電視原理 第4章數(shù)字電視制式 課件

1、第4章 數(shù)字彩色電視制式 4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 4.2 視頻信源編碼原理 4.3 ATSC制 4.4 DVB制 4.5 ISDB-T96李金龍 15:59:00自己基本上會做電路的？ 如果有這種畢業(yè)，我可能培養(yǎng)他96李金龍 16:01:19我最近跟華迎春在合作。我在做一個品牌音響，主要是針對多媒體教學，會議，娛樂。面向全國市場，準備用5年時間做成知名品牌。選對合適的時間準備自己去搞研發(fā)生產(chǎn)?，F(xiàn)在叫別人代工，老華就幫我代工音箱魯力 16:01:38哦 魯力 16:02:15有幾個稍微好點的都找好工作那 魯力 16:02:30其他的我不想推薦給你們 96李金龍 16:03:05呵呵，多謝魯

2、老師的關(guān)愛喲96李金龍 16:03:33所以說真正是人才，肯定不怕沒活干96李金龍 15:51:09主要是綜合能力的體現(xiàn)。96李金龍 15:52:40尤其是做為一個銷售人員，畢業(yè)生大多看不起銷售，也就是你所說的推銷。我以前也是這個心態(tài)。實質(zhì)上這個工作是能體現(xiàn)一個人能力和價值的。也可以說是賺錢最快的職業(yè)。魯力 15:53:22就是那96李金龍 15:56:26你接觸社會多，跟學生又走得近，真正在他們大學過程中，多給他們一些建議。有些學生真的出來之后一點目標都沒有。我以前，至少還有點目標，就是一定要去賣電腦。呵呵4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 4.1.1 多極化的傳輸標準 所謂數(shù)字電視，就是將所謂數(shù)

3、字電視，就是將圖像畫面的每一個像圖像畫面的每一個像素、伴音的每一個音節(jié)都用二進制數(shù)編成多位數(shù)素、伴音的每一個音節(jié)都用二進制數(shù)編成多位數(shù)碼碼，并以，并以非常高的比特率進行數(shù)碼流發(fā)射、傳輸、非常高的比特率進行數(shù)碼流發(fā)射、傳輸、接收的系統(tǒng)工程接收的系統(tǒng)工程。也就是說。也就是說在數(shù)字電視這個系統(tǒng)在數(shù)字電視這個系統(tǒng)工程中工程中發(fā)射臺發(fā)射的電視信號是一種發(fā)射臺發(fā)射的電視信號是一種高高比特率的比特率的數(shù)碼脈沖串數(shù)碼脈沖串；空中空中或或有線電纜（光纜、光纖）中有線電纜（光纜、光纖）中傳輸?shù)碾娨曅盘杺鬏數(shù)碾娨曅盘栆彩且彩歉弑忍芈实臄?shù)碼脈沖串高比特率的數(shù)碼脈沖串；4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 電視接收機，從接收到

4、視頻放大、色度解電視接收機，從接收到視頻放大、色度解碼、音頻放大等所有過程均為碼、音頻放大等所有過程均為數(shù)碼流的處理數(shù)碼流的處理過程過程。在這個過程中沒有。在這個過程中沒有數(shù)數(shù)/?；蚰Ｄ；蚰?/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換，僅在顯像管激勵終端經(jīng)數(shù)僅在顯像管激勵終端經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換為模轉(zhuǎn)換為負極性圖負極性圖像信號（數(shù)字電視機可以直接接收）像信號（數(shù)字電視機可以直接接收），揚聲，揚聲器功率推動終端經(jīng)數(shù)器功率推動終端經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換為正弦波音頻信模轉(zhuǎn)換為正弦波音頻信號，使號，使顯像管（顯像管（CRT）熒屏顯示高清晰畫面）熒屏顯示高清晰畫面，揚聲器還原出近似臨場的立體聲或麗音效果。揚聲器還原出近似臨場的立體聲或麗音效果。4.

5、1 數(shù)字彩色電視制式概述 電視信號數(shù)字處理的優(yōu)點電視信號數(shù)字處理的優(yōu)點: 1:具有具有強的多的抗干擾強的多的抗干擾、抗非線形失真抗非線形失真的的能力，即使經(jīng)過能力，即使經(jīng)過長距離傳輸和反復(fù)記錄，長距離傳輸和反復(fù)記錄，仍可以可以幾乎無失真的再生復(fù)原仍可以可以幾乎無失真的再生復(fù)原。 2：能夠：能夠整幀地存儲在半導體存儲器整幀地存儲在半導體存儲器中，能中，能夠在包括夠在包括時間軸的三維空間進行數(shù)學運算，時間軸的三維空間進行數(shù)學運算，（各種復(fù)雜的時基處理、空間幾何的變換、（各種復(fù)雜的時基處理、空間幾何的變換、三維濾波）三維濾波）。4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 3：它的存儲和處理電路易于大規(guī)模和超大：它

6、的存儲和處理電路易于大規(guī)模和超大規(guī)模集成，從而使數(shù)值電視設(shè)備比模擬設(shè)備規(guī)模集成，從而使數(shù)值電視設(shè)備比模擬設(shè)備元件少，易于調(diào)整，重量、體積、功耗小，元件少，易于調(diào)整，重量、體積、功耗小，可靠性提高?？煽啃蕴岣?。 4：數(shù)字電視設(shè)備便于與：數(shù)字電視設(shè)備便于與電子計算機以及其他電子計算機以及其他數(shù)字設(shè)備接口，便于加入公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，數(shù)字設(shè)備接口，便于加入公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，實現(xiàn)生產(chǎn)、運行的自動化和信息處理的綜合實現(xiàn)生產(chǎn)、運行的自動化和信息處理的綜合化、網(wǎng)絡(luò)化化、網(wǎng)絡(luò)化。4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 模擬電視模擬電視-在電視信號的產(chǎn)生、傳輸、接收、處在電視信號的產(chǎn)生、傳輸、接收、處理、記錄過程中使用的都是在

7、時間和幅度上連續(xù)理、記錄過程中使用的都是在時間和幅度上連續(xù)的模擬信號。的模擬信號。 數(shù)碼電視數(shù)碼電視-在不改變現(xiàn)行模擬電視傳輸體制的前在不改變現(xiàn)行模擬電視傳輸體制的前提下，對解調(diào)后的視頻和音頻基帶信號所采用的提下，對解調(diào)后的視頻和音頻基帶信號所采用的數(shù)字信號處理。數(shù)字信號處理。 數(shù)字電視數(shù)字電視-在其所有的環(huán)節(jié)中（節(jié)目制作、傳輸在其所有的環(huán)節(jié)中（節(jié)目制作、傳輸?shù)焦?jié)目接收、處理、存儲、記錄、控制等），使到節(jié)目接收、處理、存儲、記錄、控制等），使用的全部是時間和幅度離散化的數(shù)字信號。用的全部是時間和幅度離散化的數(shù)字信號。4.1 數(shù)字彩色電視制式概述A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器數(shù)字數(shù)字處理器處理器D/A轉(zhuǎn)換器

