數(shù)字電視培訓(xùn)教程

1、L/O/G/OL/O/G/O數(shù)字電視培訓(xùn)教程數(shù)字電視培訓(xùn)教程 20132013年年3 3月月內(nèi)容安排內(nèi)容安排 一、數(shù)字電視基本概念數(shù)字電視基本概念 二、數(shù)字電視系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)二、數(shù)字電視系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù) 三、數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)三、數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 四、有線數(shù)字電視技術(shù)基礎(chǔ)四、有線數(shù)字電視技術(shù)基礎(chǔ) 五、信源編碼技術(shù)（壓縮編碼）五、信源編碼技術(shù)（壓縮編碼） 六、信道編碼和調(diào)制六、信道編碼和調(diào)制 七、有線數(shù)字電視傳輸技術(shù)七、有線數(shù)字電視傳輸技術(shù) 八、有線數(shù)字電視前端系統(tǒng)八、有線數(shù)字電視前端系統(tǒng) 九、數(shù)字機(jī)頂盒九、數(shù)字機(jī)頂盒 十、數(shù)字電視參數(shù)的測量十、數(shù)字電視參數(shù)的測量 一、數(shù)字電視基本概念一、數(shù)字電視基

2、本概念1 1、什么是數(shù)字電視、什么是數(shù)字電視 數(shù)字電視是一個(gè)系統(tǒng)。它指一個(gè)從節(jié)目攝數(shù)字電視是一個(gè)系統(tǒng)。它指一個(gè)從節(jié)目攝 制、制作、編輯、存儲(chǔ)、發(fā)送、傳輸，到信號(hào)制、制作、編輯、存儲(chǔ)、發(fā)送、傳輸，到信號(hào) 接收、處理、顯示等全過程完全數(shù)字化的電視接收、處理、顯示等全過程完全數(shù)字化的電視 系統(tǒng)。系統(tǒng)。2 2、數(shù)字電視實(shí)現(xiàn)的意義、數(shù)字電視實(shí)現(xiàn)的意義 使整個(gè)廣播電視節(jié)目制作和傳輸質(zhì)量顯著改善，信道資源利用使整個(gè)廣播電視節(jié)目制作和傳輸質(zhì)量顯著改善，信道資源利用率大大提高。率大大提高。提供其他增值業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)廣播，視頻點(diǎn)播，電子商務(wù)，軟件下提供其他增值業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)廣播，視頻點(diǎn)播，電子商務(wù)，軟件下載，電視購物載，

3、電視購物為為“三網(wǎng)融合三網(wǎng)融合”提供了技術(shù)上的可能性。提供了技術(shù)上的可能性。 3 3、數(shù)字電視分類、數(shù)字電視分類 HDTV：圖像分辨率：圖像分辨率19201080（16：9） SDTV：圖像分辨率：圖像分辨率720756（PAL） 720480（NTSC） LDTV：VCD級(jí)圖像分辨率級(jí)圖像分辨率4、數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字傳輸，信號(hào)質(zhì)量高數(shù)字傳輸，信號(hào)質(zhì)量高彩色逼真彩色逼真可實(shí)現(xiàn)不同分辨率等級(jí)接收（可實(shí)現(xiàn)不同分辨率等級(jí)接收（HDTV， SDTV）可移動(dòng)接收，無重影可移動(dòng)接收，無重影增加節(jié)目頻道增加節(jié)目頻道 應(yīng)實(shí)現(xiàn)加解密和加解擾，便于展開應(yīng)實(shí)現(xiàn)加解密和加解擾，便于展開CA業(yè)務(wù)業(yè)務(wù) 準(zhǔn)交

4、互和交互準(zhǔn)交互和交互 其它增值業(yè)務(wù)其它增值業(yè)務(wù)二、數(shù)字電視系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)二、數(shù)字電視系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)1 1、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成 從橫向看：（硬件系統(tǒng)）從橫向看：（硬件系統(tǒng)） 節(jié)目制作節(jié)目制作 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理 傳輸傳輸 接收接收 顯示顯示 從縱向看：（軟件系統(tǒng)）從縱向看：（軟件系統(tǒng)） 物理層傳輸協(xié)議物理層傳輸協(xié)議 中間件標(biāo)準(zhǔn)中間件標(biāo)準(zhǔn) 信息表示信息表示 信息使信息使 用用 內(nèi)容保護(hù)內(nèi)容保護(hù) 節(jié)目制作設(shè)備：節(jié)目制作設(shè)備：數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)、數(shù)字特技機(jī)、數(shù)字編輯數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)、數(shù)字特技機(jī)、數(shù)字編輯 機(jī)、機(jī)、數(shù)字字幕機(jī)、非線性編輯系統(tǒng)數(shù)字字幕機(jī)、非線性編輯系統(tǒng)數(shù)字處理設(shè)備及

5、技術(shù)：數(shù)字處理設(shè)備及技術(shù)：壓縮編壓縮編/解碼設(shè)備及技術(shù)、數(shù)據(jù)加解碼設(shè)備及技術(shù)、數(shù)據(jù)加/解擾設(shè)備及技術(shù)、解擾設(shè)備及技術(shù)、加加/解密設(shè)備及技術(shù)解密設(shè)備及技術(shù)信號(hào)傳輸：信號(hào)傳輸：地面、有線、衛(wèi)星地面、有線、衛(wèi)星接收設(shè)備：接收設(shè)備：數(shù)字電視接收機(jī)（衛(wèi)星、有線）數(shù)字電視接收機(jī)（衛(wèi)星、有線）顯示：顯示：CRT、LCD、PDP、投影顯示等、投影顯示等2 2、關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)1)1)信源編碼技術(shù)信源編碼技術(shù) 視頻壓縮編碼視頻壓縮編碼 MPEG-2 音頻壓縮編碼音頻壓縮編碼 MPEG-2 （歐洲、日本）（歐洲、日本） AC-3 (美國美國) 我國標(biāo)準(zhǔn)：我國標(biāo)準(zhǔn)： GB/T17975.2 2000 “信息技術(shù)信

6、息技術(shù)運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信號(hào)的通用編碼規(guī)范運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信號(hào)的通用編碼規(guī)范 第第2部分：視頻部分：視頻” GB/T17975.3 2000 “信息技術(shù)信息技術(shù)運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信號(hào)的通用編碼規(guī)范運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信號(hào)的通用編碼規(guī)范 第部分：音頻第部分：音頻”2)2)傳輸復(fù)用技術(shù)傳輸復(fù)用技術(shù) 數(shù)據(jù)打包：數(shù)據(jù)打包：N個(gè)信道的視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分組。個(gè)信道的視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分組。 傳輸流復(fù)用：將傳輸流復(fù)用：將N個(gè)打包的數(shù)據(jù)復(fù)合成單路串行傳輸流。個(gè)打包的數(shù)據(jù)復(fù)合成單路串行傳輸流。 標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)：國際 MPEG-2 我國我國 GB/T17975.1 2000 “信息技術(shù)信息技術(shù)運(yùn)動(dòng)圖

7、像及其伴音信號(hào)通用編碼運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信號(hào)通用編碼 第第1部分：系統(tǒng)部分：系統(tǒng)” 傳送復(fù)用使電視信號(hào)具有與數(shù)據(jù)通信相似的數(shù)據(jù)分組（打包）傳送復(fù)用使電視信號(hào)具有與數(shù)據(jù)通信相似的數(shù)據(jù)分組（打包）傳輸，從而使數(shù)字電視系統(tǒng)具備了可擴(kuò)展、分級(jí)和交互通信的基傳輸，從而使數(shù)字電視系統(tǒng)具備了可擴(kuò)展、分級(jí)和交互通信的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。3)3)信道編碼和調(diào)制信道編碼和調(diào)制 經(jīng)信源編碼的傳輸碼流通常不適合在傳輸信道（無線、有線、衛(wèi)星）經(jīng)信源編碼的傳輸碼流通常不適合在傳輸信道（無線、有線、衛(wèi)星）中傳輸，必須經(jīng)過某種處理，使之變成適合在規(guī)定的信道中傳輸?shù)男问剑袀鬏?，必須?jīng)過某種處理，使之變成適合在規(guī)定的信道中傳輸?shù)男问?，在?/p>

