數(shù)字電視與高清晰度電視(ppt 131頁)

1、第六章 數(shù)字電視與高清晰度電視 61數(shù)字電視概述 611 數(shù)字電視概念 數(shù)字電視指的是將模擬的電視信號變換為數(shù)字形式的電視信號（更先進的電視攝像機應(yīng)直接獲取數(shù)字電視信號），然后進行傳輸、處理或進行存儲的系統(tǒng)，或還原成圖像（可先還原成模擬信號）。 數(shù)字電視信號的存儲媒質(zhì)可以是各種半導(dǎo)體存儲電路(RAM、ROM、E2PROM等)；也可以是視頻激光光盤(VCD、DVD)或HDD，后者就是永久性的存儲媒質(zhì)。為了減小數(shù)據(jù)量，常常對數(shù)字電視信號進行壓縮編碼后再傳輸或存儲。 512數(shù)字電視的優(yōu)點(1) 數(shù)字電視的抗干擾能力強 ；(2)數(shù)字電視機穩(wěn)定可靠，易于調(diào)整，便于生產(chǎn) ；(3)數(shù)字電視信號便于與計算機或

2、其它數(shù)字設(shè)備接口；(4)利用數(shù)字電視信號可以實現(xiàn)模擬信號難以得到的信號處理功能 。162 電視信號的編碼 621 電視信號的數(shù)字化 模擬電視信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電視信號的過程是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換編碼過程 (稱可為PCM調(diào)制脈沖編碼調(diào)制，由A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn))，由數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換為模擬信號則稱PCM解調(diào)過程（由D/A轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)）。 我們知道A/D轉(zhuǎn)換是對模擬信號進行取樣、量化的過程，將連續(xù) ( 幅度和時間 ) 的信號變離散的 n 位的二進制數(shù)字碼。設(shè)離散值的最大個數(shù)為M，n 與 M 的關(guān)系為 2n -1 =M。 A/D轉(zhuǎn)換輸出可以是 n 位平行碼，也可以是數(shù)率為n fS 的串行碼(為采樣轉(zhuǎn)換頻率)。2 量化

3、過程（時域相乘，頻域卷積）與頻譜 根據(jù)取樣定理，當信號的最高頻率為fm時，應(yīng)有fS 2fm ，實際上為了便于D/A后利用濾波還原信號，應(yīng)有fS 2.2 fm 。n = 3，M = 7頻域時域理想低通濾波器特性取樣函數(shù)fS/23 622 圖像信號的編碼方案與參數(shù)確定 彩色圖像信號通常有兩種形式：彩色全電視信號(Y/C)；亮度信號/色差信號（Y / R-Y、B-Y，也可稱為分量信號）。因此對圖像信號的PCM編碼也有全信號編碼和分量編碼兩種，數(shù)字電視系統(tǒng)宜用分量編碼，電視接收機中的數(shù)字化處理宜用全信號編碼。 1全電視信號編碼 (1) 取樣頻率 由于取樣過程是非線性過程（時域相乘），在對對全電視信號采

4、樣量化時，取樣頻率 fS 的選擇，除了要滿足取樣定理外，要考慮采樣后的信號中fS與 fSC的差頻的影響：當 fS3 fSC或 fS4 fSC時， fS與 fSC的差頻將落在Y信號的頻譜間隙中。 應(yīng)使取樣點在屏幕中的位置固定，且滿足正交取樣條件。 以PAL制為例，當 fS4 fSC時 fSC(283+3/4) fH +25 ，4即一行中有（1135+4/625）個取樣周期。每幀的取樣點個數(shù)為整數(shù) 625（1135+4/625）個取樣點 ，兩相鄰幀間取樣點的位置相同。相鄰行（奇、偶兩場）的起始點相隔313(1135+4/625) 個采樣點，也是近似整數(shù) (僅差0.0032)，滿足正交結(jié)構(gòu)。fS4

5、fSC的另一好處是因fS/2與fm間有較大間隔，可以降低模擬低通濾波器和數(shù)字濾波器的設(shè)計難度。（但碼率高） 5 (2) 編碼位數(shù) 量化信噪比 對于經(jīng)過校正的圖像信號，一般都采用均勻量化，即用線性編碼。設(shè)單極性圖像信號的變化范圍為0到1，分為2n個量化層，每個量化層高為2-n。由于均勻分布，量化誤差的均方根值：滿量程量化信噪比：即量化位數(shù)每增加一位，信噪比提高6dB。實驗表明：當n = 7 、8（即將信號量化為127至255個層時），人們已很難感到量化的影響（但對于未經(jīng)校正的圖像信號，則需要量化位數(shù)應(yīng)大于11），由上式可知，對應(yīng)的量化信噪比約為5060dB。 全信號編碼時的數(shù)據(jù)速率 以PAL制

6、fS4 fSC、n = 8(8位A/D轉(zhuǎn)換)為例，總數(shù)據(jù)速率約為 44.438=141.76Mb/s。由此可見，數(shù)字圖像信號的數(shù)據(jù)速率是很高約。每一幀的數(shù)據(jù)量為5.67Mb或708.8kB。 6 2分量編碼 分量編碼就是對Y、R-Y、B-Y或三個基色分量R、G、B分別編碼，進行并行傳輸或時分復(fù)用傳輸。 (1) 取樣頻率 fS 的選定原則和標準 選定原則 fS應(yīng)大于最高頻率（Y：5.86MHz，色差2 MHz）的2.2倍。 為了得到正交的點陣結(jié)構(gòu)，取樣頻率應(yīng)為行頻 fH的整數(shù)倍。 fS是50Hz /625行、60Hz/ 525兩類行頻的公倍數(shù)，以為了便于不同電視制式轉(zhuǎn)換。 亮度信號的取樣頻率與色

7、差信號的取樣頻率之間有整數(shù)倍的關(guān)系，以使兩者的取樣點能重合或有固定的位置關(guān)系。 CCIR(國際無線電咨詢委員會)的分量編碼國際標準 對Y / R-Y/B-Y的取樣頻率為13.5/6.75/6.75MHz，簡稱4:2:2標準。( fS = 13.5MHz = 858 fS 525行 = 864 fS 625行， fH 525行 =15734.264Hz )低標準： 4:1:1/ 13.5/3.375/3.375MHz，2:1:1/ 6.75/3.375/3.375MHz 7 (2) 數(shù)字有效行(內(nèi)的信號樣點數(shù)) 數(shù)字有效行的數(shù)據(jù)由每行必須進行處理和存儲的取樣點構(gòu)成，有效行期間包括了正程。兩種制式

