電視原理第6章

1、第六章第六章 數(shù)字電視與高清晰度電視數(shù)字電視與高清晰度電視 6-1 數(shù)字電視概述數(shù)字電視概述 6.1.1 數(shù)字電視的概念數(shù)字電視的概念數(shù)字電視：數(shù)字電視：將電視信號數(shù)字化后進(jìn)行傳輸、處理和存儲(chǔ)將電視信號數(shù)字化后進(jìn)行傳輸、處理和存儲(chǔ)的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。6.1.2 數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)(1) 數(shù)字電視抗干擾能力強(qiáng)數(shù)字電視抗干擾能力強(qiáng) 數(shù)字電視采用二進(jìn)制，在傳輸過程中在一定程度數(shù)字電視采用二進(jìn)制，在傳輸過程中在一定程度的失真和受干擾后，并不影響所帶的信息。的失真和受干擾后，并不影響所帶的信息。(2) 數(shù)字電視信號容易進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)字電視信號容易進(jìn)行存儲(chǔ) 數(shù)字信號可以存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，存取速度數(shù)字

2、信號可以存儲(chǔ)在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，存取速度很高，進(jìn)行反復(fù)的存取后不會(huì)失真。很高，進(jìn)行反復(fù)的存取后不會(huì)失真。(3) 數(shù)字電視穩(wěn)定可靠數(shù)字電視穩(wěn)定可靠數(shù)字電路采用超大規(guī)模集成電路，性能穩(wěn)定可靠。數(shù)字電路采用超大規(guī)模集成電路，性能穩(wěn)定可靠。(4) 數(shù)字信號易于與其它信號鏈接數(shù)字信號易于與其它信號鏈接 數(shù)字電視信號可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送，容易數(shù)字電視信號可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送，容易進(jìn)行處理。進(jìn)行處理。6.1.3 數(shù)字電視的發(fā)展數(shù)字電視的發(fā)展1、 模擬彩色電視的問題模擬彩色電視的問題 三大彩色電視制式三大彩色電視制式NTSC制：美國、加拿大、中美州、南美州、日本等制：美國、加拿大、中美州、南美州、日本等PA

3、L制：英國、西歐國家、中國等制：英國、西歐國家、中國等SECAM制：法國、中歐國家、俄羅斯等制：法國、中歐國家、俄羅斯等(1) 模擬電視制式的相似性模擬電視制式的相似性 都使用隔行掃描方式，兩場構(gòu)成一幀都使用隔行掃描方式，兩場構(gòu)成一幀廣播圖像信號都使用幅度調(diào)制方式廣播圖像信號都使用幅度調(diào)制方式聲音載波偏置高于圖像載波頻率，大多使用頻率調(diào)制聲音載波偏置高于圖像載波頻率，大多使用頻率調(diào)制都采用殘留下邊帶調(diào)制方式都采用殘留下邊帶調(diào)制方式都從紅綠藍(lán)分量中取得亮度和兩個(gè)色差信號都從紅綠藍(lán)分量中取得亮度和兩個(gè)色差信號(2) 三大制式的不兼容性三大制式的不兼容性射頻信號帶寬不同射頻信號帶寬不同NTSC制使用

4、制使用6MHz 帶寬帶寬 SECAM使用使用8MHz 帶寬帶寬PAL制有制有6MHz、7MHz、8MHz幾種帶寬幾種帶寬視頻信號帶寬不同視頻信號帶寬不同NTSC制使用制使用4.2MHz 帶寬帶寬PAL制有制有4.2MHz、5MHz、 5.5MHz、 6MHz幾種帶寬幾種帶寬 SECAM使用使用6MHz 帶寬帶寬信號的結(jié)構(gòu)不同信號的結(jié)構(gòu)不同色副載波不同色副載波不同NTSC制使用制使用525行，每秒行，每秒30幀幀 PAL、SECAM制使用制使用625行，每秒行，每秒25幀幀 NTSC用用3.57954506MHz PAL用用4.43361875MHz SECAM用用4.40625MHz 和和4.

