的數(shù)字壓縮編碼(通常簡(jiǎn)稱為JPEG標(biāo)準(zhǔn))”正式通過(guò)， 這是一個(gè)適用于彩色和單色多灰度或連續(xù)色調(diào)靜止數(shù)字圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)， 包括無(wú)損壓縮及基于離散余弦變換和Huffman編碼的有損壓縮兩個(gè)部分。 (1) 彩色坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。彩色坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是要去除數(shù)據(jù)冗余量，它不屬于JPEG算法，因?yàn)镴PEG是獨(dú)立于彩色坐標(biāo)的。壓縮可采用不同坐標(biāo)(如RGB、 YUV、YIQ等)的圖像數(shù)據(jù)。 (2) 離散余弦變換。JPEG采用的是8×8子塊的二維離散余弦變換算法。 在編碼器的輸入端， 把原始圖像(U、V的像素是Y的一半)順序地分割成一系列8×8的子塊。在8×8圖像塊中， 像素值變化緩慢，具有較低的空間頻率。進(jìn)行二維8×8離散余弦變換可以將圖像塊的能量集中在極少數(shù)系數(shù)上。DCT的(0，0)元素是塊的平均值，其它元素表明在每個(gè)空間頻率下的譜能為多少。一般地， 離原點(diǎn)(0，0)越遠(yuǎn)，元素衰減得越快。 (3) 量化。 為了達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的，對(duì)DCT系數(shù)需作量化處理。 量化的作用是在保持一定質(zhì)量的前提下，丟棄圖像中對(duì)視覺(jué)效果影響不大的信息。量化是多對(duì)一映射，是造成DCT編碼信息損失的根源。 (4) 直流分量差分編碼。 64個(gè)變換數(shù)經(jīng)量化后， DCT的(0，0)元素是直流分量(DC系數(shù))， 即空間域中64個(gè)圖像采樣值的均值。 相鄰8×8子塊之間的DC系數(shù)一般有很強(qiáng)的相關(guān)性，變化應(yīng)該較緩慢。JPEG標(biāo)準(zhǔn)對(duì)DC系數(shù)采用DPCM編碼(差分編碼)方法， 即對(duì)相鄰像素塊之間的DC系數(shù)的差值進(jìn)行編碼，這樣能將它們中的大多數(shù)數(shù)值減小。 (5) 交流分量游程編碼。其余63個(gè)交流分量(AC系數(shù))采用游程編碼。如果從左到右、從上到下地掃描塊，則零元素不集中，因此采用從左上角開(kāi)始沿對(duì)角線方向的Z字形掃描。 量化后的AC系數(shù)通常會(huì)有許多零值。 (6) 熵編碼。為了進(jìn)一步壓縮數(shù)據(jù)，需對(duì)DC和AC的碼字再作統(tǒng)計(jì)特性的熵編碼。JPEG標(biāo)準(zhǔn)推薦采用Huffman編碼， 并給出差分編碼和游程編碼變換為Huffman編碼的碼表。 10、活動(dòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)（重點(diǎn)）1）通常把圖像編碼分為下面幾個(gè)應(yīng)用層次： (1) 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視：圖像分辨率為720×576，采用ISO MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)， 約8 Mb/s的碼率可以達(dá)到演播室級(jí)的圖像質(zhì)量要求。地面廣播時(shí)采用現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)，可在一路8 MHz信道傳送4路標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視。 (2) 會(huì)議電視：圖像分辨率為352×288，采用ITU-T H.261建議，碼率為P×64 kbs(P=130)，屬中、低速碼率的圖像壓縮。一般認(rèn)為，碼率在384 kb/s(P=6)以上時(shí)，圖像質(zhì)量才能讓人比較滿意。 (3) 數(shù)字影碟機(jī)等：圖像分辨率為352×288， 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為MPEG-1，碼率為1.5 Mb/s，其中約1.2 Mb/s用于圖像， 其余用于聲音和同步, 可達(dá)到VHS錄像帶圖像質(zhì)量。 (4) 可視電話：圖像分辨率為176×144，采用1TU-T H.263建議，碼率為64 kb/s以下，經(jīng)調(diào)制解調(diào)后，能在現(xiàn)有的模擬電話線上傳送活動(dòng)的彩色電視電話圖像，因此也稱為極低碼率的圖像編碼。 (5) 高清晰度電視：圖像分辨率可高達(dá)1920×1080，具有兩倍于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的水平和垂直清晰度，采用ISO MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)， 碼率約為20 Mb/s。 2）幀間預(yù)測(cè)編碼（重點(diǎn)）幀間預(yù)測(cè)將畫面分為以下3種區(qū)域： (1) 背景區(qū)。 相鄰的幀背景區(qū)的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)相同， 幀間相關(guān)性很強(qiáng)。 (2) 運(yùn)動(dòng)物體區(qū)。若將物體運(yùn)動(dòng)近似看作簡(jiǎn)單的平移， 則相鄰幀的運(yùn)動(dòng)區(qū)的數(shù)據(jù)也基本相同。假如能采用某種位移估值方法對(duì)位移量進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償”，那么兩幀的運(yùn)動(dòng)區(qū)之間的相關(guān)性也是很強(qiáng)的。 (3) 暴露區(qū)。暴露區(qū)是指物體運(yùn)動(dòng)后所暴露出的曾被物體遮蓋住的區(qū)域。如果存儲(chǔ)器將暴露區(qū)的數(shù)據(jù)暫存，則遮蓋后暴露出來(lái)的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相同。若是畫面從一個(gè)場(chǎng)景切換為另一場(chǎng)景， 就沒(méi)有幀間相關(guān)性了。 1) 空間分辨率和時(shí)間分辨率的交換 人眼對(duì)靜止圖像的分辨力較高，因而在傳輸靜止圖像或圖像的靜止部分時(shí)要有較高的分辨率，但可以減少傳輸?shù)膸瑪?shù)， 而在接收端依靠幀存儲(chǔ)器把未傳輸?shù)膸瑥?fù)制出來(lái)。人眼對(duì)于圖像中運(yùn)動(dòng)物體的分辨率隨著物體運(yùn)動(dòng)速率的增大而降低，攝像器件和顯示器件也有一定的積分模糊效應(yīng)，因而在傳輸圖像中的運(yùn)動(dòng)物體時(shí)可以降低這部分圖像的分辨率。物體的運(yùn)動(dòng)速度越高，可用越低的分辨率進(jìn)行傳輸，這種方法就叫做空間分辨率和時(shí)間分辨率的交換。 2) 幀內(nèi)、 幀間自適應(yīng)編碼 對(duì)于變化緩慢的圖像，幀間相關(guān)性強(qiáng)，宜采用幀間預(yù)測(cè)； 當(dāng)景物的運(yùn)動(dòng)增大時(shí)，幀間相關(guān)性減弱，而由于攝像機(jī)的“積分效應(yīng)”，圖像的高頻成分減弱， 幀內(nèi)相關(guān)性反而有所增加，應(yīng)采用幀內(nèi)編碼。因此，編碼器應(yīng)進(jìn)行幀內(nèi)、 幀間自適應(yīng)編碼。 3) 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)編碼 對(duì)于運(yùn)動(dòng)的物體， 估計(jì)出物體在相鄰幀內(nèi)的相對(duì)位移，用上一幀中物體的圖像對(duì)這一幀的物體進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)的差值部分編碼傳輸， 就可以壓縮這部分圖像的碼率。這種考慮了對(duì)應(yīng)區(qū)域的位移或運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)方式就稱為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)編碼。幀間預(yù)測(cè)是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)在運(yùn)動(dòng)矢量為零時(shí)的特殊情況。 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼包括以下4個(gè)部分： (1) 物體的劃分： 劃分靜止區(qū)域和運(yùn)動(dòng)區(qū)域。 (2) 運(yùn)動(dòng)估計(jì)： 對(duì)每一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行位移估計(jì)。 (3) 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償：由位移的估值建立同一運(yùn)動(dòng)物體在不同幀的空間位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而建立預(yù)測(cè)關(guān)系。 (4) 補(bǔ)償后的預(yù)測(cè)信息編碼：對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的補(bǔ)償后的位移幀差信號(hào)(DFD)以及運(yùn)動(dòng)矢量等進(jìn)行編碼傳輸。 3）為了便于不同制式的彩色電視信號(hào)的互連，ITU提出先把不同制式的彩色電視信號(hào)都轉(zhuǎn)換成公共中間格式CIF(Common Intermediate Format）：亮度信號(hào)按每行352個(gè)像素，每幀288行進(jìn)行正交抽樣， 抽樣頻率為6.75 MHz；色差信號(hào)按每行176個(gè)像素，每幀144行進(jìn)行正交抽樣，抽樣頻率為3.375 MHz；以29.97幀/s的速率逐行掃描。（重點(diǎn)）4）為了提高信道的抗誤碼能力，H.261采用了一種BCH(511, 493)的糾錯(cuò)編碼（重點(diǎn)）5）為了使數(shù)據(jù)流以恒定速率在通信網(wǎng)中傳送， 可用緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的平滑。（重點(diǎn)）6）(4) PB幀模式。PB幀名稱來(lái)源于MPEG標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)PB幀包含一個(gè)P幀和一個(gè)B幀，P幀是由前一個(gè)P幀預(yù)測(cè)得到，B幀是由前一個(gè)P幀和本PB幀單元中的P幀進(jìn)行雙向預(yù)測(cè)編碼得到。 雙向預(yù)測(cè)過(guò)程如圖2-17所示。 （重點(diǎn)）7）MPEG-1(重點(diǎn))(3) 圖像。圖像是一個(gè)獨(dú)立的顯示單元，也是圖像編碼的基本單元，可分為I、 P和B三種編碼圖像。 I幀(Intracoded picture，幀內(nèi)編碼圖像幀)：不參考其它圖像幀而只利用本幀的信息進(jìn)行編碼。 P幀(Predictivecoded Picture， 預(yù)測(cè)編碼圖像幀)： 由一個(gè)過(guò)去的I幀或P幀采用有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)進(jìn)行更有效的編碼； 通常用于進(jìn)一步預(yù)測(cè)之參考。 B幀(Bidirectionally predicted picture，雙向預(yù)測(cè)編碼圖像幀)：提供最高的壓縮，它既需要過(guò)去的圖像幀(I幀或P幀)，也需要后來(lái)的圖像幀(P幀)進(jìn)行有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾p向預(yù)測(cè)。 VCD中常用的圖像組結(jié)構(gòu)是： B.B.I.B.B.P.B.B.P.B.B.P.B.B.I.B.B.P， 即M=3，N=12。M為兩個(gè)參考幀之間的B幀數(shù)目加1， N為一個(gè)圖像組內(nèi)的圖像幀的總數(shù)目。 B幀有較高的壓縮比，所以視頻編碼器總編碼效率很高； I幀和P幀的壓縮比不高，但可保證較高的重建圖像質(zhì)量。還有一種D幀（DC coded Picture，直流編碼幀），其僅用于快進(jìn)或退回顯示低分辨率圖像。實(shí)時(shí)地進(jìn)行MPEC-1解碼已有相當(dāng)?shù)碾y度， 如希望以正常速度的10倍播放視頻，則要求就更高了， 而D幀正是用來(lái)產(chǎn)生低分辨率圖像的。每一D幀的入口正好是一個(gè)像塊的平均值，沒(méi)有更進(jìn)一步的編碼，這樣可以容易地實(shí)時(shí)播放。 這一措施很重要，使人們能以高速度掃描影片，以搜索特定場(chǎng)面。 B幀有較高的壓縮比，所以視頻編碼器總編碼效率很高； I幀和P幀的壓縮比不高，但可保證較高的重建圖像質(zhì)量。8）編碼（重點(diǎn)，記得看懂）MPEG-1編碼器與圖2-15的H.261編碼器方框圖類似，只是在對(duì)B幀編碼時(shí)，要有兩個(gè)幀存儲(chǔ)器分別存儲(chǔ)過(guò)去和將來(lái)的兩個(gè)參考幀，以便進(jìn)行雙向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)。編碼器必須在圖像質(zhì)量、編碼速率以及編碼效率之間進(jìn)行綜合考慮， 選擇合適的編碼工作模式和控制參數(shù)。 