8、的數(shù)字有效行均為亮度信號樣點數(shù)：720、色度樣點數(shù)：360個，便于兩種制式的轉(zhuǎn)換。一行的起點定在行同步前沿脈沖的中部。PAL制的有效行由樣點133至852構(gòu)成，而正程對應(yīng)的樣點為142至844。 8 (3) 編碼位數(shù)和排列 亮度信號和色差信號分別規(guī)一化為01及-0.5+0.5的范圍，并都編為8位線性碼。由于原來的R-Y最大值為0.701，B-Y的最大值為0.886，故要對R-Y和B-Y進行壓縮，壓縮比分別為 k R-Y =0.5/0.701、k B-Y =0.5/0.866，壓縮后三分量Y、(R-Y)、(B-Y)的表示式為： Y0.299R+0.587G+0.114B (R-Y)=0.5R-0

9、.419G-0.081B； (B-Y)-0.169R-0.331G+0. 5B Y編為自然二進碼，雙極性的(R-Y)、(B-Y)編為偏移二進制碼，即-0.5對應(yīng)自然碼的0，+0.5為255，零電平為128。為了防止信號過載、直流漂移，256個量化級并不全用。亮度信號的黑白電平對應(yīng)于16至235量化級，色差信號則在底部和頂各留16個量化級。 分量編碼的數(shù)字信號在傳輸時的數(shù)據(jù)序列： (B-Y)Y(R-Y) (Y) (B-Y)Y(R-Y) (Y)這里(B-Y)Y(R-Y)是空間同一取樣點的數(shù)字，而(R-Y) (Y) (B-Y)中的(Y)是僅有亮度取樣的空間取樣點的數(shù)字，它規(guī)定在一行的偶數(shù)樣點上。 (

10、B-Y)Y(R-Y)Y(B-Y)Y(R-Y)Y只對亮度信號采樣對亮度色度信號都采樣9 3電視伴音信號的編碼 由于伴音與電視體制沒有確定的關(guān)系、編碼比較簡單。模擬伴音信號的頻帶為20Hz至15kHz，高質(zhì)量的伴音為20Hz至20kHz。對于15kHz信號取樣頻率一般取fS32kHz。對于20kHz信號，取樣頻率可取fS48kHz。取樣頻率應(yīng)與圖像取樣頻率保持固定的關(guān)系，從同一時鐘源得到。在PAL的分量編碼時，若仍采用48kHz取樣頻率，就可以保持這種關(guān)系： 13.5MHz 375 3 4 = 48kHz 伴音編碼的位數(shù)要比圖像編碼的位數(shù)多。這是因為伴音信號的動態(tài)范圍大（ 90dB 以上），高質(zhì)量

11、的伴音要求很高的信號噪聲比，應(yīng)有8590dB的信號量化噪聲比。由上面的均勻量化的信噪比公式，則均勻量化所需的編碼位數(shù)為13至14位。在演播室的高質(zhì)量話音編碼中，若要對低電平的聲音仍有高的信號噪聲比，編碼位數(shù)甚至要取到16位。 伴音信號由于信號幅值分布的特性(非均勻分布，幅值大的概率小)以及人的聽覺持性，也可以采用非線性編碼，這樣n11、12時也可以得到很高的聲音質(zhì)量。雖然伴音編碼的位數(shù)比圖像編碼的位數(shù)多，但因是低速編碼，反而更容易實現(xiàn)。 1063 頻帶壓縮編碼 為什么要進行頻帶壓縮編碼 一路標準清晰度的數(shù)字電視信號的碼率是很高的，例如4：2：2分量編碼彩色圖像的碼率為(13.5+26.35)8

12、216Mb/s，即便是采用1.5b/Hz的高效數(shù)字調(diào)制，傳輸頻帶也要144MHz，相當于18個模擬電視信號的頻帶(模擬信號一個頻道為8MHz)，根本無法實現(xiàn)。 如何進行壓縮 消除電視信號中的冗余成分： 空間冗余：相鄰象素/行 變化?。?時間冗余：相鄰幀變化小，具有相關(guān)性； 生理冗余：人的視覺惰性，如對運動的和突變(如輪廓邊界)的圖像的分辨力低等 頻譜冗余等 具體的壓縮頻帶方法 ： 預(yù)測編碼（主要消除時間冗余和生理冗余） 變換編碼（主要消除空間冗余） 其它壓縮碼率的措施11 631 預(yù)測編碼基本含義： 從已知信號推測未來信號。目標： 減小空間和時間冗余 。 在圖像預(yù)測編碼中， 人們力求根據(jù)圖像或

13、信息所存在的相關(guān)性，推測未來圖中*人*和國 中華人民共和國 1預(yù)測編碼的原理 差分脈碼調(diào)制(DPCM) 像或象素的可能值。大量實驗證明，一般圖像的相鄰兩幀只有10以下的象素的亮度值會有超過2的變化，而色度只有1以下的變化。毫無疑問，預(yù)測編碼技術(shù)應(yīng)用到圖像處理中是非常正確的。當然，預(yù)測編碼僅對非獨立信源起作用。 預(yù)測值是已各點量化值的線性組合 ai是預(yù)測系數(shù) 。當序列的統(tǒng)計特性已知時（如相關(guān)函數(shù)），可以得到這些系數(shù)的最佳值，使得預(yù)測值與樣值的預(yù)測誤差最小。待編碼取樣序列量化后數(shù)字序列預(yù)測值12 (1) 非均勻量化編碼 + 固定字長 非均勻量化編碼：對出規(guī)概率大的小信號細量化，對出現(xiàn)概率小的大信號

14、粗量化。5bit / pel的非均勻量化可以獲得與 8bit / pel均勻量化大致相同的圖像質(zhì)量。 (2) 均勻量化 + 可變字長編碼 根據(jù)熵編碼原理，對概率大的小差值信號編為小字長碼（位數(shù)少，去掉前導(dǎo)零）；而對概率小的大差值信號編為大字長碼。 DOCM預(yù)測編碼結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，壓縮效率高；主要缺點是抗御誤碼的能力差。 2 自適應(yīng)預(yù)測編碼及運動補償預(yù)測編碼 實踐證明，人眼觀看物體細節(jié)的相對分解能力與其空間頻率（物體的細小程度）和時間分辨率（物體運動的快慢）有關(guān)。一般情況下，可以認為人眼在觀看物體（或圖像）時，最大空間分辨率與最大時間分辨率的乘積近似為常數(shù)。根據(jù)這一點，可以對高速運動的圖像賦

15、予較大的量化步長，而給與較高的傳送速度；對低速運動或靜止的圖像賦予較小的量化步長，而給與較低的傳送速度。 運動補償是一種對活動圖像的幀間編碼技術(shù)，目的是根據(jù)活動圖像相鄰幀間的時域相關(guān)性，盡可能消除這部分冗余。13 632變換編碼 將圖像中的像素按區(qū)域分成一些包括MN個像素的許多方塊。這些像素點的取樣值構(gòu)成一空間(設(shè)為X,Y二維)的數(shù)字陣列,然后將它們變換到由正交矢量構(gòu)成的變換域中,再對這些變換域中的陣列系數(shù)進行編碼發(fā)送,接收端通過逆變換恢復(fù)原數(shù)據(jù)。實用的變換有富里葉變換、離散余弦變換(DCT)、沃爾什(Walsh)變換等。 變換編碼壓縮數(shù)據(jù)的原理：圖像空間存在相關(guān)性,在變換域中,各空間頻率分量

