電子信息導(dǎo)論02

1、第二章 消息的數(shù)字化及應(yīng)用電子信息科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論第二章第二章 消息數(shù)字化及應(yīng)用消息數(shù)字化及應(yīng)用1342.1 為什么要數(shù)字化？為什么要數(shù)字化？2.2 二進制代碼及數(shù)制二進制代碼及數(shù)制2.3 模模-數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)-模轉(zhuǎn)換（模轉(zhuǎn)換（ADC/DAC）簡介）簡介2.4 字符的數(shù)字化編碼字符的數(shù)字化編碼2.5 語音編碼及應(yīng)用語音編碼及應(yīng)用2.6 圖像編碼圖像編碼2.7 圖像編碼的應(yīng)用圖像編碼的應(yīng)用 小結(jié)小結(jié)2.1 為什么要數(shù)字化為什么要數(shù)字化?一、計算機操作的是二進制數(shù)碼信號一、計算機操作的是二進制數(shù)碼信號二進制數(shù)碼的信號波形二進制數(shù)碼的信號波形二、只有數(shù)字信號才能精確表示物理量二、只有數(shù)字信號才能

2、精確表示物理量模擬萬用表模擬萬用表模擬量根模擬量根據(jù)表的指據(jù)表的指針讀數(shù)，針讀數(shù)，一般只能一般只能精確到三精確到三位數(shù)位數(shù)。數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表二進制數(shù)字可以二進制數(shù)字可以表示物理量所要表示物理量所要求的精度。目前求的精度。目前可精確到可精確到10位數(shù)位數(shù)以上（對應(yīng)采用以上（對應(yīng)采用32位二進制數(shù)碼位二進制數(shù)碼表示一個數(shù)值）。表示一個數(shù)值）。邏輯電路有兩個狀態(tài)，分別對應(yīng)邏輯電路有兩個狀態(tài)，分別對應(yīng)“1”和和“0”，計算機通過邏輯電路實現(xiàn)運算，計算機通過邏輯電路實現(xiàn)運算。二進數(shù)二進數(shù)碼波形碼波形實際信號波形實際信號波形受干擾后受干擾后的波形的波形定時信號定時信號再生信號再生信號三、數(shù)字信號受干擾

3、后可以再生，消除干擾影響三、數(shù)字信號受干擾后可以再生，消除干擾影響受干擾后的信號經(jīng)再生受干擾后的信號經(jīng)再生定時判決可正確恢復(fù)。定時判決可正確恢復(fù)。2.1 為什么要數(shù)字化為什么要數(shù)字化?四、數(shù)字信號可采用時間復(fù)用提高傳輸效率四、數(shù)字信號可采用時間復(fù)用提高傳輸效率例如：在閉路電視電纜上，原傳一路模擬電視信號的通道內(nèi)，可以同時例如：在閉路電視電纜上，原傳一路模擬電視信號的通道內(nèi)，可以同時傳傳48路數(shù)字電視節(jié)目（由于這涉及較多概念，在通信原理課程中路數(shù)字電視節(jié)目（由于這涉及較多概念，在通信原理課程中才會詳細講授）。才會詳細講授）。五、數(shù)字電路性能穩(wěn)定可靠，設(shè)計、維護、生產(chǎn)方便，體積小，五、數(shù)字電路性能

4、穩(wěn)定可靠，設(shè)計、維護、生產(chǎn)方便，體積小，重量輕重量輕數(shù)字電路數(shù)字電路高頻模擬電路高頻模擬電路2.1 為什么要數(shù)字化為什么要數(shù)字化?數(shù)字化優(yōu)點數(shù)字化優(yōu)點便于計算機便于計算機操作操作精確表示精確表示物理量物理量抗干擾抗干擾能力強能力強傳輸效率傳輸效率高高性能穩(wěn)定、性能穩(wěn)定、生產(chǎn)方便生產(chǎn)方便（五）（五）（一）（一）（四）（四）（三）（三）（二）（二）一一2.2 二進數(shù)及數(shù)的表示二進數(shù)及數(shù)的表示十進制二進制八進制十六進制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C1311011

5、5D14111016E15111117F十進制、二進制、八進制和十六進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表十進制、二進制、八進制和十六進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系表1）同一數(shù)值可表示為不同一數(shù)值可表示為不同數(shù)制的數(shù)，它們之間可同數(shù)制的數(shù)，它們之間可相互轉(zhuǎn)換。相互轉(zhuǎn)換。2）日常書面語言習(xí)慣用日常書面語言習(xí)慣用十進制。計算機運算用二十進制。計算機運算用二進制數(shù)。計算機程序書寫進制數(shù)。計算機程序書寫為簡便，可用八進制、十為簡便，可用八進制、十六進制。六進制。2.3 模模-數(shù)及數(shù)數(shù)及數(shù)-模模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 （ADC/DAC）簡介簡介模擬量（信號）通過模擬量（信號）通過A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量（信號）轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量（信號）。一、一、ADC/

