電視技術培訓知識

計算機與通信學院電視原理目前一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.1

數(shù)字彩色電視制式概述模擬彩色電視制式的缺陷高清晰度電視的需求數(shù)字技術的發(fā)展國際電信聯(lián)盟(ITU)對高清晰度電視的定義：①垂直和水平方向的空間分解力大致是CCIR601號建議書中規(guī)定值的兩倍，例如水平1920像素，垂直1080像素；②寬高比為16:9，屏幕對角線長度大于1米，并配有多聲道優(yōu)質伴音；③觀看距離為屏幕高度的三倍時，圖像的主觀質量接近或達到觀看真實景物的效果，相當于35mm電影放映的圖像質量。

多極化的傳輸標準目前二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點美國1986年以前支持日本的MUSE制1987年提出發(fā)展ATV(AdvancedTelevision，高級電視)1990年5月,美國GI公司正式發(fā)表全數(shù)字HDTV傳輸制式——DigiCipher1993年5月成立HDTV大聯(lián)盟(GrandAlliance,GA)，著手制定統(tǒng)一的美國HDTV標準1995年4月通過了ATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)數(shù)字電視標準目前三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點歐洲1981年英國獨立廣播公司研制出C-MAC(MultipledAnalogueComponent)制:

亮度、色差時分，兩個色差逐行輪換，射頻載波調頻傳送，視頻帶寬8.4MHz1986年提出HD-MAC制 受美國數(shù)字制式影響，1993年開展DVB(DigitalVideoBroadcasting)研究1995年，歐洲成立了DVB聯(lián)盟，共同制定數(shù)字電視的DVB標準：

DVB-S(Satellite)、DVB-C(Cable)、DVB-T(Terrestrial)目前四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點日本日本廣播協(xié)會(NHK)1970-80年代提出模擬高清晰度電視制式——MUSE制（多重亞奈抽樣編碼）：

1125行，60場，隔行掃描，16:9幅型比；色度信號與亮度信號時分復用：TCI（時間壓縮合成）；多重亞奈抽樣壓縮信號頻帶：4場傳送1幅HDTV圖像；8.1MHz帶寬，調頻傳送1996年啟動數(shù)字電視研制1998年9月制訂ISDB-T(IntegratedServicesDigitalBroadcasting-Terrestrial)數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)標準，與歐洲的DVB-T類似目前五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點中國2002年組建音視頻技術（AVS）標準工作組2006年視頻部分正式頒布為國家標準需要注意：上述標準適用于HDTV和SDTV目前六頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點

4.1.2通用的壓縮編碼標準數(shù)據(jù)壓縮的必要性4:2:2，PAL：864×625×25×2×8=216Mb/s(108MHz)數(shù)字電視系統(tǒng)框圖目前七頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點

通用的信源編碼標準MPEG-2MPEG(MovingPicturesExpertsGroup)即活動圖像專家組，建立于1988年MPEG-1：4:2:0采樣壓縮，每秒1.5Mbps的傳輸碼率，圖像大小352×240，掃描頻率30場/秒。圖像質量比電視略強，適合于非專業(yè)視頻領域，如VCD等。MPEG-4：一種廣域傳輸標準，傳輸碼率10kbps-1Mbps，于2000年正式成為國際標準:內容的交互性,高效的壓縮性，通用的訪問性目前八頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點MPEG-2：1994-1996年提出的用于廣播電視的視頻壓縮標準?！癙rofile”和“Level”(“型”和“級”)

按視頻格式分四個級 按編碼工具分五個型 “級”與“型”的若干組合構成MPEG-2視頻編碼標準在某種特定應用下的子集：對某一輸入格式的圖像，采用特定集合的壓縮編碼工具，產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內的編碼碼流。在20種可能的組合中，目前有11種是已獲通過的，稱為MPEG-2適用點。目前九頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點