16、是不均勻的,即空間頻率低的區(qū)域信號幅度大,高頻區(qū)域信號幅度小。若根據(jù)統(tǒng)計特性,低頻部分編 n 大的長碼，高頻亮度部分編 n 小的短碼（與均勻量化 + 可變字長編碼類似），則平均碼長和總的碼率都會下降，達到壓縮碼率的目的。 離散余弦變換壓縮率最高，有快速算法，能實現(xiàn)實時壓縮；沃爾什變換易于硬件實現(xiàn)。14 633 其它壓縮碼率的措施 (利用圖像信號的某些特性進行壓縮) 1亞奈奎斯特取樣 根據(jù)取樣定理，應(yīng)有fS2fm，若不滿足此條件，會發(fā)生頻譜混疊而失真。然而，由于視頻信號存在較大的頻譜間隙，如果恰當選擇 fS2fm采樣的頻率，使頻譜折疊區(qū)域落在原信號的頻譜間隙中，就不會發(fā)生頻譜折疊失真。 視頻信號

17、頻譜：n fHm fH， 取則折疊頻率為 低通特性 梳狀濾波的特性 2同步信號的編碼 電視信號的行逆程和場逆程中，只有同步信號、消隱信號和色同步信號。它們所攜帶的信息很少，但占據(jù)的時間卻很長。數(shù)字化過程中，沒有必要對這些逆程信號的全部進行波形取樣編碼，也沒有必要逐行、逐場傳送這些信息，而只要對行、場定時信號單獨編碼，插入到圖像數(shù)字信號中即可。15離散余弦變換DCT編碼壓縮系統(tǒng)簡介 DCTIDCT其中：16 二維DCT變換是一種線性變換，可以分解成兩個一維DCT變化的乘積。特別是當MN時，二維DCT變換可用矩陣表示： 17例：88亮度子塊的DCT編碼壓縮和解碼 JPEG88亮度子塊DCDCT第一

18、步：DCT變換 DCT編碼壓縮18JPEG亮度量化矩陣表 第二步：量化處理降低每個DCT系數(shù)的比特數(shù) 量化過程是將DCT系數(shù)矩陣F(u,v)中的每個元素與量化矩陣Q(u,v)中的對應(yīng)元素相除后，舍去小于0.5以下的小數(shù)。例如：Q(u,v)為量化矩陣。19量化結(jié)果第三步：Z掃描并串轉(zhuǎn)換第四步：編碼傳輸游程編碼：本例為（39，-3，2，1， -1，1，0，0，0，0，0， -1，EOB）。EOB表示塊結(jié)束，接收端收到EOB后自動將64個元素中余下的元素補零。20DCT解碼復(fù)原第一步：恢復(fù)量化矩陣將EOB后的元素自動補零第二步：反量化（IQ）（619）21第三步：IDCT主要原因是量化所致。重建后的

19、信號與原信號相差很小 22JPEG色度量化矩陣表 將整幅圖像分解出數(shù)個用于DCT的子塊DCT系數(shù)中絕對值較大的集中在矩陣的左上角。將一些絕對值很小的系數(shù)或區(qū)塊置零便于丟棄串并轉(zhuǎn)換舍去零系數(shù)量化矩陣復(fù)原恢復(fù)DCT系數(shù)圖像子塊重建整幅圖像重建傳輸或存儲232020 DCT子塊IDCT重建的10075圖像活動圖像的DCT編解碼示例100100 DCT子塊24等亮度方塊黑白交錯的干擾信號DCT結(jié)果量化結(jié)果特殊圖像的例子重構(gòu)誤差會很大2564 電視信號的數(shù)字處理 641概述 利用數(shù)字技術(shù)對電視信號的處理，不僅能完成模擬處理技術(shù)中的相應(yīng)，還能完成許多模擬電視中難以完成的各種功能，從而達到提高圖像質(zhì)量，豐富

20、電視節(jié)目等目的。 642 數(shù)字濾波器 1數(shù)字濾波器的作用（略，詳見數(shù)字信號處理） 2數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)和原理（略，詳見數(shù)字信號處理） 3數(shù)字濾波器舉例 (1) 亮度水平濾波器 濾波器的傳遞函數(shù) ( a )( b )代入 ze j =2ffS，當 fS =4 fSC時，26 (2) 亮/色分離梳狀濾波器 PAL制行延時TTH A至B 的傳輸函數(shù)HY() 代入 ze j及 =2ffHA至C的傳輸函數(shù)HC() NTSC制的Y/C分離 傳遞函數(shù)取(1行延遲) 結(jié)構(gòu)圖如何畫？幅頻特性：2行延時27 傳遞函數(shù)取(1幀延遲：TTF ， PAL制要延遲 2 幀 ) 這種Y/C分離方法適合于靜止圖像或變化十分

21、緩慢的圖像，特別是靜止圖像（幀重復(fù)），可以獲得非常高的清晰度（對同一位置的像素求和）。由于模擬延遲難以獲得高精度長時間延遲，所以這種方法只能用于數(shù)字處理。 28 (3) PAL色度解調(diào)器 U支路的濾波器幅頻特性由于:所以 實際延遲與標準延遲之差極小。(64.05603s )V支路的濾波器幅頻特性29 分離后的U、V信號都是取樣頻率為fS4fSC的數(shù)字信號，分別送入鎖存器以fSC頻率進行再取樣。由于取樣時鐘的頻率fS4 fSC，并與色同步信號嚴格鎖相，實際上取樣時就已實現(xiàn)了FU、FV這兩個數(shù)字色度分量分離。位于fSC零相的采樣值為V 分量，位于fSC 90(將fSC延遲TS ，即一個A/D采樣周

22、期)的采樣值為U分量。所以利用彩色副載波fSC作為時鐘進行再取樣，fSC零相的再取樣值即為V分量值，fSC延遲一個fS的周期TS的取樣值即為U分量值，以完成副載頻信號至視頻信號的頻率變換。30 643 電視信號的時基處理 數(shù)字信號的在存儲器里的存入、取出由外部的定時信號決定。若數(shù)字電視信號在存儲過程中，采用不同的存入和取出的定時信號,就可以將電視信號在時間上進行變換,這種變換稱為時基處理。 1 數(shù)字時基校正 數(shù)字時基校正器(DTM)是一種典型的時基處理設(shè)備，它主要用于校正視頻磁帶錄像機VTR)重放時輸出信號的時基誤差(TBE)。(RAM或SRAM) 用于DTBC的存儲器容量一般為10余行以上，

