【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1）標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視（ SDTV）： 在 ITUR601標(biāo)準(zhǔn)中，采用 10bit量化時(shí)， 亮度信號(hào)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(hào)的碼率為 2 X X 10bit = 135Mbps SDTV的總碼率為 亮度信號(hào)碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)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(hào)的碼率為 取樣頻率 X 量化比特?cái)?shù) = X 10bit = 2個(gè)色差信號(hào)的碼率為 2 X X 10bit = HDTV的總碼率為 亮度信號(hào)碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)碼率 = + = 1485Mbps 數(shù)字電視信號(hào)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(hào)的有效碼率 是指在單位時(shí)間內(nèi)與視頻信號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)量。因?yàn)樵陔娨曅盘?hào)的水平和垂直消隱期間內(nèi)沒(méi)有視頻信號(hào)，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(hào)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(hào)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(hào)有效碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)有效碼率 = Mbps + Mbps = Mbps（ 480/60i） PAL（ 576/50i）亮度信號(hào)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(hào)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(hào)有效碼率 + 2個(gè)色差信號(hào)有效碼率 = Mbps + Mbps = Mbps（ 576/50i） 2）高清晰度數(shù)字電視信號(hào)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(hào)格式量度信號(hào)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(hào)的有效碼率為 2X960X1080X8X30= 總有效碼率為 =（ 1080/60i） 1080/50i信號(hào)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(chǎng)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(chǎng)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(chǔ) ： 2小時(shí) HDTV，存儲(chǔ)量 7164 Gbit/S 2小時(shí) SDTV，存儲(chǔ)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(wú)論對(duì)于存儲(chǔ)或傳輸，碼率壓縮都是絕對(duì)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(duì)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(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用短碼組表，對(duì)不經(jīng)常 出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用長(zhǎng)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(jué)特性與視覺(jué)冗余度的壓縮 人眼的視覺(jué)特性：對(duì)亮度信號(hào)比對(duì)色度信號(hào)敏感 對(duì)低頻信號(hào)比對(duì)高頻信號(hào)敏感 對(duì)靜止圖象比對(duì)運(yùn)動(dòng)圖象敏感 對(duì)圖象中水平和垂直線條比對(duì)斜線條敏感 包含在色度信號(hào)、圖象高頻信號(hào)和運(yùn)動(dòng)圖象中的一些數(shù)據(jù)并不能對(duì)增加圖象相對(duì)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(jué)冗余度。 壓縮視覺(jué)冗余度就是去掉那些相對(duì)人眼而言是看不到的或可有可無(wú)的圖象數(shù)據(jù)。 3．基本的圖象壓縮編碼技術(shù) 1) 分類(lèi) 冗余度壓縮技術(shù)，無(wú)損傷壓縮技術(shù)，無(wú)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(píng)估條件 信息壓縮比： 壓縮前后所需的信息存儲(chǔ)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(pán)，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(cè)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(cè)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(duì)實(shí)際樣值與它的一個(gè)預(yù)測(cè)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(hào)的空間相關(guān)冗余幀內(nèi)預(yù)測(cè)）和時(shí)間相關(guān)冗余（幀間預(yù)測(cè)）。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(cè)器 + 解碼器 預(yù)測(cè)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(guò)預(yù)測(cè)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(lái)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(duì) 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(duì)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(guò)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(hào) (0~255) DCT系數(shù) Y0 、 Y17 與各像元信號(hào)相乘 后恢復(fù)原圖像信號(hào) 水平一行數(shù)據(jù)的變換示意圖 原始圖像信號(hào) (0~255) 圖像信號(hào)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