圖像輸入格式最大輸出碼率主型高型低級LLITU-R601標準的1/44Mb/s

352×240×30pel/s352×288×25pel/s主級ML符合ITU-R601標準15Mb/s20Mb/s720×480×30pel/s720×576×25pel/s高1440級H14LITU-R601標準的4倍（4:3）60Mb/s80Mb/s1440×1152×30pel高級HLITU-R601標準的4倍(16:9)80Mb/s100Mb/s1920×1152×30pel目前十頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點碼率簡單型SP主型MP信噪比可分級型SNRP空間可分級型SSP高型HP低級LL

44

主級ML151515

20高1440級H14L

60

6080高級HL

80

100目前十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點MPEG-2適用點目前十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點

視頻信源編碼的理論依據(jù)原始圖像數(shù)據(jù)在空間及時間上的統(tǒng)計冗余度很大，存在大量無需傳送的多余信息：圖像的相鄰像素、相鄰行之間存在很強的相關性——空間相關性相鄰場或幀對應像素間存在相關性——時間相關性信息保持無損壓縮編碼人眼對圖像細節(jié)、幅度的變化、圖像的運動不同時具有最高的分辨力：信息非保持有損壓縮編碼4.2視頻信源編碼原理目前十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.2.2預測編碼原理預測編碼概述預測編碼也稱為差分脈沖編碼調制(DPCM，DifferentialPulseCodeModulation)，使用已編碼像素的線性組合對未編碼像素進行預測，傳送其預測誤差（殘差）。約80%-90%以上的殘差信號的絕對值落在16-18個量化級以內?？梢杂幂^少的比特表示差值，達到數(shù)據(jù)壓縮的目的。幀內預測采用1階前值預測，利用空間相關性；幀間預測采用1階前向預測或2階雙向預測，利用時間相關性。預測編碼的主要缺點是抗誤碼能力差。若傳輸中產(chǎn)生誤碼，由于遞歸預測算法，對于幀內編碼會使誤差擴散到圖像中一個較大的區(qū)域，對于幀間編碼會使誤差擴散到后續(xù)的若干幀中。目前十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點為便于聯(lián)合運用幀內編碼和幀間編碼技術，把由連續(xù)的電視畫面組成的視頻序列（sequence）劃分為許多圖像組（GOP,GroupofPicture），每個圖像組由幾幀或十幾幀圖像組成，這些圖像相互間存在預測和生成關系。采用幀內預測編碼的圖像稱為I圖像(Intra-CodedPicture)采用前向幀間預測編碼的圖像稱為P圖像(Predictively-CodedPicture)采用雙向幀間預測編碼的圖像稱為B圖像(Bidirectionally-CodedPicture)下頁為由9幀圖像組成的GOP示意圖目前十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點編碼器輸入端或解碼器輸出端的顯示順序編碼器輸出端或解碼器輸入端的編解碼順序目前十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點 視頻數(shù)據(jù)結構

塊:Block8×8像素塊宏塊:Macroblock16×16像素塊像條:Slice——由多個Macroblock組成圖像組：GOP視頻序列：Sequence圖像：Picture目前十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點宏塊的組成4:2:0格式的宏塊4:2:2格式的宏塊4:4:4格式的宏塊宏塊的三種構成方式，其中亮度塊的數(shù)目均為4，而色度塊的數(shù)目分別為2、4和8。目前十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點在對I圖像進行幀內預測編碼之前，首先對每一個8×8的像塊進行二維離散余弦變換（DCT，DiscreteCosineTransform），將像塊變換為由8×8個變換系數(shù)組成的系數(shù)塊。位于系數(shù)塊左上角的第一個系數(shù)是像塊中8×8個像素的平均值，代表像塊的直流分量，稱為DC系數(shù)，其余系數(shù)為AC系數(shù)。幀內預測編碼是對各個系數(shù)塊的DC系數(shù)進行的，目的是去除在相鄰像塊的直流分量之間較強的相關性。幀內預測編碼只在像條所在的區(qū)域進行。幀內預測編碼采用前值預測：目前十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點幀間預測編碼是以圖像組GOP為單位進行的I圖像——幀內編碼圖像，其編碼不依賴于其它圖像，它還是P圖像和B圖像編碼、解碼的參考圖像。使用周期性的I幀便于初始化接收機和捕獲頻道。I幀出現(xiàn)的頻度可以變化，由編碼器選擇。P圖像——前向編碼預測圖像，像素的預測值為其前面一幀I圖像或P圖像中相應像素值，即幀間運動補償前值預測。B圖像——雙向預測編碼圖像，像素的預測值為其前后相鄰幀相應像素值的加權平均。B圖像不能作為其它圖像的編碼參考圖像。使用B幀可提高壓縮效率，但需要幀存儲器。目前二十頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點幀間預測編碼中的運動補償