8、信原理中把這種處理稱為信道編碼和調(diào)制。在通信原理中把這種處理稱為信道編碼和調(diào)制。 信道編碼包括：糾錯(cuò)編碼、網(wǎng)格編碼、均衡等。信道編碼包括：糾錯(cuò)編碼、網(wǎng)格編碼、均衡等。 信道編碼目的：提高傳輸信號(hào)在信道中的抗干擾能力。信道編碼目的：提高傳輸信號(hào)在信道中的抗干擾能力。 標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：GY/T1702001 “有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范” 4) 4) 有條件接收（有條件接收（CACA）CA只允許已付費(fèi)的授權(quán)用戶使用某一業(yè)務(wù)，未經(jīng)授權(quán)的用只允許已付費(fèi)的授權(quán)用戶使用某一業(yè)務(wù)，未經(jīng)授權(quán)的用 戶不能使用這一業(yè)務(wù)。戶不能使用這一業(yè)務(wù)。CA涉及技術(shù)：前端的加密和加

9、擾技術(shù)，接收端的對(duì)用戶尋址控涉及技術(shù)：前端的加密和加擾技術(shù)，接收端的對(duì)用戶尋址控制和授權(quán)解擾技術(shù)。制和授權(quán)解擾技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：GY/Z175-2001 “數(shù)字電視廣播條件接收系統(tǒng)規(guī)范數(shù)字電視廣播條件接收系統(tǒng)規(guī)范” 5) 5) 軟件平臺(tái)軟件平臺(tái)中間件中間件機(jī)頂盒中硬件功能：接收機(jī)頂盒中硬件功能：接收RFRF信號(hào)、信道解碼、解調(diào)。信號(hào)、信道解碼、解調(diào)。MPEG-2MPEG-2碼流解碼，碼流解碼，模擬視模擬視/ /音頻輸出。音頻輸出。機(jī)頂盒中軟件功能：電視節(jié)目內(nèi)容顯示、機(jī)頂盒中軟件功能：電視節(jié)目內(nèi)容顯示、EPGEPG節(jié)目信息、操作界面的實(shí)現(xiàn)節(jié)目信息、操作界面的實(shí)現(xiàn)等。等。中間件：是一種將應(yīng)用程序與

10、底層的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及硬實(shí)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)中間件：是一種將應(yīng)用程序與底層的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及硬實(shí)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)隔離開來隔離開來 的軟件環(huán)境，支持跨硬件平臺(tái)和跨操作系統(tǒng)的軟件運(yùn)行，的軟件環(huán)境，支持跨硬件平臺(tái)和跨操作系統(tǒng)的軟件運(yùn)行，使應(yīng)用不依賴于特定的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)。使應(yīng)用不依賴于特定的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)。中間件構(gòu)成：中間件構(gòu)成：JavaJava虛擬機(jī)、虛擬機(jī)、Java Script Java Script 虛擬機(jī)、虛擬機(jī)、HTMLHTML虛擬機(jī)等。虛擬機(jī)等。 三、數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)三、數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)國際三大標(biāo)準(zhǔn)國際三大標(biāo)準(zhǔn) DVB-S 歐洲：歐洲：DVB （數(shù)字視頻廣播）（數(shù)字視頻廣播） DVB-T DVB-C

11、 美國：美國：ATSC （高級(jí)電視制式）（高級(jí)電視制式） 日本：日本：ISDB （綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）四、有線數(shù)字電視技術(shù)基礎(chǔ)四、有線數(shù)字電視技術(shù)基礎(chǔ) 1 1、有線數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)燃?jí)及傳輸系統(tǒng)模式、有線數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)燃?jí)及傳輸系統(tǒng)模式1 1）傳輸?shù)燃?jí)：）傳輸?shù)燃?jí)：LDTVLDTV，SDTVSDTV，HDTVHDTV2 2）傳輸系統(tǒng)模式）傳輸系統(tǒng)模式電纜傳輸電纜傳輸PCMPCM方式方式 光纖傳輸光纖傳輸SDHSDH方式方式 光纖光纖 同軸混合傳輸同軸混合傳輸HFCHFC數(shù)字調(diào)制方式數(shù)字調(diào)制方式 2 2、有線數(shù)字電視的主流標(biāo)準(zhǔn)與方式、有線數(shù)字電視的主流標(biāo)準(zhǔn)與方式1）標(biāo)準(zhǔn)：DV

12、B-CATSC-16VSB，ATSC-64QAMISDB-C 2)四種方式： DVB-C ATSC-64QAM ATSC-16VSB ISDB-C傳送方式 16-64QAM 64QAM 16VSB 64QAM頻帶寬度 8MHz 6MHz 6MHz 6MHz傳輸速率 31.64Mb/s 41.34Mb/s 43.05Mb/s 30.31Mb/s接收滾降 15% 15% 11.5% 18%糾錯(cuò)率 RS(204,188) RS(128,122) RS(207,187) RS(204,188)壓縮方式 MPEG-23 3、數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生、數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生 直接產(chǎn)生：字幕機(jī)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等 轉(zhuǎn)換生產(chǎn)

13、：電影膠片電視電影機(jī) 模擬-數(shù)字（A/D轉(zhuǎn)換）信號(hào)數(shù)字化1) 1) 信號(hào)數(shù)字化過程信號(hào)數(shù)字化過程 取樣：取樣頻率，取樣：取樣頻率，Nyquist定理定理 連續(xù)信號(hào)變換成離散信號(hào)連續(xù)信號(hào)變換成離散信號(hào) 量化：將離散信號(hào)樣值進(jìn)行離散化處理量化：將離散信號(hào)樣值進(jìn)行離散化處理 離散化的量化級(jí)離散化的量化級(jí) 量化噪聲量化噪聲 編碼：量化后的信號(hào)仍然只是離散信號(hào)，還不是數(shù)字信號(hào)。用編碼：量化后的信號(hào)仍然只是離散信號(hào)，還不是數(shù)字信號(hào)。用 n比特二進(jìn)制碼來表示已經(jīng)量化了的取樣值，稱為編碼。比特二進(jìn)制碼來表示已經(jīng)量化了的取樣值，稱為編碼。 每個(gè)二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)量化電平，再按時(shí)序?qū)⑺鼈兣帕忻總€(gè)二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)量化

14、電平，再按時(shí)序?qū)⑺鼈兣帕?起來，就得到基帶數(shù)字信息流。起來，就得到基帶數(shù)字信息流。 傳輸速率：傳輸速率傳輸速率：傳輸速率=取樣頻率取樣頻率fs量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù)2 2）音頻信號(hào)的數(shù)字化）音頻信號(hào)的數(shù)字化 取樣頻率：取樣頻率：40KHz。 常用常用11.025KHz，22.05KHz，44.1KHz，48KHz。 量化比特?cái)?shù)：量化比特?cái)?shù)：8bit，12bit，16bit。 聲道：單聲道，雙聲道（立體聲）聲道：單聲道，雙聲道（立體聲） 取樣頻率取樣頻率量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù)聲道數(shù)聲道數(shù) 數(shù)字音存儲(chǔ)量：數(shù)字音存儲(chǔ)量： （字節(jié)）（字節(jié)） 8bit例：例：CD標(biāo)準(zhǔn)取樣頻率標(biāo)準(zhǔn)取樣頻率44.1KHz，量化

