数字电视技术期末终极复习资料(带试题内容)

1、数字电视技术期末终极复习资料第44页 共44页数字电视技术期末终极复习资料如下复习资料中红色背景的07级考点，即是考试中出现的试题相关内容，全凭师兄我考完后立即回忆的，祝你好过（07级、华师、物理与电信工程学院、周卫星老师）每年考的试卷几乎一样的考试范围16章+附录数字电视考试四种题型: 选择、简答、计算、综合一、选择15、（下面的复习材料中会涉及到，不难，也不偏）二、简答2、（TS*选取节目的具体步骤（有关包头之类的）、所列的编码方式中什么*编码方式是有压缩的*）三、计算2、（课后习题1-10、关于一个数码流100*8bit，经过BS（14,10）内编码 + BCH（10，8）外编码后的数码

2、流总数是？）四、综合2、（霍夫曼编码、课本P34的IPB帧的输入输出顺序，为什么是这样的顺序*）附录：彩色电视的基础知识1、光的颜色客观因素：是它的功率波谱分布；主观因素：是人眼的视觉特性2、光是一种电磁波 。人眼能看见的可见光谱只集中在 频段内。3、彩色三要素亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。(光功率)色调是指颜色的类别，是决定色彩本质的基本参量。(光波长)色饱和度是指彩色所呈现色彩的深浅程度（或浓度）。色调与色饱和度合称为色度。4、三基色原理是指自然界中常见的大部分彩色都可由三种相互独立的基色按不同的比例混合得到。波长为700 nm的红光为红基色R(红)波长为546.1nm的绿光

3、为绿基色G(绿)波长为435.8nm的蓝光为蓝基色B(蓝)5、相加混色是各分色的光谱成分相加，混色所得彩色光的亮度等于三种基色的亮度之和。彩色电视系统就是利用红、绿、蓝三种基色以适当比例混合产生各种不同的彩色。6、在色度学中，通常把由配色方程式配出的彩色光F的亮度用光通量来表示，即：Y = 0.299 R + 0.587 G+ 0.114 B7、人眼的分辨力是指人在观看景物时人眼对景物细节的分辨能力。注：由于人眼对彩色细节的分辨力低（空间分辨力，反映在信号上为频率），所以在彩色电视系统传送彩色图像时，对于图像的细节，可只传黑白的亮度信号，而不传彩色信息。这就是所谓的彩色电视大面积着色原理。利用

4、这个原理可以节省传输的频带。（重点）8、组成图像的基本单元称为像素。图像的顺序传送就是在发送端把被传送图像上各像素的亮度、色度按一定顺序逐一地转变为相应的电信号，并依次经过一个通道传送，在接收端再按相同的顺序，将各像素的电信号在电视机屏幕相应位置上转变为不同亮度、色度的光点，9、当水平和垂直偏转线圈中同时加入锯齿波电流时，电子束既作水平扫描又作垂直扫描，而形成直线扫描光栅，这称为直线扫描。10、隔行扫描是将一帧电视图像分成两场进行交错扫描11、电子束从屏幕左上端开始，按照从左到右、从上到下的顺序以均匀速度一行接一行的扫描，一次连续扫描完成一帧电视画面的方式称为逐行扫描12、根据人眼视觉特性，视

5、觉最清楚的范围是在垂直视角约15、水平视角约20的矩形面积之内。因此，电视机屏幕一般都设计成矩形。我国高清晰度电视的图像宽高比已确定为169。13、亮度是表征发光物体的明亮程度，是人眼对发光器件的主观感受。在电视机或显示器中，亮度是表征图像亮暗的程度，是指在正常显示图像质量的条件下，重显大面积明亮图像的能力14、对比度是表征在一定的环境光照射下，物体最亮部分的亮度与最暗部分的亮度之比。15、数字电视图像分辨力是数字电视系统或图像信号源或信号处理过程或显示器件（屏）等客观上转换、处理、传输或重显图像细节的能力，是数字电视系统、设备或器件的物理性能指标。我国的SDTV和HDTV的图像分辨力分别为7

6、20576像素和19201080像素16、电视图像清晰度是人眼能察觉到的电视图像细节的清晰程度。按图像和视觉的特点，图像清晰度一般从水平和垂直两个方向描述，有时还增加斜向清晰度指标。图像清晰度用“电视线”作单位。1电视线与垂直方向上1个有效扫描行的高度相对应。17、标准彩条信号是一种常用的测试信号，用来对电视系统的传输特性进行测试和调整。18、彩色电视为了与黑白电视兼容，必须传送一个亮度信号，以便黑白电视机接收。在彩色电视中，常用两个色差信号(B-Y)和(R-Y)来代表色度信息彩条中所对应的彩色全为饱和色，称为100饱和度，100幅度(最大幅度)的彩条信号。19、为不引起人眼的闪烁感觉，场频应

7、高于48 Hz。在我国的电视标准中，场频选为50 Hz。随着屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，观看距离变近，场频应相应提高。（重点）目前世界上采用的标准扫描行数有625行和525行。我国采用625行。（重点）20、场频确定为fV=50 Hz，由于采用隔行扫描，则帧频fZ=25 Hz，也就是一帧扫描时间TZ=40 ms。当扫描行数选定为Z=625后，行扫描时间TH=TZ/Z=40 ms/625=64 s，行频fH=fZZ=25 Hz625=15 625 Hz。（重点）21、用一个编码矩阵电路根据Y=0.30R+0.59G+0.11B的亮度公式编出一个亮度信号和R-Y、B-Y两个色差信号22、用色差