5、250MHz兩個(gè)副載波兩個(gè)副載波聲音載波的偏置不同聲音載波的偏置不同NTSC偏置偏置4.5MHz PAL偏置偏置5.5MHz 、6MHz 、 6.5MHzSECAM偏置偏置6.5MHz(3) 模擬電視制式的缺陷模擬電視制式的缺陷亮度分解力不足亮度分解力不足 垂直分解力受每幀行數(shù)的限制，水平分解力受圖像垂直分解力受每幀行數(shù)的限制，水平分解力受圖像信號帶寬的限制。信號帶寬的限制。色度分解力不足色度分解力不足 在亮色頻譜間置后，亮色信號不能很好地分離，在亮色頻譜間置后，亮色信號不能很好地分離，因而會(huì)造成相互的干擾。因而會(huì)造成相互的干擾。由于利用了大面積著色原理，使色度分解力降低。由于利用了大面積著色

6、原理，使色度分解力降低。亮色串?dāng)_亮色串?dāng)_亮色增益差亮色增益差 亮度信號的能量主要分布在整個(gè)頻帶的低、中頻亮度信號的能量主要分布在整個(gè)頻帶的低、中頻部分，而色度信號的能量分布在頻帶的高頻部分。部分，而色度信號的能量分布在頻帶的高頻部分。 由于信道的線性不是很好，導(dǎo)致亮色信號的增由于信道的線性不是很好，導(dǎo)致亮色信號的增益不一直，產(chǎn)生色飽和度失真。益不一直，產(chǎn)生色飽和度失真。 亮色信號通道的帶寬不同，產(chǎn)生傳輸延時(shí)不同，亮色信號通道的帶寬不同，產(chǎn)生傳輸延時(shí)不同，雖然進(jìn)行了補(bǔ)償，但仍有差異，造成亮度和彩色圖像雖然進(jìn)行了補(bǔ)償，但仍有差異，造成亮度和彩色圖像位置的不重合，形成彩色鑲邊圖像。位置的不重合，形成

7、彩色鑲邊圖像。 亮色延時(shí)差亮色延時(shí)差信號傳送中時(shí)間利用率不充分信號傳送中時(shí)間利用率不充分 行消隱占行消隱占18.75%，場消隱占，場消隱占8%，有效信息傳送率不高。，有效信息傳送率不高。通道動(dòng)態(tài)范圍利用不充分通道動(dòng)態(tài)范圍利用不充分圖像信號占用圖像信號占用75%的幅度，同步信號占用的幅度，同步信號占用25%的幅度。的幅度。 聲音信號只有單聲道聲音信號只有單聲道模擬電視采用的是單聲道制式模擬電視采用的是單聲道制式不適合磁帶、磁盤的多次復(fù)制不適合磁帶、磁盤的多次復(fù)制 對模擬信號，在對信號的復(fù)制和處理過程中，噪聲功率對模擬信號，在對信號的復(fù)制和處理過程中，噪聲功率會(huì)不斷累加，播出節(jié)目一般不使用復(fù)制四代

8、以上的磁帶。會(huì)不斷累加，播出節(jié)目一般不使用復(fù)制四代以上的磁帶。寬高比不適合人眼的視覺特性寬高比不適合人眼的視覺特性 制定模擬電視制式時(shí)，采用了制定模擬電視制式時(shí)，采用了35mm電影的電影的4:3寬高比，寬高比，而人眼適合的寬高比是而人眼適合的寬高比是16:9。(4) 改良彩色電視制式改良彩色電視制式 在接收端將視頻基帶信號進(jìn)行在接收端將視頻基帶信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，使用幀存儲(chǔ)器，轉(zhuǎn)換，使用幀存儲(chǔ)器，利用數(shù)字信號處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)逐行掃描，以提高圖像的垂直利用數(shù)字信號處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)逐行掃描，以提高圖像的垂直分解力。分解力。 EDTV： 在在 IDTV的基礎(chǔ)上，在消隱期間加入消除重影基準(zhǔn)信號，的基礎(chǔ)上，在消

