【正文】 將一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的模擬量的過程。 A t （ a） 0 A t （ c） 0 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 17頁 0 fmax f （ x） 0 f （ y） 2fs fs 0 f （ z） 2fs fs （ 2）模擬信號(hào)取樣前后波形與頻譜的變化： A t （ a） 0 t A （ b） 0 A t （ c） 0 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 18頁 離散信號(hào)要不失真地重現(xiàn)原模擬信號(hào) ， 必須滿足連續(xù)信號(hào) f(t)的最高頻率 fmax的 2倍小于或等于取樣信號(hào)的頻率fs的條件 ， 即 2fmax≤fs 這就是著名的奈奎斯特 （ Nyquist） 取樣定理 。 數(shù)字電視取樣頻率： ? 分量編碼中： 亮度信號(hào)的取樣率為 ； 色差信號(hào)的取樣頻率均為 ； 伴音通道取樣頻率一般為 36KHz或 48KHz。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 19頁 ? 復(fù)合編碼中： 通常對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)編碼僅需一個(gè)取樣頻率。 NTSC取為 ； PAL為 。 取樣后的信號(hào)只是在時(shí)間性上實(shí)現(xiàn)了離散化，而幅度取值仍是連續(xù)的。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 20頁 （ 1）量化過程 （見右圖） 0 1△ 2△ 3△ 4△ 5△ 6△ 7△ 8△ v t 2T T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 4△ 7△ 8△ 7△ 6△ 5△ 4△ 2△ 1△ 將采樣后時(shí)間上離散的模擬量轉(zhuǎn)換成某個(gè)確定的最小單位的整數(shù)倍的過程稱為量化。 （ 2)數(shù)字電視信號(hào)量化準(zhǔn)則（分量編碼方式）： ●伴音： 14bit量化； ● 亮度： 8bit量化； ●色度： 6bit量化。 2. 量化： 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 21頁 時(shí)刻 輸入信號(hào) 二進(jìn)制編碼 T 4△ 0100 2T 7△ 0111 3T 8△ 1000 4T 7△ 0111 5T 6△ 0110 6T 5△ 0101 7T 4△ 0100 8T 2△ 0010 9T 1△ 0001 （ 1）編碼過程： 0 1△ 2△ 3△ 4△ 5△ 6△ 7△ 8△ v t 2T T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 4△ 7△ 8△ 7△ 6△ 5△ 4△ 2△ 1△ 將量化后的電視信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼的過程。 （ 2） 數(shù)字電視編碼： ： 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 22頁 ● 伴音信號(hào)：用 14bit偏移二進(jìn)碼，分辨率約 80dB； ●亮度信號(hào)：用 8bit自然二進(jìn)碼或格雷碼，分辨率約 40dB； ●色度信號(hào)：用 6bit偏移二進(jìn)碼，分辨率約 20dB。 編碼方式 （ 1） 復(fù)合編碼方式： ● 指直接針對(duì)復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行取樣、量化、編碼。 ● 復(fù)合編碼框圖 （見下圖） 低通濾波 取樣器 量化器 編碼器 ● 復(fù)合編碼方式特點(diǎn)：碼率低、設(shè)備簡(jiǎn)單、圖象質(zhì)量較差。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 23頁 （ 2） 分量編碼方式 ● 分量編碼是對(duì)亮度信號(hào)、兩個(gè)色差信號(hào)分別進(jìn)行取樣、量化、編碼、時(shí)分復(fù)接和傳輸。 ● 分量編碼框圖 （見下圖） 全電視 信號(hào) 輸出 取樣器 低通濾波 量化器 編碼器 取樣器 低通濾波 量化器 編碼器 取樣器 低通濾波 量化器 編碼器 亮 色 分 離 數(shù) 字 全 電 視 信 號(hào) 編 碼 EY EBY ERY ● 分量編碼方式特點(diǎn)：圖象質(zhì)量好，但設(shè)備造價(jià)高昂。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 24頁 活 動(dòng)的電視圖像信號(hào)是非常復(fù)雜的多維時(shí)空函數(shù) ，其數(shù)字化過程如按一 般 PCM技術(shù) ， 以 PAL制電視信號(hào)為例， 未經(jīng)壓縮的全數(shù)字電視信號(hào)的總數(shù)碼率將達(dá) 216Mb/s（216 106b/s） ， 則一張 640MB（ 640 106字節(jié) ， 8比特為1個(gè)字節(jié) ） 容量的光盤儲(chǔ)存的視頻數(shù)據(jù)只夠播放 20s左右；若按 PCM二進(jìn)制傳輸信道 ， 每 1Hz帶寬傳輸?shù)淖罡邤?shù)碼率是 2b/s計(jì)算 ， 則其信號(hào)需要帶寬 108MHz， 這是現(xiàn)有模擬電視帶寬的 10倍以上 。 