最簡單的時域預測就是用前一幀作為當前幀的預測參考幀。 一個視頻序列里兩個相鄰幀如右圖所示。第一幀作為第二幀的參考幀，殘差是第二幀與參考幀之差。目前二十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點

在右圖中，中間灰度代表差值為零，淺灰和深灰分別對應正、負差值。這種簡單預測的明顯問題是殘差幀中剩余能量太多，也就是說預測后還有很多信息需要壓縮。多數(shù)殘差是由于兩幀之間物體運動引起的，所以更好的預測是在兩幀之間進行運動補償。 目前二十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點運動補償預測示意圖目前二十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點運動矢量：表示從編碼幀到參考幀像素運動的方向和距離。運動估值：通過比較參考幀與編碼幀中的圖像，求出運動物體像素的運動矢量。運動補償：考慮了運動矢量的幀間預測稱為具有運動補償?shù)膸g預測。采用塊匹配算法進行運動估值攝像機所攝取的景物的運動可能是十分復雜的，精確對每個像素進行運動估值是十分困難的。在許多情況下物體上的各個像素均做相同的 運動，這時只需估計其整體的運動就可以了。目前二十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點塊匹配算法：對每個編碼幀宏塊中的16×16亮度塊，在參考幀中一定搜索范圍內，搜索與它最相似的亮度塊——匹配塊，并根據(jù)匹配塊與它的坐標差，確定運動矢量。目前二十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點像塊匹配程度的判定常采用平均絕對差準則（MAD，MeanAbsoluteDifference），即在搜索范圍內按下式求幀間像素塊亮度差的絕對值的平均值。當MAD(i,j)達到最小時，兩個像素塊匹配。此時運動矢量為MV（i,j）。這種搜索方法稱為全搜索，運算量相當大。為加快搜索過程，提出了三步法、共軛方向法、正交搜索法等，但效果不如全搜索，全搜索仍然是通用的方法。目前二十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點MPEG-2中運動補償?shù)木仁前胂袼?，H.264中運動補償?shù)木仁撬姆种幌袼?，都需要在參考幀中根?jù)已知整像素值，用線性內插的方法得到半像素和四分之一像素值以后，再進行塊匹配計算。目前二十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點目前二十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點B幀圖像的幀間預測編碼 預測值是其前面參考幀的前向預測值與其后面參考幀的后向預測值的平均值——雙向預測。 在進行運動補償時，需要前向和后向兩個運動矢量。 圖4-9