15、比特?cái)?shù)，量化比特?cái)?shù)16bit，立體聲，存儲(chǔ)，立體聲，存儲(chǔ) 一分鐘數(shù)字音樂的容量為一分鐘數(shù)字音樂的容量為10,584,000字節(jié)或字節(jié)或84,672,000比特。比特。3 3）視頻信號(hào)的數(shù)字化）視頻信號(hào)的數(shù)字化 編碼方式：復(fù)合編碼編碼方式：復(fù)合編碼將彩色全電視信息直接將彩色全電視信息直接 編成編成PCM碼碼 分量編碼分量編碼將亮度信號(hào)將亮度信號(hào)Y，色差信，色差信 號(hào)號(hào)R- Y和和B-Y分別編碼分別編碼 或或PCM碼碼 “復(fù)合編碼復(fù)合編碼”與電視制式有關(guān)與電視制式有關(guān) “分量編碼分量編碼”與電視制式無關(guān)與電視制式無關(guān) 在節(jié)目后期制作中：在節(jié)目后期制作中： “復(fù)合復(fù)合”需解碼需解碼 “分量分量”無需

16、解碼無需解碼 傳輸時(shí)：傳輸時(shí)：“復(fù)合復(fù)合”由于頻分復(fù)用，產(chǎn)生亮，色串?dāng)_由于頻分復(fù)用，產(chǎn)生亮，色串?dāng)_ “分量分量”采用時(shí)分復(fù)用，無亮，色串?dāng)_采用時(shí)分復(fù)用，無亮，色串?dāng)_4 4、數(shù)字電視信號(hào)的碼率、數(shù)字電視信號(hào)的碼率1）標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視（）標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視（SDTV）：）： 在在ITU-R601標(biāo)準(zhǔn)中，采用標(biāo)準(zhǔn)中，采用10bit量化時(shí)，量化時(shí)， 亮度信號(hào)的碼率為亮度信號(hào)的碼率為 取樣頻率取樣頻率 X 量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù) = 13.5MHz X 10bit = 135Mbps 2個(gè)色差信號(hào)的碼率為個(gè)色差信號(hào)的碼率為 2 X 6.75MHz X 10bit = 135Mbps SDTV的總碼率為的

17、總碼率為 亮度信號(hào)碼率亮度信號(hào)碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)碼率個(gè)色差信號(hào)碼率 = 135Mbps + 135Mbps = 270Mbps 2）高清晰度電視（）高清晰度電視（HDTV）：）： 在在SMPTE274M數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中，采用數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中，采用10bit量化時(shí)，量化時(shí)， 亮度信號(hào)的碼率為亮度信號(hào)的碼率為 取樣頻率取樣頻率 X 量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù) = 74.25MHz X 10bit = 742.5Mbps 2個(gè)色差信號(hào)的碼率為個(gè)色差信號(hào)的碼率為 2 X 37.125MHz X 10bit = 742.5Mbps HDTV的總碼率為的總碼率為 亮度信號(hào)碼率亮度信號(hào)碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)碼率個(gè)

18、色差信號(hào)碼率 = 742.5Mbps + 742.5Mbps = 1485Mbps5 5、數(shù)字電視信號(hào)的有效碼率、數(shù)字電視信號(hào)的有效碼率 1）標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視信號(hào)的有效碼率）標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視信號(hào)的有效碼率 是指在單位時(shí)間內(nèi)與視頻信號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)量。因?yàn)樵陔娨曅盘?hào)的水平和垂是指在單位時(shí)間內(nèi)與視頻信號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)量。因?yàn)樵陔娨曅盘?hào)的水平和垂直消隱期間內(nèi)沒有視頻信號(hào)，所以有效碼率一般只是碼率的直消隱期間內(nèi)沒有視頻信號(hào)，所以有效碼率一般只是碼率的60%-80%。 在在ITU-R601標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)中，8bit量化時(shí)，量化時(shí)， NTSC（480/60i）亮度信號(hào)的有效碼率為：）亮度信號(hào)的有效碼率為： 每行

19、的取樣點(diǎn)數(shù)每行的取樣點(diǎn)數(shù) X 有效掃描行數(shù)有效掃描行數(shù) X 量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù) X 幀頻幀頻 = 720 X 480 X 8 X 30 = 82.944 Mbps 2個(gè)色差信號(hào)的有效碼率為：個(gè)色差信號(hào)的有效碼率為： 2 X 360 X 480 X 8 X30 = 82.944 Mbps 總有效碼率為：總有效碼率為： 亮度信號(hào)有效碼率亮度信號(hào)有效碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)有效碼率個(gè)色差信號(hào)有效碼率 = 82.944 Mbps + 82.944 Mbps = 165.888 Mbps（480/60i） PAL（576/50i）亮度信號(hào)的有效碼率為：）亮度信號(hào)的有效碼率為： 每行的取樣點(diǎn)數(shù)每行的取樣點(diǎn)

20、數(shù) X 有效掃描行數(shù)有效掃描行數(shù) X 量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù) X 幀頻幀頻 = 720 X 576 X 8 X 25 = 82.944 Mbps 2個(gè)色差信號(hào)的有效碼率為：個(gè)色差信號(hào)的有效碼率為： 2 X 360 X 576 X 8 X25 = 82.944 Mbps 總有效碼率為：總有效碼率為： 亮度信號(hào)有效碼率亮度信號(hào)有效碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)有效碼率個(gè)色差信號(hào)有效碼率 = 82.944 Mbps + 82.944 Mbps = 165.888 Mbps（576/50i） 2）高清晰度數(shù)字電視信號(hào)的有效碼率）高清晰度數(shù)字電視信號(hào)的有效碼率 在在SMPTE274M數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中，采用數(shù)字電視標(biāo)

21、準(zhǔn)中，采用8bits量化時(shí)量化時(shí)1080/60i信信號(hào)格式量度信號(hào)的有效碼率為：號(hào)格式量度信號(hào)的有效碼率為： 每行的取樣點(diǎn)數(shù)每行的取樣點(diǎn)數(shù)X有效掃描行數(shù)有效掃描行數(shù)X量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù)X幀頻幀頻 =1920X1080X8X30=497.664Mbps 2個(gè)色差信號(hào)的有效碼率為個(gè)色差信號(hào)的有效碼率為 2X960X1080X8X30=497.664Mbps 總有效碼率為：總有效碼率為： 2X497.664=995.328Mbps（1080/60i） 1080/50i信號(hào)格式的有效碼率為信號(hào)格式的有效碼率為 1920X1080X8X25X2=829.44Mbps（1080/50i） 6 6、數(shù)字電

22、視技術(shù)中電視系統(tǒng)的表示方法、數(shù)字電視技術(shù)中電視系統(tǒng)的表示方法1080/60i1080表示每幀有效掃描行數(shù)，表示每幀有效掃描行數(shù)，60表示幀頻或場頻，表示幀頻或場頻，i表示隔行掃描。表示隔行掃描。720/50P720表示每幀有效掃描行數(shù)，表示每幀有效掃描行數(shù)，50表示幀頻或場頻，表示幀頻或場頻，P表示逐行掃描。表示逐行掃描。 NTSC制可表示為：制可表示為：480/60i PAL制可表示為：制可表示為：576/50i 1080/60i還可表示為：還可表示為：1080/60/2 ：1 720/50P還可表示為：還可表示為：720/50/1 ：1 1080/60i還可表示為：還可表示為：108060

23、i 720/50P還可表示為：還可表示為：72050P五五. .信源編碼技術(shù)（壓縮編碼）信源編碼技術(shù)（壓縮編碼）1數(shù)字視頻壓縮的必要性 HDTV 1920 1080 顯示格式顯示格式 數(shù)字化后傳輸速率數(shù)字化后傳輸速率 995 Mb/S SDTV 復(fù)合編碼復(fù)合編碼 135 Mb/S 分量編碼分量編碼 4：2：2 216 Mb/S 存儲(chǔ)存儲(chǔ) ： 2小時(shí)小時(shí)HDTV，存儲(chǔ)量，存儲(chǔ)量 7164 Gbit/S 2小時(shí)小時(shí)SDTV，存儲(chǔ)量，存儲(chǔ)量 972 Gbit/S 復(fù)合編碼復(fù)合編碼 1555 Gbit/S 分量編碼分量編碼 傳輸：傳輸： HDTV 需需 1Gb/S 信道信道 SDTV 需需 12個(gè)個(gè)