9、隱期間加入消除重影基準(zhǔn)信號，并將寬高比改成并將寬高比改成16:9，使用數(shù)字梳狀濾波器，使圖像質(zhì)量得，使用數(shù)字梳狀濾波器，使圖像質(zhì)量得到較大的改善。到較大的改善。IDTV：Multiplexed Analogue Components 制式制式MAC是一種亮色時(shí)分復(fù)用的模擬電視制式是一種亮色時(shí)分復(fù)用的模擬電視制式 利用數(shù)字技術(shù)將亮度信號按利用數(shù)字技術(shù)將亮度信號按3:2進(jìn)行時(shí)間壓縮，將色度進(jìn)行時(shí)間壓縮，將色度信號按信號按3:1進(jìn)行時(shí)間壓縮。進(jìn)行時(shí)間壓縮。 在一行時(shí)間中，前在一行時(shí)間中，前1/3輪流傳送兩個(gè)色差信號，后輪流傳送兩個(gè)色差信號，后2/3傳傳送亮度信號，完全避免了亮色信號共用頻帶的各種缺陷

10、。送亮度信號，完全避免了亮色信號共用頻帶的各種缺陷。 在行消隱期間內(nèi)以數(shù)字方式傳送在行消隱期間內(nèi)以數(shù)字方式傳送4 路準(zhǔn)瞬時(shí)壓縮編碼路準(zhǔn)瞬時(shí)壓縮編碼的聲音信號。的聲音信號。MAC僅用于衛(wèi)星傳送，與現(xiàn)行模擬制式不兼容。僅用于衛(wèi)星傳送，與現(xiàn)行模擬制式不兼容。(5) Hivision高清晰度電視高清晰度電視 將每幀掃描行數(shù)提高到將每幀掃描行數(shù)提高到1125行行/60場場/2:1(隔行掃描隔行掃描)/畫面寬高為畫面寬高為16:9，亮度信號帶寬為，亮度信號帶寬為20MHz，色差信號帶，色差信號帶寬為寬為7.5MHz或或5.5MHz，用，用PAL制的編碼方式，總帶寬制的編碼方式，總帶寬30MHz。聲音為前。

11、聲音為前3后后1。在。在1985年定名為年定名為HDTV。由于帶寬太寬，無法在現(xiàn)行制式的電視頻道中傳送。由于帶寬太寬，無法在現(xiàn)行制式的電視頻道中傳送。 將亮度信號經(jīng)將亮度信號經(jīng)4:3時(shí)間壓縮后，成為時(shí)間壓縮后，成為30MHz帶寬；將帶寬；將兩個(gè)色度信號經(jīng)兩個(gè)色度信號經(jīng)4:1時(shí)間壓縮后，也成為時(shí)間壓縮后，也成為30MHz的帶寬；的帶寬；然后用然后用MUSE(多重亞取樣編碼多重亞取樣編碼)技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)4:1的壓縮，亮的壓縮，亮度和兩個(gè)色差信號的帶寬都是度和兩個(gè)色差信號的帶寬都是8.1MHz的帶寬。的帶寬。 由此構(gòu)成的電視廣播制式稱為由此構(gòu)成的電視廣播制式稱為Hivision制式，在制式，在24

