【文章內(nèi)容簡介】 視（ SDTV）： 在 ITUR601標(biāo)準(zhǔn)中，采用 10bit量化時(shí)， 亮度信號的碼率為 取樣頻率 X 量化比特?cái)?shù) = X 10bit = 135Mbps 2個(gè)色差信號的碼率為 2 X X 10bit = 135Mbps SDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個(gè)色差信號碼率 = 135Mbps + 135Mbps = 270Mbps 2）高清晰度電視（ HDTV）： 在 SMPTE274M數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中，采用 10bit量化時(shí)， 亮度信號的碼率為 取樣頻率 X 量化比特?cái)?shù) = X 10bit = 2個(gè)色差信號的碼率為 2 X X 10bit = HDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個(gè)色差信號碼率 = + = 1485Mbps 數(shù)字電視信號的有效碼率 有效碼率（視頻有效碼率）： 1）標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視信號的有效碼率 是指在單位時(shí)間內(nèi)與視頻信號有關(guān)的數(shù)據(jù)量。因?yàn)樵陔娨曅盘柕乃胶痛怪毕[期間內(nèi)沒有視頻信號，所以有效碼率一般只是碼率的 60%80%。 在 ITUR601標(biāo)準(zhǔn)中， 8bit量化時(shí)， NTSC（ 480/60i）亮度信號的有效碼率為： 每行的取樣點(diǎn)數(shù) X 有效掃描行數(shù) X 量化比特?cái)?shù) X 幀頻 = 720 X 480 X 8 X 30 = Mbps 2個(gè)色差信號的有效碼率為： 2 X 360 X 480 X 8 X30 = Mbps 總有效碼率為： 亮度信號有效碼率 + 2個(gè)色差信號有效碼率 = Mbps + Mbps = Mbps（ 480/60i） PAL（ 576/50i）亮度信號的有效碼率為： 每行的取樣點(diǎn)數(shù) X 有效掃描行數(shù) X 量化比特?cái)?shù) X 幀頻 = 720 X 576 X 8 X 25 = Mbps 2個(gè)色差信號的有效碼率為： 2 X 360 X 576 X 8 X25 = Mbps 總有效碼率為： 亮度信號有效碼率 + 2個(gè)色差信號有效碼率 = Mbps + Mbps = Mbps（ 576/50i） 2）高清晰度數(shù)字電視信號的有效碼率 在 SMPTE274M數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中，采用 8bits量化時(shí) 1080/60i信 號格式量度信號的有效碼率為 每行的取樣點(diǎn)數(shù) X有效掃描行數(shù) X量化比特?cái)?shù) X幀頻 =1920X1080X8X30= 2個(gè)色差信號的有效碼率為 2X960X1080X8X30= 總有效碼率為 =（ 1080/60i） 1080/50i信號格式的有效碼率為 1920X1080X8X25X2=（ 1080/50i） 數(shù)字電視技術(shù)中電視系統(tǒng)的表示方法示例 1080/60i： 1080表示每幀有效掃描行數(shù)， 60表示幀頻或場頻， i表示隔行掃描。 720/50P： 720表示每幀有效掃描行數(shù)， 50表示幀頻或場頻， P表示逐行掃描。 NTSC制可表示為： 480/60i PAL制可表示為： 576/50i 1080/60i還可表示為： 1080/60/2 ： 1 720/50P還可表示為： 720/50/1 ： 1 1080/60i還可表示為： 108060i 720/50P還可表示為： 72050P 五 .信源編碼技術(shù) — 壓縮編碼技術(shù) 1．?dāng)?shù)字視頻壓縮的必要性 HDTV 1920 1080 顯示格式 數(shù)字化后傳輸速率 995 Mb/S SDTV 復(fù)合編碼 135 Mb/S 分量編碼 4： 2： 2 216 Mb/S 存儲 ： 2小時(shí) HDTV，存儲量 7164 Gbit/S 2小時(shí) SDTV，存儲量 972 Gbit/S 復(fù)合編碼 1555 Gbit/S 分量編碼 傳輸： HDTV 需 1Gb/S 信道 SDTV 需 1～ 2個(gè) 155 Mb/S 信道 無論對于存儲或傳輸，碼率壓縮都是絕對必要的。 2．壓縮編碼方法 1) 利用圖象時(shí)間的相關(guān)性與時(shí)間冗余度的壓縮 電視圖象中相繼各幀對應(yīng)象素點(diǎn)的值往往相近或相同，具有時(shí)間相關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可以減小信息量，從而實(shí)現(xiàn)與時(shí)間有關(guān)的壓縮。 