24、155 Mb/S 信道信道 無論對(duì)于存儲(chǔ)或傳輸，碼率壓縮都是絕對(duì)必要的。無論對(duì)于存儲(chǔ)或傳輸，碼率壓縮都是絕對(duì)必要的。 2 2壓縮編碼方法壓縮編碼方法 1) 利用圖象時(shí)間的相關(guān)性與時(shí)間冗余度的壓縮利用圖象時(shí)間的相關(guān)性與時(shí)間冗余度的壓縮 電視圖象中相繼各幀對(duì)應(yīng)象素點(diǎn)的值往往相近或相同，具有時(shí)間相電視圖象中相繼各幀對(duì)應(yīng)象素點(diǎn)的值往往相近或相同，具有時(shí)間相關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可以減小信息量，從而實(shí)現(xiàn)與時(shí)間有關(guān)的壓縮。關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可以減小信息量，從而實(shí)現(xiàn)與時(shí)間有關(guān)的壓縮。 2) 利用圖象空間的相關(guān)性與空間冗余度的壓縮利用圖象空間的相關(guān)性與空間冗余度的壓縮 一幅圖象相鄰各點(diǎn)的取值往往相近或相同

25、，具有空間相關(guān)性，找出一幅圖象相鄰各點(diǎn)的取值往往相近或相同，具有空間相關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可以減少信息量，從而實(shí)現(xiàn)與空間有關(guān)的壓縮。這些相關(guān)性就可以減少信息量，從而實(shí)現(xiàn)與空間有關(guān)的壓縮。 3)利用事件的統(tǒng)計(jì)特性與統(tǒng)計(jì)冗余度的壓縮利用事件的統(tǒng)計(jì)特性與統(tǒng)計(jì)冗余度的壓縮 對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用短碼組表，對(duì)不經(jīng)常 出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用長碼組表示，則最終用于表示這一串?dāng)?shù)據(jù)的總碼位就減少了。從而實(shí)現(xiàn)與統(tǒng)計(jì)冗余有關(guān)的壓縮。 4)利用人眼的視覺特性與視覺冗余度的壓縮 人眼的視覺特性：對(duì)亮度信號(hào)比對(duì)色度信號(hào)敏感 對(duì)低頻信號(hào)比對(duì)高頻信號(hào)敏感 對(duì)靜止圖象比對(duì)運(yùn)動(dòng)圖象敏感 對(duì)圖象中水平和垂直線條比對(duì)斜線條敏感 包含在色度信號(hào)、

26、圖象高頻信號(hào)和運(yùn)動(dòng)圖象中的一些數(shù)據(jù)并不能對(duì)增加圖象相對(duì)于人眼清晰度作出貢獻(xiàn)，而被認(rèn)為是多余的數(shù)據(jù)，這就是視覺冗余度。 壓縮視覺冗余度就是去掉那些相對(duì)人眼而言是看不到的或可有可無的圖象數(shù)據(jù)。3 3基本的圖象壓縮編碼技術(shù)基本的圖象壓縮編碼技術(shù) 1) 分類 冗余度壓縮技術(shù)，無損傷壓縮技術(shù)，無失真，數(shù)學(xué)上可逆。即它是可冗余度壓縮技術(shù)，無損傷壓縮技術(shù)，無失真，數(shù)學(xué)上可逆。即它是可還原的。還原的。 信息量壓縮技術(shù)，有損傷壓縮技術(shù)，有失真，數(shù)學(xué)上不可逆。即它是信息量壓縮技術(shù)，有損傷壓縮技術(shù)，有失真，數(shù)學(xué)上不可逆。即它是不可還原的。不可還原的。2) 圖象壓縮技術(shù)優(yōu)劣評(píng)估條件 信息壓縮比：信息壓縮比：壓縮前后所

27、需的信息存儲(chǔ)量之比壓縮前后所需的信息存儲(chǔ)量之比 重現(xiàn)圖象精度：重現(xiàn)圖象精度：重現(xiàn)的圖象與原圖象相比有多大失真重現(xiàn)的圖象與原圖象相比有多大失真 執(zhí)行速度：執(zhí)行速度：壓縮算法要多少時(shí)間完成壓縮算法要多少時(shí)間完成 壓縮比增大，圖象損傷程度也隨之加大。壓縮比增大，圖象損傷程度也隨之加大。 電視節(jié)目制作：壓縮比電視節(jié)目制作：壓縮比2：1至至8：1 Sony數(shù)字?jǐn)?shù)字Betacam 錄象機(jī)錄象機(jī) 2.37：1 模擬分量錄象機(jī)模擬分量錄象機(jī)Betacam SP 8：1 VCD母盤，壓縮比母盤，壓縮比12：1 采用幀內(nèi)壓縮方式，采用幀內(nèi)壓縮方式，JPEG標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 電視廣播：電視廣播： 壓縮比壓縮比15：12

28、0：1 采用幀間預(yù)測編碼，采用幀間預(yù)測編碼，MPEG 2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 有線數(shù)字電視壓縮比可加大至有線數(shù)字電視壓縮比可加大至30：1， MPEG 2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)3)基本壓縮編碼方法 預(yù)測編碼（DPCM）差分脈沖編碼調(diào)制 DPCM不直接傳送圖象樣值本身，而是對(duì)實(shí)際樣值與它的一個(gè)預(yù)測值之間的差值進(jìn)行再次量化、編碼。 這種方法可消除圖象信號(hào)的空間相關(guān)冗余幀內(nèi)預(yù)測）和時(shí)間相關(guān)冗余（幀間預(yù)測）。利用象素的相關(guān)性還可進(jìn)一步減小差值。 離散余弦變換（DCT） DCT(Discrete Cosine Transform)是數(shù)碼率壓縮的一種常用的變是數(shù)碼率壓縮的一種常用的變換編碼方法。換編碼方法。DCT是先將整體圖像

29、分成是先將整體圖像分成N N 像素塊，然后對(duì)像素塊，然后對(duì)N N 像像素塊逐一進(jìn)行素塊逐一進(jìn)行DCT變換。由于多數(shù)圖像高頻分量較少，相應(yīng)圖像高變換。由于多數(shù)圖像高頻分量較少，相應(yīng)圖像高頻分量的系數(shù)經(jīng)常為零，加之人眼對(duì)高頻成分的失真不太敏感，所頻分量的系數(shù)經(jīng)常為零，加之人眼對(duì)高頻成分的失真不太敏感，所以可用更粗的量化。因此傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率，要大大小于傳送以可用更粗的量化。因此傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率，要大大小于傳送像素所用的數(shù)碼率。到達(dá)接收端后通過反離散余弦變換回到樣值。像素所用的數(shù)碼率。到達(dá)接收端后通過反離散余弦變換回到樣值。雖有失真，但人眼是可以接受的。雖有失真，但人眼是可以接受的。 游程長

30、度編碼（Runlength Encoding） 是指一個(gè)碼可同時(shí)表示碼的值和前面有幾個(gè)零。在用之字形讀是指一個(gè)碼可同時(shí)表示碼的值和前面有幾個(gè)零。在用之字形讀出方式情況下，出現(xiàn)連零的機(jī)會(huì)較多，尤其在最后，如果都是零，出方式情況下，出現(xiàn)連零的機(jī)會(huì)較多，尤其在最后，如果都是零，在讀到最后一個(gè)數(shù)后只要給出在讀到最后一個(gè)數(shù)后只要給出“塊結(jié)束塊結(jié)束”（EOB）碼，就可以結(jié)束）碼，就可以結(jié)束輸出，從而節(jié)省很多碼率。輸出，從而節(jié)省很多碼率。 通常，通常，DCT系數(shù)量化之后，都采用之字形方式讀出。系數(shù)量化之后，都采用之字形方式讀出。 霍夫曼（Hoffman）編碼 霍夫曼霍夫曼(Hoffman)編碼編碼(屬于統(tǒng)計(jì)