在圖像序列中，P幀和B幀傳送的是像素值與預測值的差值和每個宏塊的運動矢量?？紤]到鄰近宏塊間運動矢量存在相關性，對運動矢量也采用預測編碼。

目前二十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點幀間預測模式為了既能處理逐行掃描圖像，又能處理隔行掃描圖像，數(shù)字電視的幀間預測編碼主要有兩類：幀預測和場預測。幀預測：預測來自于最近的重構參考圖像。P幀預測示意B幀預測示意目前三十頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點P場預測：預測來自于最近的重構參考圖像。編碼幀中第一場圖像的預測編碼幀中第二場圖像為底場的預測目前三十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點B場預測：用于預測的兩個參考場來自于最近的解碼參考頂場和底場。編碼幀中第二場圖像為頂場的預測B場圖像或B幀圖像的預測目前三十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.2.3變換編碼原理變換編碼是為了將圖像數(shù)據(jù)或運動補償殘差數(shù)據(jù)轉換到變換域，以去除空間相關性，對變換后的系數(shù)編碼，達到數(shù)據(jù)壓縮的目的。變換編碼系統(tǒng)基本結構目前三十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點離散余弦變換(DCT，DiscreteCosineTransform) 考慮到空間相關性只在一定范圍內存在，變換是以塊為單位進行的，采用8×8塊。 設由8×8像素組成的像素塊用矩陣X表示，變換后的系數(shù)塊用矩陣Y表示，則：

正向DCT

反DCT

其中C表示8×8的DCT矩陣，CT是其轉置矩陣C滿足正交矩陣性質目前三十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點右圖為8×8DCT基本圖像。任何8×8圖像塊都可以用基本圖像與變換系數(shù)乘積的組合來表示。DCT系數(shù)矩陣左上角系數(shù)y00對應空間直流分量，稱為DC系數(shù)，其他63個對應交流分量，稱為AC系數(shù)。目前三十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點目前三十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點經(jīng)過DCT變換后，64個樣值仍然得到64個系數(shù)。原樣值是9比特，數(shù)據(jù)從0～511；得到的直流系數(shù)的范圍是0～4095，交流系數(shù)的范圍是-2048～2047；量化之后大多數(shù)高頻分量的系數(shù)變?yōu)?。人眼對低頻分量比較敏感，對高頻分量則不太敏感；因而量化的結果是去掉了不太重要的高頻分量，降低了碼率。

I幀：系數(shù)矩陣左上角部位的系數(shù)對應空間低頻分量，采用較小的量化間隔，位于右下角部位的系數(shù)采用較大的量化間隔。

P幀和B幀：是對幀間預測差值的變換，DCT系數(shù)不僅僅決定于空間頻率，故采用相同的量化間隔。DCT系數(shù)的量化目前三十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點816192226272934161622242729343719222627293434382222262729343740222627293235404826272932354048582627293438465669272935384656698316161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616對于I幀的亮度和色度的量化加權矩陣對于P幀和B幀的亮度和色度的量化加權矩陣目前三十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點對自然景物圖像的統(tǒng)計表明，DCT系數(shù)矩陣的能量集中在反映水平和垂直低頻分量的左上角。圖游程編碼的方法是將掃描得到的一維序列轉化為一個由二元數(shù)組(run,level)組成的數(shù)組序列，其中run表示連零的長度，level表示緊接在這串連零之后出現(xiàn)的非零值。當剩下的所有系數(shù)都為零時，用符號EOB(EndofBlock)來代表。游程編碼(RLC，RunLengthCoding)目前三十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點幀圖像的DCT系數(shù)分布（按非零系數(shù)可能性畫圖）場圖像的DCT系數(shù)分布（對照幀圖像，左側有更多的非零系數(shù)，這是由于場圖像在垂直方向有更強的高頻分量）對應這兩種圖像結構，規(guī)定了兩種掃描方式，Zigzag掃描與交替掃描。目前四十頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點經(jīng)DCT變換以后，系數(shù)大多數(shù)集中在左上角，即低頻分量區(qū)，因此按Zigzag掃描讀出實際上是按二維頻率的高低順序讀出系數(shù)的。掃描后出現(xiàn)連零的機會比較多，特別到最后，如果都是零，在讀到最后一個數(shù)后，只要給出“塊結束”（EOB）碼，就可以結束輸出，因此節(jié)省了很多碼率。如圖