6、DAC的主要性能參數(shù)的主要性能參數(shù)1.分辨率：是指轉(zhuǎn)換器輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)，位數(shù)多分辨率也分辨率：是指轉(zhuǎn)換器輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)，位數(shù)多分辨率也就高。有就高。有4位、位、6位、位、8位、位、12位、位、13位、位、16位和位和32位多種分辨率位多種分辨率的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。2.轉(zhuǎn)換時間：指從信號輸入到完成轉(zhuǎn)換所需的時間。電流型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換時間：指從信號輸入到完成轉(zhuǎn)換所需的時間。電流型轉(zhuǎn)換較快，一般在幾納秒（較快，一般在幾納秒（ns）到幾百）到幾百ns之間。之間。3.精度：指轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號電壓值與轉(zhuǎn)換前模擬電壓實際精度：指轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號電壓值與轉(zhuǎn)換前模擬電壓實際值之間的誤差。值之間的誤差。

7、4. 線性度：將線性度：將ADCDAC視為一個系統(tǒng)，測輸入視為一個系統(tǒng)，測輸入-輸出之間的輸出之間的關(guān)系應(yīng)為直線。模擬輸出偏離理想直線輸出的最大值稱為線性誤關(guān)系應(yīng)為直線。模擬輸出偏離理想直線輸出的最大值稱為線性誤差。差。二、二、ADC/DAC原理簡述原理簡述ADC的原理簡化框圖的原理簡化框圖A/D是專用集成電路成熟產(chǎn)品，以是專用集成電路成熟產(chǎn)品，以A/D的位數(shù)標明它能達到的轉(zhuǎn)換精度。的位數(shù)標明它能達到的轉(zhuǎn)換精度。固定電話使用固定電話使用8位位A/D，移動通信使用，移動通信使用13位位A/D。由由A/D實現(xiàn)語音數(shù)字化。實現(xiàn)語音數(shù)字化。目前高精度目前高精度A/D可達可達32位。位。1A/D轉(zhuǎn)換器原

8、理轉(zhuǎn)換器原理ADC的位數(shù)的位數(shù)與與 量化電平數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系是：量化電平數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系是：M=2n 其中其中 M表示量化電平數(shù)，表示量化電平數(shù)，n表示位數(shù)。表示位數(shù)。3位位A/D對應(yīng)對應(yīng)8個個量化電平關(guān)系圖量化電平關(guān)系圖。ADC允許的輸入信號幅值一般為允許的輸入信號幅值一般為 5V，根據(jù)電平數(shù)即可計算出量化精度，根據(jù)電平數(shù)即可計算出量化精度。由由D/A完成由數(shù)碼到模擬信號的反變換。完成由數(shù)碼到模擬信號的反變換。數(shù)碼變模擬信號數(shù)碼變模擬信號的原理說明簡圖的原理說明簡圖2D/A轉(zhuǎn)換器原理轉(zhuǎn)換器原理數(shù)碼控制開關(guān)數(shù)碼控制開關(guān)2.4 字符的數(shù)字化編碼字符的數(shù)字化編碼 一、英文的字符編碼一、英文的字符編

9、碼高3位低4位0000010100111001011101110000NULDELSP0P.p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC3#3CScs0100DOTDC4$4DTdt0101ENGNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYIy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?OoDEL采用采用 ASCII碼碼 二、漢字的字符編碼二、漢字的字符編碼漢字編碼分為輸入碼、交換碼、機內(nèi)碼和字形碼。目的是

10、將漢字也用二進漢字編碼分為輸入碼、交換碼、機內(nèi)碼和字形碼。目的是將漢字也用二進制編碼表示，并映射成制編碼表示，并映射成ASCII碼。碼。1 輸入碼輸入碼 輸入碼將漢字影射到計算機鍵盤上的一組鍵盤符號。目前常用的輸入輸入碼將漢字影射到計算機鍵盤上的一組鍵盤符號。目前常用的輸入碼有拼音碼、五筆字型碼、自然碼、表形碼和電報碼等。不同的漢字輸碼有拼音碼、五筆字型碼、自然碼、表形碼和電報碼等。不同的漢字輸入法，僅僅是輸入碼不同。計算機在處理漢字信息時需把不同的輸入碼入法，僅僅是輸入碼不同。計算機在處理漢字信息時需把不同的輸入碼轉(zhuǎn)換成國家規(guī)定的漢字的標準代碼。轉(zhuǎn)換成國家規(guī)定的漢字的標準代碼。2 交換碼交換

11、碼 交換碼是計算機內(nèi)部處理漢字信息的一種標準代碼。中國國家標準總交換碼是計算機內(nèi)部處理漢字信息的一種標準代碼。中國國家標準總局于局于1981年制定了中華人民共和國國家標準年制定了中華人民共和國國家標準GB2312-80信息交換用信息交換用漢字編碼字符集漢字編碼字符集-基本集基本集，即國標碼。國標碼的物理模型表現(xiàn)形式是，即國標碼。國標碼的物理模型表現(xiàn)形式是區(qū)位編碼區(qū)位編碼，即把國標，即把國標GB2312-80中的漢字、圖形符號與一個中的漢字、圖形符號與一個9494的的方陣對應(yīng)。方陣對應(yīng)。 國標碼字符集中收集了常用漢字和圖形符號國標碼字符集中收集了常用漢字和圖形符號7445個，其中個，其中7445