31、編碼屬于統(tǒng)計(jì)編碼)是可變字長編碼是可變字長編碼(VLC: Variable-Length Coding)的一種，相當(dāng)于對(duì)概率大的符號(hào)給短碼，的一種，相當(dāng)于對(duì)概率大的符號(hào)給短碼，對(duì)概率小的符號(hào)給長碼。對(duì)概率小的符號(hào)給長碼。 4 4視頻壓縮編解碼標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮編解碼標(biāo)準(zhǔn) 1）H.261標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1980年年CCITT通過為國際標(biāo)準(zhǔn)通過為國際標(biāo)準(zhǔn) 用于可視電話，用于可視電話，P 64Kb/S， P=130可變，可變，（64 1920)Kb/S 用于會(huì)議電視，用于會(huì)議電視，P36 H.261(又稱又稱P 64)是最早的一個(gè)碼率壓縮標(biāo)準(zhǔn)。是最早的一個(gè)碼率壓縮標(biāo)準(zhǔn)。 2）JPEG標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1986年提出，年

32、提出，1992年公布為國際標(biāo)準(zhǔn)。年公布為國際標(biāo)準(zhǔn)。 屬幀內(nèi)壓縮編碼方法，主要用于數(shù)字電視編錄設(shè)備（如非線性編輯屬幀內(nèi)壓縮編碼方法，主要用于數(shù)字電視編錄設(shè)備（如非線性編輯系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。 壓縮比：壓縮比：32 5.3 接近原始圖象質(zhì)量接近原始圖象質(zhì)量 5.311 圖象很好圖象很好,滿足絕大多數(shù)應(yīng)用滿足絕大多數(shù)應(yīng)用 1116 圖象好圖象好,滿足多數(shù)應(yīng)用滿足多數(shù)應(yīng)用 1532 圖象較好圖象較好,滿足某些應(yīng)用滿足某些應(yīng)用3）MPEG 1 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1988年提出，年提出，1992年公布為國際標(biāo)準(zhǔn)年公布為國際標(biāo)準(zhǔn) 典型應(yīng)用如典型應(yīng)用如VCD等家用數(shù)字音象產(chǎn)品。最高編碼速率等家用數(shù)字音象產(chǎn)品。最高編碼速率

33、1.8 Mb/S 實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：DCT、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和霍夫曼編碼、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和霍夫曼編碼 信源輸入格式為信源輸入格式為SIF（Source Inpnt Format），如為），如為 CCIR 601 格式的信源要轉(zhuǎn)換成格式的信源要轉(zhuǎn)換成SIF格式才能輸入格式才能輸入 MPEG 1 編碼器。編碼器。 4）MPEG 2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1988年提出，年提出，1994年公布為國際標(biāo)準(zhǔn)，是專門針對(duì)數(shù)字電視（包括年公布為國際標(biāo)準(zhǔn)，是專門針對(duì)數(shù)字電視（包括SDTV和和HDTV）的信源）的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)。編碼標(biāo)準(zhǔn)。 MPEG是運(yùn)動(dòng)圖像專家組是運(yùn)動(dòng)圖像專家組(Moving Pictures Expert Group

34、)的縮寫，成立于的縮寫，成立于1988年，以建立活動(dòng)圖像及年，以建立活動(dòng)圖像及相應(yīng)音頻的編碼標(biāo)準(zhǔn)。相應(yīng)音頻的編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2的主級(jí)和主類提供的主級(jí)和主類提供720576(PAL)25幀的幀的ITUR 601建議圖像質(zhì)量。在壓建議圖像質(zhì)量。在壓縮比為縮比為30 1或更小時(shí)，或更小時(shí)，MPEG-2可以提供廣播質(zhì)量的編碼圖像，可以提供廣播質(zhì)量的編碼圖像，MPEG-2也可工作在大壓縮比如也可工作在大壓縮比如200 1下，效果與下，效果與MPEG1相差不大（即與相差不大（即與MPEG-1兼容）。兼容）。 a） MPEG 2 是一個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)，它的作用是：，它的作用是： 對(duì)音頻、視頻、數(shù)據(jù)、控制

35、等基本比特流實(shí)現(xiàn)復(fù)用對(duì)音頻、視頻、數(shù)據(jù)、控制等基本比特流實(shí)現(xiàn)復(fù)用 提供各種定時(shí)及初始化提供各種定時(shí)及初始化 經(jīng)解碼器提供經(jīng)解碼器提供PSI（節(jié)目特定信息）（節(jié)目特定信息） 支持有條件接收（支持有條件接收（CA），隨機(jī)接入，數(shù)字存儲(chǔ)和糾錯(cuò)），隨機(jī)接入，數(shù)字存儲(chǔ)和糾錯(cuò)b）MPEG-2系統(tǒng)輸出兩個(gè)數(shù)碼流：系統(tǒng)輸出兩個(gè)數(shù)碼流： 節(jié)目比特流節(jié)目比特流PS，用于相對(duì)無誤差的環(huán)境，用于相對(duì)無誤差的環(huán)境 傳輸比特流傳輸比特流TS，用于有噪聲媒質(zhì)，用于有噪聲媒質(zhì) C）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本碼流結(jié)構(gòu)）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本碼流結(jié)構(gòu) MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)部分：標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)部分： 它涉及將一個(gè)或多個(gè)圖像、聲音和其它數(shù)據(jù)的基本碼流組合

36、成單一或多個(gè)碼它涉及將一個(gè)或多個(gè)圖像、聲音和其它數(shù)據(jù)的基本碼流組合成單一或多個(gè)碼流，使之便于存貯和傳輸。流，使之便于存貯和傳輸。 定義了一套系統(tǒng)指標(biāo)是為了把視頻、音頻壓縮過程結(jié)合在一起而設(shè)置的。定義了一套系統(tǒng)指標(biāo)是為了把視頻、音頻壓縮過程結(jié)合在一起而設(shè)置的。 系統(tǒng)層中的信息流通方式如下：系統(tǒng)層中的信息流通方式如下： 首先，數(shù)據(jù)從視頻、音頻編碼器而來，稱為首先，數(shù)據(jù)從視頻、音頻編碼器而來，稱為基本碼流基本碼流(ES)， 然后，然后，ES被分別打包，形成兩個(gè)被分別打包，形成兩個(gè)打包的基本碼流打包的基本碼流(PES)， 再后，再后，PES被復(fù)接成一個(gè)被復(fù)接成一個(gè)節(jié)目碼流節(jié)目碼流(PS)和一個(gè)和一個(gè)傳

37、輸碼流傳輸碼流(TS)， 附圖給出了附圖給出了MPEG-2系統(tǒng)的簡化總體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的簡化總體結(jié)構(gòu)。 兩種比特流的區(qū)別： 節(jié)目碼流（節(jié)目碼流（PS）用于誤碼比較小的傳輸或存貯媒介，節(jié)目碼流可以是固定碼用于誤碼比較小的傳輸或存貯媒介，節(jié)目碼流可以是固定碼率也可以是可變碼率，其數(shù)值在率也可以是可變碼率，其數(shù)值在系統(tǒng)時(shí)鐘參考系統(tǒng)時(shí)鐘參考(SCR)中定義，為本地應(yīng)用相對(duì)中定義，為本地應(yīng)用相對(duì)于無誤碼的環(huán)境設(shè)計(jì)；于無誤碼的環(huán)境設(shè)計(jì)； 傳輸碼流（傳輸碼流（TS）用于誤碼比較大的傳輸或存貯媒介，其碼率可以是固定的或用于誤碼比較大的傳輸或存貯媒介，其碼率可以是固定的或不固定的，其數(shù)值在不固定的，其數(shù)值在節(jié)目時(shí)鐘