目前四十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.2.4熵編碼原理熵編碼（EntropyCoding）是一類無損編碼，編碼后的平均碼長接近信源的熵?；舴蚵?Huffman)編碼：變長編碼，對出現(xiàn)概率大的信源符號分配較短的碼字，對出現(xiàn)概率小的信源符號分配較長的碼字，以獲得較短的平均碼長。運動矢量的熵編碼：對運動矢量的水平和垂直方向差值進行熵編碼。DCT系數(shù)的熵編碼目前四十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.2.5MPEG-2視頻編碼器和解碼器MPEG-2視頻編碼器目前四十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點MPEG-2視頻解碼器目前四十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.3ATSC數(shù)字電視制式水平×垂直有效像素幅型比60/59.94逐行60/59.94隔行30/29.97逐行24/29.97逐行1920×1080（方像素）16:9√√√1280×720（方像素）16:9√√√704×480（寬屏）16:9√√√√704×480（CCIR601）4:3√√√√640×480（VGA，方像素）4:3√√√√ATSC制的視頻格式4.3.1ATSC制概述目前四十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點系統(tǒng)分為三部分：信源編碼和壓縮、業(yè)務復用和傳送、射頻發(fā)送。目前四十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點信源編碼和壓縮 視頻編碼和壓縮——MPEG-2

音頻編碼和壓縮——DolbyAC-3(384Kb/s,5.1聲道)，AAC

輔助數(shù)據(jù)——條件接收(CA)等控制數(shù)據(jù)業(yè)務復用和傳送把不同信息類型的比特流打成包給每一個包以唯一的標識符(ID)將視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)比特流包時分復用組合成傳送包(TSP)射頻發(fā)送對傳送流進行信道編碼和調制，形成用于發(fā)送的射頻信號調制系統(tǒng)的兩種模式：

8VSB調制的地面廣播模式(19Mb/s) 16VSB調制的有線高比特率模式(38Mb/s)目前四十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點目前四十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.3.2傳送層的功能和格式數(shù)字電視碼流有多個不同的層次和類型：ES、PES、PS、TS。ES(ElementaryStream)基本流，是直接從編碼器出來的數(shù)據(jù)流，可以是視頻數(shù)據(jù)流，音頻數(shù)據(jù)流，或其他編碼數(shù)據(jù)流。PES(PacketizedElementaryStream)打包基本流，ES流經(jīng)過PES打包器之后，被轉換成PES包。PS(ProgramStream)節(jié)目流，是將一個或幾個具有公共時間基準的PES組合成的復用流。PS流比較適用于相對誤碼率小的傳輸環(huán)境中，如交互式多媒體環(huán)境和媒體存儲管理系統(tǒng)。TS(TransportStream)傳輸流，是有一個或幾個不同的PES經(jīng)傳輸流打包后組成的復合流。TS流更適合在有干擾或誤碼的環(huán)境中傳輸。目前四十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點目前五十頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點PES包起始碼前綴比特流IDPES包長度PES包頭標志PES包頭長度PES包頭區(qū)（可變長度）PES包數(shù)據(jù)塊（可變長度）PES包頭標志（說明比特流特性的標識符）：加擾指示，優(yōu)先級指示，數(shù)據(jù)相配指示，有無版權，原版或復制，有無PTS（顯示時間標志）和DTS（解碼時間標志），包頭是否含時鐘基準，包頭是否含比特率，包頭是否含說明流來源的DSM(數(shù)字存儲媒體)模式的字段，是否有CRC（循環(huán)冗余校驗），是否有擴展段。PES包頭區(qū)（各段可選）：

PTS/DTS，DSM模式，附加復制信息，擴展數(shù)據(jù)，填充字節(jié)PES包數(shù)據(jù)塊：有效負載數(shù)據(jù)，即來自相應編碼器的一個連續(xù)的基本流。

目前五十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點TS包固定長度（188字節(jié)）：包頭（4字節(jié)） 包同步，包識別（PID），連續(xù)計數(shù)，加擾控制等適配區(qū)（可變長度） 同步和定時——對27MHz系統(tǒng)時鐘（STC）周期性抽樣形成的節(jié)目時鐘基準 (PSR)，每100ms至少傳送一次 基本流的隨機進入點指示——頻道切換用 本地節(jié)目插入指示有效負載數(shù)據(jù)（最多184字節(jié)）包頭適配區(qū)