8、轉(zhuǎn)換器模擬模擬信號信號輸入輸入模擬模擬信號信號輸出輸出編碼器編碼器解碼器解碼器抽樣抽樣量化量化PCM編碼編碼傳輸傳輸或處理或處理PCM解碼解碼后置低后置低通濾波通濾波S(t)抽樣信號抽樣信號f(t)f(t)fs(t)4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 三大數(shù)字彩色電視制式 美國的ATSC(格形編碼多電平單載波VSB調(diào)制） 歐洲的DVB(數(shù)字視頻廣播）（地面DVB-T（COFDM）、有線DVB-C（QAM）、衛(wèi)星DVB-S（QPSK）三種形式） 日本的ISDBT（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 4.1.2 通用的壓縮編碼標準模模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換信道信道編碼編碼信源信源編碼編碼數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換

9、模轉(zhuǎn)換信源信源解碼解碼信道信道解碼解碼信信道道模擬電視模擬電視信號輸入信號輸入模擬電視模擬電視信號輸出信號輸出譯碼器譯碼器編碼器編碼器4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 為實現(xiàn)為實現(xiàn)數(shù)字電視廣播和通信數(shù)字電視廣播和通信，必須解決數(shù)字電視信，必須解決數(shù)字電視信號的傳輸問題。由于傳輸通道的限制，數(shù)字電視直接用號的傳輸問題。由于傳輸通道的限制，數(shù)字電視直接用PCM編碼傳送是不現(xiàn)實的，主要編碼傳送是不現(xiàn)實的，主要是傳送碼率太高是傳送碼率太高。為了。為了合理使用信道，節(jié)省頻率資源，需要對合理使用信道，節(jié)省頻率資源，需要對PCM編碼后的圖編碼后的圖象信號進一步實行象信號進一步實行信源編碼和信道編碼。信源編碼和信

10、信源編碼和信道編碼。信源編碼和信道編碼道編碼的目的是的目的是在保證一定的電視接收圖象質(zhì)量前提下，在保證一定的電視接收圖象質(zhì)量前提下，盡量壓縮數(shù)字電視信號的帶寬盡量壓縮數(shù)字電視信號的帶寬。，提高數(shù)字電視信號傳。，提高數(shù)字電視信號傳輸?shù)妮數(shù)挠行院涂煽啃杂行院涂煽啃?。信源編碼和信道編碼也用于。信源編碼和信道編碼也用于數(shù)字數(shù)字電視的儲存，是節(jié)省存儲介質(zhì)空間的必要手段。電視的儲存，是節(jié)省存儲介質(zhì)空間的必要手段。模擬電視視頻帶寬模擬電視視頻帶寬6MHZ，按照，按照4：2：2標準數(shù)字化的一路彩色標準數(shù)字化的一路彩色電視圖象信號的碼率電視圖象信號的碼率216Mb/s，所需要的信道帶寬所需要的信道帶寬108

11、MHz，是，是模擬信號的模擬信號的18倍。倍。以分量編碼為例,按4 2 2標準,一路彩色圖像的碼率為 (13.5+26.35)8=216Mb/s4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 一；一；H.261是最早的一個碼率壓縮標準。是最早的一個碼率壓縮標準。 二：二：JPEG（聯(lián)合圖片專家組）（聯(lián)合圖片專家組）-用于連續(xù)色調(diào)用于連續(xù)色調(diào)（灰度或彩色）（灰度或彩色）靜止圖象的壓縮靜止圖象的壓縮，用于活動圖象，用于活動圖象時，其算法僅限于幀內(nèi)。時，其算法僅限于幀內(nèi)。 三：三：MPEG（活動圖象專家組）（活動圖象專家組）-用于用于活動圖象活動圖象及相應(yīng)音頻壓縮編碼的標準系列及相應(yīng)音頻壓縮編碼的標準系列，包括，包括

12、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。等。 MPEG-1的碼率為的碼率為1.5MB/S，用于，用于數(shù)字儲存媒體數(shù)字儲存媒體的活動圖象及其伴音的編碼標準的活動圖象及其伴音的編碼標準。其。其圖象格式的圖象格式的清晰度較低。清晰度較低。4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 H.261的圖象格式為的圖象格式為CIF，亮度樣點數(shù)亮度樣點數(shù)352x288，色度樣點數(shù)色度樣點數(shù)176x144；也可以是；也可以是QCIF，亮度和色，亮度和色度樣點數(shù)在水平和垂直方向皆減半，數(shù)據(jù)壓縮采度樣點數(shù)在水平和垂直方向皆減半，數(shù)據(jù)壓縮采用用幀內(nèi)幀內(nèi)/幀間自適應(yīng)預(yù)測加幀間自適應(yīng)預(yù)測加DCT（離散余弦變換）（離散余弦變換）的混合

13、算法，用的混合算法，用DCT及量化編碼去除空間冗余度，及量化編碼去除空間冗余度，用有運動補償?shù)膸g預(yù)測及量化編碼去除時間冗用有運動補償?shù)膸g預(yù)測及量化編碼去除時間冗余度余度。數(shù)據(jù)流由圖象（。數(shù)據(jù)流由圖象（Picture)、像塊組、像塊組（GOB,Group of Blocks),宏塊宏塊(MB,Macroblock)和像塊（和像塊（Block）等各層組成。）等各層組成。經(jīng)傳輸緩存和傳輸編碼后輸出，輸出碼率從經(jīng)傳輸緩存和傳輸編碼后輸出，輸出碼率從64kb/s1.96Mb/s（P=30）4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 聯(lián)合圖片專家組（聯(lián)合圖片專家組（JPEG） 它用于連續(xù)它用于連續(xù)色調(diào)（灰度或彩色）

14、靜止圖象壓縮色調(diào)（灰度或彩色）靜止圖象壓縮，用于活動圖，用于活動圖象時，其算法僅限于象時，其算法僅限于幀內(nèi)幀內(nèi)。 順序方式順序方式-是按是按一行一行的順序?qū)D象編碼，一行一行的順序?qū)D象編碼，整個圖象一次整個圖象一次編碼完成；編碼完成； 逐步方式逐步方式-是是整個圖象分數(shù)次整個圖象分數(shù)次編碼完成，第一次只給出編碼完成，第一次只給出低質(zhì)低質(zhì)量量的基本圖象，在隨后的各次編碼中的基本圖象，在隨后的各次編碼中逐步給出修正信息逐步給出修正信息直到直到得到滿意的圖象質(zhì)量。得到滿意的圖象質(zhì)量。 三種壓縮算法三種壓縮算法-基本系統(tǒng)、擴展系統(tǒng)（基本系統(tǒng)、擴展系統(tǒng)（基于基于DCT和可變長編和可變長編碼碼VLC）、

15、無失真壓縮（）、無失真壓縮（基于插值脈沖編碼方法基于插值脈沖編碼方法） 用此標準對自然彩色圖象進行編碼，得到可用此標準對自然彩色圖象進行編碼，得到可識別圖象質(zhì)量識別圖象質(zhì)量只只需要每像素需要每像素0.15bit，得到可用圖象質(zhì)量只需要每像素，得到可用圖象質(zhì)量只需要每像素0.25bit，每像素每像素 0.75bit時圖象質(zhì)量已相當好，到每像素時圖象質(zhì)量已相當好，到每像素 1. 5bit時可得時可得到與原始圖象幾乎一樣的圖象質(zhì)量。到與原始圖象幾乎一樣的圖象質(zhì)量。4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 活動圖象專家組（活動圖象專家組（MPEG） -用于活動圖象用于活動圖象及相應(yīng)音頻壓縮編碼的標準系列，包括及相