12、個漢字個漢字和圖形字符各占一個位置后，還剩下和圖形字符各占一個位置后，還剩下1391個空位，這個空位，這1391個位置空下個位置空下來保留備用。來保留備用。區(qū)位碼區(qū)位碼的物理模型圖：的物理模型圖：方陣包含的位置總數(shù)方陣包含的位置總數(shù)是是94948836個，個，利用利用“區(qū)區(qū)”、“位位”的代號來編碼漢字，的代號來編碼漢字，因而可以編碼因而可以編碼8836個個漢字與字符。漢字與字符。 （二）漢字的字符編碼（續(xù)（二）漢字的字符編碼（續(xù)2）3 機內(nèi)碼機內(nèi)碼國標碼變換為二進制代碼需要兩個7位碼，一個7位（27=128）表示“區(qū)”，另一個7位表示“位”。但是這個代碼在計算機內(nèi)部處理時會與ASCII碼發(fā)生沖

13、突，為解決這個問題，把國標碼的每一個字節(jié)的首位上加1。由于ASCII碼只用7位（首位置0），所以，這個首位上的“1”就可以作為識別漢字代碼的標志，計算機在處理到首位是“1”的代碼時把它理解為是漢字的信息，在處理到首位是“0”的代碼時把它理解為是ASCII碼。4 漢字的字形碼漢字的字形碼字形碼又稱漢字輸出碼。在計算機中用一組二進制數(shù)表示點陣，用0表示白點，用1表示黑點。漢字字形點陣有1616、2424、4848幾種。點陣數(shù)越多對每個漢字的修飾作用就越強，打印質(zhì)量也就越高。點陣是漢字圖形的數(shù)字化信息，又稱漢字字模?？梢赃x擇不同的字模，如“宋體”、“楷體”等來改變字體圖形。2.5 語音編碼及應(yīng)用語音

14、編碼及應(yīng)用一、語音的波形編碼一、語音的波形編碼波形編碼：是把語音信號波形幅度值變?yōu)槎M制數(shù)碼。方法是將連續(xù)波形編碼：是把語音信號波形幅度值變?yōu)槎M制數(shù)碼。方法是將連續(xù)語音波形語音波形“采樣采樣”，再將每一個采樣值編碼。，再將每一個采樣值編碼。3位碼、位碼、8電平的采樣過程示意電平的采樣過程示意量化量化與與編碼過程示意編碼過程示意1，采樣，采樣量化量化 編碼過程說明編碼過程說明采樣定理：設(shè)取樣脈沖采樣定理：設(shè)取樣脈沖s(t)的重復(fù)頻率為的重復(fù)頻率為fs=1/T，輸入模擬信號，輸入模擬信號x(t)的頻譜中的最高頻的頻譜中的最高頻率分量的頻率為率分量的頻率為fmax，只要，只要fs滿足滿足fs 2f

15、max，則將采樣脈沖信號，則將采樣脈沖信號y(t)通過一截止頻率為通過一截止頻率為fmax的低通濾波器就可以無失真地恢復(fù)原模擬信號的低通濾波器就可以無失真地恢復(fù)原模擬信號x(t)。低通濾低通濾波器波器波形編碼的理論基礎(chǔ)是采樣定理。波形編碼的理論基礎(chǔ)是采樣定理。2，離散信號與模擬信號關(guān)系說明，離散信號與模擬信號關(guān)系說明離散信號離散信號模擬信號模擬信號通過低通濾通過低通濾波器還原波器還原 重要參數(shù)重要參數(shù)語音的最高頻率：語音的最高頻率：3400Hz，在固定電話系統(tǒng)中使用的采樣頻率在固定電話系統(tǒng)中使用的采樣頻率=8KHz，采用，采用8位二進制碼（位二進制碼（256個量化個量化電平）編碼，得固定電話中

16、的碼速率電平）編碼，得固定電話中的碼速率： 碼速率碼速率=8 8KHz=64KHz 注注1：1Hz等效于等效于1b/s（1比特比特/秒），這一說法不嚴格，為什么？秒），這一說法不嚴格，為什么？ 學(xué)到專業(yè)課時就能明白。學(xué)到專業(yè)課時就能明白。 注注2：VCD、DVD中的音樂編碼的中的音樂編碼的A/D位數(shù)和采樣頻率都要高很多，以保位數(shù)和采樣頻率都要高很多，以保 證良好音質(zhì)。證良好音質(zhì)。二、語音的參量編碼二、語音的參量編碼語音參數(shù)，如：元音、輔音、清音、濁音、升調(diào)、降調(diào)和聲強等等。語音參數(shù)，如：元音、輔音、清音、濁音、升調(diào)、降調(diào)和聲強等等。不同的語言可能有不同的參量。假設(shè)某種語言是由不同的語言可能有不

17、同的參量。假設(shè)某種語言是由256個不同的參量個不同的參量組成，因為組成，因為28=256，所以只需要用，所以只需要用8比特就可以表示這比特就可以表示這256個不同參量個不同參量了；又假設(shè)該語言語流的最快發(fā)音速度也不超過了；又假設(shè)該語言語流的最快發(fā)音速度也不超過10個參量個參量/秒，從而可秒，從而可以估算出所需的編碼數(shù)據(jù)速率是：以估算出所需的編碼數(shù)據(jù)速率是：8比特比特/參量參量10參量參量/秒秒=80比特比特/秒。秒。參量編碼：編碼的是語音參數(shù)，而不是波形。參量編碼優(yōu)于波形編碼。參量編碼：編碼的是語音參數(shù)，而不是波形。參量編碼優(yōu)于波形編碼。目前目前GSM和和CDMA移動通信系統(tǒng)中所采用的語音編碼

