數(shù)字電視第三講

數(shù)字電視第三講第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六3.1數(shù)字電視信號(hào)是怎樣產(chǎn)生的？數(shù)字電視信號(hào)是由模擬電視信號(hào)經(jīng)過抽樣、量化、編碼后轉(zhuǎn)換為數(shù)字電視信號(hào)。－模/數(shù)轉(zhuǎn)換第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六電視圖像白黃青綠紫紅蘭黑模擬電視信號(hào)抽樣脈沖抽樣值2351995316220量化級(jí)編碼1100011100110101數(shù)字視頻信號(hào)1100011110.890.300.590.11脈沖編碼調(diào)制碼流PCM第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六視頻信號(hào)數(shù)字化的基本參數(shù)：（1）編碼信號(hào)：亮度信號(hào)Y

色差信號(hào)R-YB-Y

編碼方式：每個(gè)樣點(diǎn)8bt量化脈沖編碼調(diào)制PCM編碼第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

（2）抽樣結(jié)構(gòu)：

抽樣結(jié)構(gòu)是指信號(hào)的取樣點(diǎn)在空間和時(shí)間上的相對(duì)位置。

第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六4:4:4結(jié)構(gòu)為亮度信號(hào)樣點(diǎn)為色差信號(hào)樣點(diǎn)第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六4:2:2結(jié)構(gòu)為亮度信號(hào)樣點(diǎn)為色差信號(hào)樣點(diǎn)第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六（3）抽樣頻率：（4∶2∶2標(biāo)準(zhǔn)）亮度信號(hào)：fsY＝13.5MHz

（每秒抽樣13.5×106個(gè)樣點(diǎn))

色差信號(hào):fsR=fsB=6.75MHz

（每秒抽樣6.75×106個(gè)樣點(diǎn))第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六（4）全行樣點(diǎn)數(shù)和數(shù)字有效行樣點(diǎn)數(shù)Y數(shù)字有效行720T144T數(shù)字消隱全數(shù)字行864T行正程行逆程第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六全行樣點(diǎn)數(shù)數(shù)字有效行樣點(diǎn)數(shù)Y864720R-Y432360B-Y432360=13.5×106

點(diǎn)/秒625×25行/秒4:2:2格式：第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

3.2數(shù)字電視信號(hào)壓縮：

3.2.1.為什么要對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行壓縮？未壓縮的數(shù)字電視信號(hào)碼率高，不利于存儲(chǔ)和信道傳輸。

第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六SDTV：每幅圖像的象素：亮度象素：720×576＝414720（Y）色差象素：360×288＝103680（R-Y）

360×288＝103680（B-Y）總象素：622080每秒傳送25幅圖像，每秒傳送象素：622080×25＝15552000每個(gè)象素8bt量化，每秒數(shù)碼率：15552000×8＝124416000bt/s

＝124.416×106bt/s

＝124.416Mbt/s第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

存儲(chǔ)：

1片光盤容量660MB×8＝5280Mbt

只能存儲(chǔ)5280Mbt/124.416Mbt/s＝42s

傳輸：每Hz傳輸2bt數(shù)碼，傳輸1套SDTV需要占用62.28MHz信道帶寬第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六3.2.2.怎樣進(jìn)行數(shù)字電視信號(hào)壓縮？

壓縮依據(jù)：（1）視頻信號(hào)中存在大量冗余度可供壓縮,并且這種冗余度在解碼后還可無失真地恢復(fù);

（2）利用人眼的視覺特性,在不被主觀視覺察覺的容限內(nèi),可以通過減少表示信號(hào)的精度,以一定的客觀失真換取數(shù)據(jù)壓縮。第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

壓縮技術(shù)：

（1）幀內(nèi)壓縮技術(shù)（靜畫壓縮）：

去除圖像空間冗余和圖像灰度冗余。（壓縮比可達(dá)8倍）分塊；離散余弦變換（DCT）；量化；

Z字形編碼。第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

（2）幀間壓縮技術(shù)（動(dòng)畫壓縮）:減少各幀之間信息冗余（壓縮比3～20倍）將圖像分為：

I幀（幀內(nèi)編碼幀）：場(chǎng)景變換后的首幀，按靜畫壓縮方式壓縮；

P幀（前向預(yù)測(cè)幀）：與前面的I幀或P幀進(jìn)行比較，取差值進(jìn)行編碼；

B幀（雙向預(yù)測(cè)幀）：與前面的I幀和后面的

P幀進(jìn)行比較，取最小差值進(jìn)行編碼。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六I1B2B3P4B5B6P7前向預(yù)測(cè)后向預(yù)測(cè)第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六112當(dāng)前幀前一幀后一幀第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六112運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償減法運(yùn)算前一幀運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償圖像當(dāng)前幀差圖像第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六3.2.3.壓縮（信源編碼）標(biāo)準(zhǔn)：（1）MPEG-1主要用于VCD、可視電話、LDTV

圖像格式：亮度Y：352×288

色度Cr、Cb:176×144

原始數(shù)碼率：（325×288＋176×144×2）×25×8

＝30.4128Mbt/s

壓縮數(shù)碼率：1.2Mbt/s

壓縮比（30.4128）÷（1.2）＝25.36

第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六（2）MPEG-2采用分級(jí)編碼格式適應(yīng)不同清晰度要求。用于DVD、SDTV、HDTV①主級(jí)（SDTV）圖像格式：

Y:720×576Cr、Cb:360×288

原始數(shù)碼率：

124.416Mbt/s

壓縮數(shù)碼率：15Mbt/s壓縮比=8.292Mbt/s壓縮比=62.2第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

②高級(jí)（HDTV）寬屏圖像格式：

Y:1920×1080Cr、Cb:960×540

原始數(shù)碼率：

622.08Mbt/s

壓縮數(shù)碼率：

60Mbt/s（衛(wèi)星數(shù)字電視）壓縮比=10.332Mbt/s（有線數(shù)字電視）壓縮比=19.410Mbt/s（地面數(shù)字電視）壓縮比=62.2

第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

（3）MPEG-4兼容MPEG-2，采用精細(xì)可分級(jí)編碼與流媒體技術(shù)。用于IPTV、視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議、圖像監(jiān)控、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。（4）H.264新一代運(yùn)動(dòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，引入面向數(shù)據(jù)包的編碼，有利于存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳輸。主要用于數(shù)字多媒體通信、移動(dòng)數(shù)字電視。第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

圖像信號(hào)的壓縮依據(jù)第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六

3.3碼流復(fù)用：（1）碼流：模擬信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為原始數(shù)據(jù)碼流PCM。圖像、聲音、數(shù)據(jù)PCM經(jīng)過壓縮編碼得到基本碼流ESV、ESA、ESD

基本碼流ESV、ESA、ESD分組打包形成打包基本流PESV、PESA、PESD第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六（2）復(fù)用：節(jié)目復(fù)用：一套節(jié)目的三種打包基本流PES復(fù)用形成節(jié)目碼流PS。傳輸復(fù)用：多套節(jié)目的節(jié)目碼