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1、数字电视第三讲第1页，本讲稿共27页 3.1 数字电视信号是怎样产生的？数字电视信号是怎样产生的？数字电视信号是由模拟电视信号经过数字电视信号是由模拟电视信号经过 抽样、量化、编码后转换为数字电视信号。抽样、量化、编码后转换为数字电视信号。模模/数转换数转换第2页，本讲稿共27页电视图像白黄青绿紫红兰黑模拟电视信号抽样脉冲抽样值2351995316220量化级编码1100011100110101数字视频信号1 1 0 0 0 1 1 110.890.300.590.11脉冲编码调制码流PCM第3页，本讲稿共27页视频信号数字化的基本参数：视频信号数字化的基本参数：（1）编码信号：亮度信号）编码
2、信号：亮度信号 Y 色差信号色差信号 R-Y B-Y 编码方式：每个样点编码方式：每个样点8bt量化量化 脉冲编码调制脉冲编码调制PCM编码编码第4页，本讲稿共27页 （2）抽样结构：）抽样结构：抽样结构是指信号的取样点在空间和时抽样结构是指信号的取样点在空间和时间上的相对位置。间上的相对位置。第5页，本讲稿共27页 4:4:4 结构为亮度信号样点为色差信号样点第6页，本讲稿共27页 4:2:2 结构为亮度信号样点为色差信号样点第7页，本讲稿共27页（3）抽样频率：（）抽样频率：（4 2 2 标准）标准）亮度信号：亮度信号：fsY13.5MHz （每秒抽样（每秒抽样13.5106个样点个样点)
3、色差信号色差信号:fsR=fsB=6.75MHz （每秒抽样（每秒抽样6.75106个样点个样点)第8页，本讲稿共27页（4）全行样点数和数字有效行样点数）全行样点数和数字有效行样点数Y数字有效行 720T144T数字消隐全数字行 864T行正程行逆程第9页，本讲稿共27页全行样点数数字有效行样点数Y864720R-Y432360B-Y432360=13.5106 点点/秒秒62525 行行/秒秒4:2:2格式：第10页，本讲稿共27页 3.2 数字电视信号压缩：数字电视信号压缩：3.2.1.为什么要对数字电视信号进行压缩？为什么要对数字电视信号进行压缩？未压缩的数字电视信号码率高，不利于存储
4、未压缩的数字电视信号码率高，不利于存储和信道传输。和信道传输。第11页，本讲稿共27页SDTV：每幅图像的象素：每幅图像的象素：亮度象素：亮度象素：720576414720 （Y）色差象素：色差象素：360288103680 （R-Y）360288103680 （B-Y）总象素：总象素：622080每秒传送每秒传送25幅图像，幅图像，每秒传送象素每秒传送象素：6220802515552000每个象素每个象素8bt量化，量化，每秒数码率每秒数码率：155520008124416000bt/s 124.416106bt/s 124.416Mbt/s第12页，本讲稿共27页 存储：存储：1片光盘容量
5、片光盘容量660MB85280Mbt 只能存储只能存储5280Mbt/124.416Mbt/s42s 传输：传输：每每Hz传输传输2bt数码，传输数码，传输1套套SDTV需要占需要占用用62.28MHz信道带宽信道带宽第13页，本讲稿共27页 3.2.2.怎样进行数字电视信号压缩？怎样进行数字电视信号压缩？压缩依据：压缩依据：（1）视频信号中存在大量冗余度可供压缩）视频信号中存在大量冗余度可供压缩,并并且这种冗余度在解码后还可无失真地恢复且这种冗余度在解码后还可无失真地恢复;（2）利用人眼的视觉特性）利用人眼的视觉特性,在不被主观视觉察在不被主观视觉察觉的容限内觉的容限内,可以通过减少表示信号
6、的精度可以通过减少表示信号的精度,以一以一定的客观失真换取数据压缩。定的客观失真换取数据压缩。第14页，本讲稿共27页 压缩技术：压缩技术：（1）帧内压缩技术（静画压缩）：）帧内压缩技术（静画压缩）：去除图去除图像空间冗余和图像灰度冗余。像空间冗余和图像灰度冗余。（压缩比可达（压缩比可达8倍）倍）分块；分块；离散余弦变换（离散余弦变换（DCT）；）；量化；量化；Z字形编码。字形编码。第15页，本讲稿共27页 （2）帧间压缩技术（动画压缩）帧间压缩技术（动画压缩）:减少各帧之减少各帧之间信息冗余间信息冗余（压缩比（压缩比320倍）倍）将图像分为：将图像分为：I 帧（帧内编码帧）：场景变换后的首帧