傳輸碼流中編碼圖像的順序稱為編碼順序，在解碼輸出端重建圖像的順序稱為顯示順序。引入B幀圖像后，視頻序列的編碼順序與顯示順序是不同的。若在編碼器輸入端或解碼器輸出端的顯示順序?yàn)?（綜合題）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13I B B P B B P B B P B B I則在編碼器的輸出端、編碼碼流中和解碼器輸入端的編碼順序?yàn)?1 4 2 3 7 5 6 10 8 9 13 11 12I P B B P B B P B B I B B9）緩存器控制 按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼，信源編碼是可變長(zhǎng)編碼VLC， 不同類型的圖像幀(I、P、B幀)采用不同的壓縮算法， 復(fù)用后的傳送比特流的數(shù)碼率隨時(shí)間變化。 在恒定碼率的信道中傳輸時(shí)， 需要一個(gè)緩存器來(lái)平滑時(shí)變的數(shù)碼率， 以便和信道的碼率相匹配。 注：在實(shí)際中采用反饋控制法和跳B(niǎo)幀處理法來(lái)防止“溢出”和“取空”的出現(xiàn)（重點(diǎn)）(1) 反饋控制法根據(jù)緩存器數(shù)據(jù)量來(lái)調(diào)整編碼的量化步長(zhǎng)因子qp，使視頻流趨于恒定。當(dāng)緩存器數(shù)據(jù)量大時(shí)，采用大的量化步長(zhǎng)因子進(jìn)行粗量化，失真度增加， 編碼后的比特?cái)?shù)減少， 緩存器的輸入碼率降低；當(dāng)緩存器數(shù)據(jù)量小時(shí)， 采用小的量化步長(zhǎng)因子進(jìn)行細(xì)量化，量化失真度減小，編碼后的比特?cái)?shù)增加， 緩存器的輸入碼率隨之增大。(2) 跳B(niǎo)幀處理法是一種緊密結(jié)合MPEG信號(hào)的編碼特點(diǎn)， 避免緩存器溢出的跳幀處理方法。它根據(jù)圖像質(zhì)量的要求設(shè)定一個(gè)上溢門限，用以保護(hù)重要數(shù)據(jù)不被丟失，同時(shí)保證緩存器不會(huì)因門限過(guò)低而經(jīng)常出現(xiàn)溢出。當(dāng)溢出發(fā)生時(shí)，可控制緩存器跳過(guò)當(dāng)前的圖像幀數(shù)據(jù)，甚至下幀數(shù)據(jù)，以確保緩存器內(nèi)有足夠空間來(lái)暫存后續(xù)輸入的重要圖像數(shù)據(jù)。 10）MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)（重點(diǎn)）(最好自己看一下書(shū)，跟習(xí)題)1) 為了適應(yīng)廣播、通信、計(jì)算機(jī)和家電視聽(tīng)產(chǎn)品的各種需求， 適應(yīng)不同的數(shù)字電視體系，MPEG-2有4種輸入格式(用級(jí)(levels)加以劃分)和5種不同的處理方法(用類(profiles，也譯成檔次)加以劃分)。 422標(biāo)準(zhǔn)是為演播室制定的要求較高的分量編碼標(biāo)準(zhǔn)。 在某些應(yīng)用場(chǎng)合，壓縮數(shù)碼率可采用較低檔次的編碼標(biāo)準(zhǔn)， 常用的有420和411標(biāo)準(zhǔn)。2) 可分級(jí)性是MPEG-2及其以上標(biāo)準(zhǔn)的顯著特征之一?？煞旨?jí)性指的是接收機(jī)可視具體情況對(duì)編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行部分解碼?？煞旨?jí)性指的是接收機(jī)可視具體情況對(duì)編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行部分解碼。 為了保持解碼器的向下兼容性，MPEG-2采用信噪比可分級(jí)性和空間可分級(jí)性信噪比分級(jí)提供相同的圖像分辨率但有不同的質(zhì)量等級(jí)，信噪比分級(jí)的目的是實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量的視頻服務(wù)的兼容，信噪比可分級(jí)性表示可分級(jí)改變DCT系數(shù)的量化步長(zhǎng)；空間分級(jí)的目的是實(shí)現(xiàn)不同分辨率圖像服務(wù)的兼容，空間可分級(jí)性利用對(duì)像素的抽取和插入來(lái)實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的轉(zhuǎn)換?？