16、應(yīng)音頻壓縮編碼的標準系列，包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。等。 MPEG-1-它的碼率約為它的碼率約為1.5Mb/s，用于數(shù)，用于數(shù)字存儲媒體的活動圖象及其伴音的編碼標準。字存儲媒體的活動圖象及其伴音的編碼標準。其圖象格式的清晰度較低。其圖象格式的清晰度較低。 MPEG-2-用于高清晰度電視（用于高清晰度電視（HDTV）和）和標準清晰度電視（標準清晰度電視（SDTV）的視頻壓縮標準。）的視頻壓縮標準。4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 MPEG-2有四種輸入格式（用級加以劃分）有四種輸入格式（用級加以劃分） 1、低級（、低級（LL，Low Level）-以亮度像素數(shù)計是以亮度像素數(shù)計

17、是352x240 x30pel/s或或352x288x25pel/s，最大輸出碼率為，最大輸出碼率為4Mb/s。 2、主級（、主級（ML，），）-以亮度像素數(shù)計是以亮度像素數(shù)計是720 x480 x30pel/s或或720 x576x25pel/s，最大輸出碼率為，最大輸出碼率為15Mb/s。（高類主級。（高類主級20Mb/s） 3、高、高1440級的圖象輸入格式是級的圖象輸入格式是1440*1152pel的高清晰度的高清晰度格式。最大輸出碼率為格式。最大輸出碼率為60Mb/s。（高類為。（高類為80Mb/s） 4、高級（、高級（HL）-的圖象輸入格式是的圖象輸入格式是1920*1152pel

18、的高清的高清晰度格式。最大輸出碼率為晰度格式。最大輸出碼率為80Mb/s。（高類為。（高類為100Mb/s）4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 五類（五類（5類類5種不同的處理方式）種不同的處理方式） 1、簡單類、簡單類 2、主類、主類比簡單類增加了雙向預(yù)測壓縮工比簡單類增加了雙向預(yù)測壓縮工具，它沒有可分極性，但質(zhì)量要盡量好。具，它沒有可分極性，但質(zhì)量要盡量好。 3、信噪比可分級類、信噪比可分級類- 4、空間可分比級、空間可分比級- 5、高類、高類則支持逐行同時處理色差信號，則支持逐行同時處理色差信號，并且支持全部可分極性。并且支持全部可分極性。4.1 數(shù)字彩色電視制式概述一； 它是用于標準清晰度電

19、視（它是用于標準清晰度電視（SDTV）和高清晰度電視）和高清晰度電視（HDTV）的視頻壓縮標準。）的視頻壓縮標準。二：它有四種輸入格式，用級加以劃分二：它有四種輸入格式，用級加以劃分1：低級的圖象輸入格式低級的圖象輸入格式，以亮度象素數(shù)計，是，以亮度象素數(shù)計，是35224030pel/s或或352 288 25pel/s,最大輸出碼最大輸出碼率是率是4MB/S2：主級的圖象輸入格式主級的圖象輸入格式，以亮度象素數(shù)計，是，以亮度象素數(shù)計，是720 480 30pel/s或或720 576 25pel/s，最大輸出碼率是，最大輸出碼率是15MB/S（高類主級（高類主級20MB/S）3：高高1440

20、級的圖象輸入格式是級的圖象輸入格式是1440 1152pel的高清晰度的高清晰度格式，格式，最大輸出碼率是最大輸出碼率是60MB/S（高類為（高類為80MB/S）4：高級的圖象輸入格式是高級的圖象輸入格式是1920 1152的高清晰度格式的高清晰度格式，最大輸出碼率是最大輸出碼率是80MB/S（高類為（高類為100MB/S）4.1 數(shù)字彩色電視制式概述 三：它有五種不同的處理方式，用類加以劃分三：它有五種不同的處理方式，用類加以劃分 1：簡單類：簡單類 2：主類：主類 3：信噪比可分級類：信噪比可分級類 4：空間可分級類：空間可分級類 5：高類：高類 目前通用的兩種數(shù)字電視標準是美國的目前通用

21、的兩種數(shù)字電視標準是美國的ATSC和和歐洲的歐洲的DVB。視頻信視頻信源編碼源編碼音頻信音頻信源編碼源編碼業(yè)業(yè)務(wù)務(wù)復(fù)復(fù)用用傳送傳送信道編碼信道編碼調(diào)制調(diào)制接收機輔助數(shù)據(jù)輔助數(shù)據(jù)音頻音頻視頻視頻射頻射頻/傳輸傳輸業(yè)務(wù)復(fù)用和壓縮業(yè)務(wù)復(fù)用和壓縮信源編碼和壓縮信源編碼和壓縮3個子系統(tǒng)個子系統(tǒng)1、信源編碼和壓縮、信源編碼和壓縮（1）、視頻子系統(tǒng)）、視頻子系統(tǒng) 視頻編碼使用視頻編碼使用MPEG-2 （2）、音頻子系統(tǒng)）、音頻子系統(tǒng) 音頻編碼使用音頻編碼使用AC-3數(shù)字音頻壓縮標準數(shù)字音頻壓縮標準2、業(yè)務(wù)復(fù)、業(yè)務(wù)復(fù)用和傳輸用和傳輸指將視頻數(shù)指將視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)復(fù)用到單據(jù)復(fù)用到

22、單一數(shù)據(jù)流中。一數(shù)據(jù)流中。4.2 視頻信源編碼原理 4.2.1視頻信源編碼的理論依據(jù) 信源編碼的信源編碼的目的是目的是壓縮數(shù)字電視圖象的數(shù)據(jù)量，壓縮數(shù)字電視圖象的數(shù)據(jù)量，從而降低信號傳輸?shù)臄?shù)碼率，減少傳輸帶寬。從而降低信號傳輸?shù)臄?shù)碼率，減少傳輸帶寬。 一：從統(tǒng)計上講，原始圖象數(shù)據(jù)在一：從統(tǒng)計上講，原始圖象數(shù)據(jù)在空間及時間上空間及時間上的冗余度的冗余度很大，存在很大，存在大量無須傳送的多余信息大量無須傳送的多余信息。 1：每：每一幀數(shù)字電視圖象一幀數(shù)字電視圖象都可看成是由都可看成是由四種類型四種類型的局部圖象結(jié)構(gòu)的局部圖象結(jié)構(gòu)組成的（組成的（準均勻性準均勻性、低對比度細低對比度細節(jié)區(qū)節(jié)區(qū)、高對比

23、度細節(jié)區(qū)高對比度細節(jié)區(qū)、邊緣區(qū)邊緣區(qū)）。）。 幀內(nèi)相關(guān)性（空間相關(guān)性）幀內(nèi)相關(guān)性（空間相關(guān)性）前三種占圖象的絕前三種占圖象的絕大部分，它們在大部分，它們在水平方向的相鄰之間水平方向的相鄰之間、垂直方向垂直方向的相鄰行之間的相鄰行之間的的變化都很小變化都很小存在存在很強的空間相關(guān)很強的空間相關(guān)性性4.2 視頻信源編碼原理 2：幀間相關(guān)性（時間相關(guān)性）：幀間相關(guān)性（時間相關(guān)性）-電視圖象不僅是二維空間電視圖象不僅是二維空間圖象，它具有再圖象，它具有再時間軸上以場頻和幀頻為掃描周期的時空時間軸上以場頻和幀頻為掃描周期的時空性結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)。再。再相鄰的場或幀對應(yīng)像素間存在的相關(guān)性相鄰的場或幀對應(yīng)像素間存

