【正文】 上海交通大學(xué) 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 Principle and Application of Digital Television 主講：張文軍教授 上海交通大學(xué) 圖像通信與信息處理研究所 Email： 2022～ 2022學(xué)年第一學(xué)期 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 2 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 課程安排 1 數(shù)字電視概述 ?電視技術(shù)的發(fā)展歷程 ?模擬電視原理 ?數(shù)字電視的發(fā)展 2 數(shù)字電視基本原理 ?視頻壓縮原理 ?MPEG2視頻編碼及測量 ?MPEG2音頻編碼及測量 ?MPEG2系統(tǒng)及其測量 ?數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ) ?數(shù)字電視的糾錯編碼原理 3 數(shù)字電視相關(guān)標準 ?DVBS標準及相關(guān)測量 ?DVBC標準及相關(guān)測量 ?OFDM技術(shù) ?DVBT標準及相關(guān)測量 ?ATSC和 ISDBT標準及其測量 ?我國的數(shù)字電視標準 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 3 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 數(shù)字電視基本原理 ?視頻壓縮原理 —— 第 5章 ?MPEG2視頻編碼部分及其測量 —— 第 4,6,11章 ?MPEG2音頻編碼部分及其測量 —— 第 7章 ?MPEG2系統(tǒng)部分及其測量 — 第 3,9,10章 ?數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ) —— 第 12章 ?數(shù)字電視中的糾錯編碼原理 —— 補充 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 4 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 MPEG2系統(tǒng)部分及其測量 TS測量 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 5 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 數(shù)字視頻標準比較 MPEG1/2,VCD/DVD,MJPEG/MiniDV/DV 數(shù)字視頻信號的物理接口 MPEG3,MPEG4,MPEG7和 MPEG21 0 1 0 10100100101 0 1 010010010 10011 00 1 0 01 1 0 0 1 00110 1 0 1 0 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 6 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 MPEG1和 MPEG2比較 ? MPEG1 ： ? 1992年 , 第一個活動圖像和聲音壓縮標準。 ? 目標是在 。 ? 應(yīng)用于存儲媒體 (CD和硬盤 )，不用于傳輸媒體 (廣播 )。 ? 圖像分辨率為 CIF(352X288)。 ? 只有由視音頻復(fù)用的 PES包組成的 PS流，不同長度的視音頻 PES包按照當(dāng)前碼率交織集成一個碼流，也分為 header和 payload， 長度通?；诖鎯γ浇榈奈锢頂?shù)據(jù)分區(qū)。 ? 只有一個節(jié)目 ? MPEG2 ： ? 編碼算法向更高分辨率和更好質(zhì)量方面進一步發(fā)展。 ? 在存儲應(yīng)用的同時考慮傳輸。 ? TS流針對傳輸層，提供更小的包結(jié)構(gòu)、更擴展的復(fù)用和抗誤碼機制。 ? TS流中可以支持最多 20個節(jié)目。 ? 支持圖像分辨率包括 SDTV和 HDTV。 ? 全世界廣播采用 MPEG2作為基帶信號。 ? MPEG1與 MPEG2的基本算法框架都一致： ? I,P,B幀，前向 /后向預(yù)測， DCT變換壓縮； MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 7 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 VCD和 DVD比較 ? VCD ? 包含一個 MPEG1 PS流，由復(fù)用 PES包組成的一個節(jié)目 ? 總碼率 ? 許多盜版 VCD碟片 ? SVCD ? MPEG2數(shù)據(jù)流，也是由復(fù)用 PES包組成的 PS流 ? ? 近似相當(dāng)于 VHS質(zhì)量，甚至更高 ? DVD ? MPEG2編碼 ? 也是復(fù)用 PES包組成的碼流 ? 碼率高達 ? 質(zhì)量比 VHS高得多 ? 還可以提供字幕和其他信息 ? 應(yīng)用廣泛，包括視頻、音頻和數(shù)據(jù) ? 與 CD(約 700Mbytes)相比，存儲容量從 ， 可以有1， 2或 4層，每層 。 表 DVD類型 Type Sides Layers /side Data [Gbytes] x CDROM DVD5 1 1 7 DVD9 1 2 13 DVD10 2 1 14 DVD18 2 2 25 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 8 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 Video DVD的技術(shù)數(shù)據(jù) ? 存儲容量： ～ ? MPEG2視頻碼率不同，最大 ? 音頻： ? 線性 PCM(LPCM)： ? 48kHz或 96kHz采樣頻率 ? 16， 20或 24位分辨率 ? MPEG音頻 (MUSICAM)： ? 單聲道、立體聲、 6聲道 ()和 8聲道 () ? Dolby數(shù)字 (AC3) ? 單聲道、立體聲、 6聲道 () MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 9 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 MiniDV和 DVPro比較 ? MiniDV： ? 廣泛用于家庭視頻攝像機，對圖象質(zhì)量帶來革命性改進。 ? 總碼率為 ，視頻碼率為 25Mbit/s。 ? 圖象大小為 720x576，幀率 25fps。 ? 可在碼流任何位置編輯，因為只有類似 I幀組成。 ? DVPro： ? 演播室標準，支持視頻碼率為 25～ 50Mbit/s。 ? MiniDV和 DVPro的共同點： ? 都采用 DCT編碼技術(shù)，但沒有幀間編碼；都是 MJPEG的特例。 ? 與 MPEG相比，沒有量化表，也沒有宏塊層控制的量化參數(shù)；只有一系列本地量化表，由編碼器對每個宏塊選擇最合適的表。 ? 相對碼率較高，質(zhì)量很好，易于后處理。 ? PC上的家庭編輯軟件大約 $100，能提供幾年前專業(yè)軟件才具有的功能，軟件還可以實現(xiàn)視頻的 MPEG1,MPEG2,VCD,SVCD和 video DVD編碼。 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 10 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 數(shù)字視頻標準比較 Standard Video coding Resolution Video data rate [Mbit/s] Total data rate [Mbit/s] MPEG1 MPEG1 352X288 192X144 384X288 () 最大約 MPEG2 MPEG2 720X576 (SDTV,25fps) 最大 HDTV 最大 15 基本開放 最大 270 VideoCD MPEG1 352X288 SVCD MPEG2 480X576 VideoDVD MPEG2 720X576 最大 MiniDV MJPEG特例 720X576 25 近似 30 DVPro MJPEG特例 720X576 25/50 近似 30/55 MPEG2系統(tǒng)及其測量 2, class 06 11 數(shù)字電視原理與應(yīng)用 MPEG3,MPEG4,MPEG7和 MPEG21 ? MPEG3針對 HDTV，后并入 MPEG2。 ? MPEG4： ? 1999年制訂，典型應(yīng)用為 Inter和 PC上的交互式多媒體應(yīng)用。 ? 編碼方法仍然基于 MPEG2， 新的特點是： ? 可面向合成視音頻對象。 ? 可打包成 MPEG2 TS流或 MPEG4文件，也可作為 PS流通過 IP包傳輸。 ? 基于對象編碼。在視音頻之外，還包括許多不同對象： ...NetworkLayerH ie ra rc h ic a l, In te ra c tiv e ,A u d io v is u a l Sce n e...Ele m e n ta rySt re a m sD e m u ltip le x...P rim iti v eA V Obj e c tsD e c o m p r e s s io n C o m p o s itio n a n dR e n d e r