8、信号传送色度信号具有以下优点：(1) 可减少色度信号对亮度信号的干扰。当传送黑白图像时，R=G=B，两个色差信号R-Y和B-Y均为零，不会对亮度信号产生干扰。（重点）(2) 能够实现亮度恒定原理。即重现图像的亮度只由传送亮度信息的亮度信号决定。(3) 可节省色度信号的发射能量。在彩色图像中，大部分像素接近于白色或灰色，它们的色差信号为零，小部分彩色像素才有色差信号，因此，发射色差信号比发射R、G、B信号需要的发射能量小。23、我国电视标准规定，亮度信号带宽为06 MHz，色度信号带宽为01.3 MHz（重点）24、三种电视制式：NTSC制：平衡调幅又称为抑制载波调幅。抑制载波调幅可以抑制色度信

9、号对亮度信号的干扰并节省发射功率。采用NTSC制的有日本、加拿大、墨西哥，它采用正交平衡调幅调制方式。PAL制：又称逐行倒相制。所谓逐行倒相，是指将色度信号中FV分量进行逐行倒相。采用PAL制的有英国、荷兰、瑞士、中国（重点）SECAM制：根据时分原则，采用逐行顺序传送两个色差信号的办法，在传输通道中无论什么时间只传送一个色差信号，彻底地解决了两个色度分量相互串扰的问题。SECAM制的亮度信号每行都传送，两个色差信号逐行顺序传送，每一行是亮度信号与一个色差信号同时传送，是一种同时-顺序制。采用SECAM制的有法国（重点）25、图像信号采用调幅方式，伴音信号采用调频方式，调制后的图像信号和伴音信

10、号统称为射频电视信号。（重点）注：电视伴音采用调频制。调频信号可以用限幅来去掉叠加在调制信号上的干扰，以获得较高的音质；伴音采用调频制还可以减小伴音对图像的干扰。26、采用残留边带发射后，射频电视信号的带宽压缩为8 MHz（重点）27、图像信号的最高频率为6 MHz，调幅波频谱宽度为12 MHz。为了便于图像传输，地面广播采用残留边带发送方式，即对00.75 MHz图像信号采用双边带发送，对0.756 MHz图像信号采用单边带发送。28、我国电视频道在甚高频(VHF)段共有12个频道，在特高频(UHF) 段共有56个频道第一章1、数字电视广播系统方框图（重点）该系统由信源编码、多路复用、信道编

11、码、调制、信道和接收机等六部分组成。卫星广播着重于解决大面积覆盖；有线电视广播着重于解决城镇等人口居住稠密地区“信息到户”的问题；地面无线广播由于其独有的简单接收和移动接收的能力，能够满足现代信息化社会“信息到人”的基本需求。1）多路复用是将视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，将多个节目的数据流再复用成单一的数据流的过程。2）信道编码是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。为了能在接收端检测和纠正传输中出现的错误，信道编码在发送的信号中增加了一部分冗余码，因此增加了发送信号的冗余度，即通过牺牲信息传输的效率来换取可靠性的提高。3)调制是指为了提高频谱利用率，把宽

12、带的基带数字信号变换成窄带的高频载波信号的过程。应根据传输信道的特点采用效率较高的信号调制方式，常用的方式有QAM、 QPSK、 TCM、 COFDM和VSB。2.、数字电视与电视数字化处理的区别（重点）现在的模拟彩色电视接收机的电路中采用了多种数字化处理技术，往往自称为数码电视或数字化电视。这些彩色电视机在不改变现行模拟广播电视传输体制的前提下，对解调后的视频和音频的基带信号进行了数字化处理，获得了更高质量的图像和伴音，增加了电视机的功能，但它仍属于模拟电视的范畴，只能接收模拟电视信号，无法接收数字电视信号，与真正的数字电视是两个不同的概念，不可混淆。这些数字化处理技术包括：用数字梳状滤波器

13、进行较完善的亮度、色度分离，消除了亮、色窜扰现象；对亮度信号进行数字轮廓增强，提高了画面清晰度；对色度信号进行数字降噪和色调校正，减少了画面噪点和色调畸变；用逐行扫描及倍场(Double Scan)消除行间闪烁和大面积闪烁，提高了图像的垂直清晰度；处理后还能实现画中画、静止画面等新功能以及丽音NICAM(Near Instantaneous Companding Audio Multiplex，准瞬时压扩音频多路传输，是一种数字脉冲编码调制立体声广播系统，用7.28 MHz频率广播)和环绕立体声等功能。3 . SDTV和HDTV（重点）数字电视分为标准清晰度电视和高清晰度电视（重点）标准清晰度

14、电视SDTV(Standard Definition Television)是指质量相当于目前模拟彩色电视系统(PAL、NTSC、SECAM)的数字电视系统，也称为常规电视系统。其定义是， ITU-R 601标准的422的视频，经过某些数据压缩处理后所能达到的图像质量。其清晰度约为500电视线，视频数码率约为5 Mb/s。高清晰度电视HDTV(High Definition Television)是指水平清晰度和垂直清晰度大约为目前模拟彩色电视系统的两倍，宽高比为169的数字电视系统。根据ITU的定义，一个具有正常视觉的观众在距离高清晰度电视机大约是显示屏高度3倍的地方所看到的图像质量应与观看

15、原景象或表演时所得到的印象相同。其清晰度应在800电视线以上，视频数码率约为20 Mb/s。国际电联在ITU-R BT.1201建议书中提出了超高清晰度成像HRI的若干标准，其基本要素是图像的最小分辨率为19201080，传输速率为60帧秒。4与模拟电视相比，数字电视的优点表现在以下几个方面。（重点）1图像传输质量较高 2. 具有数字环绕立体声伴音 3. 频谱资源利用率高 4. 多信息、多功能 5. 设备可靠，维护简单 6. 节省发送功率，覆盖范围广 7. 易于实现条件接收5数码率和传码率(重点)在数字传输系统中，传输的效率用传输速率来衡量。传输速率有信息传输速率(数码率)和码元传输速率(传码