18、方案是以移動通信系統(tǒng)中所采用的語音編碼方案是以8千赫茲千赫茲速率采樣，速率采樣，13比特比特A/D均勻量化編碼，每均勻量化編碼，每160個采樣點（個采樣點（20毫秒時長）毫秒時長）為一組，用數(shù)字信號處理方法分析提取這為一組，用數(shù)字信號處理方法分析提取這20毫秒時長內(nèi)的語音參量，毫秒時長內(nèi)的語音參量，再編碼傳輸，接收機依據(jù)語音參量再合成語音。因而移動通信中的語再編碼傳輸，接收機依據(jù)語音參量再合成語音。因而移動通信中的語音數(shù)碼速率大大低于固定電話。音數(shù)碼速率大大低于固定電話。重要參數(shù)重要參數(shù)GSM移動通信系統(tǒng)中傳送語音的數(shù)據(jù)移動通信系統(tǒng)中傳送語音的數(shù)據(jù)速率是速率是13Kb/s 。CDMA 移動通信

19、系統(tǒng)中傳送語音的最移動通信系統(tǒng)中傳送語音的最低數(shù)據(jù)速率是低數(shù)據(jù)速率是1.2Kb/s .移動通信中的語音編碼方案明顯優(yōu)于移動通信中的語音編碼方案明顯優(yōu)于固定電話，但較復(fù)雜。固定電話，但較復(fù)雜。注：移動電話和固定電話通話時要進行語音編注：移動電話和固定電話通話時要進行語音編碼方式的轉(zhuǎn)換！碼方式的轉(zhuǎn)換！一、圖像的數(shù)字化一、圖像的數(shù)字化5656個像素點個像素點“人頭像人頭像” 用用3位碼編碼的人頭像位碼編碼的人頭像圖像的數(shù)字化：是將每一個像素點的圖像的數(shù)字化：是將每一個像素點的“灰度灰度”值編碼值編碼(二進制數(shù)碼二進制數(shù)碼)。圖像信息處理技術(shù)的重要性將隨著工業(yè)信息化建設(shè)的推進顯得日益重要圖像信息處理技

20、術(shù)的重要性將隨著工業(yè)信息化建設(shè)的推進顯得日益重要。2.6 圖像編碼圖像編碼二、彩色電視原理二、彩色電視原理所有的顏色都可以由幾種基本的彩色按一定比例調(diào)配而成。所有的顏色都可以由幾種基本的彩色按一定比例調(diào)配而成。彩色電視中選彩色電視中選的的3種基本顏色是：種基本顏色是：R（紅色）、（紅色）、G（綠色綠色）和）和B（藍色藍色）?？紤]到利用黑白。考慮到利用黑白電視機要能收看彩色電視節(jié)目信號，因而在設(shè)計彩色電視體制時又將三種電視機要能收看彩色電視節(jié)目信號，因而在設(shè)計彩色電視體制時又將三種彩色相加合成出一個亮度信號彩色相加合成出一個亮度信號Y，亮度信號的組成比例是：，亮度信號的組成比例是：Y=0.30R

21、0.59G0.11B彩色電視在傳送亮度信號的同時再傳送兩個色差分量信號彩色電視在傳送亮度信號的同時再傳送兩個色差分量信號Pr 、Pb ，保，保持三個信號通道。持三個信號通道。色差方程是色差方程是：Pr=RY=0.7R0.59G0.11BPb=BY=0.30R0.59G0.89B彩色圖像的編碼是同時編碼彩色圖像的編碼是同時編碼Y、 Pr 、Pb 三個分量的信號。接收端再通三個分量的信號。接收端再通過解碼，還原出過解碼，還原出R、G、B原三色，以合成出彩色圖像。原三色，以合成出彩色圖像。 注：在注：在彩色電視原理彩色電視原理課程中會詳細講述實現(xiàn)原理、技術(shù)。課程中會詳細講述實現(xiàn)原理、技術(shù)。三、靜止圖

22、像的編碼格式三、靜止圖像的編碼格式靜止圖像的編碼與活動圖像的編碼有很大不同。靜止圖像的編碼主要用在靜止圖像的編碼與活動圖像的編碼有很大不同。靜止圖像的編碼主要用在照像機中。照像機中。1. RAW圖像格圖像格式：RAW主要用于記錄數(shù)碼相機獲取圖像的原始信息和相機數(shù)據(jù)（諸如IS0的設(shè)置、快門速度、光圈值、白平衡等）的文件。RAW是無損壓縮。2. JPEG圖像格式圖像格式：JPG,意思是聯(lián)合圖像專家組（JointPhotographicExpertsGroup）的縮寫。支持有損和無損壓縮。3. JPEG2000圖像格式圖像格式：是JPEG標準的升級。4. TIFF圖像格式圖像格式：是TaggedIm

23、ageFileFormat。TIFF是一種無失真的壓縮格式。5. GIF圖像格式圖像格式：GIF是英文GraphicsInterchangeFormat的縮寫。圖像的像素資料不會被丟失，用來顯示簡單圖形及字體。6. BMP圖像格式圖像格式：是英文Bitmap（位圖）的簡寫，它是Windows操作系統(tǒng)中的標準圖像文件格式，幾乎不進行壓縮.四、視頻圖像編碼四、視頻圖像編碼視頻圖像即活動圖像。在網(wǎng)絡(luò)上傳送的活動圖像又稱為流媒體。像視頻圖像即活動圖像。在網(wǎng)絡(luò)上傳送的活動圖像又稱為流媒體。像素點按掃描光柵的時間順序安排。素點按掃描光柵的時間順序安排。偶數(shù)場偶數(shù)場奇數(shù)場奇數(shù)場電視圖像奇偶光柵掃描示意電視圖