2) 利用圖象空間的相關(guān)性與空間冗余度的壓縮 一幅圖象相鄰各點(diǎn)的取值往往相近或相同，具有空間相關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可以減少信息量，從而實(shí)現(xiàn)與空間有關(guān)的壓縮。 3)利用事件的統(tǒng)計(jì)特性與統(tǒng)計(jì)冗余度的壓縮 對經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用短碼組表，對不經(jīng)常 出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用長碼組表示，則最終用于表示這一串?dāng)?shù)據(jù)的總碼位就減少了。從而實(shí)現(xiàn)與統(tǒng)計(jì)冗余有關(guān)的壓縮。 4)利用人眼的視覺特性與視覺冗余度的壓縮 人眼的視覺特性：對亮度信號比對色度信號敏感 對低頻信號比對高頻信號敏感 對靜止圖象比對運(yùn)動(dòng)圖象敏感 對圖象中水平和垂直線條比對斜線條敏感 包含在色度信號、圖象高頻信號和運(yùn)動(dòng)圖象中的一些數(shù)據(jù)并不能對增加圖象相對于人眼清晰度作出貢獻(xiàn)，而被認(rèn)為是多余的數(shù)據(jù)，這就是視覺冗余度。 壓縮視覺冗余度就是去掉那些相對人眼而言是看不到的或可有可無的圖象數(shù)據(jù)。 3．基本的圖象壓縮編碼技術(shù) 1) 分類 冗余度壓縮技術(shù)，無損傷壓縮技術(shù)，無失真，數(shù)學(xué)上可逆。即它是可還原的。 信息量壓縮技術(shù)，有損傷壓縮技術(shù)，有失真，數(shù)學(xué)上不可逆。即它是不可還原的。 2) 圖象壓縮技術(shù)優(yōu)劣評估條件 信息壓縮比： 壓縮前后所需的信息存儲量之比 重現(xiàn)圖象精度： 重現(xiàn)的圖象與原圖象相比有多大失真 執(zhí)行速度： 壓縮算法要多少時(shí)間完成 壓縮比增大，圖象損傷程度也隨之加大。 電視節(jié)目制作：壓縮比 2： 1至 8： 1 Sony數(shù)字 Betacam 錄象機(jī) ： 1 模擬分量錄象機(jī) Betacam – SP 8： 1 VCD母盤，壓縮比 12： 1 采用幀內(nèi)壓縮方式， JPEG標(biāo)準(zhǔn)。 電視廣播： 壓縮比 15： 1～ 20： 1 采用幀間預(yù)測編碼， MPEG – 2 標(biāo)準(zhǔn) 有線數(shù)字電視壓縮比可加大至 30： 1， MPEG – 2 標(biāo)準(zhǔn) 3)基本壓縮編碼方法 預(yù)測編碼（ DPCM） —— 差分脈沖編碼調(diào)制 DPCM不直接傳送圖象樣值本身，而是對實(shí)際樣值與它的一個(gè)預(yù)測值之間的差值進(jìn)行再次量化、編碼。 這種方法可消除圖象信號的空間相關(guān)冗余幀內(nèi)預(yù)測）和時(shí)間相關(guān)冗余（幀間預(yù)測）。利用象素的相關(guān)性還可進(jìn)一步減小差值。 DPCM系統(tǒng)原理圖 DPCM系統(tǒng)原理框圖 + 量化器 編碼器 預(yù)測器 + 解碼器 預(yù)測器 信道 + 輸入 XN 輸出 X39。N eN e’ N + X39。N E’ N + + + + X39。39。N (X 39。39。N ：是通過預(yù)測公式從 DPCM的輸入 XN和已傳出去的幾個(gè)鄰近樣值計(jì)算出來的 。 ) X 39。39。N + + + + + 離散余弦變換（ DCT） DCT(Discrete Cosine Transform)是數(shù)碼率壓縮的一種常用的變換編碼方法 。 DCT是先將整體圖像分成 N?N 像素塊 ， 然后對 N?N 像素塊逐一進(jìn)行 DCT變換 。 由于多數(shù)圖像高頻分量較少 ， 相應(yīng)圖像高頻分量的系數(shù)經(jīng)常為零 ， 加之人眼對高頻成分的失真不太敏感 ， 所以可用更粗的量化 。因此傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率 ， 要大大小于傳送像素所用的數(shù)碼率 。 到達(dá)接收端后通過反離散余弦變換回到樣值 。 雖有失真 ， 但人眼是可以接受的 。 DCT系數(shù) Y0 ： (0 ~2407) Y17： (1024 ~ 1023 + y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 恢復(fù)成的圖像信號 (0~255) DCT系數(shù) Y0 、 Y17 與各像元信號相乘 后恢復(fù)原圖像信號 水平一行數(shù)據(jù)的變換示意圖 原始圖像信號 (0~255) 圖像信號分解 為各種余弦成分 DCT基底 直流成分 低頻成分 高頻成分 89 101 114 125 126 115 105 96 97 115 131 147 149 135 123 113