16、率)两种。数码率，也称比特率或者传信率，是指单位时间内传送的二进制比特数，记为Rb，单位为比特秒，用符号bs表示。经常还以兆比特秒和吉比特秒为单位，即用符号Mbs和Gbs表示。传码率是码元（symbol）的传输速率，是指单位时间内传输码元的数目，记为RB，单位为波特(baud)。为明确起见，在给出传码率的同时，应说明码元的进制M，或者说明码元的二进制位数m，这里M2m。RbRBlbMRBm (b/s) 数码率还可以反映频带占有情况。根据数码率的定义，它可由比特数与频率之乘积来表示，这样，数码率与数字信号的传输速率之间就建立了对应关系。数码率也直接反映了数字信号所占用的频带宽度，即数码率越高，占

17、用频带就越宽。因此，数码率有时也简称为传输速率。6误码率和误码秒（重点）误码率也叫码元差错率，是指信号传输过程中系统出现错误码元的数目与所传输码元总数之比值.误码率的大小，反映了系统传输错误码元的概率大小。一般以多次传输的平均误码率表示。误比特率也称信息差错率或比特差错率，是指传错信息的比特数与所传输的总信息比特数之比值.误比特率的大小，反映了信息在传输中由于码元的错误判断而造成的传送信息错误的大小，它与误码率从两个不同的层次反映了系统的可靠性。在二进制系统中，误码数目就等于误比特率，即Pe=Pb。误码秒是指一段时间之内发生误码的秒数，适合于受脉冲干扰而产生误码的场合，尤其适合于评价由于短脉冲

18、干扰引起视频同步信号受损而造成图像纷乱的情形7. 频带利用率和功率利用率（重点）频带利用率是衡量数字传输系统有效性的一个重要指标。它表示在单位时间、单位频带内传输信息的多少，即单位频带内所能实现的数码率，单位为比特秒赫兹，用符号b(sHz) 表示。在载波传输系统中，不同的调制方式可能有不同的频带利用率，故一般常用这个指标来衡量调制方式的效率。功率利用率是指在一定误码率的条件下，传输每比特信息所需要的最小信号平均功率。功率利用率越高，误码率越小，信息传输的可靠性就越高。8. 信道容量（重点）这个公式必考，计算题信道容量反映一个信道的传输能力，而信道的传输能力是以这个信道最大可能传输信息的速率来度

19、量的。所以信道容量定义为信道传输速率的最大值。信道容量与数码率的区别在于，信道容量表示信道的最大数据传输速率，是信道传输能力的极限，而数码率表示实际的数据传输速率。它们采用相同的单位b/s。香农(Shannon)研究了受随机噪声干扰的信道情况，得出了计算信道容量的香农公式：根据香农公式还可以得出以下重要结论：(1) 任何一个信道都有信道容量C，如果满足数码率RbC，那么在理论上存在一种方法使信源的输出能以任意小的差错概率通过信道传输；如果RbC，则无差错传输在理论上是不可能的。(2) 当信道噪声为高斯白噪声时，式(1-4)中的噪声功率N不是常数而与带宽B有关。若设单位频带内的噪声功率为n0(W

20、Hz)，则噪声功率N=n0B，在S和n0一定时，信道容量C随带宽B的增大而增大。当B趋于无穷大时，C趋于常数 1.44Sn0。(3) 由于信道容量就是信道的最大信息传输速率(即数码率)，C=I/T, 其中I为信息量，T为传输时间，这说明，当SN一定时，给定的数据量可以用不同的带宽B和时间T的组合来传输。(4) 在给定信道容量C的条件下，也可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输数据。若减少带宽，则必须发送较大的功率，即增大信噪比SN；或者，若有较大的传输带宽信息，则同样的C能够用较小的信号功率(即较小的SN)来传送。当信噪比太小而不能保证通信质量时，常采用宽带系统，即用增加带宽来改善传输质量，这就

21、是所谓用带宽换功率的方法。在带宽和信噪比的互换过程中，必须变换信号使之具有所要求的带宽，这通常是由各种类型的调制和编码来完成的。9. 编码效率（重点）1）平均信息量信息量的比特是指真正有用的信息量，数码中的比特既包括有用的符号也包括无用的符号。2）平均码字长度3) 编码效率无论是哪一种二进制编码，其一个码字的平均码长N一定大于平均信息量H。只要使NH，就可以得到某种无失真编码方法。但如果NH，则表明这种编码方法效率太低，占用的比特数太多。最好的编码结果是NH，即=1。这种状态的编码称为最佳编码，它不会因丢失信息而引起图像失真，又占用最少的比特数。如果编码结果为N H，则必然会丢失信息而引起图像

22、失真，这就是在允许失真条件下的一些失真编码方法。（课后习题110 必考）第二章1、视频信号压缩的可能性（重点）视频数据主要存在以下形式的冗余。1. 空间冗余2. 时间冗余3. 结构冗余4. 知识冗余5. 视觉冗余2、视频信号数字化AD前面有一低通滤波器用于抗混叠，解码的滤波器为重构滤波器，解码是编码的逆过程，插入滤波是把解码后的信号用理想低通滤波恢复为平滑、连续的模拟信号。1）奈奎斯特取样定理（重点）理想取样时，只要取样频率大于或等于模拟信号中最高频率的两倍，就可以不失真地恢复模拟信号，这称为奈奎斯特取样定理。模拟信号中最高频率的两倍称为折叠频率。一般取样频率应为最高频率的35倍。2）亚奈奎斯