24、在的相關(guān)性。這種。這種相關(guān)性與電視圖象中的運動相關(guān)性與電視圖象中的運動有關(guān)。有關(guān)。 二：二：信息非保持壓縮編碼信息非保持壓縮編碼-僅采用僅采用信息保持壓縮編碼信息保持壓縮編碼，往往往還達不到所期望的數(shù)據(jù)壓縮率往還達不到所期望的數(shù)據(jù)壓縮率。 數(shù)字電視系統(tǒng)中的數(shù)字電視系統(tǒng)中的信源編碼信源編碼聯(lián)合使用了聯(lián)合使用了信息保持信息保持和和信息非信息非保持編碼技術(shù)保持編碼技術(shù)。還采用了其它一些。還采用了其它一些輔助的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)輔助的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。如用如用少量的定時信號少量的定時信號代替代替復(fù)合同步信號復(fù)合同步信號，以及，以及降低多余的降低多余的色度垂直分解力色度垂直分解力。實現(xiàn)了。實現(xiàn)了50倍以上倍以上數(shù)

25、據(jù)壓縮率的高效編碼。數(shù)據(jù)壓縮率的高效編碼。實驗證明，在相鄰幀之間，亮度信號平均實驗證明，在相鄰幀之間，亮度信號平均只有只有7.5的像素有明顯的變化，色度信號的像素有明顯的變化，色度信號平均只有平均只有7.5的像素有明顯的變化，的像素有明顯的變化，4.2 視頻信源編碼原理 信息非保持壓縮編碼信息非保持壓縮編碼通過對視覺的通過對視覺的生理學、心理學特性生理學、心理學特性的研究發(fā)現(xiàn)，允許經(jīng)的研究發(fā)現(xiàn)，允許經(jīng)過過壓縮編碼壓縮編碼的復(fù)原圖象在客觀上的復(fù)原圖象在客觀上存在一定存在一定的失真的失真，只要這種失真，只要這種失真在主觀上是難以覺在主觀上是難以覺察到察到的?；谶@種思想實現(xiàn)的壓縮稱為之。的?；谶@

26、種思想實現(xiàn)的壓縮稱為之。 它它不但要壓縮冗余信息不但要壓縮冗余信息，而且還要適當，而且還要適當舍棄掉一些非冗余但對視覺不敏感的信息舍棄掉一些非冗余但對視覺不敏感的信息以獲得更大的壓縮率。以獲得更大的壓縮率。4.2 視頻信源編碼原理 4.2.2 預(yù)測編碼原理 它是數(shù)字電視信號信源編碼的主要方法之它是數(shù)字電視信號信源編碼的主要方法之一。也稱為差分脈沖編碼調(diào)制（一。也稱為差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）。）。量化器編碼器預(yù)測器解碼器預(yù)測器+信道輸入輸出Xn+-enen+X nX n預(yù)測差值預(yù)測差值量化預(yù)量化預(yù)測差值測差值4.2 視頻信源編碼原理 DPCM系統(tǒng)中不是直系統(tǒng)中不是直接把他傳送出去，而接把他傳

27、送出去，而是傳送他與預(yù)測值是傳送他與預(yù)測值（是用與他在空間或（是用與他在空間或時間上相鄰的若干像時間上相鄰的若干像素的線形組合產(chǎn)生的）素的線形組合產(chǎn)生的）的差值。的差值。,1NniiiXa X0P（e）e4.2 視頻信源編碼原理 預(yù)測器可以是利用預(yù)測器可以是利用空間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測器空間相關(guān)性的幀內(nèi)預(yù)測器，也，也可以是利用可以是利用時間相關(guān)性的幀間預(yù)測器時間相關(guān)性的幀間預(yù)測器，即分為，即分為幀內(nèi)預(yù)幀內(nèi)預(yù)測編碼測編碼和和幀間預(yù)測編碼幀間預(yù)測編碼，數(shù)字電視的信源編碼聯(lián)合使，數(shù)字電視的信源編碼聯(lián)合使用了幀內(nèi)和幀間預(yù)測編碼，特別是用了幀內(nèi)和幀間預(yù)測編碼，特別是帶運動補償?shù)膸g帶運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼，

28、已成為實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮的主要手段。預(yù)測編碼，已成為實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮的主要手段。 它的缺點是它的缺點是抗御誤碼能力差抗御誤碼能力差。 若傳輸過程中產(chǎn)生誤碼，則由于若傳輸過程中產(chǎn)生誤碼，則由于遞歸預(yù)測算法遞歸預(yù)測算法，對于幀內(nèi)編碼會使對于幀內(nèi)編碼會使誤差擴散到圖像中一個較大的區(qū)域；誤差擴散到圖像中一個較大的區(qū)域；對于幀間編碼會使誤差擴散到后序的若干幀中對于幀間編碼會使誤差擴散到后序的若干幀中。 通常隔一段時間通常隔一段時間傳輸一次原始像素的基值，以終止可傳輸一次原始像素的基值，以終止可能的誤碼擴散。能的誤碼擴散。4.2 視頻信源編碼原理 在幀內(nèi)預(yù)測編碼中，基于在幀內(nèi)預(yù)測編碼中，基于像素間相關(guān)性像素間相關(guān)性

29、和硬件實現(xiàn)的考慮，作為和硬件實現(xiàn)的考慮，作為預(yù)測用的像素一般預(yù)測用的像素一般不超過不超過4個個。對于分量信號，這些。對于分量信號，這些像素與被像素與被預(yù)測像素是緊緊相鄰的預(yù)測像素是緊緊相鄰的。 1：若所有的：若所有的預(yù)測像素和被預(yù)測像素在預(yù)測像素和被預(yù)測像素在同一掃描行上（一維預(yù)測）同一掃描行上（一維預(yù)測） 2：若其中：若其中有些預(yù)測像素有些預(yù)測像素和和被預(yù)測像素被預(yù)測像素不在不在同一掃描行上同一掃描行上（二維預(yù)測），它的預(yù)測（二維預(yù)測），它的預(yù)測精度高，但實現(xiàn)要復(fù)雜一些。精度高，但實現(xiàn)要復(fù)雜一些。4.2 視頻信源編碼原理 在在MPEG2視頻編碼算法中，為便于視頻編碼算法中，為便于聯(lián)合運用聯(lián)合

30、運用幀幀內(nèi)編碼和幀間編碼技術(shù)，將由一個連續(xù)的電視畫內(nèi)編碼和幀間編碼技術(shù)，將由一個連續(xù)的電視畫面組成的面組成的視頻序列視頻序列劃分為劃分為許多圖象組許多圖象組，每個圖象，每個圖象組由組由幾幀到十幾幀圖象幾幀到十幾幀圖象組成，這些組成，這些圖象相互間存圖象相互間存在預(yù)測和生成關(guān)系在預(yù)測和生成關(guān)系。 1；圖象組的第一幅圖象是；圖象組的第一幅圖象是采用幀內(nèi)編碼的圖象采用幀內(nèi)編碼的圖象（I圖象）圖象） 2：后面可包括：后面可包括數(shù)幀采用前向幀間預(yù)測編碼的圖數(shù)幀采用前向幀間預(yù)測編碼的圖象（象（P圖象圖象），），P圖象是圖象是以以I圖象或前一個圖象或前一個P圖象為圖象為參考圖象進行幀間編碼的。參考圖象進行幀