23、而校正的時基誤差可達幾十s甚至更大。 31 2 數(shù)字時基處理的其它應(yīng)用 時基變換和處理的原理，還可用于其它方面，例如倍行頻或倍場頻顯示，隔行/逐行掃描轉(zhuǎn)換，數(shù)字式彩色電視制式轉(zhuǎn)換等。這些都是通過對幀存儲器內(nèi)的數(shù)字電視信號進行特殊的讀/寫控制和內(nèi)插處理而實現(xiàn)的。 倍行/場頻掃描 將電視信號以正常的取樣時鐘寫入存儲器，通過數(shù)據(jù)內(nèi)插方法(即將相鄰行的數(shù)據(jù)平均，得到內(nèi)插行的數(shù)據(jù)；或者將相鄰幀的數(shù)據(jù)平均，得到內(nèi)插幀的數(shù)據(jù))進行數(shù)據(jù)擴展。再以雙倍取樣頻率取出數(shù)據(jù)。同時顯示時以倍行頻掃描，即每場625行顯示，這是倍行頻顯示技術(shù)。也可以重新排列掃描順序，由隔行掃描改為逐行掃描。以上兩種顯示掃描行數(shù)都加倍，只是

24、數(shù)據(jù)的讀出順序不同。倍行頻可以消除行間的閃爍現(xiàn)象。倍場頻顯示是保持隔行掃描不變，而使場頻加倍(每秒由50場提高到100場。當然行頻也加倍)。倍場頻顯示既能消除行間閃爍，也能消除場間大面積的閃爍。 32 數(shù)字制式轉(zhuǎn)換器 將525行和625行兩種制式轉(zhuǎn)換的數(shù)字制式轉(zhuǎn)換器(DSC)，也是利用上述時基變換和行、場內(nèi)插等技術(shù)實現(xiàn)的。625=2525； 525=21253366 高清晰度電視 661 普通電視系統(tǒng)存在的缺陷 （以NTSC系統(tǒng)為例） 1總體上的缺陷 寬高比 早期擬訂電視規(guī)范時，選擇了4 : 3的寬高比，因為當時35mm影片有同樣的寬高比，而且觀眾對此格式也感到舒適。但今天“寬屏幕”形式很普遍

25、，NHK的研究表明，人們更喜歡5 : 3或甚至2 : 1的寬高比。 有限的垂直分解力 (NTSC系統(tǒng)比PAL系統(tǒng)更明顯) 在NTSC制的525掃描行中，只有485行能產(chǎn)生圖像，余下的40行是場消隱期。在最佳的情況下，人們期望分解出485行，但實際上有一些影響使這個數(shù)字大大減少，如凱爾( Kell )系數(shù)和隔行系數(shù)等均使可觀察到的分解力降低，最多只能達到330行左右。 有限的水平分解力 假設(shè)水平分解力近似等于垂直分解力。因此水平分解力在滿屏寬約為440行。要達到這樣的分解力，需要頻率響應(yīng)的平坦部分達到4.2MHz左右。NTSC制規(guī)定視頻帶寬的上限也只有4.2MHz，此頻率上限不能隨便擴展，因為電

26、視額道的劃分大多互相緊鄰。 34 嚴重受限的色度分解力 根據(jù)對人類視覺系統(tǒng)的研究結(jié)果，人眼對彩色的分辨力是有限的，因此決定利用這一點對色度系統(tǒng)的頻率響應(yīng)也作同樣的限制。雖然這種方法已證明是使色度信號符合原先單色傳輸標準的極好方法，但目前節(jié)目制作設(shè)備卻正在發(fā)生變化，為了盡量減小圖像的劣化，采用RGB基色或Y、B - Y、G - Y分量進行編輯。 2隔行缺陷 行間閃爍 爬行 移動物體的垂直和對角線輪廓會發(fā)生畸變（鋸齒化現(xiàn)象） 3其它各種缺陷 靜態(tài)光柵（可見行結(jié)構(gòu)） 由于電視機屏幕尺寸的增加和質(zhì)量的改進，觀眾開始能看到組成一幀圖像的各掃描行，許多人對此感到不快，使掃描點單純地散焦，會產(chǎn)生使水平清晰度

27、同時下降的缺陷。按照NTSC制標準，觀眾要在圖像高度的7倍處(PAL制是6倍)才可以避免看到行結(jié)構(gòu)。在這個距離上，觀看者不會有身臨其境的感覺，相反是感覺在看“一只盒子中的圖畫”。35 大面積閃爍 研究表明，人眼可觀察到頻率非常高的場景亮度變化，它取決于視場和亮度電平。就正常的觀看電平來講，歐洲的PAL和SECAM的50Hz場頻對許多人來說可能是太低了。測試表明，100Hz的場頻對避免大面積閃爍效果是很好的，當然這時接收機的成本會有較大的增加。 串色 串色看起來就像新聞播音員身上花呢短上衣的異常彩色編織圖案的效果，這是由于NTSC將高頻亮度信號與色度信號混合在同一個復(fù)合信號里所致。減小此種串擾有

28、兩個辦法，一種是將亮度倍號帶寬限制到大約3MHz(該方法比較經(jīng)濟，直到幾年前一直在普遍使用)；再就是利用流狀濾波器將色度信號從亮度信號中濾出，但又會使垂直分辨率降低。 串亮 串亮是由于色度信號漏入亮度通道所致，特別是在黑白電視接收機中，屏幕上由密布點組成矩陣狀干擾。串亮可采取與抗串色相同的方法來消除。 36 時域混疊 這種“車輪向后轉(zhuǎn)”的視覺效應(yīng)是由30幀秒的取樣率造成的。 傳統(tǒng)電視系統(tǒng)的缺陷小結(jié)： 為了使閃爍減少到可接受的水平，又要保持帶寬不變，采用隔行掃描是最好的折中。采用這樣的技術(shù)不可能沒有損失，如行間閃爍、快速運動時垂直邊緣模糊等。 為減輕這些缺陷的影響，尤其是要避免看到行結(jié)構(gòu)，觀眾應(yīng)

29、該在6倍圖像高度距離處觀看。但是在這個距離上，觀看者不會有融進節(jié)目的感覺，相反是感覺它像“一只盒子中的圖”。 為了使彩色電視和黑白電視兼容采用了頻率分割復(fù)用技術(shù)，使得色差信號和亮度信號在頻譜上的交借，這是很大的進步，但又免不了會有串亮和串色。這也是在新一代電視系統(tǒng)中要解決的問題。 662 人眼視覺和電視標準 1視角和臨場感 當一幅清楚的圖像呈現(xiàn)在寬闊的視覺場時，人眼將不能區(qū)分被顯示的圖像空間和觀看者所處的空間，這將使觀看者幾乎忘記了這是由顯示產(chǎn)生的圖像，而獲得逼真的立體視覺。因此，擴展屏幕寬度對產(chǎn)生臨場感是極為有效的技術(shù)手段。 37 實驗證明，只有當視場角至少超過20時才能開始獲得具有“臨場感