23、特取样按取样定理，若取样频率fs小于模拟信号最高频率fmax的两倍，就会产生混叠失真，但若巧妙地选择取样频率，令取样后频谱中的混叠分量落在色度分量和亮度分量之间，就可用梳状滤波器去除混叠成分。3）均匀量化和非均匀量化（重点）在输入信号的动态范围内，量化间距处处相等的量化称为均匀量化或线性量化。均匀量化时信噪比随输入信号动态幅度的增加而增加。采用均匀量化，在强信号时固然可把噪波淹没掉，但在弱信号时，噪波的干扰就十分显著。为改善弱信号时的信噪比，量化间距应随输入信号幅度而变化，大信号时进行粗量化，小信号时进行细量化，也就是采用非均匀量化，或称非线性量化通常这两个过程均可用查表法实现，量化过程在编码

24、端完成，而反量化过程则在解码端完成。对量化区间标号(量化值)的编码可以采用等长编码方法，也可以采用可变字长编码如哈夫曼编码或算术编码来进一步提高编码效率3. ITU-R BT.601分量数字系统（重点）数字视频信号是将模拟视频信号经过取样、量化和编码而形成的。模拟电视有PAL、NTSC等制式，必然会形成不同制式的数字视频信号，不便于国际数字视频信号的互通。BT.601建议采用对亮度信号和两个色差信号分别编码的分量编码方式，对不同制式的信号均采用相同的取样频率，对亮度信号Y采用的取样频率为13.5 MHz。由于色度信号的带宽远比亮度信号的带宽窄，因此对色度信号U和V的取样频率为6.75 MHz。

25、色度信号的取样率是亮度信号的取样率的一半，常称作422格式，可以理解为每一行里的Y、U、V的样点数之比为422。4、1. Huffman编码（重点）霍夫曼（Huffman）编码是一种可变长编码, 编码方法如图2-2所示。其具体步骤是： (1) 将输入信号符号以出现概率由大至小为序排成一列。 (2) 将两处最小概率的符号相加合成为一个新概率，再按出现概率大小排序。 (3) 重复步骤(2)，直至最终只剩两个概率。 (4) 编码从最后一步出发逐步向前进行，概率大的符号赋予“0”码，另一个概率赋予“1”码，直至到达最初的概率排列为止。上述6个符号用普通二进制编码，每个符号码长三位；用霍夫曼编码，平均码

26、长为0.41+0.32+0.13+0.14+0.065+0.045=2.2位游程编码RLC(Run Length Coding)是一种十分简单的压缩方法，它将数据流中连续出现的字符用单一的记号来表示。游程编码的压缩率不高，但编码、解码的速度快，因而仍得到了广泛的应用，特别是在变换编码及进行Z字形(zigzag)扫描后，再进行游程编码，会有很好的效果。5、预测编码（重点）1）基于图像的统计特性进行数据压缩的基本方法就是预测编码。它利用图像信号的空间或时间相关性，用已传输的像素对当前的像素进行预测，然后对预测值与真实值的差预测误差进行编码处理和传输。目前用得较多的是线性预测方法，其全称为差值脉冲编

27、码调制DPCM 利用帧内相关性(像素间、行间的相关)的DPCM被称为帧内预测编码。如果对亮度信号和两个色差信号分别进行DPCM编码，即对亮度信号采用较高的取样率和较多位数编码，对色差信号用较低的取样率和较少位数编码，那么构成时分复合信号后再进行DPCM编码，数码率可以更低。2）变换编码的物理意义（重点）（理解书上18页变换编码的意义）图像变换编码是将空间域里描述的图像经过某种变换(如傅立叶变换、离散余弦变换、沃尔什变换等)，在变换域中进行描述，即将图像能量在空间域的分散分布变为在变换域的相对集中分布，便于用Z字形扫描、自适应量化、变长编码等进一步处理，完成对图像信息的有效压缩。变换编码将被处理

28、数据按照某种变换规则映射到另一个域中去处理，常采用二维正交变换的方式。信息论的研究表明，变换前后，图像的信息量并无损失，可以通过反变换得到原来的图像值。统计分析表明，正交变换后，数据的分布向新坐标系中的少数坐标集中，且集中于少数的直流或低频分量的坐标点。正交变换并不压缩数据量，但它去除了大部分相关性，数据分布相对集中简答6、离散余弦变换(DCT)（重点）（书19页）在常用的正交变换中，离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)的性能接近最佳，是一种准最佳变换。 DCT矩阵与图像内容无关，由于它构造成对称的数据序列，因而避免了子图像轮廓处的跳跃和不连续现象。DCT也

29、有快速算法FDCT，在图像编码的应用中，大都采用二维DCT。常用的方法是： Z字形扫描；交替扫描（看懂）MPEG2标准中规定使用交替扫描7、混合编码（重点）混合编码充分利用各种单一压缩方法的长处，以期在压缩比和效率之间取得最佳的平衡。如广泛流行的JPEG和MPEG压缩方法都是典型的混合编码方案。8、静止图像数字传输系统（重点）1)对静止图像编码的要求：1) 清晰度：静止图像中的细节容易被观察到，要求有更高的清晰度。2) 逐渐浮现(Progressive Build-up)的显示方式：在传输频带较窄时为了减少等待时间，要求编码能提供逐渐浮现的显示方式，即先传模糊的整幅图像，再逐渐变清晰。3) 抗