24、像奇偶光柵掃描示意視頻圖像編碼標準及類型視頻圖像編碼標準及類型數(shù)字圖像編碼己應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)和社會活動的各個領(lǐng)域。數(shù)字圖像編碼己應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ睢⑸a(chǎn)和社會活動的各個領(lǐng)域。3MPEG-4標準 網(wǎng)絡(luò)電視網(wǎng)絡(luò)電視 移動電視移動電視 視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控活動圖活動圖像編碼像編碼 數(shù)碼像機數(shù)碼像機 圖書出版圖書出版 資源遙感資源遙感1JPEG標準固定圖固定圖像編碼像編碼類型類型標準標準應(yīng)應(yīng) 用用 領(lǐng)領(lǐng) 域域2MPEG標準 數(shù)字電視數(shù)字電視 數(shù)碼攝像機數(shù)碼攝像機 DVD活動圖活動圖像編碼像編碼流媒體流媒體VCDDVD數(shù)字電視視頻編碼類型：視頻編碼類型：五、流媒體標準五、流媒體標準流媒體流媒體(St

25、reaming Media)：是在互聯(lián)網(wǎng)上按時間先后次序傳輸：是在互聯(lián)網(wǎng)上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)流。視頻數(shù)據(jù)流。特點：邊傳送，邊播放。特點：邊傳送，邊播放。1，ISMA MP4標準：標準：ISMA是（InternetStreamingMediaAlliance）的簡稱，是基于MP-4標準為適應(yīng)流媒體的一種標準改進。2， QuickTime：Apple公司開發(fā)的一種工業(yè)標準。符合MPEG-4標準，支持ISO/ISMAMPEG4標準。3， Windows Media Technologies （含（含WindowsMedia9SeriesPlatform和Wind

26、owsMediaVideo9（WMV9）。4， RealNetworks的的RealVideo技術(shù)技術(shù) 。5， DivX MP4 ：MPEG-4的一種版本，畫質(zhì)好、容量??；播放環(huán)境簡單方便。是當前最好的流媒體格式。是當前最好的流媒體格式。v 發(fā)送端：編碼，即把原始的電視信號數(shù)據(jù)進行編碼，轉(zhuǎn)化成適合發(fā)送端：編碼，即把原始的電視信號數(shù)據(jù)進行編碼，轉(zhuǎn)化成適合Internet傳輸?shù)牧髅襟w數(shù)據(jù)形式，然后通過互聯(lián)網(wǎng)傳送。傳輸?shù)牧髅襟w數(shù)據(jù)形式，然后通過互聯(lián)網(wǎng)傳送。v 接收端：解碼，通過電腦或是電視播放。接收端：解碼，通過電腦或是電視播放。 1，IPTV系統(tǒng)原理系統(tǒng)原理v IPTVIPTV是將個人電腦、手機或

27、電視機等設(shè)備作為顯示終端，通過機是將個人電腦、手機或電視機等設(shè)備作為顯示終端，通過機頂盒或計算機接入寬帶網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)字電視、時移電視、互動電頂盒或計算機接入寬帶網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)字電視、時移電視、互動電視等服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)電視的出現(xiàn)給人們帶來了一種全新的電視觀看方視等服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)電視的出現(xiàn)給人們帶來了一種全新的電視觀看方法，它改變了以往被動的電視觀看模式，實現(xiàn)了電視按需觀看、法，它改變了以往被動的電視觀看模式，實現(xiàn)了電視按需觀看、隨看隨停。隨看隨停。 2.7 視頻視頻圖像編碼的應(yīng)用圖像編碼的應(yīng)用一、網(wǎng)絡(luò)電視一、網(wǎng)絡(luò)電視IPTVIPTV運營平臺結(jié)構(gòu)運營平臺結(jié)構(gòu)視頻編解碼技術(shù)視頻編解碼技術(shù) 流媒體技術(shù)流媒體技術(shù)

28、內(nèi)容分發(fā)技術(shù)內(nèi)容分發(fā)技術(shù) 數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)IPTV的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) v IPTVIPTV機頂盒：基于機頂盒：基于IPTVIPTV機頂盒平臺的網(wǎng)絡(luò)電視，機頂盒可通過機頂盒平臺的網(wǎng)絡(luò)電視，機頂盒可通過ModemModem經(jīng)電話線經(jīng)電話線上網(wǎng)，利用電視作為顯示終端上網(wǎng)，利用電視作為顯示終端 。v 手機平臺（筆記本電腦或移動電視）：是手機平臺（筆記本電腦或移動電視）：是PCPC網(wǎng)絡(luò)的子集和延伸，它網(wǎng)絡(luò)的子集和延伸，它通過移動網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻節(jié)目，收看網(wǎng)絡(luò)電視通過移動網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻節(jié)目，收看網(wǎng)絡(luò)電視 。2，IPTV系統(tǒng)的終端形式系統(tǒng)的終端形式創(chuàng)維創(chuàng)維IPTV機頂盒機頂盒UT斯達康斯達康IP