12、MHz帶寬的衛(wèi)星頻道中調(diào)頻廣播。帶寬的衛(wèi)星頻道中調(diào)頻廣播。6-2 數(shù)字信號的編碼數(shù)字信號的編碼6.2.1、電視信號的數(shù)字化、電視信號的數(shù)字化數(shù)字電視的編碼過程：數(shù)字電視的編碼過程：A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)字電視的解碼過程：數(shù)字電視的解碼過程：D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換PCM (脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制) 編碼和解碼編碼和解碼模擬信號模擬信號取樣脈沖取樣脈沖脈沖幅度調(diào)制信號脈沖幅度調(diào)制信號PAM不歸零串行數(shù)字信號不歸零串行數(shù)字信號NRZ取樣序列取樣序列量化序列量化序列編碼序列編碼序列頻譜頻譜電視信號頻譜電視信號頻譜抽樣脈沖頻譜抽樣脈沖頻譜理想抽樣理想抽樣PAM信號頻譜信號頻譜濾波器特性濾波器特性抽樣定理：抽樣定理：

13、fs2fm6.2.2 圖像信號的編碼方案圖像信號的編碼方案 1、全電視信號編碼、全電視信號編碼將全電視信號轉(zhuǎn)變成將全電視信號轉(zhuǎn)變成PCM數(shù)字信號數(shù)字信號(1) 取樣結(jié)構(gòu)取樣結(jié)構(gòu)正交結(jié)構(gòu)正交結(jié)構(gòu)行交叉結(jié)構(gòu)行交叉結(jié)構(gòu)(2) 取樣頻率取樣頻率 fS滿足抽樣定理：滿足抽樣定理：fS2 fm =16MHz滿足正交結(jié)構(gòu)：滿足正交結(jié)構(gòu)：fS= n fH 有利于幀內(nèi)和幀間的信號處理有利于幀內(nèi)和幀間的信號處理滿足與色度信號副載波的差拍滿足與色度信號副載波的差拍 | fS q fSC|=0對對PAL制有制有 fSC= (283+3/4) fH+25 = (283+3/4+25/ fH) fH取取q = 4，則有：

14、，則有：fS =4 fSC=(1135+100/fH) fH =(1135+4/625) fHn=1135.0064 1135 滿足正交結(jié)構(gòu)滿足正交結(jié)構(gòu)fS = (1135+4/625) fH=17.734475MHz 滿足抽樣定理滿足抽樣定理(3) 編碼位數(shù)編碼位數(shù) 對于現(xiàn)行的電視圖像，編碼位數(shù)取對于現(xiàn)行的電視圖像，編碼位數(shù)取8位，有位，有256個(gè)個(gè)量化層就夠了。量化層就夠了。則數(shù)字信號的碼率為：則數(shù)字信號的碼率為： fS 8bit =4 fSC 8bit =4 4.43 106 8bit=141.76 106bit /s=16.9MBps一幀的數(shù)據(jù)量為：一幀的數(shù)據(jù)量為：5.67 106 b

15、it=692KByte2、分量信號編碼、分量信號編碼將將Y、U、V信號或信號或R、G、B信號進(jìn)行編碼信號進(jìn)行編碼(1) 亮度信號取樣頻率亮度信號取樣頻率兼顧不同國際格式：兼顧不同國際格式：滿足抽樣定理：滿足抽樣定理：fY2fm=12MHz滿足正交結(jié)構(gòu)：滿足正交結(jié)構(gòu)：fY= n fH625行行/50場格式：場格式： fH=15625Hz525行行/59.94格式：格式： fH=15734.25Hz最小公倍數(shù)是最小公倍數(shù)是2.25MHz，因此，因此 fY = m 2.25MHz國際無線電咨詢委員會(huì)國際無線電咨詢委員會(huì)(CCIR)建議：建議：m =6則則 fY = 13.5MHz(2) 色度格式色度

16、格式86415625105 .136對對625行行/50場格式的亮度信號，每行取樣點(diǎn)數(shù)為場格式的亮度信號，每行取樣點(diǎn)數(shù)為對對525行行/60場格式的亮度信號，每行取樣點(diǎn)數(shù)為場格式的亮度信號，每行取樣點(diǎn)數(shù)為85825.15734105 .136對兩個(gè)色差信號的取樣有如下格式：對兩個(gè)色差信號的取樣有如下格式：4:2:2格式：格式：fY: fR: fB= 4:2:2 即即fR= fB=6.75MHz4:1:1格式：格式：fY: fR: fB= 4:1:1 即即fR= fB=3.375MHz(3) 數(shù)字有效行數(shù)字有效行圖像信號在掃描的正程，因此只有在掃描正程的取圖像信號在掃描的正程，因此只有在掃描正程