有效負載數(shù)據(jù)視頻音頻視頻音頻視頻音頻視頻……每一個新的PES包需要啟動一個新的TS包目前五十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.3.3前向糾錯信道編碼48個0+187個信息字節(jié)20個校驗字節(jié)去信道能量擴散RS編碼交織卷積編碼8VSB調制傳送流包ATSC制信道編碼和調制RS編碼及其糾錯譯碼

RS（207，187），縮短的RS（255，235）187個信息字節(jié)20個校驗字節(jié)1個同步字節(jié)目前五十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點縮短的RS（255，235）對應于域生成多項式：

中的元素由0和組成是的一個本原根。加法：模2加，即二進制異或運算乘法：目前五十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點元素二進制十進制000000011000000102000001004000010008000100001600100000320100000064100000001280001110129目前五十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點

校驗生成多項式：187個信息字節(jié)信息多項式：

校驗多項式：

20個校驗字節(jié)：A信息字節(jié)B152165121121240185174A0BRS(207,187)RS(207,187)編碼電路目前五十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點RS(207,187)碼：碼字多項式：可糾正t=10個字節(jié)或80比特的誤碼無誤碼時c(x)能被g(x)整除，有誤碼時c(x)不能被g(x)整除，收端根據(jù)余式和商式確定誤碼的位置和樣式，實現(xiàn)糾錯譯碼。目前五十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點卷積編碼及維特比譯碼基礎知識110001100/010/001/111/111/101/100/010/00M2M1y1y0x

0000000000

010101

1010101010101010000000010101011111111111111100011011用于ATSC制的1/2比率4狀態(tài)反饋卷積編碼器(a)編碼器結構圖(b)狀態(tài)圖(c)格形圖

（4-52）

目前五十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點

對于長度為L的bit序列，由于誤碼，存在條不同的可能路徑。從這些可能的不同路徑中找到編碼時走過的路徑，進而推算出編碼時的輸入bit。維特比譯碼從所產(chǎn)生的各種可能路徑中找出一條最大似然路徑，使沿著這條路徑得到的序列與接收的碼序列相同或差別最小。設格形圖上的序列為，接收到的幅度失真的碼序列為，其判決再生的序列為，則格形圖序列與接收序列之間差別測度：漢明距離（硬判決）若發(fā)送端將碼序列映射為電平序列，接收到的幅度失真的電平序列量化編碼為，格形圖上的數(shù)字序列為，則格形圖序列與接收序列之間的差別測度：歐幾里得距離（軟判決）

ATSC制維特比譯碼采用軟判決，其最大似然路徑是歐幾里得距離為最小的路徑。目前五十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點TCM-8VSB調制技術從格形圖上可以看出，在兩個狀態(tài)間至少需要3個時間段才有不同的編碼路徑，維特比譯碼從這些路徑中選擇與接收到的幅度失真電平序列歐幾里得距離為最小的路徑，從而實現(xiàn)糾錯譯碼。這些路徑之間的最小歐幾里得距離越大，信號的抗噪能力越強。ATSC制采用ASK調制（幅移鍵控調制）若將兩比特數(shù)據(jù)映射為4電平符號：Ai=-3,-1,1,3,分別調制4個不同幅度的高頻信號，稱為4ASK調制。直接映射時，最小歐幾里得距離為2，用平均功率歸一化的最小歐幾里得距離為D0=0.894，8ASK歸一化的最小歐幾里得距離為D0=0.436。ATSC制采用2/3比率的格形編碼，格形圖的歐幾里得自由距離為dfree=3D0=3×0.436=1.31。編碼增益G=20lg(1.31/0.894)=3.32dB目前六十頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點預編碼器格形編碼器DM2M1Z2Z1Z08VSB000-7001-5010-3011-1100+1101+3110+5111+78VSBX1X2Y1Y2Z1Z2Z0(a)8VSB格形編碼器(a)格形編碼器、預編碼器和符號映射器；(b)格形圖(b)8電平符號映射器格形編碼器預編碼器00010001011010000000110111111001001100110111101100011011狀態(tài)目前六十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點預編碼器格形編碼器DM2M1Z2Z1Z08VSB000-7001-5010-3011-1100+1101+3110+5111+78VSBY1Y2Z1Z2Z08電平符號映射器格形編碼器預編碼器目前六十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點交織通過交織(interleaving)可使突發(fā)差錯分散為隨機差錯，以充分發(fā)揮糾錯編碼的作用。

