數(shù)字電視信號基礎(chǔ)概念(編輯修改稿)
2025-06-14 02:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 將這一過程稱為信源編碼 。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 壓縮的可能性、必要性 ? 壓縮的可能性：電視信號壓縮的目的是減小數(shù)據(jù)量，降低信號傳輸?shù)臄?shù)碼率。 壓縮過程實際上就是去除圖像中那些與信息無關(guān)或?qū)D像質(zhì)量影響不大的部分，即冗余部分。 根據(jù)電視信號的特點及人眼的視覺特性，電視信號中存在很多的冗余部分，去除圖像中那些與信息無關(guān)或?qū)D像質(zhì)量影響不大的部分，這就為圖像壓縮提供了可能性。電視信號的冗余性表現(xiàn)在以下幾個方面：時間和空間相關(guān)冗余、視覺冗余、熵冗余。電視信號的冗余表現(xiàn)在以下幾個部分： S N G技術(shù)培訓(xùn) 壓縮的可能性、必要性 ? 空間相關(guān)性：對于大多數(shù)電視圖像來說，相鄰像素之間、相鄰行之間圖像內(nèi)容變化很小，即具有很大的相關(guān)性（或稱相似性），這種相關(guān)性稱為電視信號的空間相關(guān)性或幀內(nèi)相關(guān)性。 ? 時間相關(guān)性：電視信號是利用人眼的視覺特性，借助于快速傳送相關(guān)畫面的方式來再現(xiàn)活動畫面的，因此在相鄰場或幀的對應(yīng)像素間也存在很強(qiáng)的相關(guān)性，稱之為時間相關(guān)性或幀間相關(guān)性。 ? 時間和空間相關(guān)性造成了電視信號的冗余，減少這些冗余就可以實現(xiàn)圖像壓縮。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 壓縮的可能性、必要性 ? 人眼的視覺效果是圖像質(zhì)量的最直接也是最終的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，對于人眼難以識別的數(shù)據(jù)或?qū)σ曈X效果影響甚微的數(shù)據(jù)，都可認(rèn)為是多余的數(shù)據(jù)，可以省去。這些多余部分就是視覺冗余。 ? 例如，通過對人眼視覺特性的研究，發(fā)現(xiàn)人眼對靜止或緩慢運動圖像的灰度等級及圖像細(xì)節(jié)的分辨力很高，而對快速運動圖像的灰度等級及圖像細(xì)節(jié)的分辨力卻較低。人眼在觀察大面積像塊時，對灰度等級分辨力很高，而對輪廓細(xì)節(jié)的分辨力則較低； 這些說明人眼接收綜合信息的速率有限 。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視信號的壓縮編碼 ? 數(shù)字電視信號經(jīng)壓縮后可大大降低數(shù)碼率，所要求的傳輸帶寬也隨之降低。壓縮后的一路數(shù)字電視信號可在通常的模擬電視頻道內(nèi)傳輸，而且還可在一個頻道內(nèi)傳輸多套（ 4～ 6套）數(shù)字電視節(jié)目。因此， 信源壓縮編碼為數(shù)字電視信號的傳輸提供了可能性。 ? 如上所述，電視信號存在多方面的冗余性，因此壓縮時采用的編碼方式也有多種多樣，這些方式可從不同角度進(jìn)行分類編碼。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視信號的壓縮編碼 ? 無損壓縮編碼：也稱可逆壓縮編碼或信息保持編碼。采用這種編碼方式可使接收端解碼后的信息量與發(fā)送端原信息量完全相同，因此再現(xiàn)的圖像也與原圖像嚴(yán)格一致，也即壓縮后的圖像完全可以恢復(fù)或無損傷。 ? 有損壓縮編碼：這種方法在編碼過程中會損失一部分信息，因此接收端解碼后再現(xiàn)的圖像質(zhì)量會比原圖像質(zhì)量有所降低，即壓縮后圖像有損傷，不能完全恢復(fù)。但如果視覺上能夠接受甚至覺察不出質(zhì)量的降低，則這種壓縮就是可行的。這種壓縮主要以消去視覺冗余信息為前提，可根據(jù)圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來選定數(shù)據(jù)壓縮的程度。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視信號的壓縮編碼 ? 幀間壓縮編碼 ：又稱時間冗余壓縮編碼。此方式在相鄰幀之間進(jìn)行，它利用了電視圖像信號的時間相關(guān)性來消除相鄰幀之間的冗余信息。這種方式對于靜止圖像或緩慢運動圖像有很強(qiáng)的壓縮能力，但對于快速運動圖像，由于其時間相關(guān)性降低，因此壓縮能力也相應(yīng)減弱。 ? 幀內(nèi)壓縮編碼 ：又稱空間冗余壓縮編碼。這種編碼方式是在一幀（或一場）內(nèi)進(jìn)行的，它利用了電視圖像信號的空間相關(guān)性來消除一幀（或一場）內(nèi)圖像的冗余信息。在畫面細(xì)節(jié)較少的情況下，這種方式可實現(xiàn)較大的數(shù)碼率壓縮。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視信號的壓縮編碼 ? 預(yù)測編碼 ：預(yù)測編碼的目的是消除圖像信息的空間相關(guān)性（幀內(nèi)預(yù)測）和時間相關(guān)性（幀間預(yù)測）。編碼時可從不同區(qū)域選取參與預(yù)測的像素。如果只選取前一個像素來預(yù)測當(dāng)前像素，稱為前值預(yù)測；若選取同一行內(nèi)前幾個像素來預(yù)測當(dāng)前像素，稱為一維預(yù)測；若選取同一行及上一行內(nèi)若干個像素來預(yù)測當(dāng)前像素，稱為二維預(yù)測。上述幾種預(yù)測方式都屬于幀內(nèi)預(yù)測。如果除了選取同一行及上一行內(nèi)相鄰像素外，還選取上一幀相關(guān)位置上的像素來預(yù)測當(dāng)前像素，則稱為三維預(yù)測，也即幀間預(yù)測。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視信號的壓縮編碼 ? 變換編碼 ：變換編碼是利用圖像在空間分布上的規(guī)律性來消除圖像冗余的另一種編碼方式，它將原來在空間域內(nèi)描述的圖像信號利用數(shù)學(xué)運算變換成在另一變換域內(nèi)描述的信號。在空間上相關(guān)性很強(qiáng)的圖像信號在變換域上表現(xiàn)為在某些特定區(qū)域內(nèi)能量很集中，即變換系數(shù)矩陣具有某種規(guī)律性。利用這一規(guī)律性即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮的目的 。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視信號的壓縮編碼 ? 熵編碼 ：熵編碼是一種無損壓縮編碼方式。若信源熵小于平均碼長，則存在熵冗余。熵編碼的目的就是去除熵冗余，使平均碼長接近熵值，從而實現(xiàn)壓縮碼率。熵編碼的基本思想是對出現(xiàn)概論大的符號（攜帶較少的信息量）用短的碼字編碼，對出現(xiàn)概論小的符號（攜帶較多的信息量）用長的碼字編碼，這樣可使對不同符號編碼的平均碼長接近于信源熵。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視的壓縮標(biāo)準(zhǔn) ? 數(shù)字視頻信號格式 種類繁多， 按信號標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分SDTV標(biāo)準(zhǔn)清晰度 、 HDTV高清晰度； 按掃描行數(shù)區(qū)分 有 525行、 625行 、 1125行、 1250行等；按掃描方式區(qū)分 有逐行掃描和 隔行掃描 等 。 ? SDTV：一般是指對傳統(tǒng)的模擬電視 （如 NTSC、PAL等） 信號進(jìn)行數(shù)字化后得到的信號。 標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視系統(tǒng)具有和模擬電視系統(tǒng)相同或相似的掃描格式和參數(shù)。 ? HDTV：是新一代的電視系統(tǒng)，其性能和指標(biāo)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視，掃描格式及參數(shù)也完全不同于傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)。 S N G技術(shù)培訓(xùn) 數(shù)字電視的壓縮標(biāo)準(zhǔn) ? JPEG標(biāo)準(zhǔn)： JPEG是聯(lián)合圖片專家組（ Joint Photographic Experts Group）的簡稱。 此方案于 1992年被正式批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)，成為現(xiàn)在的 JPEG靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) 。 ? JPEG的基本算法是：首先將一幅靜止圖像分成若干個 8 8的象素塊，對每一個象素塊進(jìn)行DCT
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