30、干扰：一幅图像的传输时间较长，各种干扰噪声的显示时间也较长，影响观看，要求编码与调制方式都有较强的抗干扰能力。图在书上21页静止图像的主要编码是DPCM和变换编码，而在JPEG2000和MPEG4均采用小波变换编码。9、JPEG标准联合图片专家小组(Joint Photographic Experts Group)的缩写1991年3月， JPEG建议（ISOIEC10918号标准）“多灰度静止图像的数字压缩编码(通常简称为JPEG标准)”正式通过，这是一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准，包括无损压缩及基于离散余弦变换和Huffman编码的有损压缩两个部分。(1) 彩色坐

31、标转换。彩色坐标转换是要去除数据冗余量，它不属于JPEG算法，因为JPEG是独立于彩色坐标的。压缩可采用不同坐标(如RGB、 YUV、YIQ等)的图像数据。(2) 离散余弦变换。JPEG采用的是88子块的二维离散余弦变换算法。在编码器的输入端，把原始图像(U、V的像素是Y的一半)顺序地分割成一系列88的子块。在88图像块中，像素值变化缓慢，具有较低的空间频率。进行二维88离散余弦变换可以将图像块的能量集中在极少数系数上。DCT的(0，0)元素是块的平均值，其它元素表明在每个空间频率下的谱能为多少。一般地，离原点(0，0)越远，元素衰减得越快。(3) 量化。为了达到压缩数据的目的，对DCT系数需

32、作量化处理。量化的作用是在保持一定质量的前提下，丢弃图像中对视觉效果影响不大的信息。量化是多对一映射，是造成DCT编码信息损失的根源。(4) 直流分量差分编码。 64个变换数经量化后， DCT的(0，0)元素是直流分量(DC系数)，即空间域中64个图像采样值的均值。相邻88子块之间的DC系数一般有很强的相关性，变化应该较缓慢。JPEG标准对DC系数采用DPCM编码(差分编码)方法，即对相邻像素块之间的DC系数的差值进行编码，这样能将它们中的大多数数值减小。(5) 交流分量游程编码。其余63个交流分量(AC系数)采用游程编码。如果从左到右、从上到下地扫描块，则零元素不集中，因此采用从左上角开始沿

33、对角线方向的Z字形扫描。量化后的AC系数通常会有许多零值。 (6) 熵编码。为了进一步压缩数据，需对DC和AC的码字再作统计特性的熵编码。JPEG标准推荐采用Huffman编码，并给出差分编码和游程编码变换为Huffman编码的码表。10、活动图像压缩标准（重点）1）通常把图像编码分为下面几个应用层次： (1) 标准数字电视：图像分辨率为720576，采用ISO MPEG-2标准，约8 Mb/s的码率可以达到演播室级的图像质量要求。地面广播时采用现代数字调制技术，可在一路8 MHz信道传送4路标准数字电视。 (2) 会议电视：图像分辨率为352288，采用ITU-T H.261建议，码率为P6

34、4 kbs(P=130)，属中、低速码率的图像压缩。一般认为，码率在384 kb/s(P=6)以上时，图像质量才能让人比较满意。(3) 数字影碟机等：图像分辨率为352288，国际标准为MPEG-1，码率为1.5 Mb/s，其中约1.2 Mb/s用于图像，其余用于声音和同步, 可达到VHS录像带图像质量。 (4) 可视电话：图像分辨率为176144，采用1TU-T H.263建议，码率为64 kb/s以下，经调制解调后，能在现有的模拟电话线上传送活动的彩色电视电话图像，因此也称为极低码率的图像编码。 (5) 高清晰度电视：图像分辨率可高达19201080，具有两倍于现有标准的水平和垂直清晰度，

35、采用ISO MPEG-2标准，码率约为20 Mb/s。2）帧间预测编码（重点）帧间预测将画面分为以下3种区域： (1) 背景区。相邻的帧背景区的绝大部分数据相同，帧间相关性很强。(2) 运动物体区。若将物体运动近似看作简单的平移，则相邻帧的运动区的数据也基本相同。假如能采用某种位移估值方法对位移量进行“运动补偿”，那么两帧的运动区之间的相关性也是很强的。 (3) 暴露区。暴露区是指物体运动后所暴露出的曾被物体遮盖住的区域。如果存储器将暴露区的数据暂存，则遮盖后暴露出来的数据与存储的数据相同。若是画面从一个场景切换为另一场景，就没有帧间相关性了。1) 空间分辨率和时间分辨率的交换人眼对静止图像的

36、分辨力较高，因而在传输静止图像或图像的静止部分时要有较高的分辨率，但可以减少传输的帧数，而在接收端依靠帧存储器把未传输的帧复制出来。人眼对于图像中运动物体的分辨率随着物体运动速率的增大而降低，摄像器件和显示器件也有一定的积分模糊效应，因而在传输图像中的运动物体时可以降低这部分图像的分辨率。物体的运动速度越高，可用越低的分辨率进行传输，这种方法就叫做空间分辨率和时间分辨率的交换。2) 帧内、帧间自适应编码对于变化缓慢的图像，帧间相关性强，宜采用帧间预测；当景物的运动增大时，帧间相关性减弱，而由于摄像机的“积分效应”，图像的高频成分减弱，帧内相关性反而有所增加，应采用帧内编码。因此，编码器应进行帧

37、内、帧间自适应编码。3) 运动补偿预测编码对于运动的物体，估计出物体在相邻帧内的相对位移，用上一帧中物体的图像对这一帧的物体进行预测，将预测的差值部分编码传输，就可以压缩这部分图像的码率。这种考虑了对应区域的位移或运动的预测方式就称为运动补偿预测编码。帧间预测是运动补偿预测在运动矢量为零时的特殊情况。运动补偿帧间预测编码包括以下4个部分： (1) 物体的划分：划分静止区域和运动区域。 (2) 运动估计：对每一个运动物体进行位移估计。 (3) 运动补偿：由位移的估值建立同一运动物体在不同帧的空间位置对应关系，从而建立预测关系。 (4) 补偿后的预测信息编码：对运动物体的补偿后的位移帧差信号(DF