31、間編碼的。 3：在：在I圖象與圖象與P圖象或圖象或P圖象與圖象與P圖象之間可有數(shù)圖象之間可有數(shù)幀（通常是兩幀）采用雙向預(yù)測編碼的圖象（幀（通常是兩幀）采用雙向預(yù)測編碼的圖象（B圖象）圖象）幀內(nèi)預(yù)測編碼IBBPBBPBBPBBIIPBBPBBPBBIBB1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 與一般的與一般的幀內(nèi)預(yù)測編碼幀內(nèi)預(yù)測編碼不同，不同，I圖象中的預(yù)測編碼是配合圖象中的預(yù)測編碼是配合變換編碼一起進行的。變換編碼一起進行的。 1：將：將I圖象的圖象的亮度圖象亮度圖象Y及及兩個色度兩個色度CR、 CB圖象圖象劃分為許劃分為許多多小的像塊小的像塊，每個像塊由，每個像塊由88個像素組

32、成，每個像素組成，每4個個22排排列的列的Y像塊與空間相應(yīng)像塊與空間相應(yīng)CR像塊像塊、CB像塊一起組合為一個像塊一起組合為一個宏塊。在同一宏塊行（宏塊。在同一宏塊行（16掃描行寬）中的若干個（至少一掃描行寬）中的若干個（至少一個）相鄰的宏塊組成一個像條個）相鄰的宏塊組成一個像條 1：不包括整幅圖象的通用結(jié)構(gòu)不包括整幅圖象的通用結(jié)構(gòu) 2：包括整幅圖象的特殊結(jié)構(gòu)：包括整幅圖象的特殊結(jié)構(gòu)56123 4Y CR CB123 45768123 4597 116 108 124：4：4格式的宏塊4：2：2格式的宏塊4：2：0格式的宏塊16像素8像素4.2 視頻信源編碼原理 在在I圖象進行幀內(nèi)預(yù)測編碼之前，

33、首先對每一個圖象進行幀內(nèi)預(yù)測編碼之前，首先對每一個8*8的的像塊進行像塊進行二維離散余弦變換（二維離散余弦變換（DCT），將，將像塊像塊變換為由變換為由8*8個變換系數(shù)個變換系數(shù)組成的組成的系數(shù)塊系數(shù)塊，位于，位于系數(shù)塊左上角的第系數(shù)塊左上角的第一個系數(shù)一個系數(shù)是像塊中是像塊中8*8個像素的平均值，代表像塊的個像素的平均值，代表像塊的直流直流分量分量，稱為，稱為DC系數(shù)系數(shù)。幀內(nèi)預(yù)測編碼是對。幀內(nèi)預(yù)測編碼是對各個系數(shù)塊的各個系數(shù)塊的DC進行的，目的是除出相鄰像塊的直流分量之間，較強的相進行的，目的是除出相鄰像塊的直流分量之間，較強的相關(guān)性。關(guān)性。 幀內(nèi)預(yù)測又是幀內(nèi)預(yù)測又是基于像條基于像條的，即

34、的，即只對于同一個像條內(nèi)只對于同一個像條內(nèi)DC系數(shù)有預(yù)測和生成關(guān)系系數(shù)有預(yù)測和生成關(guān)系。在預(yù)測方法上采取簡單的。在預(yù)測方法上采取簡單的前值預(yù)前值預(yù)測測。為節(jié)省數(shù)據(jù)，在每個像條的。為節(jié)省數(shù)據(jù)，在每個像條的起始處不傳輸預(yù)測的基準起始處不傳輸預(yù)測的基準值值。而是根據(jù)對差值信號的精度的要求是。而是根據(jù)對差值信號的精度的要求是8bit、 9bit、10bit 、11bit。固定地將預(yù)測器的基準值設(shè)置為。固定地將預(yù)測器的基準值設(shè)置為128、256、512、1024。4.2 視頻信源編碼原理 幀間預(yù)測編碼是以幀間預(yù)測編碼是以圖象組為單位進行的圖象組為單位進行的，在兩個，在兩個I圖象之間圖象之間的若干幀圖象構(gòu)

35、成一個圖象組的若干幀圖象構(gòu)成一個圖象組。這里說的圖象：。這里說的圖象： 1：對于逐行掃描視頻指的是：對于逐行掃描視頻指的是幀圖象幀圖象 2：對于隔行掃描視頻指的是：對于隔行掃描視頻指的是幀圖象或場圖象幀圖象或場圖象。隔行視頻中。隔行視頻中的幀圖象由兩場圖象組成，即頂場和底場，兩場的掃描行在的幀圖象由兩場圖象組成，即頂場和底場，兩場的掃描行在空間相互交織?？臻g相互交織。隔行視頻中的兩場可以單獨編碼，也可以組隔行視頻中的兩場可以單獨編碼，也可以組合為幀圖象一起編碼合為幀圖象一起編碼。當單獨編碼時，。當單獨編碼時，頂場和底場應(yīng)成對出頂場和底場應(yīng)成對出現(xiàn)現(xiàn)，兩場共同組成，兩場共同組成一編碼幀一編碼幀，

36、按，按解碼的輸出順序編碼到碼流解碼的輸出順序編碼到碼流中中。 3：對于編碼對于編碼P幀或編碼幀或編碼B幀幀，其中的兩場應(yīng)同為，其中的兩場應(yīng)同為P場圖象或場圖象或B場圖象。場圖象。 4：對于編碼對于編碼I幀幀，第一幅圖象為，第一幅圖象為I場圖象，第二幅圖象則可以場圖象，第二幅圖象則可以是是I場圖象，也可以是場圖象，也可以是P場圖象。場圖象。4.2 視頻信源編碼原理 在圖象組中：在圖象組中： 1：I圖象是圖象是幀內(nèi)編碼圖象幀內(nèi)編碼圖象，其，其編解碼編解碼不依賴于其它圖象，不依賴于其它圖象，同時它還是同時它還是P圖象、圖象、B圖象編解碼的圖象編解碼的參考圖象參考圖象。 2：P圖象是圖象是前向預(yù)測圖象

37、前向預(yù)測圖象，編碼中像素的預(yù)測值取為前，編碼中像素的預(yù)測值取為前面與其相鄰的面與其相鄰的I圖象或圖象或P圖象中相應(yīng)像素的值，即圖象中相應(yīng)像素的值，即采取幀間前采取幀間前值預(yù)測值預(yù)測。 3：B圖象是圖象是雙向預(yù)測編碼圖象雙向預(yù)測編碼圖象，編碼中像素的預(yù)測值取，編碼中像素的預(yù)測值取為前后與其最近的為前后與其最近的I圖象或圖象或P圖象圖象相應(yīng)像素值的加權(quán)平均相應(yīng)像素值的加權(quán)平均，預(yù)預(yù)測系數(shù)測系數(shù)的大小與的大小與圖象間的距離成反比圖象間的距離成反比。（。（B圖象不能圖象不能作為其他作為其他B圖象或圖象或P圖象編碼的參考圖象）。圖象編碼的參考圖象）。B圖象的引入是因為它比圖象的引入是因為它比P圖象有更高

38、的預(yù)測效率，其代價是圖象有更高的預(yù)測效率，其代價是需要幀或場延遲存儲器需要幀或場延遲存儲器)。 4：編碼順序編碼順序-傳送碼流中編碼圖象的順序傳送碼流中編碼圖象的順序 5：顯示順序：顯示順序-在解碼輸出端重建圖象的順序在解碼輸出端重建圖象的順序 引入引入B圖象后，視頻排列的編碼順序與顯示順序是不同的。圖象后，視頻排列的編碼順序與顯示順序是不同的。4.2 視頻信源編碼原理12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13I B B P B B P B B P B B I14 2 3 7 5 6 10 8 9 13 11 12I P B B P B B P B B I B B圖象序列中的圖象