38、參考節(jié)目時(shí)鐘參考(PCR)中定義。它是為廣播應(yīng)用而設(shè)計(jì)，即中定義。它是為廣播應(yīng)用而設(shè)計(jì)，即TS是為易誤碼的環(huán)境和有較高比特差錯(cuò)概率的噪聲媒質(zhì)設(shè)計(jì)的，那里往往需是為易誤碼的環(huán)境和有較高比特差錯(cuò)概率的噪聲媒質(zhì)設(shè)計(jì)的，那里往往需要把幾個(gè)信道集合成一束數(shù)據(jù)。要把幾個(gè)信道集合成一束數(shù)據(jù)。TS用在廣播系統(tǒng)和長距離網(wǎng)絡(luò)中。在用在廣播系統(tǒng)和長距離網(wǎng)絡(luò)中。在TS中可中可以包括多個(gè)節(jié)目。因此接收以包括多個(gè)節(jié)目。因此接收TS時(shí)首先要解復(fù)用。時(shí)首先要解復(fù)用。 PS和和TS是各針對(duì)一類應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。都以數(shù)據(jù)包為基礎(chǔ)。是各針對(duì)一類應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。都以數(shù)據(jù)包為基礎(chǔ)。PS的包長可變，的包長可變，通常較長；通常較長；TS的包長固

39、定為的包長固定為188字節(jié)，包頭字節(jié)，包頭4個(gè)字節(jié)，個(gè)字節(jié)，184個(gè)凈荷字節(jié)。并可與個(gè)凈荷字節(jié)。并可與ATM適配。適配。 MPEG-2系統(tǒng)簡化結(jié)構(gòu)視頻PES音頻PES系統(tǒng)規(guī)定的擴(kuò)展PS復(fù)用TS復(fù)用節(jié)目 碼流PS傳送 碼流TS打 包 器打 包 器視頻 編碼視頻 數(shù)據(jù)音頻 數(shù)據(jù)音頻 編碼視頻ES音頻ES TSTS的結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生框圖的結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生框圖 PES經(jīng)過復(fù)用再打成188比特的固定長度包便形成TS流或TS包。TS流是各傳輸系統(tǒng)之間的連接形式，是傳輸設(shè)備間的基本接口。其結(jié)構(gòu)如圖示。TS由帶有一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立時(shí)基的一個(gè)或多個(gè)節(jié)目組合而成，注意：TS不是由節(jié)目碼流PS構(gòu)成，而由PES復(fù)接而成。 每一個(gè)

40、打包在TS中的PES都伴有一個(gè)包標(biāo)識(shí)符(PID)。一個(gè)特定節(jié)目的所有TS包不管它是視頻、音頻還是數(shù)據(jù)，都能借助于它們的PID從復(fù)合的碼流中提取出來。一個(gè)或幾個(gè)節(jié)目被加進(jìn)（復(fù)接）TS中，也可被提?。ń鈴?fù)用）出來。一個(gè)TS中的每一個(gè)節(jié)目關(guān)聯(lián)到一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘。TS側(cè)重于傳輸方面的結(jié)構(gòu)和說明，如加入同步、說明有無差錯(cuò)、有無加擾等。其中包的識(shí)別對(duì)解碼有著重要作用，是識(shí)別碼流和信息的標(biāo)簽。 5）MPEG 4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1993年提出，年提出，2000年公布為國際標(biāo)準(zhǔn)。年公布為國際標(biāo)準(zhǔn)。 與與MPEG-1MPEG-1和和MPEG-2MPEG-2有很大不同，它更基于內(nèi)容的交互有很大不同，它更基于內(nèi)容的交互 性，

41、高性，高的壓縮率和靈活多樣的存取模式。目前主要用于流媒體。的壓縮率和靈活多樣的存取模式。目前主要用于流媒體。 M MPEG-4PEG-4主要是針對(duì)多媒體交互應(yīng)用等通信領(lǐng)域主要是針對(duì)多媒體交互應(yīng)用等通信領(lǐng)域，MPEG-4MPEG-4試圖達(dá)試圖達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)：一是低比特率下的多媒體通信；二是多工業(yè)的多媒到兩個(gè)目標(biāo)：一是低比特率下的多媒體通信；二是多工業(yè)的多媒體通信的綜合。體通信的綜合。 6）H.264標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1999年開始制定，年開始制定，2004年年底發(fā)布年年底發(fā)布 H.264建立在塊匹配混合編碼基礎(chǔ)上，采取一系列高效壓縮編碼技術(shù)的建立在塊匹配混合編碼基礎(chǔ)上，采取一系列高效壓縮編碼技術(shù)的開放式標(biāo)

42、準(zhǔn)開放式標(biāo)準(zhǔn) 新標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn) H.264在在H.263與與MPEG-4基礎(chǔ)上的性能提升，必將對(duì)視頻移動(dòng)基礎(chǔ)上的性能提升，必將對(duì)視頻移動(dòng)通信，視頻流服務(wù)，通信，視頻流服務(wù)，HDTV等領(lǐng)域的等領(lǐng)域的IP視頻傳輸和存儲(chǔ)產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影視頻傳輸和存儲(chǔ)產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響響 在相同的在相同的SNR下，平均碼流下，平均碼流H.264比比MPEG-4降低降低41%，比，比H.263降低降低52%，比，比MPEG-2降低降低67%（一套（一套SDTV/6Mbps降低為降低為1.98Mbps)H.264H.264標(biāo)準(zhǔn)可分為三檔：標(biāo)準(zhǔn)可分為三檔： 1 1、基本檔次（其簡單版本，應(yīng)用面廣）；、基本檔次（其簡單版本，應(yīng)用

43、面廣）； 2 2、主要檔次（采用了多項(xiàng)提高圖像質(zhì)量和增加壓縮比的技術(shù)措施，、主要檔次（采用了多項(xiàng)提高圖像質(zhì)量和增加壓縮比的技術(shù)措施，可用于可用于SDTVSDTV、HDTVHDTV和和DVDDVD等）；等）； 3 3、擴(kuò)展檔次（可用于各種網(wǎng)絡(luò)的視頻流傳輸）。、擴(kuò)展檔次（可用于各種網(wǎng)絡(luò)的視頻流傳輸）。 H.264H.264的優(yōu)勢：的優(yōu)勢： 1 1、在相同的恢復(fù)圖像質(zhì)量條件下在相同的恢復(fù)圖像質(zhì)量條件下，比，比H.263H.263和和MPEG-4MPEG-4節(jié)約了近節(jié)約了近5050的碼率，的碼率， 2 2、對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更好的支持功能：、對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更好的支持功能： a a）它引入了面向）它引入了面

44、向IPIP包的編碼機(jī)制，有利于網(wǎng)絡(luò)中的分組傳輸，包的編碼機(jī)制，有利于網(wǎng)絡(luò)中的分組傳輸，支持網(wǎng)絡(luò)中視頻的流媒體傳輸；具有較強(qiáng)的抗誤碼特性，可適應(yīng)丟包支持網(wǎng)絡(luò)中視頻的流媒體傳輸；具有較強(qiáng)的抗誤碼特性，可適應(yīng)丟包率高、干擾嚴(yán)重的無線信道中的視頻傳輸；率高、干擾嚴(yán)重的無線信道中的視頻傳輸； b b）支持不同網(wǎng)絡(luò)資源下的分級(jí)編碼傳輸，從而獲得平穩(wěn)的圖）支持不同網(wǎng)絡(luò)資源下的分級(jí)編碼傳輸，從而獲得平穩(wěn)的圖像質(zhì)量；像質(zhì)量； c c）能適應(yīng)于不同網(wǎng)絡(luò)）能適應(yīng)于不同網(wǎng)絡(luò) 六、信道編碼和調(diào)制六、信道編碼和調(diào)制 1 1信道編碼信道編碼 為什么要進(jìn)行信道編碼？為什么要進(jìn)行信道編碼？ 信源編碼的碼流不適合在信道中傳輸，必