30、”表現(xiàn)的心理效果。隨著觀看者的視場角增加，這種心理效果也增加，當達到80 120時趨于飽和。目前的電視系統(tǒng)，位于最佳距離觀看時，水平視角大約只有10左右，而未來的電視系統(tǒng)的水平視角則希望達到20 30。視覺場大小和觀看距離有關(guān)，普通電視在距圖像高度的7倍處觀看，HDTV在距圖像高度3倍的距離處觀看已獲得較大的視角。為了滿足近處觀看，HDTV的圖像就必須有相應(yīng)的圖像細節(jié)和清晰的輪廓。 圖6-2238 2垂直細節(jié)和觀看距離 要提高電視系統(tǒng)的垂直清晰度，就必須提高掃描行數(shù)。為此有必要來確定在滿足人眼視覺對圖像質(zhì)量要求的前提下，新的高清晰度電視系統(tǒng)的掃描行數(shù)至少應(yīng)為多少行才合適。研究的結(jié)果表明，高清晰

31、度電視要求的掃描行數(shù)決定于人眼視覺系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，并且是人眼觀看圖像距離的函數(shù)。 白順序排列的條紋。對應(yīng)這些不同頻率的條紋圖案，視覺的敏感度不同。由于人眼的視力有個極限值，即眼睛的分辨能力有限，當空間頻率超過定值后，就感覺不出有明暗條紋的變化，而成了融合在一起的連續(xù)亮光。因此，空間頻率特性的截止頻率就相當于眼睛的分辨能力。圖6-23 在單位空間里將明暗條紋按正弦分布規(guī)律變化，人眼將看到黑39圖6-23橫坐標r為空間頻率，單位為cpd(周/度)，表示每度視角包含的黑自條紋數(shù)；縱坐標為為相對視覺響應(yīng)值；r 1為相對響應(yīng)值下降6dB時的空間頻率，稱為高端截止頻率，一般r 19.3cpd；若定義歸

32、一化空間頻率x = r / r 1，則當x = x0= r0 / r 11.5時，r0稱為空間頻率上限，x0為極限空間頻率的系數(shù)；常數(shù)k 1，其值反映了對比度閥的變化。 由圖可見，視覺的空間頻率響應(yīng)類似于低頻端下跌的帶通濾波器的響應(yīng)，即當空間頻率r過低或過高時，視覺的相對響應(yīng)值下降。 n V2 r0V2 x0 r1V式中，V為垂直視角：n V是眼睛能夠分辨的黑白線條數(shù)的上限。 另一方面，圖像垂直分解力DV和系統(tǒng)掃描行數(shù)N之間的關(guān)系式為 DV = K KiV N式中，K為Kell系數(shù)，K = 0.7；Ki是隔行掃描系數(shù)其值為0.60.7；V為垂直掃描有效率(正程系數(shù))。 在上限空間頻率r0的情況

33、下，眼睛能分辨出屏幕上的黑白線條總數(shù)在圖像垂直方向可表示為40 若對高清晰度電視的圖像垂直分解力的要求不超過人的眼睛能夠分辨的空間頻率的上限 DV = n V，即掃描線數(shù)為 令視距與圖像高度之比為d， 及 ，則掃描線數(shù) 由此可見，掃描行數(shù)直接與觀察距離有關(guān)。觀察距離越近，要求的掃描行數(shù)越多，這樣才能使相鄰掃描線不產(chǎn)生間隔斷開的感覺。人觀看電視圖像的最佳距離應(yīng)該是在看不清掃描線結(jié)構(gòu)的情況下，能看清電視圖像的所有細節(jié)，就是說要看清圖像最高分辨力的線數(shù)。 41 3水平細節(jié)、圖像寬度和視頻帶寬 由于人眼中錐狀細胞是接近圓形的，其垂直分辨力和水平分辨力是接近相同的高清晰度電視水平分辨力的要求應(yīng)等于垂直分

34、辨力。 普通電視的寬高比是1.33(4:3)，圖像的最佳觀看距離為67倍的屏幕高度，水平/垂直視場角只有10左右，沒有臨場感。高清晰度電視采用了與寬銀幕電影相同的圖像寬高比16:9 ( 1.777 )，在3倍屏幕高度的觀看距離上，水平/垂直視場角達19/ 33左右，具有較強的臨場感。它也是在圖像質(zhì)量和HDTV信道限制之間的一個折中,因為在其它條件相同的情況下,視頻基帶的帶寬和寬高比成正比。 人眼的視覺特性包括物理特性和心理特性兩個方面。心理因素涉及到的對高清晰度電視質(zhì)量的影響,是通過大量實驗數(shù)據(jù)得到的,是綜合性的。它和掃描行數(shù)、觀看距離、圖像寬高比、屏幕尺寸大小、空間視角場、掃描制式以及屏幕亮

35、度等都有密切相連的關(guān)系。以清晰度為例，在一定的觀看距離下，若觀看者感覺到高清晰度電視圖像的清晰度遠高于普通電視，那么隨著顯示圖像的尺寸變小,或圖像尺寸不變而視距拉遠,二者之間的差別就會變得不再能察覺出來。所以,高清晰度電視是與大屏幕緊密聯(lián)系在一起的。如果這個圖像在小屏幕上接收,它的高清晰度優(yōu)勢的吸引力就不存在了。 42 下面以 N = 1125、fF =30Hz為例,估算HDTV視頻信號的帶寬。 在此標準下的掃描行頻fHDTV H為fHDTV H =112530=33.75kHz，正程系數(shù)V取與NTSC相同，即取 V =0.92在DV = K KiV N 中的隔行系數(shù)取Ki=0.65/0.7（

36、 K= 0.7 ）,則隔行掃描的HDTV視頻信號帶寬 f b 約為14.1/16.5MHz (DV 471/507線)。 663電視信號的空間表示 由攝像機所獲取的圖像是空間和時間取樣的結(jié)果。行結(jié)構(gòu)代表了垂直方向上的取樣,利用數(shù)字信號處理技術(shù),通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將行方向的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,由此產(chǎn)生圖像水平方向上的取樣。這樣,垂直和水平取樣過程提供了空間分析,場和幀的重復(fù)提供了圖像的時間取樣。如果圖像用f ( x, y )二維表示，掃描線可表示成 。用掃描線對圖像進行取樣，在時間域上是f ( x, y )與 的乘積，在頻域上是F (, )和 的卷積（和分別是x和y方向的空間頻率）。即空間位置 空

37、間頻率43圖6-24 圖像掃描取樣后的頻譜如圖6-24所示，其中圖(a)是掃描線和圖像 f ( x, y )；圖(b)是圖像的譜F (, )；圖(c)是掃描線的譜；圖(d )是經(jīng)過掃描的圖像的譜。由圖可見，不發(fā)生混疊的條件是必須保證圖像在 軸方向上的最高頻率滿足 。 44 數(shù)字電視不僅在垂直方向上用掃描線取樣，在行的方向上也須取樣，如圖6-25(a)所示。取樣點呈格子狀，稱之為正交取樣，它可以表示成二維沖擊函數(shù) 圖(b)表示圖像的二維譜，圖(c)是取樣以后的圖像信號的二維譜。 如取樣后的信號為fg ( x, y )，則 圖6-25式中 是x、y方向的取樣頻率。不發(fā)生混疊的條件是限制圖像在x方向