7、，帧（帧内编码帧）：场景变换后的首帧，按静画压缩方式压缩；按静画压缩方式压缩；P 帧（前向预测帧）：与前面的帧（前向预测帧）：与前面的I帧或帧或P帧进行帧进行 比较，取差值进行编码；比较，取差值进行编码；B 帧（双向预测帧）：与前面的帧（双向预测帧）：与前面的I帧和后面的帧和后面的 P帧进行比较，取最小帧进行比较，取最小 差值进行编码。差值进行编码。第16页，本讲稿共27页I1B2B3P4B5B6P7前向预测后向预测第17页，本讲稿共27页112当前帧前一帧后一帧第18页，本讲稿共27页112运动补偿减法运算前一帧运动补偿图像当前帧差图像第19页，本讲稿共27页 3.2.3.压缩（信源编码）标
8、准：压缩（信源编码）标准：（1）MPEG-1 主要用于主要用于VCD、可视电话、可视电话、LDTV 图像格式：图像格式：亮度亮度Y：352288 色度色度Cr、Cb:176144 原始数码率：原始数码率：（3252881761442）258 30.4128Mbt/s 压缩数码率：压缩数码率：1.2Mbt/s 压缩比压缩比（30.4128）（1.2）25.36 第20页，本讲稿共27页（2）MPEG-2 采用分级编码格式适应不同清晰采用分级编码格式适应不同清晰 度要求。度要求。用于用于DVD、SDTV、HDTV 主级（主级（SDTV）图像格式：）图像格式：Y:720576 Cr、Cb:36028
9、8 原始数码率：原始数码率：124.416Mbt/s 压缩数码率：压缩数码率：15Mbt/s 压缩比压缩比=8.29 2Mbt/s 压缩比压缩比=62.2第21页，本讲稿共27页 高级（高级（HDTV）宽屏图像格式：）宽屏图像格式：Y:19201080 Cr、Cb:960540 原始数码率：原始数码率：622.08Mbt/s 压缩数码率：压缩数码率：60Mbt/s（卫星数字电视卫星数字电视）压缩比）压缩比=10.3 32Mbt/s（有线数字电视有线数字电视）压缩比）压缩比=19.4 10Mbt/s（地面数字电视）压缩比（地面数字电视）压缩比=62.2 第22页，本讲稿共27页 （3）MPEG-
10、4 兼容兼容MPEG-2，采用精细可，采用精细可 分级编码与流媒体技术。分级编码与流媒体技术。用于用于IPTV、视频点播、视频会议、图像、视频点播、视频会议、图像 监控、远程教学、远程医疗系统。监控、远程教学、远程医疗系统。（4）H.264 新一代运动图像压缩标准，新一代运动图像压缩标准，引入面向数据包的编码，引入面向数据包的编码，有利于存储和网络传输。有利于存储和网络传输。主要用于数字多媒体通信、移动数字主要用于数字多媒体通信、移动数字 电视。电视。第23页，本讲稿共27页 图像信号的压缩依据图像信号的压缩依据第24页，本讲稿共27页 3.3 码流复用：码流复用：（1）码流：）码流：模拟信号
11、经过模拟信号经过A/D转换为原始数据码流转换为原始数据码流PCM。图像、声音、数据图像、声音、数据PCM经过压缩编码得到经过压缩编码得到基本码流基本码流ESV、ESA、ESD 基本码流基本码流ESV、ESA、ESD分组打包形成打分组打包形成打包基本流包基本流PESV、PESA、PESD第25页，本讲稿共27页（2）复用：）复用：节目复用：一套节目的三种打包基本流节目复用：一套节目的三种打包基本流PES复用形成节目码流复用形成节目码流PS。传输复用：多套节目的节目码流传输复用：多套节目的节目码流PS复用形复用形成传输码流成传输码流TS。TS包长包长188字节。字节。第26页，本讲稿共27页图像编码声音编码数据编码打包器打包器打包器节目复用传输复用图像PCMV1声音PCMA1数据PCMD1基本码流ESV1ESA1ESD1打包基本流PESV1PESA1PESD1节目码流PS1PSn传输码流TS原始数据压缩编码第27页，本讲稿共27页