段間卷積字節(jié)交織器：由I=52個分支組成，在第j(j=0,1,…,I-1)分支上設有容量為jM個字節(jié)的移位寄存器，M=4

N=IM=52×4=208

即4個切換周期正好是一個糾錯編碼包的長度。

交織器用參數(shù)描述，對于(208,52)交織器交織前同一數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)在交織后將分散到52個數(shù)據(jù)段中(一個糾錯編碼包對應一個數(shù)據(jù)段)。段內交織：是與格形編碼結合進行的，由每字節(jié)1位置切換的12個格形編碼器組成。目前六十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點能量擴散（隨機化）改善傳輸頻譜特性

隨機化電路是一個

16bit最大長度偽隨機碼發(fā)生器，其生成多項式為由它生成的偽隨機二進序列（PRBS,Pseudo-randomBinarySequence）與輸入碼流進行模2加，使數(shù)據(jù)隨機化。d0d1d2d7d3d4d5d6使能D0D1D2D7D3D4D5D6ATSC制的隨機化電路每個數(shù)據(jù)場的第一個數(shù)據(jù)段的段同步期間初始化F180H目前六十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點VSB數(shù)據(jù)幀和頻譜隨機化RS編碼器交織器格形編碼器復用器導頻信號插入VSB

調制器射頻上變頻器段同步場同步VSB發(fā)射機框圖65.38導頻抑制載波10.7ATSC制射頻信號頻譜目前六十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點段同步場同步#1場同步#2

數(shù)據(jù)+FEC

數(shù)據(jù)+FEC313段313段828符號4數(shù)據(jù)段832符號（208字節(jié)）數(shù)據(jù)段同步數(shù)據(jù)段同步4符號4符號數(shù)據(jù)+FEC24.2ms24.2ms+5+3-1+1-3-5-7+7導頻1.251段（77.3um）PN511PN63PN63PN63模式保留符號率Rs=10.76MS/s有效負載數(shù)據(jù)率Rp=19.28Mb/sVSB數(shù)據(jù)幀結構目前六十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.4DVB制式水平×垂直有效像素幅型比50逐行60/59.94逐行25逐行25隔行30/29.9724/23.976逐行30隔行29.97隔行29.97/23.976逐行1440×115216:9√1920×108016:9√√√√√1920×103516:9√√√1280×72016:9√√√√720×5764:3/16:9√√√544480

×5763524:3/16:9√√720×4804:3/16:9√√√√640×4804:3√√√√544480×4803524:3/16:9√√352×2884:3/16:9√352×2404:3/16:9√4.4.1DVB制的視頻格式與接口DVB制的視頻格式目前六十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點DVB設備的接口SPI

同步并行接口，用在設備相距較近的場合。它有11對信號線，并行地發(fā)送時鐘、數(shù)據(jù)（占8對信號線）和同步信號等。全部信號與時鐘同步，它的頻率隨傳送流的碼率而定。SSI

同步串行接口，是同步并行接口的一種擴展。它的功能與SPI相當，只是在兩端進行了并串的正、反變換。這種接口使用的連接速率就是傳送流的碼率，傳輸介質可以是電纜或光纖。SSI目前用得較少。ASI