38、和y方向上的最高頻率x、y，即 45 在前述的正交取樣時，不發(fā)生混最的條件是取樣頻率要大于最高頻率的兩倍，如果不滿足這個條件，肯定會發(fā)生混疊。但是在交錯取樣(offset sampling)（或稱偏置取樣）的情況下，即使在垂直方向和水平方向上取樣頻率各降僅了近一半，仍然不發(fā)生混疊，采用交錯點取樣使頻譜面積的利用更充分了。圖6-26 我們將要介紹的日本已實用化的MUSE制HDTV就是采用了的點交錯(偏置)的取樣方法。46 664 MUSE系統(tǒng) 首先需要指出，日本的MUSE系統(tǒng)（同時包括歐洲曾經(jīng)開發(fā)過的HD-MAC系統(tǒng)）不是全數(shù)字式HDTV，已經(jīng)成為過時被淘汰的技術(shù)。然而，MUSE畢竟 是世界上最

39、早投入實用并正式播出的高清晰度電視系統(tǒng)，而HD-MAC早在巴塞羅那奧運會期間進行過試播，同時它們受采用的一些技術(shù)具有一定的先進性和可借鑒性(如采用多重亞取樣和運動補償技術(shù)),所以這里對MUSE系統(tǒng)作簡單的介紹。 1概述 日本于1964年開始進行了高清晰度電視的研究歷經(jīng)20余年。終于在1984年正式提出了MUSE(Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding)，即多重亞奈奎斯特取樣編碼系統(tǒng)，用單頻道作HDTV衛(wèi)星廣播。 MUSE系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)如下： 采用場頻為60Hz的隔行掃描，掃描行數(shù)為1125行。這是為兼顧到NTSC的525行和PAL和SECAM制的625行，

40、因為1125行對于525行為15:7，而對625行則為9:5。 采用多重亞取樣和運動補償技術(shù)。重建的信號頻帶寬度：靜止情況下亮度信號為22.75MHz，色度信號為7.425MHz；運動情況下亮度信號為14.85MHz色度信號為3.7125MHz。 47 傳輸形式是取樣數(shù)據(jù)的模擬傳輸，信號的取樣頻率為16.2MHz。 壓縮后視頻信號帶寬為8.1MHz，采用調(diào)頻調(diào)制。 目前MUSE系統(tǒng)在日本巳投入使用，用直播廣播衛(wèi)星(DBS)在12GHz頻道帶寬為27MHz24MHz，效果良好，但與現(xiàn)有電視制式不兼容。 2MUSE信號的形成 亞取樣技術(shù) 原始的模數(shù)變換的取樣頻率是48.6MHz，也就是信號的上限頻

41、率是24.3MHz。經(jīng)過壓縮的信號的視頻帶寬的上限是8.1MHz。這里所圖6-27說的壓縮方法就是用亞取樣的方法，也可以稱為點交錯的取樣方法。對于靜止圖像，兩幀(4場)呈一個周期，在一個周期內(nèi)各場的取樣是互相交錯的，也就是由4場組成一幅圖。這里利用了人眼對靜止(包括慢運動)圖像的空間分辨力要求高，而對時間分辨力要求低的視覺特性 。48 時間壓縮技術(shù) 在MUSE系統(tǒng)中，亮度信號和色度信號不是采用頻譜交錯方式而是用時分復(fù)用方式。它是將亮度信號和色度信號分別在時間上壓縮，并且將壓縮以后的亮度信號和色度信號安排在一行中不同的時間段。亮度信號的壓縮比是12:11，色度信號壓縮得更多，和亮度信號的時間壓縮

42、比是4:1。色度信號CR和CB還是輪流傳送。亮度信號之所以要進行12:11的壓縮，是為了在將亮度信號壓縮到亮度信號的1/4之后，亮度信號和色度信號所占時間不超過行掃描全程時間（63.5s）。亮度信號的上限頻率是 (48.6MHz/2)(11/12)22.275MHz，色度信號的上限頻率是 (22.275MHz)(1/3)7.425MHz。 49圖6-31 實現(xiàn)時間壓縮(TCI：Time Compressed Integration) 和擴展的方框圖如圖6-31所示。 50 運動檢測和運動補償 MUSE系統(tǒng)是一個運動補償亞取樣系統(tǒng)。對于圖像的靜止區(qū)域，解碼器是用時間內(nèi)插，即用4場的信號的取樣值采

43、重建HDTV圖像。對于圖像的運動區(qū)域，解碼器是用空間內(nèi)插，即用當前場的信號的內(nèi)插。如果將時間內(nèi)插用于運動部分，多行混疊會使圖像質(zhì)量下降。利用空間內(nèi)插的區(qū)域帶寬窄，這意味著圖像運動部分的分解力會下降，但這個問題影響不大，因人的視覺對圖像運動部分的邊緣的模糊不敏感。 由于攝像機拍攝全景時如搖動鏡頭和傾斜拍攝造成的運動和圖像中物體的運動給人眼的感覺不同，如果按物體運動那樣來處理，它會使整個圖畫面都模糊。為此，就需要運動補償。在編碼器端，對每一場作檢測，要找出一個代表景物運動的矢量。在解碼器端，將前一場的圖像元素取樣值按運動矢量作位移。利用這樣的運動補償方法，使時間內(nèi)插能夠應(yīng)用于播鏡頭和傾斜拍攝的場合

44、，而不會有模糊，改善了運動圖像的分解力。 由上所述，在MUSE系統(tǒng)中運動補償僅用于搖鏡頭和傾斜拍攝的情況，并不用在物體運動的情況。51 為了要從一場中檢測出一個單一的運動矢量，必須使用全畫面的信息，即使用全部像素來檢測。這在理論上是可行的，但計算量太大。實際上不使用那么多的點，也能確保足夠的精度。如圖6-32所示，在每個328的小塊中選出代表點，對這些代表點進行運算。圖6-32圖6-33 運動檢測的方法很多，MUSE系統(tǒng)中是用的匹配法。如圖6-33所示，將前一幅圖像中的代表點相當前圖像各點之間進行相關(guān)計算，求出其中相關(guān)值最高的運動矢量Z 。這里要注意的是，這里的相關(guān)計算并不是兩幅都用代表點進行

45、計算，僅僅是前一幅用代表點。52 6. 6. 5 全數(shù)字電視系統(tǒng) 1. 全數(shù)字電視系統(tǒng)信號的的基本特征 . 視頻和音頻信號全部數(shù)字化。 . 采用MPEG-2標準對數(shù)字化視頻信號進行壓縮編碼，目標是降低數(shù)字信號的傳輸碼率。（信源編碼） . 壓縮編碼后的數(shù)字視頻信號在調(diào)制前，為了保證在傳輸工程中盡可能減少差錯，通常還要加入用于糾錯的RS碼和卷積碼，同時還要作交織處理使可能產(chǎn)生的差錯均勻分布，以利于糾錯目低是提高數(shù)字信號的傳輸?shù)目煽啃浴?（信道編碼） . 采用MPEG-2、AC-3或AAC等標準（將來可能還會有新的標準）將數(shù)字化音頻信號進行壓縮編碼，提供5.1聲道的數(shù)字伴音信號。 . 采用高效率的數(shù)