39、為幀圖象，排列順序是在編碼器的圖象序列中的圖象為幀圖象，排列順序是在編碼器的輸入端或解碼器的輸出端的顯示順序。輸入端或解碼器的輸出端的顯示順序。而在編碼器的輸出端編碼碼流中解碼器輸入端順序而在編碼器的輸出端編碼碼流中解碼器輸入端順序圖象組中圖象的數(shù)目雖然是沒有限制的，但一般也不能過多，圖象組中圖象的數(shù)目雖然是沒有限制的，但一般也不能過多，或者說在圖象序列中隔一定時間就傳送一幅或者說在圖象序列中隔一定時間就傳送一幅I圖象。圖象。1、處于混亂狀態(tài)、處于混亂狀態(tài)2、圖象組中的、圖象組中的I圖象是視頻編輯的切入點。圖象是視頻編輯的切入點。替換方法替換方法-I圖象采用逐步刷新，即每次圖象采用逐步刷新，即

40、每次I圖象出現(xiàn)時僅在圖象圖象出現(xiàn)時僅在圖象的某個像塊內(nèi)進行幀內(nèi)編碼，通過多個這樣的的某個像塊內(nèi)進行幀內(nèi)編碼，通過多個這樣的I圖象使各個像塊輪流圖象使各個像塊輪流得到周期性的刷新。得到周期性的刷新。16MNNM運動矢量運動矢量編碼幀中編碼幀中的宏塊的宏塊參考幀中的參考幀中的最佳匹配宏塊最佳匹配宏塊參考幀中的參考幀中的搜索區(qū)域搜索區(qū)域16它表示從編碼幀到參考幀像素運動的方向和距離，它表示從編碼幀到參考幀像素運動的方向和距離，11( , )( ,)( , )kkkXyx yx yxxyyffyfxDD對于圖象的靜止部分，用來預(yù)測的像素顯然對于圖象的靜止部分，用來預(yù)測的像素顯然應(yīng)與編碼像素處于相同的空

41、間位置上應(yīng)與編碼像素處于相同的空間位置上對于圖象的運動物體，設(shè)物體上的某點在對于圖象的運動物體，設(shè)物體上的某點在參考幀中的坐標為（參考幀中的坐標為（x,y），由于運動，），由于運動，同一點在編碼幀中處于坐標為（同一點在編碼幀中處于坐標為（x,y)的位置的位置兩個坐標之間差記為兩個坐標之間差記為D稱為運動矢量，稱為運動矢量，它表示從編碼幀到參它表示從編碼幀到參考幀像素運動的方向考幀像素運動的方向和距離，通過比較參和距離，通過比較參考幀與編碼幀中的圖考幀與編碼幀中的圖象，求出運動物體像象，求出運動物體像素的運動矢量稱為運素的運動矢量稱為運動估值。動估值。塊匹配運動估值示意圖塊匹配運動估值示意圖4.

42、2 視頻信源編碼原理 為了既能處理為了既能處理逐行掃描圖象逐行掃描圖象，又能處理，又能處理隔行掃描隔行掃描圖象圖象數(shù)字電視中的數(shù)字電視中的幀間預(yù)測編碼幀間預(yù)測編碼包括：包括： 1：幀圖象的幀預(yù)測幀圖象的幀預(yù)測（它用于運動補償?shù)那闆r）（它用于運動補償?shù)那闆r） 2：幀圖象的場預(yù)測幀圖象的場預(yù)測（它用于運動劇烈的情況）（它用于運動劇烈的情況） 3：場圖象的場預(yù)測場圖象的場預(yù)測 4：雙基預(yù)測雙基預(yù)測-它它僅用于僅用于P圖象圖象，適用于無，適用于無B圖象圖象的圖像序列的圖像序列 5：168預(yù)測預(yù)測-它僅用于它僅用于場圖象場圖象 幀間預(yù)測編碼預(yù)測模式通常幀間預(yù)測編碼預(yù)測模式通常并不是不變并不是不變的的,可

43、可 以按以按宏塊逐塊的改變宏塊逐塊的改變。4.2 視頻信源編碼原理 1、幀圖象的幀預(yù)測、幀圖象的幀預(yù)測 （它用于運動補償?shù)那闆r）幀圖象中的（它用于運動補償?shù)那闆r）幀圖象中的16*16宏塊數(shù)據(jù)可以取自逐行掃描的一幀圖宏塊數(shù)據(jù)可以取自逐行掃描的一幀圖象。也可由隔行掃描的頂場和底場兩場圖象。也可由隔行掃描的頂場和底場兩場圖象組成。象組成。參考幀參考幀參考幀參考幀參考幀參考幀可能插入可能插入的的B圖象圖象（尚未編碼）（尚未編碼）可能插可能插入的圖象入的圖象（已編碼）（已編碼）可能插可能插入的圖象入的圖象（尚未編碼）（尚未編碼）B幀預(yù)測幀預(yù)測P幀預(yù)測幀預(yù)測2、幀圖象的場預(yù)測、幀圖象的場預(yù)測頂參頂參考場考

44、場底參底參考場考場底場底場頂場頂場頂參考場頂參考場底參底參考場考場頂參頂參考場考場底參底參考場考場底場底場頂場頂場可能插入的圖象（尚未編碼）可能插入的圖象（尚未編碼）可能插入可能插入的的B圖象圖象（已編碼）（已編碼）可能插入的可能插入的B圖象（尚未編碼）圖象（尚未編碼）a1b1a2b2a1b1a2b2c1d1c2d2P場預(yù)測場預(yù)測a1,a2任取其一任取其一 b1,b2任取其一任取其一B場預(yù)測場預(yù)測a1,a2任取其一任取其一 b1,b2任取其一任取其一c1,c2任取其一任取其一 d1,d2任取其一任取其一場圖象的場預(yù)測場圖象的場預(yù)測(P場預(yù)測）場預(yù)測）頂參頂參考場考場底參底參考場考場底場底場頂場

45、頂場可能插入的圖象（尚未編碼）可能插入的圖象（尚未編碼）a1a2編碼幀中第一場圖象的預(yù)測編碼幀中第一場圖象的預(yù)測底參底參考場考場底場底場頂場頂場可能插入的圖象（尚未編碼）可能插入的圖象（尚未編碼）a2編碼幀中第二場圖象為底場的預(yù)測編碼幀中第二場圖象為底場的預(yù)測頂參頂參考場考場底場底場頂場頂場可能插入的圖象（尚未編碼）可能插入的圖象（尚未編碼）a2編碼幀中第二場圖象為頂場的預(yù)測編碼幀中第二場圖象為頂場的預(yù)測a1a1場圖象的場預(yù)測場圖象的場預(yù)測(B場預(yù)測）場預(yù)測）頂參考場頂參考場底參底參考場考場頂參頂參考場考場底參底參考場考場可能插入可能插入的的B圖象圖象（已編碼）（已編碼）可能插入的可能插入的B