29、TV機頂盒機頂盒中興中興IPTV機頂盒機頂盒注：目前己開通的注：目前己開通的IPTV（深圳）的圖像質(zhì)量比數(shù)字電視（深圳）的圖像質(zhì)量比數(shù)字電視（DVD質(zhì)量）稍差，質(zhì)量）稍差，但頻道多，可點播，可看到近但頻道多，可點播，可看到近3天的一些重要內(nèi)容。天的一些重要內(nèi)容。v PPLive http:/ v PPStream http:/ v QQLive http:/ v UUSee http:/ 3，流行的流行的IPTV軟件軟件PPLivePPStreamUUSeev CMMBCMMB是我國于是我國于20062006年提出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的移動廣播電視系統(tǒng)年提出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的移動廣播電視系統(tǒng)，

30、它采用數(shù)字編碼，經(jīng)過無線發(fā)射，利用，它采用數(shù)字編碼，經(jīng)過無線發(fā)射，利用S S波段衛(wèi)星和地面廣播頻譜波段衛(wèi)星和地面廣播頻譜向終端進行點到多點的多媒體業(yè)務(wù)傳送。向終端進行點到多點的多媒體業(yè)務(wù)傳送。v CMMBCMMB能夠廣泛地支持移動接收，在信號覆蓋范圍內(nèi)，支持各類七寸能夠廣泛地支持移動接收，在信號覆蓋范圍內(nèi)，支持各類七寸以下的小尺寸、小屏幕、移動便攜手持式終端隨時隨地接收新聞、以下的小尺寸、小屏幕、移動便攜手持式終端隨時隨地接收新聞、資訊、娛樂等電視廣播節(jié)目，諸如手機、資訊、娛樂等電視廣播節(jié)目，諸如手機、PDAPDA、MP4MP4、GPSGPS、USBUSB接收接收棒、獨立接收機等等，充分滿足現(xiàn)

31、代信息社會棒、獨立接收機等等，充分滿足現(xiàn)代信息社會“信息無處不在信息無處不在”的的需求。需求。 1，CMMB概述概述 v CMMB CMMB是通過無線廣播電視覆蓋網(wǎng)向各種便攜式終端設(shè)備提供數(shù)字音是通過無線廣播電視覆蓋網(wǎng)向各種便攜式終端設(shè)備提供數(shù)字音視頻和信息服務(wù)，以滿足移動視頻用戶的需求的系統(tǒng)和技術(shù)正在普視頻和信息服務(wù)，以滿足移動視頻用戶的需求的系統(tǒng)和技術(shù)正在普及。及。 二、移動電視二、移動電視 CMMBv 模塊可以用在，如模塊可以用在，如PND、PDA、PMP、手機、車載電視以及、手機、車載電視以及USBDongle等系統(tǒng)中等系統(tǒng)中世健系統(tǒng)有限公世健系統(tǒng)有限公設(shè)計的通用設(shè)計的通用CMMB接收

32、模塊接收模塊 手機電視手機電視手機電視手機電視我國我國CMMB的體制先進性的體制先進性在北京奧運期間己得到證實。在北京奧運期間己得到證實。2，CMMB系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成 CMMB系統(tǒng)構(gòu)成框圖系統(tǒng)構(gòu)成框圖復(fù)蓋網(wǎng)復(fù)蓋網(wǎng)方案特點方案特點：1，用用S波段（波段（24GHZ）、）、U波段（波段（0.33GHZ）無線信號頻率）無線信號頻率復(fù)蓋全國。復(fù)蓋全國。這是由于電波傳播原因，便移動視頻終端接收。2GHZ以下頻段己劃分給移動通信，頻率再高將影響信號復(fù)蓋。；：利用CMMB衛(wèi)星和地面增補網(wǎng)協(xié)同覆蓋，主要用于中央節(jié)目的全國廣播。2，地面復(fù)蓋，多網(wǎng)并存，提高復(fù)蓋率，地面復(fù)蓋，多網(wǎng)并存，提高復(fù)蓋率。地面地面雙向網(wǎng)雙

33、向網(wǎng)U波段波段地面復(fù)蓋網(wǎng)地面復(fù)蓋網(wǎng)S波段衛(wèi)波段衛(wèi)星廣播星廣播S波段波段地面增補網(wǎng)地面增補網(wǎng)中國大地、海洋、高山、湖泊全中國大地、海洋、高山、湖泊全復(fù)蓋復(fù)蓋3，廣播上行、廣播下行分發(fā)采用廣播上行、廣播下行分發(fā)采用 Ku（10.95GHZ14GHZ）波段。由于）波段。由于Ku波段頻帶寬，效率高、性能好。波段頻帶寬，效率高、性能好。廣播廣播上行上行廣播廣播下行下行KuKu地面雙向網(wǎng)絡(luò)：利用移動通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成回傳通道，終端通地面雙向網(wǎng)絡(luò)：利用移動通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成回傳通道，終端通過回傳通道向中央、地方兩級節(jié)目播出平臺發(fā)送信息，從而實現(xiàn)交互業(yè)過回傳通道向中央、地方兩級節(jié)目播出平臺發(fā)送信息