臻g可分級(jí)編碼的輸出有兩層碼流組成：意識(shí)可以單獨(dú)解碼的基本碼流，它ITU-T H.264提供低分辨率的視頻；另一層是要和基本碼流共同解碼的增強(qiáng)碼流，它提供高分辨率的視頻。分級(jí)編碼的目標(biāo)：1)對(duì)具有不同帶寬，顯示能力和用戶需求的接收機(jī)提供靈活的支持，從而使得在多媒體應(yīng)用環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)庫(kù)瀏覽和多分辨率回放的功能；2）對(duì)視頻比特流提供分層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3）制定AVS標(biāo)準(zhǔn)的基本技術(shù)路線是“大膽采用主流技術(shù)，小心規(guī)避國(guó)外專利”， 即在清楚分析國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程、技術(shù)框架、關(guān)鍵技術(shù)和利益關(guān)系的基礎(chǔ)上，采用當(dāng)前國(guó)際主流的技術(shù)方案，在認(rèn)真分析本領(lǐng)域已注冊(cè)專利的基礎(chǔ)上，大膽采用國(guó)際范圍內(nèi)積累的公開(kāi)編碼壓縮技術(shù)，用自主技術(shù)“繞開(kāi)”正在處于專利保護(hù)期的技術(shù)，加入我國(guó)自主創(chuàng)新的成果，制定性能上超過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、 技術(shù)上具有自主權(quán)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 （重點(diǎn)）數(shù)字音/視頻編/解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：AVSAVS視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)為例，整個(gè)技術(shù)框架包括八大技術(shù)模塊：變換、量化、預(yù)測(cè)、變長(zhǎng)編碼、環(huán)路濾波器、幀間預(yù)測(cè)、 熵編碼器和場(chǎng)編碼。11）MPEG41）ITU-T H.264H.264將整個(gè)編碼結(jié)構(gòu)分成網(wǎng)絡(luò)抽象層NAL(Network Abstraction Layer)和視頻編碼層VCL(Video Coding Layer)。2）熵編碼（重點(diǎn)） H.264使用了兩種熵編碼方法，即基于上下文的自適應(yīng)變長(zhǎng)編碼CAVLC與通用的變字長(zhǎng)編碼UVLC相結(jié)合的編碼和基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)。 采用CAVLC和CABAC可以根據(jù)上下文的內(nèi)容，自適應(yīng)地調(diào)整符號(hào)概率分布，保證在當(dāng)前編碼過(guò)程中用較短的碼字表示概率較大的符號(hào)。 第三章1、多路復(fù)用分為：節(jié)目復(fù)用和系統(tǒng)復(fù)用節(jié)目復(fù)用：是將一路數(shù)字電視節(jié)目的視頻、音頻和數(shù)據(jù)等各種媒體按照一定的方法十分復(fù)用成一個(gè)單一的數(shù)據(jù)流；將一路數(shù)字電視節(jié)目的視頻PES包、 音頻PES包和其它輔助數(shù)據(jù)（包括一些增值業(yè)務(wù)）的PES包按一定的比率復(fù)用成一路節(jié)目的TS（或PS）流稱為節(jié)目復(fù)用。 系統(tǒng)復(fù)用：是將各路數(shù)字電視節(jié)目的數(shù)據(jù)流進(jìn)行再?gòu)?fù)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)目的動(dòng)態(tài)帶寬分配，并提供各種增值業(yè)務(wù)。系統(tǒng)復(fù)用時(shí)，最主要的工作是進(jìn)行PSI信息的重構(gòu)和PCR修正。 關(guān)于TS流*節(jié)目表*（簡(jiǎn)答題、選擇題、計(jì)算題）2、將不同的基本流分別加包頭打包（分組）為PES(Packetized ES， 打包基本流)包。 PES又稱為分組基本碼流。為了進(jìn)行多路數(shù)字節(jié)目流的復(fù)用和有效傳輸，又將PES包作為負(fù)載分別插入傳送流TS(Transport Stream)包中。TS包固定為188 B，其包頭由固定的4 B和可選的可變長(zhǎng)的調(diào)整字段組成， 如圖3-2所示。 