46、圖象（尚未編碼）圖象（尚未編碼）a1a2b1b2B場預(yù)測場預(yù)測a1,a2任取其一任取其一 b1,b2任取其一任取其一4.2 視頻信源編碼原理 4、雙基預(yù)測、雙基預(yù)測 它它僅用于僅用于P圖象圖象，適用于無，適用于無B圖象的圖像序圖象的圖像序列列 5、16*8預(yù)測預(yù)測 它僅用于它僅用于場圖象場圖象4.2 視頻信源編碼原理 4.2.3 變換編碼原理 它是實現(xiàn)圖象壓縮的主要手段之一，它指的是它是實現(xiàn)圖象壓縮的主要手段之一，它指的是正交變換編正交變換編碼碼，是將，是將空間域的電視信號空間域的電視信號變換到由變換到由正交矢量定義的變換正交矢量定義的變換域中域中，以便，以便去除去除其其空間相關(guān)性空間相關(guān)性，

47、并對，并對變換域中的系數(shù)變換域中的系數(shù)采取采取適當?shù)倪m當?shù)木幋a方式，以達到數(shù)據(jù)壓縮的目的編碼方式，以達到數(shù)據(jù)壓縮的目的方塊化（MN）正交變換量化編碼解碼正交反變換信道發(fā)送端發(fā)送端輸入輸入X輸出X接收端4.2 視頻信源編碼原理17700,10,TTTTTijijijijijTijijijYCXXYCCCIijijXCCCCCCu uv vyuu當當X由由8*8像素組成的像塊矩陣，其正交變換后的像素組成的像塊矩陣，其正交變換后的8*8系數(shù)系數(shù)塊用塊用Y表示。表示。C表示表示8*8的正交變換矩陣，的正交變換矩陣，I為為8*8的單位矩的單位矩陣陣TC是其轉(zhuǎn)置矩陣是其轉(zhuǎn)置矩陣4.2 視頻信源編碼原理 一

48、：考慮到一：考慮到像素間的相關(guān)性像素間的相關(guān)性只在一定的只在一定的距離內(nèi)比較顯著距離內(nèi)比較顯著，并且從減少計算量和存儲量出發(fā)，在變換編碼中，數(shù)字圖象首并且從減少計算量和存儲量出發(fā)，在變換編碼中，數(shù)字圖象首先被分割成許多方塊。按照先被分割成許多方塊。按照MPEG2視頻編碼算法，視頻編碼算法， 1：I幀中的方塊幀中的方塊是由是由88的原始圖象像素組成的像塊的原始圖象像素組成的像塊； 2：P、B幀中的幀中的像塊像塊是由是由88的幀間預(yù)測差值組成的像塊的幀間預(yù)測差值組成的像塊。 像塊經(jīng)像塊經(jīng)正交變換后成為由彼此相互獨立的系數(shù)組成的正交變換后成為由彼此相互獨立的系數(shù)組成的88系數(shù)系數(shù)塊塊。圖象在空間域中

49、的。圖象在空間域中的強相關(guān)性強相關(guān)性，使變換域中各個系數(shù)的功率，使變換域中各個系數(shù)的功率有很大的差別，功率集中于有很大的差別，功率集中于方塊的特定的部位方塊的特定的部位。 二：這些二：這些系數(shù)分別對應(yīng)于不同的空間頻率分量系數(shù)分別對應(yīng)于不同的空間頻率分量，對，對人眼的人眼的視覺有不同的影響視覺有不同的影響，因此，在，因此，在對變換系數(shù)的量化中，可以保留對變換系數(shù)的量化中，可以保留重要的系數(shù)。對保留下的系數(shù)，根據(jù)其對視覺的重要程度還可重要的系數(shù)。對保留下的系數(shù)，根據(jù)其對視覺的重要程度還可以采用不同的量化間隔。對量化后的系數(shù)進一步以采用不同的量化間隔。對量化后的系數(shù)進一步熵編碼（游程熵編碼（游程編碼

50、、霍夫曼編碼）最后完成圖象數(shù)據(jù)壓縮的變換編碼。在接編碼、霍夫曼編碼）最后完成圖象數(shù)據(jù)壓縮的變換編碼。在接收端，通過熵解碼、反量化、正交反變換，使原始圖象得到復(fù)收端，通過熵解碼、反量化、正交反變換，使原始圖象得到復(fù)原。原。1 2 3 4 5 6 7 8 76543211 2 3 4 5 6 7 8 7654321x1x2y1y2x1x2設(shè)設(shè)x1和和x2是原始圖象中的兩個相鄰像素，每個像素用是原始圖象中的兩個相鄰像素，每個像素用3bit編碼，兩個像素共有編碼，兩個像素共有64種種可能的灰度組合，可能的灰度組合， x1和和x2間的相關(guān)性體現(xiàn)在這間的相關(guān)性體現(xiàn)在這64種灰度組合具有不同的出現(xiàn)概率，種灰

51、度組合具有不同的出現(xiàn)概率，圖中的陰影區(qū)，即圖中的陰影區(qū)，即x1=x2直線附近的點具有較大的概率?，F(xiàn)用旋轉(zhuǎn)變換使坐標旋轉(zhuǎn)直線附近的點具有較大的概率?，F(xiàn)用旋轉(zhuǎn)變換使坐標旋轉(zhuǎn)4度，度，在新的坐標系中，陰影區(qū)位于在新的坐標系中，陰影區(qū)位于y1軸附近，即在這些概率大的灰度組合中，軸附近，即在這些概率大的灰度組合中，y1與與y2接近于接近于相互獨立，相互獨立， y1具有較大方差，具有較大方差， y2具有較小的方差。有可能用較少的位數(shù)編碼，實現(xiàn)圖具有較小的方差。有可能用較少的位數(shù)編碼，實現(xiàn)圖象數(shù)據(jù)壓縮。象數(shù)據(jù)壓縮。7700180, 071(21)cos21617, 071()()cos(21)/16 cos

52、(21)/1641()0,01 /21()0,01 /2ijijpqijijijijKp KqipjqKpppKqqqCyx 隨著行數(shù)的增加隨著行數(shù)的增加DCT矩陣矩陣C的行向量的振蕩頻率是遞增的，的行向量的振蕩頻率是遞增的，位于系數(shù)矩陣位于系數(shù)矩陣Y的的右下角部分右下角部分的的變換系數(shù)變換系數(shù)對應(yīng)對應(yīng)空間高頻分量空間高頻分量，而位于，而位于左上角部分的變換系數(shù)左上角部分的變換系數(shù)對應(yīng)對應(yīng)空間低頻分量空間低頻分量其中對應(yīng)空間直流分量即為其中對應(yīng)空間直流分量即為DC系數(shù)，其它系數(shù)，其它63個對應(yīng)交流分量的個對應(yīng)交流分量的系數(shù)則稱為系數(shù)則稱為AC系數(shù)。系數(shù)。MPEG2標準建議標準建議DCT的輸入和

53、逆的輸入和逆DCT的輸出采用的輸出采用9bit表示，表示，DC系數(shù)用系數(shù)用12bit， 4.2 視頻信源編碼原理4.2.4熵編碼 原理 它是一類無損編碼，因編碼后的平均碼長接近信源的熵而得名，它多用它是一類無損編碼，因編碼后的平均碼長接近信源的熵而得名，它多用可變字長編碼實現(xiàn)。其基本思想是對信源中出現(xiàn)概率大的符號賦以短碼，可變字長編碼實現(xiàn)。其基本思想是對信源中出現(xiàn)概率大的符號賦以短碼，信源中出現(xiàn)概率小的符號賦以長碼，從而在統(tǒng)計上得到較短的平均碼長。信源中出現(xiàn)概率小的符號賦以長碼，從而在統(tǒng)計上得到較短的平均碼長。同時，所編的碼是即時可譯碼，。某一個嗎不會是另一個碼的前綴，各個同時，所編的碼是即時