45、須經(jīng)過某些處理，信源編碼的碼流不適合在信道中傳輸，必須經(jīng)過某些處理，使之適合在信道中傳輸，這稱為信道編碼。否則，信道中噪聲和失使之適合在信道中傳輸，這稱為信道編碼。否則，信道中噪聲和失真的影響將導(dǎo)致接收信號(hào)質(zhì)量劣化。真的影響將導(dǎo)致接收信號(hào)質(zhì)量劣化。 有線數(shù)字電視信號(hào)的信道編碼使用基于碼流隨機(jī)化的能量擴(kuò)有線數(shù)字電視信號(hào)的信道編碼使用基于碼流隨機(jī)化的能量擴(kuò)散，基于散，基于RS碼編碼的前向糾錯(cuò)（碼編碼的前向糾錯(cuò)（FEC）技術(shù)，為克服信道中的突）技術(shù)，為克服信道中的突發(fā)干擾造成的誤碼還采用了字節(jié)交織技術(shù)。發(fā)干擾造成的誤碼還采用了字節(jié)交織技術(shù)。 2.2.數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)1) 1) 數(shù)字載

46、波調(diào)制的基本類型數(shù)字載波調(diào)制的基本類型 數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)是在數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)是在HFCHFC網(wǎng)中所涉及的把二進(jìn)制數(shù)字網(wǎng)中所涉及的把二進(jìn)制數(shù)字/ /數(shù)據(jù)基帶信數(shù)據(jù)基帶信號(hào)調(diào)制到載波上的技術(shù)。號(hào)調(diào)制到載波上的技術(shù)。 數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)基本類型有數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)基本類型有: : ASK( ASK(幅移鍵控幅移鍵控) ) FSK( FSK(頻移鍵控頻移鍵控) ) PSK( PSK(相移鍵控相移鍵控) ) Q-PSK(4PSK Q-PSK(4PSK，正交相移鍵控，正交相移鍵控) ) QAM( QAM(正交幅度調(diào)制正交幅度調(diào)制) ) ASK ASK、FSKFSK的圖解分述于后。的圖解分述于后。 幅移鍵控幅移

47、鍵控(ASK)(ASK)，不同幅度代表，不同幅度代表“1 1”和和“0 0”，頻率、相位不變。，頻率、相位不變。 頻移鍵控頻移鍵控(FSK)(FSK)，不同頻率代表，不同頻率代表“1 1”和和“0 0”，振幅、相位不變。，振幅、相位不變。 AS（幅移鍵控）原理BW =(1+d)Nbaud BW 是帶寬 Nbaud是波特率 d 是與線路有關(guān)的因子11100時(shí)間時(shí)間 FS頻移鍵控原理時(shí)間11100 AS所需帶寬fc（fc+N baud /2）（fcN baud /2）N baud振幅頻率 2) 2) 多進(jìn)制的各種組合調(diào)制多進(jìn)制的各種組合調(diào)制 數(shù)字信號(hào)是由“0”、“1”的編碼信號(hào)組成的，當(dāng)傳輸頻帶受

48、到限制時(shí)，為了增加信息量，通常采用多相位、多振幅和多頻率的各種組合調(diào)制。 只變一個(gè)參數(shù)的如: 多進(jìn)制相移鍵控； 多進(jìn)制幅移鍵控； 多進(jìn)制頻移鍵控。 兩個(gè)參數(shù)以各種組合的方式變化的組合調(diào)制如： 正交振幅調(diào)制QAM； 殘留邊帶調(diào)幅VSB等。 以多進(jìn)制相移鍵控為例: 它是以載波的不同相位代表二進(jìn)制碼，而載波的振幅、頻率不變。它的載波相位可以有M個(gè)不同的取值。例如M=2、4、8，其余可類推。2相位PSK(2PSK): 二進(jìn)制數(shù)字“0”和“1”由兩個(gè)相位來代表，相對(duì)對(duì)于某個(gè)參考值，載波電位超前90代表“1”，遲后90代表“0”。4相位PSK(4PSK)和8相位PSK(8PSK)，它們的比特?cái)?shù)和各相位間的

49、關(guān)系示于后圖中。 2PSK原理01100(a) 波形 “0” “1”(b) 星坐圖 4PSK星痤圖00111001雙比特 00 01 10 11 相位 / 0 90 180 270 或 45 135 125 3158PSK星痤圖三比特 000 001 010 011 100 101 110 111 相位 / 0 45 90 135 180 225 270 315 1100001000101010110011113) 3) 正交相移鍵控正交相移鍵控 在在CATVCATV中，常用正交相移鍵控中，常用正交相移鍵控(Q-PSK)(Q-PSK)、正交振幅調(diào)制、正交振幅調(diào)制(QAM)(QAM)和殘留邊帶調(diào)

50、幅和殘留邊帶調(diào)幅(VSB-AM)(VSB-AM)等數(shù)字載波調(diào)制，這些都屬于多進(jìn)制組合等數(shù)字載波調(diào)制，這些都屬于多進(jìn)制組合調(diào)制方式。調(diào)制方式。 載波調(diào)制的基本模型中，大都只改變載波三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)，載波調(diào)制的基本模型中，大都只改變載波三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)，如果把如果把ASKASK與與PSKPSK結(jié)合起來同時(shí)改變兩個(gè)參數(shù)，每個(gè)又各有結(jié)合起來同時(shí)改變兩個(gè)參數(shù)，每個(gè)又各有x x和和y y 種種變化，總共有變化，總共有xy xy 種可能變化和對(duì)每種變化的比特?cái)?shù)。種可能變化和對(duì)每種變化的比特?cái)?shù)。 4) 8QAM4) 8QAM星座圖和編碼信號(hào)時(shí)域圖星座圖和編碼信號(hào)時(shí)域圖 2 2振幅振幅4 4相位的相位的8QAM

51、8QAM星座和時(shí)域圖舉例。由于振幅變化比相位變化更容星座和時(shí)域圖舉例。由于振幅變化比相位變化更容易受噪聲影響，因而振幅變化的數(shù)量都小于相位變化的數(shù)量。易受噪聲影響，因而振幅變化的數(shù)量都小于相位變化的數(shù)量。2 振幅 4 相位001000110101100010011111 8-QAM8-QAM星座圖舉例星座圖舉例8-QAM8-QAM時(shí)域圖時(shí)域圖 5) 5) 多值正交幅度調(diào)制多值正交幅度調(diào)制(MQAM)(MQAM) QAMQAM稱為正交幅度調(diào)制或正交幅移鍵控稱為正交幅度調(diào)制或正交幅移鍵控QASKQASK。當(dāng)它們不再取兩個(gè)值而分。當(dāng)它們不再取兩個(gè)值而分別取別取2 2、4 4、6 6、8 8個(gè)值時(shí)，就

52、分別對(duì)應(yīng)個(gè)值時(shí)，就分別對(duì)應(yīng)8QAM8QAM、16QAM16QAM、32QAM32QAM、64QAM,64QAM,稱為多值稱為多值QAMQAM調(diào)制方式。調(diào)制方式。 調(diào)制等級(jí)調(diào)制等級(jí) M M = 2= 2m m ( (m m是每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)是每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)) )；比特率比特率 R =R =BW BW ( (BW BW 為為頻道帶寬頻道帶寬) )； 符號(hào)率符號(hào)率 BS = BW/(1+BS = BW/(1+) )； 比特率比特率 R = BS(1+R = BS(1+) ) 為為MPEG-2MPEG-2的濾波器滾降系數(shù)的濾波器滾降系數(shù)(=0.15) (=0.15) ； 頻譜利用率頻譜利用率 頻率頻