34、，從而實現(xiàn)交互業(yè)務(wù)。務(wù)。三、高清數(shù)字電視三、高清數(shù)字電視ATSC（美國地面） DVB（歐盟）ISDB（日本地面）DVB-T（地面）DVB-C（電纜）DVB-S（衛(wèi)）視頻編碼方式MPEG2MPEG2MPEG2MPEG2MPEG2音頻編碼方式AC-3MPEG2MPEG2MPEG2MPEG2復(fù)用方式MPEG2MPEG2MPEG2MPEG2MPEG2調(diào)制方式8VSBCOFDMQAMQPSKQPSK帶寬（Hz）6M8M-27M高清晰度數(shù)字電視是廣播電視、通信、信號處理、計算機和微電子等諸多高清晰度數(shù)字電視是廣播電視、通信、信號處理、計算機和微電子等諸多領(lǐng)域高新技術(shù)的總成，是領(lǐng)域高新技術(shù)的總成，是現(xiàn)代圖像

35、編碼、信道編碼、信號調(diào)制技術(shù)成就于現(xiàn)代圖像編碼、信道編碼、信號調(diào)制技術(shù)成就于一身的現(xiàn)代高科技的產(chǎn)品。一身的現(xiàn)代高科技的產(chǎn)品。1. 國外高清數(shù)字電視標準國外高清數(shù)字電視標準2）中國的地面數(shù)字電視標準中國的地面數(shù)字電視標準-DMB-TH DMB-TH（TerrestrialDigitalMultimediaTV/HandleBroadcasting）DMB-TH 在覆蓋范圍、抗干擾能力、接收性能、系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面比歐洲在覆蓋范圍、抗干擾能力、接收性能、系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面比歐洲標準（標準（DMB-T）有明顯提高。）有明顯提高。DMB-TH 的技術(shù)核心是采用了的技術(shù)核心是采用了MQAM/QPSK與時域同

36、步正交頻分復(fù)用與時域同步正交頻分復(fù)用（TDSOFDM）相結(jié)合的調(diào)制技術(shù)，使用了當前最先進的低密度奇偶校）相結(jié)合的調(diào)制技術(shù)，使用了當前最先進的低密度奇偶校驗信道編碼驗信道編碼LDPC（low density parity-check code）。）。 該標準支持高清該標準支持高清晰度電視、標準清晰度電視和移動電視晰度電視、標準清晰度電視和移動電視(Mobile TV)、多媒體數(shù)據(jù)廣播等。、多媒體數(shù)據(jù)廣播等。掃描方式：逐行掃描掃描方式：逐行掃描720P 圖像寬高比：圖像寬高比：16：9圖像分辨率（或者稱有效像素）：圖像分辨率（或者稱有效像素）：1280720（ HDTV）我國將在我國將在2010年

37、實現(xiàn)高清數(shù)字電視的普及，年實現(xiàn)高清數(shù)字電視的普及，2015年將全面取代現(xiàn)有的模擬年將全面取代現(xiàn)有的模擬電視系統(tǒng)。（當前推廣使用的是標清數(shù)字電視）電視系統(tǒng)。（當前推廣使用的是標清數(shù)字電視） 我國我國DMB-TH數(shù)數(shù)字電視標準的制訂，字電視標準的制訂，以及在北京奧運期間的試播成功，再一以及在北京奧運期間的試播成功，再一次說明了我國在電子信息技術(shù)方面的自次說明了我國在電子信息技術(shù)方面的自主創(chuàng)新能力。這是繼第三代移動通信標主創(chuàng)新能力。這是繼第三代移動通信標準準TD-SCDMA之后的又一項重大電子之后的又一項重大電子信息技術(shù)科技成果。信息技術(shù)科技成果。 高清數(shù)字電視將帶動電子信息技術(shù)的高清數(shù)字電視將帶動

38、電子信息技術(shù)的又一巨大產(chǎn)業(yè)群的成長。又一巨大產(chǎn)業(yè)群的成長。3. 3D高清電視高清電視（1）3D電視原理電視原理 3D電視是利用人的雙眼觀察物體的角度有差異，把左右眼所看到的影像電視是利用人的雙眼觀察物體的角度有差異，把左右眼所看到的影像分離，形成立體視覺。分離，形成立體視覺。 3D電視有兩種：電視有兩種：（2） 3D電視面臨的挑戰(zhàn)電視面臨的挑戰(zhàn) （a）成本成本：3D電視整機的價格將比同尺寸普通電視貴一倍左右。電視整機的價格將比同尺寸普通電視貴一倍左右。 （b）節(jié)目源節(jié)目源：除了要擁有：除了要擁有3D高清電視設(shè)備，還必須有高清電視設(shè)備，還必須有3D高清片源、高清片源、3D高清信號，這是整個電視系

39、統(tǒng)設(shè)備的更新。高清信號，這是整個電視系統(tǒng)設(shè)備的更新。 （c）市場因素市場因素：估計推出一個：估計推出一個3D電視頻道需要數(shù)億元的投入，投資電視頻道需要數(shù)億元的投入，投資回報周期則要長達數(shù)十年。回報周期則要長達數(shù)十年。 （d）健康和安全健康和安全：由于：由于3D立體影像是立體影像是“人造的人造的”，人的左右眼會迅，人的左右眼會迅速地來回交換，容易造成眼睛疲勞，這是否有害健康？有待研究。速地來回交換，容易造成眼睛疲勞，這是否有害健康？有待研究。 3D液晶電視主要是通過在液晶面板上加上特殊的精密柱面透鏡屏，將經(jīng)過液晶電視主要是通過在液晶面板上加上特殊的精密柱面透鏡屏，將經(jīng)過編碼處理的編碼處理的3D視