54、可譯碼，。某一個嗎不會是另一個碼的前綴，各個碼之間無須附加信息便可自然分開。碼之間無須附加信息便可自然分開。霍夫曼編碼霍夫曼編碼是在數(shù)字電視中應(yīng)用的一種可變長編碼是在數(shù)字電視中應(yīng)用的一種可變長編碼1：將信源符號以出現(xiàn)開概率作為結(jié)點由大到小排成一列，將最末兩個符號：將信源符號以出現(xiàn)開概率作為結(jié)點由大到小排成一列，將最末兩個符號的概率結(jié)點用二叉樹相加合成一個概率結(jié)點，的概率結(jié)點用二叉樹相加合成一個概率結(jié)點，2：將這個概率結(jié)點與其余符號的概率結(jié)點再按大小排序，并再將最末兩個：將這個概率結(jié)點與其余符號的概率結(jié)點再按大小排序，并再將最末兩個概率結(jié)點用二叉樹相加合成一個概率結(jié)點。重復(fù)上述步驟，直至最終將所

55、概率結(jié)點用二叉樹相加合成一個概率結(jié)點。重復(fù)上述步驟，直至最終將所有概率合成一個概率結(jié)點有概率合成一個概率結(jié)點“1”。完成上述工作后，從根的結(jié)點出發(fā)逐步向。完成上述工作后，從根的結(jié)點出發(fā)逐步向前進行編碼，每遇到一個二叉樹，便對兩個分支各賦予一個二進制嗎，對前進行編碼，每遇到一個二叉樹，便對兩個分支各賦予一個二進制嗎，對指向概率大的結(jié)點的分之賦予碼元指向概率大的結(jié)點的分之賦予碼元“0”對另一個分之賦予嗎元對另一個分之賦予嗎元“1”直至到直至到達表示信源符號的概率結(jié)點為止。達表示信源符號的概率結(jié)點為止。4.2 視頻信源編碼原理S1 0.4-0.4-0.4-0.4 0.6 0 1.0S2 0.3-0.

56、3-0.3-0.3 0 0.4 1S3 0.1-0.1 0.2 0 0.3 1S4 0.1-0.1 0 0.1 1S5 0.06 0 0.1 1S6 0.04 1從更結(jié)點出發(fā)逐步向前進行編碼，每遇到一從更結(jié)點出發(fā)逐步向前進行編碼，每遇到一個二叉樹，便對兩個分支各賦予一個個二叉樹，便對兩個分支各賦予一個二進制碼，對指向概率大的結(jié)點的分支賦予二進制碼，對指向概率大的結(jié)點的分支賦予碼元碼元“0”；對另一個分支賦予碼元；對另一個分支賦予碼元“1”。MPEG-2視頻編解碼器預(yù)處理預(yù)處理+DCTQVLCVBVQIDCT+參考參考幀存儲幀存儲運動補償預(yù)測運動補償預(yù)測運動估值運動估值幀內(nèi)幀內(nèi)/幀間幀間模式選擇

57、模式選擇圖象復(fù)雜度圖象復(fù)雜度分析速率控制分析速率控制當前幀當前幀視頻信號視頻信號010運動矢量運動矢量緩存器占有程度緩存器占有程度壓縮壓縮碼流碼流1VLC表示表示可變字長編碼可變字長編碼VBV表示視頻表示視頻緩沖效驗器緩沖效驗器IDCT表示逆表示逆DCT4.2 視頻信源編碼原理 在在MPEG-2視頻編碼標準中，聯(lián)合運用了視頻編碼標準中，聯(lián)合運用了預(yù)測編碼預(yù)測編碼和和變換編碼技術(shù)變換編碼技術(shù)，圖中幀內(nèi)，圖中幀內(nèi)/幀間模式幀間模式選擇是通過檢查宏選擇是通過檢查宏塊幀間預(yù)測誤差大小來進行的。塊幀間預(yù)測誤差大小來進行的。 1：當誤差在一定范圍內(nèi)時開關(guān)：當誤差在一定范圍內(nèi)時開關(guān)接到接到“1”，視頻編碼采

58、，視頻編碼采用補償用補償幀間預(yù)測編碼模式幀間預(yù)測編碼模式。 2：當誤差超過一定的范圍時，開關(guān)：當誤差超過一定的范圍時，開關(guān)接到接到“0”，采用，采用幀幀內(nèi)編碼模式內(nèi)編碼模式。 3：幀間編碼時，反饋環(huán)接通，經(jīng)過：幀間編碼時，反饋環(huán)接通，經(jīng)過DCT和量化（和量化（Q）后的預(yù)測誤差，在反饋環(huán)中首先由反量化和逆后的預(yù)測誤差，在反饋環(huán)中首先由反量化和逆DCT（IDCT）加以恢復(fù)，然后與預(yù)測值相加得到帶有量化）加以恢復(fù)，然后與預(yù)測值相加得到帶有量化誤差的當前幀的像素值，將它存入預(yù)測器的幀存貯器誤差的當前幀的像素值，將它存入預(yù)測器的幀存貯器中，作為下一幀編碼的參考幀，當前幀與當前幀（本中，作為下一幀編碼的參

59、考幀，當前幀與當前幀（本幀）在運動估值器中進行塊匹配，得到運動矢量。幀）在運動估值器中進行塊匹配，得到運動矢量。4.2 視頻信源編碼原理 運動矢量運動矢量與與編碼像素的位置編碼像素的位置相相加加，得到，得到參考參考像素像素的的位置位置，從參考幀存貯器的這個位置上，從參考幀存貯器的這個位置上讀出參考像素值作為運動補償?shù)淖x出參考像素值作為運動補償?shù)念A(yù)測值，編預(yù)測值，編碼像素與這個預(yù)測值相減便得到幀差信號碼像素與這個預(yù)測值相減便得到幀差信號，幀差信號經(jīng)過幀差信號經(jīng)過DCT、量化和可變長熵編嗎送、量化和可變長熵編嗎送到視頻緩沖校驗器（到視頻緩沖校驗器（VBV）。 幀內(nèi)編碼時，幀間運動補償預(yù)測的反饋環(huán)斷

60、幀內(nèi)編碼時，幀間運動補償預(yù)測的反饋環(huán)斷開，原始數(shù)字圖象直接經(jīng)開，原始數(shù)字圖象直接經(jīng)DCT、量化、熵編、量化、熵編碼和緩存成為速率恒定的壓縮視頻信號進入碼和緩存成為速率恒定的壓縮視頻信號進入信道。信道。輸入緩存VLDQIDCT參考幀存貯運動估值+幀內(nèi)/幀間模式選擇運動矢量01解壓縮視頻信號壓縮嗎流4.2 視頻信源編碼原理 解碼器收到的是解碼器收到的是速度恒定的比特流速度恒定的比特流，但比特流的輸入過，但比特流的輸入過程之間是不同步，因此解碼器的前端必須有一個緩存器作為程之間是不同步，因此解碼器的前端必須有一個緩存器作為輸入比特流與解碼器之間的接口。與編碼器的輸出緩存器一輸入比特流與解碼器之間的接