TS包包頭中的SyncByte有8 b，為同步字節(jié)。Ei為誤碼指示， 1 b。 Pusi為有效負(fù)荷單元起始指示，1 b。 Trp為傳輸優(yōu)先級(jí)，1 b。PID（Packet Identifier）為包標(biāo)識(shí)，用來(lái)標(biāo)識(shí)包的類型(如視頻、音頻、 節(jié)目特定信息PSI等)，共13 b。 Scr-flags是加擾標(biāo)識(shí)， 2 b。af為適配區(qū)域標(biāo)識(shí)，2 b。Cc為連續(xù)計(jì)數(shù)器，4 b。（重點(diǎn)）3、幾種節(jié)目特定信息 (1) 節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT(Program Association Table)： 它給出每一個(gè)節(jié)目對(duì)應(yīng)的PMT的PID， 還給出NIT的PID， 本身的PID為0x0000。 (2) 條件接收表CAT(Conditional Access Table)： 給出條件接收系統(tǒng)的有關(guān)信息, PID為0x0001。 (3) 節(jié)目映射表PMT(Program Map Table)： 給出一個(gè)節(jié)目?jī)?nèi)各種媒體流的PID及該節(jié)目的解碼時(shí)鐘PCR。 (4) 網(wǎng)絡(luò)信息表NIT(Network Information Table)： 給出物理傳輸網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)信息。 它有Actual和Other之分， 表示當(dāng)前值和其它值。 (5) 傳送流描述表TSDT（Transport Stream Description Table）： PID為0x0002。（重點(diǎn)）PSI信息以段(Section)為單位進(jìn)行組織， 段可以作為負(fù)載插入TS包中，然后以一定的比率插入一路節(jié)目的TS流中， 形成完整的一路節(jié)目的TS流。 4、PAT的結(jié)構(gòu) 整個(gè)PAT被分割為一個(gè)或多個(gè)分段，每個(gè)分段具有如圖3-5所示的結(jié)構(gòu)。分段的整體字頭為8 B長(zhǎng)，由表格標(biāo)識(shí)符、 分段長(zhǎng)度、 傳送流標(biāo)識(shí)符、 版本號(hào)、 當(dāng)前下次指示器、分段號(hào)和最后分段號(hào)組成。其可變字長(zhǎng)的節(jié)目表清單由N個(gè)4 B長(zhǎng)的節(jié)目項(xiàng)組成， 每個(gè)節(jié)目項(xiàng)由16 b的節(jié)目號(hào)和13 b PMT表的PID值組成。 最后是4 B長(zhǎng)的CRC校驗(yàn)。 第四章1信道編碼基礎(chǔ) 1. 隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)1) 隨機(jī)差錯(cuò)信道 信道中，碼元出現(xiàn)差錯(cuò)與其前、 后碼元是否出現(xiàn)差錯(cuò)無(wú)關(guān)，每個(gè)碼元獨(dú)立地按一定的概率產(chǎn)生差錯(cuò)。從統(tǒng)計(jì)規(guī)律看， 可以認(rèn)為這種隨機(jī)差錯(cuò)是由加性高斯白噪聲AWGN(Additive White Gaussian Noise)引起的，主要的描述參數(shù)是誤碼率pe。 2) 突發(fā)差錯(cuò)信道 信道中差錯(cuò)成片出現(xiàn)時(shí)，一片差錯(cuò)稱為一個(gè)突發(fā)差錯(cuò)。通信系統(tǒng)中的突發(fā)差錯(cuò)是由突發(fā)噪聲(比如雷電、 強(qiáng)脈沖、 時(shí)變信道的衰落等)引起的。存儲(chǔ)系統(tǒng)中，磁帶、磁盤物理介質(zhì)的缺陷或讀寫頭的接觸不良等造成的差錯(cuò)均為突發(fā)差錯(cuò)。 2. 分組碼和卷積碼3. 線性碼和非線性碼若信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系是線性的，即滿足一組線性方程，則稱為線性碼；反之，兩者若不滿足線性關(guān)系， 則稱為非線性碼。 4. 系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼信息碼元集中在碼組的前k位，而監(jiān)督碼元位于后r=n-k位。 如果編碼后信息碼元保持原樣不變，則稱為系統(tǒng)碼； 反之稱為非系統(tǒng)碼。 5. 