17、的取樣信號才是有效的，是應(yīng)該進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的。樣信號才是有效的，是應(yīng)該進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的。規(guī)定：規(guī)定：對兩種圖像格式，亮度信號在正程中取對兩種圖像格式，亮度信號在正程中取720個(gè)點(diǎn)，個(gè)點(diǎn)，色度信號取色度信號取360個(gè)點(diǎn)。個(gè)點(diǎn)。(4) 編碼位數(shù)和排列編碼位數(shù)和排列亮度信號歸一化為：亮度信號歸一化為：0到到1間間色差信號歸一化為：色差信號歸一化為：-0.5到到+0.5間間對兩個(gè)色差信號需要進(jìn)行壓縮，結(jié)果為對兩個(gè)色差信號需要進(jìn)行壓縮，結(jié)果為亮度信號：亮度信號：Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B紅差信號：紅差信號：RY = 0.5R 0.42G 0.08B藍(lán)差信號：藍(lán)差信號：BY = 0.

18、17R 0.33G + 0.5B 編碼編碼亮度信號為亮度信號為8位自然二進(jìn)制碼位自然二進(jìn)制碼色差信號為色差信號為8位偏移二進(jìn)制碼：位偏移二進(jìn)制碼：-0.5對應(yīng)對應(yīng)00對應(yīng)對應(yīng)128+0.5對應(yīng)對應(yīng)255傳輸順序傳輸順序(4:2:2)(B-Y)Y(R-Y)(Y)(B-Y)Y(R-Y)(Y) 其中其中(B-Y)Y(R-Y)是同一取樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而是同一取樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而(Y)是只有亮度的取樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。是只有亮度的取樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。6-3 頻帶壓縮編碼頻帶壓縮編碼將電視信號數(shù)字化后產(chǎn)生的問題：將電視信號數(shù)字化后產(chǎn)生的問題：海量的數(shù)據(jù)造成存儲(chǔ)和傳輸上的困難。海量的數(shù)據(jù)造成存儲(chǔ)和傳輸上的困難。例：例：4:2:2分量

19、編碼的碼率為分量編碼的碼率為(13.5 +2 6.75) 8=216Mbps如果用如果用1.5bit/Hz進(jìn)行調(diào)制，需要帶寬進(jìn)行調(diào)制，需要帶寬144MHz。解決海量的數(shù)據(jù)困難的方法：采用壓縮編碼解決海量的數(shù)據(jù)困難的方法：采用壓縮編碼壓縮編碼的基礎(chǔ)壓縮編碼的基礎(chǔ)1、圖像數(shù)據(jù)的冗余、圖像數(shù)據(jù)的冗余(1) 空間冗余空間冗余在圖像序列中相鄰行和相鄰幀有較大的相關(guān)性。在圖像序列中相鄰行和相鄰幀有較大的相關(guān)性。在一幅圖像中規(guī)則的物體和規(guī)則的背景有較大的相關(guān)性。在一幅圖像中規(guī)則的物體和規(guī)則的背景有較大的相關(guān)性。(2) 時(shí)間冗余時(shí)間冗余(3) 結(jié)構(gòu)冗余結(jié)構(gòu)冗余圖像從大面積上看，存在著紋理結(jié)構(gòu)。圖像從大面積上看