結(jié)論： 數(shù)字視頻信號(hào)必須經(jīng)過壓縮編碼后才能送入現(xiàn)有信道傳輸。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 25頁 視頻信號(hào)壓縮編碼可行性分析； （ 1） 視頻圖象壓縮編碼機(jī)理通常利用兩個(gè)基本原理 ： ● 利用圖象信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性； ● 利用人眼視覺的視覺特性。 （ 2）壓縮算法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) ● 壓縮比 未經(jīng)壓縮所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量 與經(jīng)過壓縮所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量 的比值。 ● 圖像質(zhì)量 人的視覺效果：人在 2米內(nèi)觀察所作的評(píng)價(jià)，是一個(gè)主觀標(biāo)準(zhǔn)； 信噪比：通過儀器測(cè)量，客觀標(biāo)準(zhǔn)。 ● 軟、硬件開銷 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 26頁 ? 無損壓縮 ? 利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮，可完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)； ? 受到統(tǒng)計(jì)冗余度 的限制，壓縮率一般比較低（例如 2:1）； ? 例： Huffman編碼、算術(shù)編碼、游程編碼。 ? 有損壓縮 ? 允許在壓縮過程中 損失一定的信息，但損失的信息影響?。? ? 壓縮比較高； ? 例：預(yù)測(cè)編碼、變換編碼、空域方法 ? 標(biāo)準(zhǔn)通常將兩者聯(lián)合使用 —— 混合編碼： ? JPEG, MPEG, , 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 27頁 四種數(shù)據(jù)壓縮編碼方法： ● 利用空間冗余度的編碼方式： DCT編碼、差分編碼DPCM（一維預(yù)測(cè)編碼）、幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼（二維預(yù)測(cè)編碼）、行游程編碼（對(duì)量化后的 DCT系數(shù)編碼）； ● 利用時(shí)間冗余度的編碼方式：差分編碼 DPCM、預(yù)測(cè)編碼（主要是幀間預(yù)測(cè)編碼）； ● 利用視覺冗余度的編碼方式：離散余弦變換編碼 DCT； ● 利用統(tǒng)計(jì)冗余度的編碼方式：可變字長(zhǎng)編碼 VLC，即霍夫曼編碼。 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 28頁 視頻信號(hào)壓縮編碼基本原理 （ 1）圖象預(yù)測(cè)編碼： ● 圖象預(yù)測(cè)壓縮編碼的思想： 絕大多數(shù)圖象在局部空間和時(shí)間上具有連續(xù)變化性，即原始圖象數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的相關(guān)性，因而可以通過對(duì)一個(gè)或多個(gè)像素的觀測(cè)，預(yù)測(cè)出未來相鄰像素的估計(jì)值，這就是預(yù)測(cè)編碼的思想。 ● 圖象預(yù)測(cè)編碼的原理： 是用已傳輸?shù)南袼刂祵?duì)當(dāng)前像素 值進(jìn)行 預(yù)測(cè)，再對(duì)當(dāng)前像素的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之差值（預(yù)測(cè)誤差）進(jìn)行 編碼傳輸， 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU） 第 29頁 在接收端，對(duì)收到的預(yù)測(cè)誤差的碼字解碼后再與預(yù)測(cè)值相加，便可得到當(dāng)前像素值。 xn` xn 量化器 編碼器 解碼器 預(yù)測(cè)器 預(yù)測(cè)器 信道 － － ＋ en xn` en′ xn`` en′ xn`` ● 線性預(yù)測(cè)壓縮編碼（ DPCM）系統(tǒng)（ 見下圖） ： （ 2） Huffman編碼（可變字長(zhǎng)編碼 VLC）： ● Huffman碼編碼原理： 東南大學(xué)移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ NCRL@SEU）