38、D)以及运动矢量等进行编码传输。3）为了便于不同制式的彩色电视信号的互连，ITU提出先把不同制式的彩色电视信号都转换成公共中间格式CIF(Common Intermediate Format）：亮度信号按每行352个像素，每帧288行进行正交抽样，抽样频率为6.75 MHz；色差信号按每行176个像素，每帧144行进行正交抽样，抽样频率为3.375 MHz；以29.97帧/s的速率逐行扫描。（重点）4）为了提高信道的抗误码能力，H.261采用了一种BCH(511, 493)的纠错编码（重点）5）为了使数据流以恒定速率在通信网中传送，可用缓冲存储器进行数据的平滑。（重点）6）(4) PB帧模式。

39、PB帧名称来源于MPEG标准。一个PB帧包含一个P帧和一个B帧，P帧是由前一个P帧预测得到，B帧是由前一个P帧和本PB帧单元中的P帧进行双向预测编码得到。双向预测过程如图2-17所示。（重点）7）MPEG-1(重点)(3) 图像。图像是一个独立的显示单元，也是图像编码的基本单元，可分为I、 P和B三种编码图像。 I帧(Intracoded picture，帧内编码图像帧)：不参考其它图像帧而只利用本帧的信息进行编码。 P帧(Predictivecoded Picture，预测编码图像帧)：由一个过去的I帧或P帧采用有运动补偿的帧间预测进行更有效的编码；通常用于进一步预测之参考。 B帧(Bidi

40、rectionally predicted picture，双向预测编码图像帧)：提供最高的压缩，它既需要过去的图像帧(I帧或P帧)，也需要后来的图像帧(P帧)进行有运动补偿的双向预测。VCD中常用的图像组结构是：B.B.I.B.B.P.B.B.P.B.B.P.B.B.I.B.B.P，即M=3，N=12。M为两个参考帧之间的B帧数目加1， N为一个图像组内的图像帧的总数目。 B帧有较高的压缩比，所以视频编码器总编码效率很高； I帧和P帧的压缩比不高，但可保证较高的重建图像质量。还有一种D帧（DC coded Picture，直流编码帧），其仅用于快进或退回显示低分辨率图像。实时地进行MPEC-

41、1解码已有相当的难度，如希望以正常速度的10倍播放视频，则要求就更高了，而D帧正是用来产生低分辨率图像的。每一D帧的入口正好是一个像块的平均值，没有更进一步的编码，这样可以容易地实时播放。这一措施很重要，使人们能以高速度扫描影片，以搜索特定场面。B帧有较高的压缩比，所以视频编码器总编码效率很高； I帧和P帧的压缩比不高，但可保证较高的重建图像质量。8）编码（重点，记得看懂）MPEG-1编码器与图2-15的H.261编码器方框图类似，只是在对B帧编码时，要有两个帧存储器分别存储过去和将来的两个参考帧，以便进行双向运动补偿预测。编码器必须在图像质量、编码速率以及编码效率之间进行综合考虑，选择合适的

42、编码工作模式和控制参数。传输码流中编码图像的顺序称为编码顺序，在解码输出端重建图像的顺序称为显示顺序。引入B帧图像后，视频序列的编码顺序与显示顺序是不同的。若在编码器输入端或解码器输出端的显示顺序为（综合题）2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13I B B P B B P B B P B B I则在编码器的输出端、编码码流中和解码器输入端的编码顺序为4 2 3 7 5 6 10 8 9 13 11 12I P B B P B B P B B I B B9）缓存器控制按照MPEG标准编码，信源编码是可变长编码VLC，不同类型的图像帧(I、P、B帧)采用不同的压缩算法，复用后的传送

43、比特流的数码率随时间变化。在恒定码率的信道中传输时，需要一个缓存器来平滑时变的数码率，以便和信道的码率相匹配。注：在实际中采用反馈控制法和跳B帧处理法来防止“溢出”和“取空”的出现（重点）(1) 反馈控制法根据缓存器数据量来调整编码的量化步长因子qp，使视频流趋于恒定。当缓存器数据量大时，采用大的量化步长因子进行粗量化，失真度增加，编码后的比特数减少，缓存器的输入码率降低；当缓存器数据量小时，采用小的量化步长因子进行细量化，量化失真度减小，编码后的比特数增加，缓存器的输入码率随之增大。(2) 跳B帧处理法是一种紧密结合MPEG信号的编码特点，避免缓存器溢出的跳帧处理方法。它根据图像质量的要求设

44、定一个上溢门限，用以保护重要数据不被丢失，同时保证缓存器不会因门限过低而经常出现溢出。当溢出发生时，可控制缓存器跳过当前的图像帧数据，甚至下帧数据，以确保缓存器内有足够空间来暂存后续输入的重要图像数据。10）MPEG-2标准（重点）(最好自己看一下书，跟习题)1)为了适应广播、通信、计算机和家电视听产品的各种需求，适应不同的数字电视体系，MPEG-2有4种输入格式(用级(levels)加以划分)和5种不同的处理方法(用类(profiles，也译成档次)加以划分)。422标准是为演播室制定的要求较高的分量编码标准。在某些应用场合，压缩数码率可采用较低档次的编码标准，常用的有420和411标准。2