20、，存在著紋理結(jié)構(gòu)。(4) 視覺冗余視覺冗余人眼視覺分辨能力的限制使有些信息是不必要的。人眼視覺分辨能力的限制使有些信息是不必要的。2、人眼視覺限制、人眼視覺限制(1) 亮度辨別閾值亮度辨別閾值當(dāng)景物的亮度在背景亮度的基礎(chǔ)上增加很少當(dāng)景物的亮度在背景亮度的基礎(chǔ)上增加很少時(shí)，人眼是辨別不出來的，只有當(dāng)亮度增加到某時(shí)，人眼是辨別不出來的，只有當(dāng)亮度增加到某一數(shù)值時(shí)，人眼才能感覺亮度有變化。人眼剛剛一數(shù)值時(shí)，人眼才能感覺亮度有變化。人眼剛剛能察覺亮度變化的值稱為亮度辨別閾值能察覺亮度變化的值稱為亮度辨別閾值(2) 視覺閾值視覺閾值視覺閾值是指干擾或失真剛好可以被察覺的視覺閾值是指干擾或失真剛好可以被察

21、覺的門限值，低于它就察覺不出來，高于它才能看得門限值，低于它就察覺不出來，高于它才能看得出來，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值。出來，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值。(3) 空間分辨力空間分辨力空間分辨力是指對一幅圖像相鄰像素的灰度和細(xì)空間分辨力是指對一幅圖像相鄰像素的灰度和細(xì)節(jié)的分辨力，視覺對于不同圖像內(nèi)容的分辨力不同。節(jié)的分辨力，視覺對于不同圖像內(nèi)容的分辨力不同。對于靜止圖像或變化緩慢的圖像，在適當(dāng)?shù)牧炼认?，對于靜止圖像或變化緩慢的圖像，在適當(dāng)?shù)牧炼认?，視覺具有較高的空間分辨力；而對于活動(dòng)圖像，視覺視覺具有較高的空間分辨力；而對于活動(dòng)圖像，視覺的空間分辨力減低，并隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度的增大而迅速的空間分辨力減低，并隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度

22、的增大而迅速下降。下降。(4) 掩蓋效應(yīng)掩蓋效應(yīng)“掩蓋效應(yīng)掩蓋效應(yīng)”是指人眼對圖像中量化誤差的敏感程是指人眼對圖像中量化誤差的敏感程度，與圖像信號變化的劇烈程度有關(guān)。人眼對圖像中度，與圖像信號變化的劇烈程度有關(guān)。人眼對圖像中誤差的辨別能力受誤差的辨別能力受“掩蓋效應(yīng)掩蓋效應(yīng)”的影響，亮度變化越的影響，亮度變化越劇烈，在輪廓和邊沿處的量化誤差越容易被掩蓋；相劇烈，在輪廓和邊沿處的量化誤差越容易被掩蓋；相反則越容易被察覺。反則越容易被察覺。3、數(shù)據(jù)壓縮編碼的分類、數(shù)據(jù)壓縮編碼的分類(1) 基于圖像信源統(tǒng)計(jì)特性的壓縮方法基于圖像信源統(tǒng)計(jì)特性的壓縮方法(2) 基于人眼視覺特性的壓縮方法基于人眼視覺特性

23、的壓縮方法有預(yù)測編碼、變換編碼、矢量量化編碼、有預(yù)測編碼、變換編碼、矢量量化編碼、子帶子帶-小波編碼和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼等。小波編碼和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼等。有方向?yàn)V波圖像編碼和圖像輪廓有方向?yàn)V波圖像編碼和圖像輪廓-紋理編碼紋理編碼法等。法等。(3) 基于圖像景物特征的壓縮方法基于圖像景物特征的壓縮方法有分形編碼法和模型編碼法等。有分形編碼法和模型編碼法等。6.3.1 預(yù)測編碼預(yù)測編碼niininxax1減小空間和時(shí)間冗余信息的編碼方法減小空間和時(shí)間冗余信息的編碼方法1、預(yù)測編碼的原理、預(yù)測編碼的原理取樣序列取樣序列量化后的序列量化后的序列預(yù)測值預(yù)測值:預(yù)測系數(shù)預(yù)測系數(shù)nnnexx量化后的預(yù)測誤差量化后的預(yù)