40、頻影像分別獨立送入人的左右眼而形成的一種視覺效果。視頻影像分別獨立送入人的左右眼而形成的一種視覺效果。專用眼鏡觀看的專用眼鏡觀看的3D高清電視高清電視裸眼裸眼3D高清電視高清電視四、平板電視四、平板電視平板電視的演進：平板電視的演進：CRT 液晶、等離子液晶、等離子 LED CRT（Cathode Ray Tube）陰極射線顯像管。）陰極射線顯像管。 LED（Light Emitting Diode）發(fā)光二極管）發(fā)光二極管CRT顯示顯示液晶、等離子液晶、等離子液晶側(cè)視液晶側(cè)視LED側(cè)視側(cè)視立方體電視立方體電視平平 板板 電電 視視 1，液晶液晶（LCD）顯示原理）顯示原理液晶是一種具有規(guī)則分子

41、排列的有機化合物，液晶本身不發(fā)光，是液晶是一種具有規(guī)則分子排列的有機化合物，液晶本身不發(fā)光，是通過控制柱狀液晶分子的偏光排列控制液晶透光強弱，而構(gòu)成圖像。通過控制柱狀液晶分子的偏光排列控制液晶透光強弱，而構(gòu)成圖像。柱狀液晶分子的排列可由電場控制，由薄膜晶體管產(chǎn)生可變電場控柱狀液晶分子的排列可由電場控制，由薄膜晶體管產(chǎn)生可變電場控制液晶分子排列，從而也就控制了透過液晶光的強弱，而構(gòu)成圖像。制液晶分子排列，從而也就控制了透過液晶光的強弱，而構(gòu)成圖像。RGB的顏色是由濾光片產(chǎn)生的。的顏色是由濾光片產(chǎn)生的。2等離子（等離子（PDP）顯示原理）顯示原理等離子顯示屏等離子顯示屏PDP(Plasma Dis

42、play Panel）是利用氣體放電原理構(gòu)）是利用氣體放電原理構(gòu)成的等離子管作為發(fā)光元件的顯示圖像，大量的等離子管排列在一成的等離子管作為發(fā)光元件的顯示圖像，大量的等離子管排列在一起而構(gòu)成屏幕。等離子管是一個十分小的容器單元，容器內(nèi)都充有起而構(gòu)成屏幕。等離子管是一個十分小的容器單元，容器內(nèi)都充有氖氙氣體。在等離子管電極間加上高壓后，封在兩層玻璃之間的等氖氙氣體。在等離子管電極間加上高壓后，封在兩層玻璃之間的等離子管小容器中的氣體會產(chǎn)生紫外光，利用該紫外光激勵紅綠藍離子管小容器中的氣體會產(chǎn)生紫外光，利用該紫外光激勵紅綠藍（RGB）三基色熒光粉發(fā)出可見光，而構(gòu)造顯示屏。每個離子管是）三基色熒光粉發(fā)

43、出可見光，而構(gòu)造顯示屏。每個離子管是一個像素點，由這些像素的明暗和顏色變化組合產(chǎn)生各種灰度和色一個像素點，由這些像素的明暗和顏色變化組合產(chǎn)生各種灰度和色彩的圖像。這與傳統(tǒng)陰極射線管彩的圖像。這與傳統(tǒng)陰極射線管CRT（Cathode Ray Tube）彩色顯）彩色顯像管相似。像管相似。等離子結(jié)構(gòu)圖等離子結(jié)構(gòu)圖小容器小容器（a）等離子的優(yōu)勢）等離子的優(yōu)勢相比液晶電視，等離子電視的優(yōu)勢相比液晶電視，等離子電視的優(yōu)勢:價格相對便宜；等離子顯示屏尺寸可價格相對便宜；等離子顯示屏尺寸可做得很大；在視角、立體感、色彩還原等方面等離子優(yōu)于液晶；在功耗做得很大；在視角、立體感、色彩還原等方面等離子優(yōu)于液晶；在功

44、耗方面，等離子電視在工作狀態(tài)下，功耗是動態(tài)變化的，暗畫面時因像素方面，等離子電視在工作狀態(tài)下，功耗是動態(tài)變化的，暗畫面時因像素不發(fā)光而幾乎不耗電，而液晶電視由于背光燈的亮度恒定，無論畫面亮不發(fā)光而幾乎不耗電，而液晶電視由于背光燈的亮度恒定，無論畫面亮暗，功耗始終恒定，因此實際使用的耗電量液晶要多于等離子；在時間暗，功耗始終恒定，因此實際使用的耗電量液晶要多于等離子；在時間響應(yīng)上等離子優(yōu)于液晶，因而等離子電視顯示運動圖像的效果更好。響應(yīng)上等離子優(yōu)于液晶，因而等離子電視顯示運動圖像的效果更好。（b）液晶電視的優(yōu)勢）液晶電視的優(yōu)勢 液晶電視的主要優(yōu)勢是圖像清晰度優(yōu)于等離子，所以液晶電視的主要優(yōu)勢是圖像清晰度優(yōu)于等離子，所以50英寸以