異步串行接口，傳輸介質可以是電纜或光纖。它采用固定的連接速率（270Mbps）。目前六十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點按DVB-T制采用的信道編碼和射頻信號形成的特點，它又被稱為編碼正交頻分復用(COFDM，CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplex)多載波制式。采用“數(shù)據(jù)容器”模型，容納各類數(shù)據(jù)，在一個頻道內實現(xiàn)準無誤碼傳輸。適應8MHz頻道。系統(tǒng)具有單頻網(wǎng)運行能力。能夠克服來自采用相同頻率的鄰近發(fā)射機的類似回波的同頻道干擾。4.4.2DVB-T制概述目前六十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點DVB-T系統(tǒng)功能框圖目前七十頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.4.3DVB-T的信道編碼能量擴散 PRBS生成多項式為 移位寄存器每8個MPEG-2數(shù)據(jù)包初始化一次，初始值為。外編碼 DVB-T的外碼采用RS(204,188)碼，它是由RS(255,239)碼縮短而成的。外交織 數(shù)據(jù)流經(jīng)外碼編碼后送到卷積交織器進行字節(jié)交織。DVB-T采用(204,12)交織器，M=17，I=12，N=IM=204，交織深度為12個糾錯編碼包。內編碼 基于1/2比率64狀態(tài)的基本卷積碼生成的收縮卷積碼目前七十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點編碼比率r收縮圖樣輸出序列路徑的最小自由距離1/2X：1Y：1X1Y1102/3X：10Y：11X1Y1Y263/4X：101Y：110X1Y1Y2X355/6X：10101Y：11010X1Y1Y2X3Y4X547/8X：1000101Y：1111010X1Y1Y2Y3Y4X5Y6X73基本卷積編碼器具有6個移位寄存器，每輸入1個比特輸出2個比特和：

卷積收縮碼圖樣和輸出序列

接收端使用1/2比率的維特比譯碼器，在被收縮的位置上插入一個特殊的符號“×”(=Don’tCare）。目前七十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點內交織x0,x1,x2,…解復用符號交織比特交織I0比特交織I1比特交織I2比特交織I3b0,0,b0,1,…b1,0,b1,1,…b2,0,b2,1,…b3,0,b3,1,…a0,0,a0,1,…a1,0,a1,1,…a2,0,a2,1,…a3,0,a3,1,…y0,y1,…映射I0,I1,…Q0,Q1,…非分層16-QAM的內交織和映射方框圖比特交織：符號交織：2K模式：

8K模式：

QPSK：v=216-QAM：v=464-QAM：v=6

目前七十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點QPSK和QAM調制QPSK調制：一個符號包含2bit即映射到星座圖生成4種相位不同但幅度相同的調制載波：、、稱為四相鍵控調制即QPSK。若原始數(shù)字序列的碼率為R，則經(jīng)QPSK調制后的符號率為R/2，提高了信號傳輸?shù)男省?/p>

11-1-100100111IqQq（對應y0,q）（對應y1,q）QPSK星座圖（bit順序y0,q

y1,q）目前七十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點11-1-10011101101111111IqQq（對應y0,q

y2,q）（對應y1,q

y3,q）均勻16-QAM星座圖（bit順序y0,q

y1,q

y2,q

y3,q）3-3-33101010001001110111001110001000000001010101100100M-QAM調制：一個符號包含bit，M種符號對應星座圖上的M個點

和分別對正交的載波調制，生成M種不同相位或不同幅度的調制載波，稱為M正交幅度調制即M-QAM若原始數(shù)字序列的碼率為R，則經(jīng)M-QAM調制后的符號率為。M越大傳輸效率越高，但在相同的信號平均功率S下，星座點的最小歐氏距離越小，抗誤碼性能越差。

目前七十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十七點4.4.4COFDM信號的形成與傳輸在多徑傳播下，當多徑延時τ較大時，相關帶寬△f=1/τ可能小于信號帶寬，造成頻率選擇性衰落，產(chǎn)生嚴重的碼間干擾。正交頻分復用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）是一種多載波并行傳輸方式，N路降碼率的數(shù)據(jù)符號并行地在N路載波中傳送，使每路載波的帶寬小于△f，有效地抑制碼間干擾。多徑傳播還會引起平坦性衰落和多普勒頻