24、測誤差僅對預(yù)測誤差編碼，碼率將下降僅對預(yù)測誤差編碼，碼率將下降預(yù)測誤差預(yù)測誤差線性預(yù)測線性預(yù)測以前各點(diǎn)量化值的線性組合以前各點(diǎn)量化值的線性組合2、DPCM 編碼編碼 采用線性預(yù)測，由于減小了信號的動(dòng)態(tài)范圍，使編采用線性預(yù)測，由于減小了信號的動(dòng)態(tài)范圍，使編碼后的碼率下降，但編碼的方法將決定壓縮的程度。碼后的碼率下降，但編碼的方法將決定壓縮的程度。(1) 預(yù)測誤差的統(tǒng)計(jì)特性預(yù)測誤差的統(tǒng)計(jì)特性 預(yù)測統(tǒng)計(jì)誤差的概率分布預(yù)測統(tǒng)計(jì)誤差的概率分布集中在集中在 0 附近的一個(gè)小范圍內(nèi)，附近的一個(gè)小范圍內(nèi)，近似滿足近似滿足Laplace分布分布|)|2exp(21)(neeneep實(shí)驗(yàn)表明：用實(shí)驗(yàn)表明：用8bi

25、t量化，分層數(shù)為量化，分層數(shù)為M=256，預(yù)測誤差，預(yù)測誤差的絕對值在的絕對值在1618以下的像素占以下的像素占(80%90%)以上。以上。(2) 非均勻量化非均勻量化 對幅值小的范圍，量化間距??；對大幅值的范圍，對幅值小的范圍，量化間距小；對大幅值的范圍，量化間距大。量化間距大。非均勻量化用非均勻量化用5位編碼可達(dá)到均勻量化位編碼可達(dá)到均勻量化8位編碼的效果。位編碼的效果。(3) 可變字長編碼可變字長編碼iipCn2log用均勻量化編碼，對出現(xiàn)概率大的小差值信號的用均勻量化編碼，對出現(xiàn)概率大的小差值信號的編碼位數(shù)編碼位數(shù) n ??；對出現(xiàn)概率小的大差值信號的編碼位??；對出現(xiàn)概率小的大差值信號的

26、編碼位數(shù)數(shù)n大。大。編碼位數(shù)編碼位數(shù) n 隨信號出現(xiàn)的概率而變化，取隨信號出現(xiàn)的概率而變化，取Pi 是第是第 i 個(gè)數(shù)字信號出現(xiàn)的概率，個(gè)數(shù)字信號出現(xiàn)的概率，C是負(fù)常數(shù)。是負(fù)常數(shù)。平均碼長：平均碼長：kiiikiiipCpnpn121log6.3.2 變換編碼變換編碼編碼原理：編碼原理：將圖像中的像素按區(qū)域分成一些包括將圖像中的像素按區(qū)域分成一些包括MN個(gè)像素個(gè)像素的許多方塊，這些像素點(diǎn)的取樣值構(gòu)成一個(gè)矩陣。的許多方塊，這些像素點(diǎn)的取樣值構(gòu)成一個(gè)矩陣。將數(shù)值矩陣進(jìn)行正交變換，將變換后的數(shù)值進(jìn)將數(shù)值矩陣進(jìn)行正交變換，將變換后的數(shù)值進(jìn)行編碼后再發(fā)送出去。行編碼后再發(fā)送出去。在變換后，對幅度大的部分