53、率 = R= R（傳輸比特率）（傳輸比特率）/ BW/ BW（頻道帶寬）（頻道帶寬） = = (b/s/Hz)(b/s/Hz)； 載噪比載噪比C C/ /N N與與m m有關(guān)。有關(guān)。 （b）16QAM振幅相位坐標(biāo)圖 (16種符號(hào)，每個(gè)符號(hào)4比特，例1001)16QAM16QAM的結(jié)構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)圖（c）16QAM振幅相位坐標(biāo)圖(16種符號(hào)，每個(gè)符號(hào)4比特，例1001)4個(gè)振幅 8個(gè)相位Q軸I軸2個(gè)振幅 8個(gè)相位I軸Q軸 Q軸I軸3個(gè)振幅 12個(gè)相位（a）16QAM振幅相位坐標(biāo)圖(16種符號(hào)，每個(gè)符號(hào)4比特，例1001) 256QAM振幅相位坐標(biāo)圖M=28= 256 6 6）64QAM64QAM和和

54、256QAM256QAM調(diào)制調(diào)制 由由QAM調(diào)制器實(shí)現(xiàn)，通常調(diào)制器實(shí)現(xiàn)，通常QAM調(diào)制器功能包括：調(diào)制器功能包括： 碼流隨機(jī)化處理；碼流隨機(jī)化處理； RS編碼（編碼（204，188）；）； 卷積交織；卷積交織； 字節(jié)到字節(jié)到m位符號(hào)變換；位符號(hào)變換； QAM調(diào)制；調(diào)制； 上變頻至設(shè)定頻道。上變頻至設(shè)定頻道。 7 7）M-QAMM-QAM調(diào)制各參數(shù)間的關(guān)系調(diào)制各參數(shù)間的關(guān)系 1）比特率與波特率）比特率與波特率 編碼方式編碼方式 每符號(hào)比特?cái)?shù)每符號(hào)比特?cái)?shù) 波特率波特率 比特率比特率 16QAM 4bits N 4N 32QAM 5bits N 5N 64QAM 6bits N 6N 128QAM

55、7bits N 7N 256QAM 8bits N 8N 2）衛(wèi)星數(shù)字電視）衛(wèi)星數(shù)字電視29.65MHz帶寬模擬頻道可傳送的碼率帶寬模擬頻道可傳送的碼率 信道編碼信道編碼 CNR門限門限/dB 傳輸速率傳輸速率/(Mb/s) 頻譜利用率頻譜利用率/(bit/s/Hz) QPSK 14.5 45 1.5 8PSK 18 71 2.4 16QAM 22 89 3.0 64QAM 28 140 4.6 128QAM 31 160 5.4 256QAM 34 180 6.1 3) 有線數(shù)字電視有線數(shù)字電視8MHz帶寬模擬頻道可傳輸?shù)拇a率帶寬模擬頻道可傳輸?shù)拇a率 信道編碼信道編碼 CNR門限門限/dB

56、傳輸速率傳輸速率/(Mb/s) 頻譜利用率頻譜利用率/(bit/s/Hz) 64QAM 25.5 38.4 4.8 128QAM 29.5 43 5.4 256QAM 33.5 49 6.1 4) 在在8MHz帶寬內(nèi)可壓縮的數(shù)字電視節(jié)目數(shù)帶寬內(nèi)可壓縮的數(shù)字電視節(jié)目數(shù) 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) MPEG-2 MPEG-1 壓縮碼率壓縮碼率(Mb/s) 8 6 5 4 3 2 64QAM最多節(jié)目數(shù)最多節(jié)目數(shù) 4 6 7 8 12 18 128QAM最多節(jié)目數(shù)最多節(jié)目數(shù) 5 7 8 10 14 22 256QAM最多節(jié)目數(shù)最多節(jié)目數(shù) 6 8 9 12 16 24 8 8）不同調(diào)制方式的性能比較）不同

57、調(diào)制方式的性能比較為了比較不同的調(diào)制方案，可用如下兩個(gè)基本的工程標(biāo)準(zhǔn)為了比較不同的調(diào)制方案，可用如下兩個(gè)基本的工程標(biāo)準(zhǔn)來描述：來描述： 頻譜利用率：頻譜利用率：指每單位調(diào)制帶寬所能傳送的比特?cái)?shù)指每單位調(diào)制帶寬所能傳送的比特?cái)?shù)(b/s)/Hz(b/s)/Hz； 每比特能量：每比特能量：是指在規(guī)定傳送準(zhǔn)確度下的每比特能量。是指在規(guī)定傳送準(zhǔn)確度下的每比特能量。 對(duì)有線電視經(jīng)營者來講，頻譜利用率說明在有限帶寬內(nèi)可對(duì)有線電視經(jīng)營者來講，頻譜利用率說明在有限帶寬內(nèi)可容納多少數(shù)字電視信號(hào)；每比特能量則表明系統(tǒng)需要多高的容納多少數(shù)字電視信號(hào)；每比特能量則表明系統(tǒng)需要多高的信噪比。信噪比。 此外，還要考慮諸如成

58、本和復(fù)雜性等其他重要特性。此外，還要考慮諸如成本和復(fù)雜性等其他重要特性。 性能比較性能比較 如果噪聲恒定，每比特能量越高越能改善誤碼率。因?yàn)?，此時(shí)各星座如果噪聲恒定，每比特能量越高越能改善誤碼率。因?yàn)?，此時(shí)各星座點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)。所以，在給定信號(hào)功率和噪聲功率的情況下，星座點(diǎn)間點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)。所以，在給定信號(hào)功率和噪聲功率的情況下，星座點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)的調(diào)制方式的距離越遠(yuǎn)的調(diào)制方式BERBER性能就越好。若要達(dá)到性能就越好。若要達(dá)到QPSKQPSK的各狀態(tài)的分離程度，的各狀態(tài)的分離程度，16QAM16QAM就需要更大的信號(hào)幅度，就需要更大的信號(hào)幅度，16QAM16QAM的高頻譜利用率是以提高信號(hào)功

59、率為的高頻譜利用率是以提高信號(hào)功率為代價(jià)得到的。代價(jià)得到的。 誤碼率誤碼率BERBER定義：信號(hào)的每比特能量定義：信號(hào)的每比特能量E Eb b / /噪聲譜密度噪聲譜密度N N0 0( (N N0 0為為1Hz1Hz帶寬內(nèi)帶寬內(nèi)的噪聲功率的噪聲功率)=)=E Eb b/ /N N0 0 。一旦。一旦E Eb b/ /N N0 0已知，達(dá)到一定已知，達(dá)到一定BERBER所需載噪比所需載噪比( (C/NC/N) )就可由就可由下式得到：下式得到： C/N C/N =(=(E Eb b /N /N0 0 )()(R/BR/B) (8) (8) 式中，式中，B B 是檢波器中濾波器的噪聲帶寬，是檢波器

60、中濾波器的噪聲帶寬，R R 是比特率是比特率(b/s)(b/s)。七、有線數(shù)字電視傳輸技術(shù)七、有線數(shù)字電視傳輸技術(shù) 1 1四級(jí)傳輸網(wǎng)四級(jí)傳輸網(wǎng) 國家干線網(wǎng)：北京到各省會(huì)城市國家干線網(wǎng)：北京到各省會(huì)城市 環(huán)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)+網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)+支線網(wǎng)支線網(wǎng) SDH + DWDM（2.5Gb/s+4/8/16/32波分復(fù)用）波分復(fù)用） 省干線網(wǎng)：省會(huì)到地市（縣）省干線網(wǎng)：省會(huì)到地市（縣） 環(huán)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)+支線網(wǎng)支線網(wǎng) SDH 2.5Gb/s 地市地市-縣干線網(wǎng)縣干線網(wǎng) SDH 2.5Gb/s 622Mb/s或光纖射頻副載調(diào)制或光纖射頻副載調(diào)制 接入網(wǎng)接入網(wǎng) HFC網(wǎng)網(wǎng) 750、860MHz 2. SDH2. SDH與與