碼長(zhǎng)和碼重碼組或碼字中編碼的總位數(shù)稱為碼組的長(zhǎng)度， 簡(jiǎn)稱碼長(zhǎng)； 碼組中非零碼元的數(shù)目稱為碼組的重量，簡(jiǎn)稱碼重。6. 碼距和最小漢明距離兩個(gè)等長(zhǎng)碼組中對(duì)應(yīng)碼位上具有不同碼元的位數(shù)稱為漢明(Hamming)距離，簡(jiǎn)稱碼距。最小碼距dmin與碼的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)能力之間具有如下關(guān)系：在一個(gè)碼組集合中，如果碼組間的最小碼距滿足dmine+1，則該碼集中的碼組可以檢測(cè)e位錯(cuò)碼；如果滿足dmin2t+1, 則可以糾正t位錯(cuò)碼；如果滿足dmint+e+1，則可以糾正t位錯(cuò)碼，同時(shí)具有檢測(cè)e位錯(cuò)碼的能力。 4.1.2 循環(huán)碼定義 循環(huán)碼是一種系統(tǒng)碼，通常前k位為信息碼元，后r位為監(jiān)督碼元。它除了具有線性分組碼的一般性質(zhì)以外，還具有循環(huán)性，也就是說(shuō)當(dāng)循環(huán)碼中的任一碼組循環(huán)移動(dòng)一位以后， 所得碼組仍為該循環(huán)碼的一個(gè)準(zhǔn)用碼組。 BCH碼（重點(diǎn)）+RS編碼+、級(jí)聯(lián)碼=計(jì)算題1、BCH碼解決了生成多項(xiàng)式與最小碼距之間的關(guān)系問(wèn)題。根據(jù)所要求的糾錯(cuò)能力， 可以很容易地構(gòu)造出BCH碼。BCH碼分為本原BCH碼和非本原BCH碼。 BCH碼的碼長(zhǎng)n與監(jiān)督位、糾錯(cuò)能力之間的關(guān)系如下：對(duì)任一正整數(shù)m和t，tm/2，必存在一個(gè)碼長(zhǎng)n=2m-1，監(jiān)督位不多于mt位，能糾正所有小于或等于t位隨機(jī)錯(cuò)誤的二進(jìn)制本原BCH碼。2、級(jí)聯(lián)碼（重點(diǎn)）信道中由噪聲引起的誤碼一般分為兩類，一類是由隨機(jī)噪聲引起的隨機(jī)性誤碼，一類是由沖擊噪聲引起的突發(fā)性誤碼。 在實(shí)際通信信道中出現(xiàn)的誤碼是混合型誤碼，是隨機(jī)性誤碼和突發(fā)性誤碼的混合。糾正這類混合誤碼， 要設(shè)計(jì)既能糾隨機(jī)性誤碼又能糾突發(fā)性誤碼的碼。交錯(cuò)碼、乘積碼、級(jí)聯(lián)碼均屬于這類糾錯(cuò)碼。而性能最好、最有效、最常采用的是級(jí)聯(lián)碼。在編碼時(shí)，首先將k1×k2個(gè)二進(jìn)制信息元（碼元）劃分為k2個(gè)碼字，每個(gè)碼字有k1個(gè)碼元，把碼字看成是多進(jìn)制碼中的一個(gè)符號(hào)。k2個(gè)碼字編碼成(n2，k2)RS碼(詳見(jiàn)4.3節(jié))的外碼c2，它有k2個(gè)信息符號(hào)，n2-k2個(gè)監(jiān)督符號(hào)。每一個(gè)碼字內(nèi)的k1個(gè)碼元按照二進(jìn)制分組碼或卷積碼編成(n1，k1)的內(nèi)碼c1，它有k1個(gè)信息碼元，n1 - k1個(gè)監(jiān)督碼元。 這樣構(gòu)成總共有n1× n2個(gè)碼元的編碼(n1×n2， k1×k2)。若內(nèi)碼與外碼的最小距離分別為d1和d2， 則它們級(jí)聯(lián)后的級(jí)聯(lián)碼最小距離至少為d1×d2。級(jí)聯(lián)碼編、譯碼也可分為兩步進(jìn)行，其設(shè)備僅是c1與c2的直接組合，顯然它比直接采用一個(gè)長(zhǎng)碼構(gòu)成時(shí)設(shè)備要簡(jiǎn)單得多。以RS碼為外碼、卷積碼為內(nèi)碼的級(jí)聯(lián)編碼對(duì)隨機(jī)性誤碼和突發(fā)性誤碼有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，接收端經(jīng)糾錯(cuò)譯碼后一般可達(dá)到10-1010-11比特誤碼率。 3、前向糾錯(cuò)（重點(diǎn)） 信道編碼常用的差錯(cuò)控制方式有前向糾錯(cuò)FEC(Forward Error Correction)、 檢錯(cuò)重發(fā)ARQ(Automatic Repeat Request）、反饋校驗(yàn)（IRQ）和混合糾錯(cuò)HEC(Hybrid Error Correction）。 數(shù)字電視中的差錯(cuò)控制采用前向糾錯(cuò)方式， 在這種方式中， 接收端能夠根據(jù)接收到的碼元自動(dòng)檢出錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤。糾錯(cuò)編碼的基本思想是在所要傳輸?shù)男畔⑿蛄猩细郊右恍┐a元，附加的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相關(guān)聯(lián)。 接收端按照這種規(guī)則對(duì)接收的碼元進(jìn)行檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)碼元之間的確定關(guān)系受到破壞，便可通過(guò)恢復(fù)原有確定關(guān)系的方法來(lái)糾正誤碼。 數(shù)字電視的前向糾錯(cuò)包括四個(gè)部分，即能量擴(kuò)散(Energy Dispersal)、RS編碼、交織(Interleaving)和卷積編碼(Convolutional Coding)。 4、能量擴(kuò)散的作用（重點(diǎn)） 能量擴(kuò)散也稱為隨機(jī)化、加擾或擾碼。 在數(shù)字電視廣播過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)碼流中斷或碼流格式不符合MPEG-2的TS流結(jié)構(gòu)的情況，導(dǎo)致調(diào)制器發(fā)射未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)；當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)是周期不長(zhǎng)的周期信號(hào)時(shí)，已調(diào)波的頻譜將集中在局部并含有相當(dāng)多的高電平離散譜。結(jié)果對(duì)處于同一頻段的其它業(yè)務(wù)的干擾超過(guò)了規(guī)定值。 另外，信源碼流中可能會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)串的連“0”或連“1”， 這將給接收端恢復(fù)位定時(shí)信息造成一定困難。 為消除上述兩種情況，可將基帶信號(hào)在隨機(jī)化電路中進(jìn)行能量擴(kuò)散，信號(hào)擴(kuò)散后具有偽隨機(jī)性質(zhì)，其已調(diào)波的頻譜將分散開(kāi)來(lái)，從而降低對(duì)其它系統(tǒng)的干擾；同時(shí)，連“0”碼或連“1”碼的長(zhǎng)度縮短， 便于接收端提取比特定時(shí)信息。 5、RS碼基礎(chǔ)1）RS碼是里德所羅門(Reed-Solomon)碼的簡(jiǎn)稱，是一類糾錯(cuò)能力很強(qiáng)的多進(jìn)制BCH碼。BCH碼的碼元都是取0或1的二進(jìn)制碼，如果BCH碼的每一碼元是2m進(jìn)制中的一個(gè)m重元素，就稱為多進(jìn)制BCH碼或RS碼。 （重點(diǎn)）2.）伽羅華域 伽羅華域(Galois Field)是由2m個(gè)符號(hào)及相應(yīng)的加法和乘法運(yùn)算所組成的域，記為GF(2m)。例如，兩個(gè)符號(hào)“0”和“1”， 與模2加法和乘法一起， 組成二元域GF(2)。 3）交織也稱交錯(cuò)，是對(duì)付突發(fā)差錯(cuò)的有效措施。 突發(fā)噪聲使信道中傳送的碼流產(chǎn)生集中的、不可糾正的差錯(cuò)。如果先對(duì)編碼器的輸出碼流做順序上的變換，然后作為信道上的符號(hào)流，則信道噪聲造成的符號(hào)流中的突發(fā)差錯(cuò)有可能被均勻化，轉(zhuǎn)換為碼流中隨機(jī)的、 可糾正的差錯(cuò)。 （重點(diǎn)）書(shū)上96頁(yè)DVB的卷積交織器和去交織器卷積交織器用參數(shù)(N，I)來(lái)描述，圖4-6 所示的是(204， 12)交織器。很容易證明，在交織器輸出的任何長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)串中，不包含交織前序列中距離小于I的任何兩個(gè)數(shù)據(jù)。I稱為交織深度。對(duì)于(204，188)RS碼， 能糾正連續(xù)8 B的錯(cuò)誤，與交織深度I=12相結(jié)合，可具有最多糾正12×896 B長(zhǎng)的突發(fā)錯(cuò)誤的能力。I越大, 糾錯(cuò)能力越強(qiáng)，但交織器與去交織器總的存儲(chǔ)容量S和數(shù)據(jù)延時(shí)D與I有關(guān)： S=D=I(I-1)M 在DVB中，交織位于RS編碼與卷積編碼之間，這是因?yàn)榫矸e碼的維特比譯碼會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)擴(kuò)散，引起突發(fā)差錯(cuò)。 4卷積碼編碼器由移位寄存器和加法器組成。