27、用高位數(shù)編碼，對幅在變換后，對幅度大的部分用高位數(shù)編碼，對幅度小的部分用低位數(shù)編碼，根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，平均字長度小的部分用低位數(shù)編碼，根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，平均字長和總碼長都會(huì)下降。和總碼長都會(huì)下降。6.3.3 其他壓縮碼率的措施其他壓縮碼率的措施 1、亞奈奎斯特取樣、亞奈奎斯特取樣 fs = 2 fm稱為奈奎斯特頻率，大于此頻率的取樣稱為奈奎斯特頻率，大于此頻率的取樣稱為奈奎斯特取樣。在取樣時(shí)若小于此頻率，將產(chǎn)稱為奈奎斯特取樣。在取樣時(shí)若小于此頻率，將產(chǎn)生頻譜混疊失真。生頻譜混疊失真。 在特殊情況下，如果頻譜混疊可以用特殊的濾波在特殊情況下，如果頻譜混疊可以用特殊的濾波器分開器分開(如亮度信號的頻譜交錯(cuò)

28、如亮度信號的頻譜交錯(cuò))，則取樣頻率可以小，則取樣頻率可以小于奈奎斯特頻率于奈奎斯特頻率 由于取樣頻率降低，編碼數(shù)據(jù)率也隨之降低，由于取樣頻率降低，編碼數(shù)據(jù)率也隨之降低，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)壓縮的目的。實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)壓縮的目的。2、同步信號的編碼、同步信號的編碼 在電視信號的逆程中，只有同步信號和消隱信號、在電視信號的逆程中，只有同步信號和消隱信號、色同步信號。色同步信號。 由于信息量很少，沒有必要對波形進(jìn)行取樣編碼，由于信息量很少，沒有必要對波形進(jìn)行取樣編碼，也不必逐場逐行地傳送這些信息。也不必逐場逐行地傳送這些信息。 每行只要用每行只要用2030bit傳送定時(shí)信號，每場只要在傳送定時(shí)信號，每場只要在12行

29、中傳送色同步信號。行中傳送色同步信號。6-4 電視信號的數(shù)字處理電視信號的數(shù)字處理 6.4.1概述概述 數(shù)字信號處理的特點(diǎn)數(shù)字信號處理的特點(diǎn) 容易進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)信號容易進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)信號的放大、衰減、疊加、限幅、箝位等。的放大、衰減、疊加、限幅、箝位等。 容易進(jìn)行存儲(chǔ)和延時(shí)，信號的延時(shí)可以完全容易進(jìn)行存儲(chǔ)和延時(shí)，信號的延時(shí)可以完全由外部定時(shí)信號來確定，有很好的精度，無失真。由外部定時(shí)信號來確定，有很好的精度，無失真。 能夠?qū)崿F(xiàn)對圖像的各種顯示特殊效果的處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對圖像的各種顯示特殊效果的處理，如幾何變換、細(xì)化、粗化、圖像增強(qiáng)等等。如幾何變換、細(xì)化、粗化、圖像

30、增強(qiáng)等等。6.4.2 數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器 1、數(shù)字濾波器的作用、數(shù)字濾波器的作用 數(shù)字濾波器可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器的各種功能，并具數(shù)字濾波器可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器的各種功能，并具有更好的性能。有更好的性能。 頻帶限制、高頻提升、高低頻信號提取、信號分離頻帶限制、高頻提升、高低頻信號提取、信號分離和解調(diào)、動(dòng)態(tài)信道均衡、消除重影等。和解調(diào)、動(dòng)態(tài)信道均衡、消除重影等。例如：例如：2、數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)和原理、數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)和原理 常用數(shù)字濾波器常用數(shù)字濾波器(FIR)結(jié)構(gòu)如下：結(jié)構(gòu)如下：)()()()(10NTnTxCTnTxCnTxCnTySNSSS延遲電路延遲電路 延遲時(shí)間延遲時(shí)間T 可以是取樣周期可以是取樣周期TS、行周期、行周期TH等，等，C0、C1、C2、C3、CN為加權(quán)系數(shù)。為加權(quán)系數(shù)。設(shè)設(shè)T=TS 則則NkkTknxCnTy0)()()()(mTmTx10()00mmTm如果輸入為單位脈沖序列，如果輸入為單位脈沖序列，則輸出為則輸出為NkkTknCnTy0