46、字調(diào)制技術(shù)，完成數(shù)字電視信號的發(fā)送傳輸任務(wù)。不同的數(shù)字電視系統(tǒng)所采用的調(diào)制方式不同，同時，相同的數(shù)字電視系統(tǒng)，傳輸媒體中所采用的調(diào)制方式也不相同。53 2. 現(xiàn)行的數(shù)字電視（含數(shù)字高清晰度電視）系統(tǒng). 美國的ATSC （地面廣播：8 VSB調(diào)制） ( ATSC ：Advanced Television Systems Committee ). 歐洲的DVB （地面廣播：DVB-T 采用COFDM調(diào)制） ( DVB ：Digital Video Broadcast 數(shù)字視頻廣播； COFDM：Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing：編碼正

47、交頻分復(fù)用 ). 日本的ISDB （地面廣播： ISDB -T 采用COFDM調(diào)制） ( ISDB ：Integrated Services Digital Broadcasting 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播 ；ISDB-T：Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting) 這些數(shù)字電視系統(tǒng)的共同特點是采用MPEG-2作為圖像信號的壓縮標準，而在伴音信號的處理以及傳輸調(diào)制方法等方面各不相同，均有各自的獨到之處。54 3. MPEG的基本理論（圖像信源編碼） MPEG（Moving Picture Expert Group）是“活動圖像專家組”的

48、英文簡稱，1988年成立以來已經(jīng)制定了MPEG-1MPEG-7等多個數(shù)字視頻數(shù)字音頻壓縮編碼標準。 MPEG-1的壓縮比高達200:1，用于最高碼率可達1.5Mb/s的活動圖像和相應(yīng)音頻信號的壓縮編碼，圖像質(zhì)量與VHS相當。 MPEG-2的壓縮比可達50:1, 壓縮后的數(shù)字活動圖像信號和相應(yīng)音頻信號碼率可達幾Mb/s，是DVD和數(shù)字高清度電視所采用的壓縮編碼標準。 MPEG-4的最初目標是低碼率圖像通信（64Kb/s以下），后來發(fā)展成為應(yīng)用更加廣泛的多媒體編碼標準。 MPEG-4是一個開放的系統(tǒng)，它即支持傳統(tǒng)標準又不排斥性標準，碼率成功地涵蓋了從100Kb/s10Mb/s的廣闊范圍，互聯(lián)網(wǎng)上的

49、一些號稱達到DVD畫質(zhì)的影像很多是采用MPEG-4的。 MPEG-7能對各種不同類型的多媒體信息進行標準化的描述，并將該描述與所描述的內(nèi)容相聯(lián)系，以實現(xiàn)快速有效的搜索。它的應(yīng)用很廣，既可應(yīng)用于存儲，也可用于流式應(yīng)用(如廣播)，還可以在實時或非實時環(huán)境下應(yīng)用，如：數(shù)字圖書館、多媒體名錄服務(wù)(如黃頁) 、廣播媒體選擇、多媒體編輯等，應(yīng)用潛力很大。55 MPEG的視頻數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu) 為了便于對圖像序列的隨機訪問和編輯，MPEG對視頻數(shù)據(jù)流規(guī)定了分層的結(jié)構(gòu)（六個層次）: 圖像序列層（Video Sequence layer） 圖像組層（Group of Picture） 圖像層（Picture） 宏塊條/

50、片層 （Slice） 宏塊層（Macro block） 塊層（Block layer）56 圖像序列：圖像序列就是一個被處理的連續(xù)圖像，是由圖像組構(gòu)成的，它包含序列頭、若干個圖像組層的數(shù)據(jù)以及序列終止符。 圖像組(GOP) ：圖像組是為方便隨機存取而加的，其結(jié)構(gòu)和長度均為可變的，MPEG2對此沒有硬性規(guī)定。圖像組是隨機存取視頻單位，它由定義的一組或多組幀內(nèi)編碼幀（I幀）或非幀內(nèi)編碼幀（P幀或B幀）圖像構(gòu)成。每組包括組頭，圖像層數(shù)據(jù)，還有時間信息。 GOP有兩個參數(shù)，即長度(N)和幀重復(fù)頻率(M)。 圖像：圖像是獨立的顯示單位，也是基本編碼單位，由圖像頭和宏塊條層數(shù)據(jù)組成。在MPEG-2中，圖像

51、可以是逐行的，也可以是隔行的，MPEG-1總是逐行的。 宏塊條：宏塊條包含若干個連續(xù)的宏塊，是重新同步單位。宏塊條的設(shè)置目的是防止誤碼的擴散，當一個宏塊條出現(xiàn)誤碼時，不影響后續(xù)的宏塊條解碼。57 宏塊：宏塊層由宏塊頭加塊層數(shù)據(jù)組成，圖像以亮度數(shù)據(jù)矩陣為基準分為1616像素的宏塊，宏塊是進行運動補償?shù)幕締挝?。一個宏塊包含個8 8的亮度塊，依據(jù)類的不同，一個宏塊還包含 兩個8 8色度塊(R-Y和B-Y各一個，4:2:0取樣時)、四個8 8色度塊( R-Y和B-Y各兩個，4:2:2取樣)或 八個88色度塊 ( R-Y和B-Y各四個， 4:4:4 取樣時) 。 塊：塊是MPEG碼流的最底層，每個塊是

52、一個8 8 像素的數(shù)據(jù)矩陣。每個塊中只含有一種信號元素，即它或是亮度數(shù)據(jù)矩陣，或是某中色度數(shù)據(jù)矩陣。塊是進行DCT運算的單位，宏塊在進行DCT運算之前要被分成若干個塊。58 MPEG中的三種圖像類型即碼流組成 三種圖像類型 MPEG是基于DCT、運動補償和Huffman編碼算法的，在壓縮中使用了幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮兩種方式。為了在編碼中實現(xiàn)最大的壓縮比， MPEG使用三種類型的圖像，即I幀、P幀和B幀。 I幀(Intra-Frame)是幀內(nèi)壓縮，不使用運動補償，提供中等的壓縮比。由于I幀不依賴于其他幀，所以是隨機存取的入點，同時是解碼中的基準幀。 一個圖像組總是以I幀開頭的，I幀壓縮可以得到6:

53、1的壓縮比而不產(chǎn)生任何可覺察的模糊現(xiàn)象。 P幀(Predicated-Frame)根據(jù)前面的I幀或P幀進行預(yù)測(向前預(yù)測)，使用運動補償算法進行壓縮，因而壓縮比要比I幀高，數(shù)據(jù)量平均達到I幀的1/3左右。P幀是對前后的B幀和后繼的P幀進行解碼的基準幀。P幀本身是有誤差的，如果P幀的前一個基準幀也是P幀，就會造成誤差傳播。 B幀(Bidirectinal-Frame)是基于內(nèi)插重建的幀，它基于前后的兩個I、P幀或P、P幀，它使用雙向預(yù)測，數(shù)據(jù)量平均可以達到I幀的1/9左右。B幀本身不作為基準，因此可以在提供更高的壓縮比的情況下不傳播誤差。 59 碼流組成 一個GOP由一串I、B、P幀組成，起始為

54、I幀。GOP的長度是一個I幀到下一個I 幀的間隔，這個長度是可變的，長GOP可以提供高的壓縮比，但是會造成隨機存取的延遲（必須等到下一個I幀）和誤差的積累（P幀的誤差傳播）。一般是一秒內(nèi)有兩個I幀，用來作為隨機存取的入口。 在MPEG-2中沒有規(guī)定GOP的結(jié)構(gòu)，幀重復(fù)方式可以是I、P，I、B，I、B、P，I、B、B、P，甚至全部是I幀。一種典型圖像幀序為：IBBPBBPBBPBBIBBPBBPBBPBBI。B幀和P幀要求計算機有更強的功能。有些壓縮器不能產(chǎn)生B幀或者連P幀也不能產(chǎn)生，則圖像的壓縮結(jié)果將有很明顯的間斷。 在MPEG-1中，每個I幀圖像含有152Kb，P幀圖像含有80Kb， B幀圖

55、像含有23Kb，一個典型GOP由1個I幀、 3個P幀、 8個B幀組成，所以，一個GOP的數(shù)據(jù)量為152+803+238=576Kb，平均每幀為48Kb，幀頻為25Hz時，其視頻碼率為4825=1.2Mb/s。60 4. 信道編碼 提高數(shù)據(jù)傳輸效率，降低誤碼率是信道編碼的任務(wù)。信道編碼的本質(zhì)是增加通信的可靠性。 數(shù)字信號在傳輸中往往由于各種原因，使得在傳送的數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生誤碼，從而使接收端產(chǎn)生圖象跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。所以通過信道編碼這一環(huán)節(jié)，對數(shù)碼流進行相應(yīng)的處理，使系統(tǒng)具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生。誤碼的處理技術(shù)有糾錯、交織、線性內(nèi)插等。 A、糾錯

56、 在信道編碼過程中將附加數(shù)據(jù)（如奇偶校驗位）加于數(shù)據(jù)流之中，在接收端通過奇偶校驗位來發(fā)現(xiàn)有錯誤的數(shù)據(jù)字，并給予糾正，糾錯的方法有保持前面的字和線性內(nèi)插等。數(shù)字電視系統(tǒng)一般采用RS等外編碼方式進行糾錯處理。 B、 交織 交織是一種極復(fù)雜的過程，是對糾錯過程的補充，交織的基本原理是在編碼時將數(shù)碼流按已定義的規(guī)則“攪亂”，在接受端再將那些“攪亂”的數(shù)據(jù)字按相反的規(guī)則重新排列，使之恢復(fù)出原始次序。在DVB中是采用了卷積交織的糾錯技術(shù)。61 數(shù)字電視中常用的糾錯編碼 RS碼 RS碼即里德-所羅門碼，是Reed和Solomon與1960年提出來的，是在伽羅華域(Galois Field，GF)中運算的，是

57、BCH（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）碼的一種。 BCH碼是能夠糾正多個錯誤的的糾錯碼，糾錯能力強，構(gòu)造方便，易于實現(xiàn)。 卷積碼 卷積碼非常適用于糾正隨機錯誤，但是，解碼算法本身的特性卻是：如果在解碼過程中發(fā)生錯誤，解碼器可能會導(dǎo)致突發(fā)性錯誤。在卷積碼的上部采用RS碼塊， RS碼適用于檢測和校正那些由解碼器產(chǎn)生的突發(fā)性錯誤，其功能強大。 Turbo碼 1993 年誕生的Turbo 碼，對于當時歐洲的DVB 來講太新了，對ATSC 更是如此。雖然如此，VLSI 的法國子公司ComAtlas 開發(fā)了單片Turbo 碼編/解碼器，它的運行速率達40Mb/s。該芯片集成了一個3

58、232 交織器，據(jù)報道其性能至少和傳統(tǒng)的RS 外碼和卷積內(nèi)碼的級聯(lián)一樣好。62 交織 在實際應(yīng)用中，比特差錯經(jīng)常成串發(fā)生，這是由于持續(xù)時間較長的衰落谷點會影響到幾個連續(xù)的比特，而信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才最有效。為了糾正這些成串發(fā)生的比特差錯及一些突發(fā)錯誤，可以運用交織技術(shù)來分散這些誤差。實現(xiàn)交織和解交織可以使用卷積方式。 63 666 美國的HDTV（ ATSC ） 1 概述 美國HDTV研究的指導(dǎo)思想據(jù)稱首先是考慮美國電視接收機所有者和電視廣播業(yè)者的利益以及美國的國情。在美國，地面電視廣播迄今仍占其電視業(yè)務(wù)的一半以上，全國各地的地區(qū)電視臺組成全國性的地面電視廣播網(wǎng)。

59、各個地方臺服務(wù)于特定的城鄉(xiāng)，只有國家級的節(jié)目才用衛(wèi)星等遠距離手段來傳送。因此，美國在發(fā)展高清晰度電視時首先考慮的是如何通過地面廣播網(wǎng)(6MHz帶寬)進行傳輸。 1988年9月，F(xiàn)CC(Federal Communications Commission：美國聯(lián)邦通信委員會)作出決定：美國的新一代電視必須與現(xiàn)有NTSC接收機的收看性能相兼容，它的播出不能打亂現(xiàn)有電視頻道的劃分。這從根本上否定了美國采用MUSE方案的可能性。1990年3月FCC修改了HDTV的條件：取消了與NTSC接收機兼容的要求，但仍然堅持節(jié)目兼容和保持現(xiàn)有頻道的劃分。由于突破了“接收機兼容”的框框，可以充分利用數(shù)字圖像壓縮編碼、

60、數(shù)字伴音壓縮編碼、數(shù)字多路復(fù)用和數(shù)字調(diào)制等先進技術(shù)，美國通用儀器(GI)公司于1990年5月首先提出數(shù)字HDTV系統(tǒng)Digicipher之后、美國又有三套數(shù)字HDTV方案相繼問世，它們是DSC - HDTV、AD - HDTV、CCDC。 64 上述四套方案的圖像壓縮編碼方法各有特色，但其基本工作原理與CCITT (國際電報電話咨詢委員會，International Telegraph and Telephone Consultative Committee的縮寫，源出于法文 Comit Consultatif International Tlgraphique et Tlphonique )