電視原理復(fù)習(xí)數(shù)字電視的國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)(編輯修改稿)
2025-03-26 11:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 基色分量信號(hào)，它們的頻譜分布于整個(gè)視頻信號(hào)帶寬。 數(shù)字分量信號(hào)格式示意圖 4∶ 4∶ 4∶ 2∶ 2和 4∶ 2∶ 0 格式數(shù)字分量信號(hào)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)取樣點(diǎn)與圖像在二維空間上的對應(yīng)關(guān)系如圖所示： 1．圖像的取樣 SDTV和 HDTV系統(tǒng)的圖像信號(hào)取樣頻率分別為 MHz和 MHz。 按取樣定理，理論上，可以傳送的圖像信號(hào)最高頻率成分分別為 MHz和 MHz。 數(shù)字視頻圖像的表示方法 在傳送模擬圖像信號(hào)時(shí)的標(biāo)稱帶寬為： SDTV（ 0~6MHz）； HDTV（ 0~30MHz） 數(shù)字圖像調(diào)制后，在 6MHz帶寬中可傳送 4~6套 SDTV節(jié)目；在 30MHz帶寬中可傳送 4套 HDTV節(jié)目。 8bit二進(jìn)制碼字共有 256個(gè)不同的二進(jìn)制碼字，但考慮到可能有幅度超過正常范圍的信號(hào)，以及有些碼字還要留作它用等原因，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這 256個(gè)碼字并不都分給編碼圖像信號(hào)使用 ，它們與十進(jìn)制表示的量化級及模擬圖像信號(hào)電平的對應(yīng)關(guān)系如下表所示。 2．圖像的量化和編碼 在數(shù)字電視系統(tǒng)中，亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)都采用線性量化。 每個(gè)量化值對應(yīng)一個(gè) 8bit自然二進(jìn)制碼字。 數(shù)字電視系統(tǒng)圖像信號(hào)量化 — 編碼關(guān)系對照表 十進(jìn)制 量化級值 自然二進(jìn)制碼 對應(yīng)的模擬信號(hào)電平 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ( 用于同步 ) 1 0 0 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 0 0 1 0 ? 16 0 0 0 1 0 0 0 0 亮度信號(hào) 0( 黑電平 ) ；色差信號(hào)負(fù)峰值 ? 128 1 0 0 0 0 0 0 0 色差信號(hào) 0 ? 235 1 1 1 0 1 0 1 1 亮度信號(hào)峰值 ( 峰值白電平 ) ? 240 1 1 1 1 0 0 0 0 色差信號(hào)正峰值 ? 253 1 1 1 1 1 1 0 1 254 1 1 1 1 1 1 1 0 255 1 1 1 1 1 1 1 1 ( 用于同步 ) 3．?dāng)?shù)字視頻圖像信號(hào)的基本參數(shù) 數(shù)字電視與模擬電視一樣，仍基于隔行掃描方式傳送圖像信號(hào)。 在視頻參數(shù)上 SDTV和 HDTV有很大差別。為利于獲得臨場感，除屏幕尺寸應(yīng)足夠大以外，采用 16∶ 9顯示更加有利。 SDTV和 HDTV圖像信號(hào)寬高比的不同，使得 4∶ 3的顯示器顯示 16∶ 9圖像，或 16∶ 9的顯示器顯示 4∶ 3圖像，都產(chǎn)生很多問題。 數(shù)字電視信源編碼解碼標(biāo)準(zhǔn) 國際上數(shù)字音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)主要有兩大系列： ※ 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）和國際電工委員會(huì)（ IEC）制定：● ISO/IEC: JPEG,JPEG2023,MPEGx ※ 國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部（ ITUT）制定： ● ITUT: 制定這些標(biāo)準(zhǔn)的背景有所不同，面向的主要應(yīng)用也有所區(qū)別，但有的標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的某些部分為不同國際標(biāo)準(zhǔn)化組織及其標(biāo)準(zhǔn)共用，有的由不同國際標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合制定，它們采用的技術(shù)有很多共同點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域有所重疊。 (1) 圖像序列 (Video Sequence)。 (2) 圖像組 (Group of Pictures)。 (3) 圖像 (Picture)。 (4) 宏塊條 (Slice)。 (5) 宏塊 (Macroblock)。 (6) 塊 (Block)。 MPEG2標(biāo)準(zhǔn)概述 MPEG2標(biāo)準(zhǔn)，即 ISO/IEC 13818，是運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的通用編碼標(biāo)準(zhǔn) (DVD SDTV 和 HDTV)。 MPEG2視頻碼流的分層結(jié)構(gòu)： 各層與信號(hào)的關(guān)系： ① 圖像序列層： 指一個(gè)被處理的完整的連續(xù)圖像； ② 圖像組（幀組）層： 將一個(gè)圖像序列中連續(xù)的幾個(gè)圖像組成一個(gè)小組，方便隨機(jī)存取和編輯； ③ 圖像層（幀層）： 圖像是一個(gè)獨(dú)立的顯示單位，表明每幀內(nèi)的安排； ④ 宏塊條層（像條層）： 作用是提供同步，防止錯(cuò)誤擴(kuò)散； ⑤ 宏塊層： 表示一個(gè)宏塊的結(jié)構(gòu)，是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕締挝唬? ⑥ 塊層（像塊層）： 是 8 8像素的數(shù)據(jù)陣列，塊是進(jìn)行 DCT變換的基本單位。 各層與信號(hào)處理的關(guān)系： 圖像序列層 —— 節(jié)目的隨機(jī)進(jìn)入點(diǎn)。 圖像組層 —— 視頻編輯的隨機(jī)進(jìn)入點(diǎn)。 圖像層 —— 編碼處理的單元。 I、 P、 B幀的處理單元。 宏塊條層 —— 用于同步的單元。 宏塊層 —— 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理的單元。 塊層 —— 基本處理單元 — DCT處理單元。 4∶ 2∶ 0宏塊結(jié)構(gòu) 4∶ 2∶ 2宏塊結(jié)構(gòu) 4∶ 4∶ 4宏塊結(jié)構(gòu) 4∶ 2∶ 0亮度和色度值的幾何位置 MPEG2的特點(diǎn) MPEG2是 MPEG1的擴(kuò)充、豐富、改進(jìn)與完善，MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)位速率為 4～ 15 Mb/s，能提供720 480(NTSC)或 720 576(PAL)分辨率的廣播級質(zhì)量的圖像，可用于包括寬屏幕和 HDTV在內(nèi)的高質(zhì)量電視廣播 ，其主要特點(diǎn)如下： (1) ?MPEG2解碼器通常支持 MPEG1和 MPEG2兩種標(biāo)準(zhǔn)。 (2) ?MPEG2的基本分辨率為 720 480，傳輸率為 30幀 /秒 ，并具有 CD級音質(zhì)。 (3) ?MPEG2有“按幀編碼”和“按場編碼”兩種模式 ，在 MPEG1中沒有定義電視幀，只支持逐行掃描，不支持隔行掃描。 (4) ?MPEG2允許在一定的范圍內(nèi)改變壓縮比 ，以便在畫面質(zhì)量、存儲(chǔ)容量和帶寬之間作出權(quán)衡，它可在 30∶ 1或更低的壓縮比時(shí)提供廣播級質(zhì)量。 (5) ?MPEG2的壓縮比高達(dá) 200∶ 1，能夠?qū)崿F(xiàn)以 30幀 /秒的速度播放全屏幕影像，實(shí)際壓縮比依賴于節(jié)目內(nèi)容及重放質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)及背景變化越多，壓縮比就越低。 (6) ?MPEG2可對分辨率可變的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼 ，預(yù)計(jì)傳輸速率將為 10 Mb/s。 MPEG2視頻編碼關(guān)鍵技術(shù) MPEG2同時(shí)采用預(yù)測編碼、變換編碼和統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù)，它采用多種編碼手段消除系統(tǒng)冗余信息，歸納如下： (1) 利用二維 DCT（離散余弦變換）去除圖像空間冗余度。 (2) 利用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測去除圖像時(shí)間冗余度。 (3) 利用視覺加權(quán)量化去除圖像灰度冗余度。 (4) 利用熵編碼去除圖像統(tǒng)計(jì)冗余度。 (5) 在 MPEGl基礎(chǔ)之上增加了可伸縮性、可分級性功能，以適應(yīng)不同畫面質(zhì)量、存儲(chǔ)容量及帶寬要求。 數(shù)字電視系統(tǒng)的信道傳輸標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的目的是要將圖像、聲音和數(shù)據(jù)等信息快速、實(shí)時(shí)、高質(zhì)、可靠地傳輸至接收端，供用戶滿意地收看、收聽。其系統(tǒng)組成框圖如圖所示。 節(jié)目源 信源編碼 信道編碼 載波調(diào)制 載波解調(diào) 信源解碼 顯示裝置 信道解碼 數(shù)字聲音 附加數(shù)據(jù) 傳輸通道 加性噪聲 干擾、多徑 數(shù)字聲音 附加數(shù)據(jù) 數(shù)字電視信號(hào)的信道編碼 信源編碼 的 目的
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