45、) 可分级性是MPEG-2及其以上标准的显著特征之一。可分级性指的是接收机可视具体情况对编码数据流进行部分解码。可分级性指的是接收机可视具体情况对编码数据流进行部分解码。为了保持解码器的向下兼容性，MPEG-2采用信噪比可分级性和空间可分级性信噪比分级提供相同的图像分辨率但有不同的质量等级，信噪比分级的目的是实现不同质量的视频服务的兼容，信噪比可分级性表示可分级改变DCT系数的量化步长；空间分级的目的是实现不同分辨率图像服务的兼容，空间可分级性利用对像素的抽取和插入来实现不同级别的转换。空间可分级编码的输出有两层码流组成：意识可以单独解码的基本码流，它ITU-T H.264提供低分辨率的视频；

46、另一层是要和基本码流共同解码的增强码流，它提供高分辨率的视频。分级编码的目标：1)对具有不同带宽，显示能力和用户需求的接收机提供灵活的支持，从而使得在多媒体应用环境中可以实现视频数据库浏览和多分辨率回放的功能；2）对视频比特流提供分层的数据结构。3）制定AVS标准的基本技术路线是“大胆采用主流技术，小心规避国外专利”，即在清楚分析国际标准的发展历程、技术框架、关键技术和利益关系的基础上，采用当前国际主流的技术方案，在认真分析本领域已注册专利的基础上，大胆采用国际范围内积累的公开编码压缩技术，用自主技术“绕开”正在处于专利保护期的技术，加入我国自主创新的成果，制定性能上超过国际标准、技术上具有自

47、主权的国家标准。（重点）数字音/视频编/解码技术标准：AVSAVS视频编码标准为例，整个技术框架包括八大技术模块：变换、量化、预测、变长编码、环路滤波器、帧间预测、熵编码器和场编码。11）MPEG41）ITU-T H.264H.264将整个编码结构分成网络抽象层NAL(Network Abstraction Layer)和视频编码层VCL(Video Coding Layer)。2）熵编码（重点） H.264使用了两种熵编码方法，即基于上下文的自适应变长编码CAVLC与通用的变字长编码UVLC相结合的编码和基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC(Context-based Adaptive

48、 Binary Arithmetic Coding)。采用CAVLC和CABAC可以根据上下文的内容，自适应地调整符号概率分布，保证在当前编码过程中用较短的码字表示概率较大的符号。第三章1、多路复用分为：节目复用和系统复用节目复用：是将一路数字电视节目的视频、音频和数据等各种媒体按照一定的方法十分复用成一个单一的数据流；将一路数字电视节目的视频PES包、音频PES包和其它辅助数据（包括一些增值业务）的PES包按一定的比率复用成一路节目的TS（或PS）流称为节目复用。系统复用：是将各路数字电视节目的数据流进行再复用，实现节目的动态带宽分配，并提供各种增值业务。系统复用时，最主要的工作是进行PSI

49、信息的重构和PCR修正。关于TS流*节目表*（简答题、选择题、计算题）2、将不同的基本流分别加包头打包（分组）为PES(Packetized ES，打包基本流)包。 PES又称为分组基本码流。为了进行多路数字节目流的复用和有效传输，又将PES包作为负载分别插入传送流TS(Transport Stream)包中。TS包固定为188 B，其包头由固定的4 B和可选的可变长的调整字段组成，如图3-2所示。 TS包包头中的SyncByte有8 b，为同步字节。Ei为误码指示， 1 b。 Pusi为有效负荷单元起始指示，1 b。 Trp为传输优先级，1 b。PID（Packet Identifier）为

50、包标识，用来标识包的类型(如视频、音频、节目特定信息PSI等)，共13 b。 Scr-flags是加扰标识， 2 b。af为适配区域标识，2 b。Cc为连续计数器，4 b。（重点）3、几种节目特定信息(1) 节目关联表PAT(Program Association Table)：它给出每一个节目对应的PMT的PID，还给出NIT的PID，本身的PID为0 x0000。(2) 条件接收表CAT(Conditional Access Table)：给出条件接收系统的有关信息, PID为0 x0001。(3) 节目映射表PMT(Program Map Table)：给出一个节目内各种媒体流的PID及

51、该节目的解码时钟PCR。(4) 网络信息表NIT(Network Information Table)：给出物理传输网络的有关信息。它有Actual和Other之分，表示当前值和其它值。(5) 传送流描述表TSDT（Transport Stream Description Table）： PID为0 x0002。（重点）PSI信息以段(Section)为单位进行组织，段可以作为负载插入TS包中，然后以一定的比率插入一路节目的TS流中，形成完整的一路节目的TS流。4、PAT的结构整个PAT被分割为一个或多个分段，每个分段具有如图3-5所示的结构。分段的整体字头为8 B长，由表格标识符、分段长度、

52、传送流标识符、版本号、当前下次指示器、分段号和最后分段号组成。其可变字长的节目表清单由N个4 B长的节目项组成，每个节目项由16 b的节目号和13 b PMT表的PID值组成。最后是4 B长的CRC校验。第四章1信道编码基础 1. 随机差错和突发差错1) 随机差错信道信道中，码元出现差错与其前、后码元是否出现差错无关，每个码元独立地按一定的概率产生差错。从统计规律看，可以认为这种随机差错是由加性高斯白噪声AWGN(Additive White Gaussian Noise)引起的，主要的描述参数是误码率pe。2) 突发差错信道信道中差错成片出现时，一片差错称为一个突发差错。通信系统中的突发差错

53、是由突发噪声(比如雷电、强脉冲、时变信道的衰落等)引起的。存储系统中，磁带、磁盘物理介质的缺陷或读写头的接触不良等造成的差错均为突发差错。2. 分组码和卷积码3. 线性码和非线性码若信息码元与监督码元之间的关系是线性的，即满足一组线性方程，则称为线性码；反之，两者若不满足线性关系，则称为非线性码。4. 系统码和非系统码信息码元集中在码组的前k位，而监督码元位于后r=n-k位。如果编码后信息码元保持原样不变，则称为系统码；反之称为非系统码。5. 码长和码重码组或码字中编码的总位数称为码组的长度，简称码长；码组中非零码元的数目称为码组的重量，简称码重。6. 码距和最小汉明距离两个等长码组中对应码位

54、上具有不同码元的位数称为汉明(Hamming)距离，简称码距。最小码距dmin与码的纠错和检错能力之间具有如下关系：在一个码组集合中，如果码组间的最小码距满足dmine+1，则该码集中的码组可以检测e位错码；如果满足dmin2t+1, 则可以纠正t位错码；如果满足dmint+e+1，则可以纠正t位错码，同时具有检测e位错码的能力。4.1.2循环码定义循环码是一种系统码，通常前k位为信息码元，后r位为监督码元。它除了具有线性分组码的一般性质以外，还具有循环性，也就是说当循环码中的任一码组循环移动一位以后，所得码组仍为该循环码的一个准用码组。BCH码（重点）+RS编码+、级联码=计算题1、BCH码

55、解决了生成多项式与最小码距之间的关系问题。根据所要求的纠错能力，可以很容易地构造出BCH码。BCH码分为本原BCH码和非本原BCH码。BCH码的码长n与监督位、纠错能力之间的关系如下：对任一正整数m和t，tm/2，必存在一个码长n=2m-1，监督位不多于mt位，能纠正所有小于或等于t位随机错误的二进制本原BCH码。2、级联码（重点）信道中由噪声引起的误码一般分为两类，一类是由随机噪声引起的随机性误码，一类是由冲击噪声引起的突发性误码。在实际通信信道中出现的误码是混合型误码，是随机性误码和突发性误码的混合。纠正这类混合误码，要设计既能纠随机性误码又能纠突发性误码的码。交错码、乘积码、级联码均属于

56、这类纠错码。而性能最好、最有效、最常采用的是级联码。在编码时，首先将k1k2个二进制信息元（码元）划分为k2个码字，每个码字有k1个码元，把码字看成是多进制码中的一个符号。k2个码字编码成(n2，k2)RS码(详见4.3节)的外码c2，它有k2个信息符号，n2-k2个监督符号。每一个码字内的k1个码元按照二进制分组码或卷积码编成(n1，k1)的内码c1，它有k1个信息码元，n1 - k1个监督码元。这样构成总共有n1n2个码元的编码(n1n2，k1k2)。若内码与外码的最小距离分别为d1和d2，则它们级联后的级联码最小距离至少为d1d2。级联码编、译码也可分为两步进行，其设备仅是c1与c2的直

57、接组合，显然它比直接采用一个长码构成时设备要简单得多。以RS码为外码、卷积码为内码的级联编码对随机性误码和突发性误码有很强的纠错能力，接收端经纠错译码后一般可达到10-1010-11比特误码率。3、前向纠错（重点）信道编码常用的差错控制方式有前向纠错FEC(Forward Error Correction)、检错重发ARQ(Automatic Repeat Request）、反馈校验（IRQ）和混合纠错HEC(Hybrid Error Correction）。数字电视中的差错控制采用前向纠错方式，在这种方式中，接收端能够根据接收到的码元自动检出错误和纠正错误。纠错编码的基本思想是在所要传输的信

58、息序列上附加一些码元，附加的码元与信息码元之间以某种确定的规则相关联。接收端按照这种规则对接收的码元进行检验，一旦发现码元之间的确定关系受到破坏，便可通过恢复原有确定关系的方法来纠正误码。数字电视的前向纠错包括四个部分，即能量扩散(Energy Dispersal)、RS编码、交织(Interleaving)和卷积编码(Convolutional Coding)。4、能量扩散的作用（重点）能量扩散也称为随机化、加扰或扰码。在数字电视广播过程中会出现码流中断或码流格式不符合MPEG-2的TS流结构的情况，导致调制器发射未经调制的载波信号；当数字基带信号是周期不长的周期信号时，已调波的频谱将集中在

59、局部并含有相当多的高电平离散谱。结果对处于同一频段的其它业务的干扰超过了规定值。另外，信源码流中可能会出现长串的连“0”或连“1”，这将给接收端恢复位定时信息造成一定困难。为消除上述两种情况，可将基带信号在随机化电路中进行能量扩散，信号扩散后具有伪随机性质，其已调波的频谱将分散开来，从而降低对其它系统的干扰；同时，连“0”码或连“1”码的长度缩短，便于接收端提取比特定时信息。5、RS码基础1）RS码是里德所罗门(Reed-Solomon)码的简称，是一类纠错能力很强的多进制BCH码。BCH码的码元都是取0或1的二进制码，如果BCH码的每一码元是2m进制中的一个m重元素，就称为多进制BCH码或R

60、S码。（重点）2.）伽罗华域伽罗华域(Galois Field)是由2m个符号及相应的加法和乘法运算所组成的域，记为GF(2m)。例如，两个符号“0”和“1”，与模2加法和乘法一起，组成二元域GF(2)。3）交织也称交错，是对付突发差错的有效措施。突发噪声使信道中传送的码流产生集中的、不可纠正的差错。如果先对编码器的输出码流做顺序上的变换，然后作为信道上的符号流，则信道噪声造成的符号流中的突发差错有可能被均匀化，转换为码流中随机的、可纠正的差错。（重点）书上96页DVB的卷积交织器和去交织器卷积交织器用参数(N，I)来描述，图4-6 所示的是(204， 12)交织器。很容易证明，在交织器输出的