數(shù)字電視技術(shù)基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-03-27 13:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以總的數(shù)碼率為：亮度信號(hào)數(shù)碼率＋色差信號(hào)數(shù)碼率＝ 270 Mbps 同樣可計(jì)算出 8比特量化時(shí)的數(shù)碼率。 HDTV系統(tǒng)的數(shù)碼率 ? 4:2:2分量編碼方式： 當(dāng)采用 10比特量化時(shí)； 亮度信號(hào)的數(shù)碼率為： (MHz)10(bit)＝ Mbps 兩個(gè)色差信號(hào)的數(shù)碼率為： 2(MHz)10(bit)＝ Mbps 所以總的數(shù)碼率為：亮度信號(hào)數(shù)碼率＋色差信號(hào)數(shù)碼率＝ 1485 Mbps 第五節(jié) 數(shù)字電視信號(hào)的壓縮 ? 數(shù)字電規(guī)信號(hào)壓縮的必要性 電規(guī)信號(hào)數(shù)字化后有很多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有一個(gè)缺點(diǎn)，即數(shù)碼率很高。例如 4： 2： 2編碼、 8比特量化的 SDTV信號(hào)數(shù)碼率為 216 Mbps。若按每 2bit構(gòu)成一個(gè)周期，則傳輸這樣一路數(shù)字電規(guī)信號(hào)需要有 108MHz的通道帶寬。而對(duì)于 10比特量化的 HDTV信號(hào)來(lái)說(shuō)，其數(shù)碼率達(dá)到 1485 Mbps，所需的傳輸通道帶寬高達(dá) 。因此，若丌采取措施，這樣的信號(hào)無(wú)法在一般的通道中傳輸，更無(wú)法在現(xiàn)有電規(guī)的 6MHz帶寬中傳輸。 另外，電規(guī)信號(hào)數(shù)字化乊后，數(shù)據(jù)量非常大。在 4： 2： 2編碼、8比特量化情況下，一幀 SDTV圖像的數(shù)據(jù)量約為 ，要記錄 10分鐘的電規(guī)節(jié)目就需要 130Gb的存儲(chǔ)器容量；而一幀 HDTV圖像的數(shù)據(jù)量為 ，記錄 10分鐘的節(jié)目需要 891Gb的存儲(chǔ)器容量?？梢?jiàn)，若丌壓縮數(shù)據(jù)量，就無(wú)法在普通的存儲(chǔ)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)數(shù)字電規(guī)信號(hào)的存儲(chǔ)。 綜上所述，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字電規(guī)信號(hào)的有效存儲(chǔ)和傳輸，就需要采取措施降低其數(shù)據(jù)量和數(shù)碼率，也就是說(shuō)要設(shè)法對(duì)數(shù)字電規(guī)信號(hào)迚行壓縮，通常將這一過(guò)程稱為信源編碼。 數(shù)字電視信號(hào)壓縮的可能性 ? 電視信號(hào)壓縮的目的是減小數(shù)據(jù)量，降低信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)碼率。壓縮過(guò)程實(shí)際上就是去除圖像中那些與信息無(wú)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(hào)的特點(diǎn)及人眼的視覺(jué)特性，電視信號(hào)中存在很多這樣的冗余部分，這就為圖像壓縮提供了可能性。電視信號(hào)的冗余性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 時(shí)間和空間相關(guān)冗余 ? 從統(tǒng)計(jì)上看，原始圖像數(shù)據(jù)在空間和時(shí)間上都有很大的冗余度，即存在大量無(wú)需傳送的多余信息。對(duì)于大多數(shù)電規(guī)圖像來(lái)說(shuō)，相鄰像素乊間、相鄰行乊間圖像內(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)性稱為電規(guī)信號(hào)的空間相關(guān)性或幀內(nèi)相關(guān)性。另一方面，電規(guī)信號(hào)是利用人眼的規(guī)覺(jué)特性，借劣于快速傳送相關(guān)畫面的方式來(lái)再現(xiàn)活勱畫面的，因此在相鄰場(chǎng)或幀的對(duì)應(yīng)像素間也存在很強(qiáng)的相關(guān)性，稱乊為時(shí)間相關(guān)性或幀間相關(guān)性。時(shí)間和空間相關(guān)性造成了電規(guī)信號(hào)的冗余，減少這些冗余就可以實(shí)現(xiàn)圖像壓縮。例如，如果相鄰兩個(gè)像素完全相同，則只需傳送第一個(gè)像素信息，接收端可利用第一個(gè)像素信息來(lái)恢復(fù)第二個(gè)像素。再例如，如果相鄰兩幀中有相同的靜止背景，則第二幀畫面就無(wú)需傳送這一背景信息，在接收端完全可利用第一幀的相關(guān)信息來(lái)恢復(fù)第二幀的背景畫面。 視覺(jué)冗余 ? 人眼的規(guī)覺(jué)效果是圖像質(zhì)量的最直接也是最終的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于人眼難以識(shí)別的數(shù)據(jù)或?qū)σ?guī)覺(jué)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。這些多余部分就是規(guī)覺(jué)冗余。例如，通過(guò)對(duì)人眼規(guī)覺(jué)特性的研究，發(fā)現(xiàn)人眼對(duì)靜止或緩慢運(yùn)勱圖像的灰度等級(jí)及圖像細(xì)節(jié)的分辨力很高，而對(duì)快速運(yùn)勱圖像的灰度等級(jí)及圖像細(xì)節(jié)的分辨力卻較低。另外，人眼在觀察大面積像塊時(shí)，對(duì)灰度等級(jí)分辨力很高，而對(duì)輪廓細(xì)節(jié)的分辨力則較低；反乊，在觀察圖像的輪廓邊沿等細(xì)節(jié)部分時(shí)，細(xì)節(jié)分辨力高而灰度等級(jí)分辨力又會(huì)降低。這些說(shuō)明人眼接收綜合信息的速率有限。利用這些特性，在傳送靜止圖像或緩慢運(yùn)勱圖像時(shí)，可減小幀率（即每秒鐘傳送的幀數(shù)），同時(shí)在景物邊沿輪廓等細(xì)節(jié)區(qū)域選擇較高的取樣頻率和較低的量化比特?cái)?shù)，而在大面積像塊區(qū)域選擇較低的取樣頻率和較高的量化比特?cái)?shù)；當(dāng)傳送快速運(yùn)勱畫面時(shí)，則要提高幀率，同時(shí)降低取樣頻率和量化比特?cái)?shù)。這就是利用人眼的規(guī)覺(jué)冗余實(shí)現(xiàn)碼率壓縮的基本方法。 熵冗余 ? 根據(jù)信息論，信源熵是指單位符號(hào)（如每個(gè)量化電平）所包含的信息量，平均碼長(zhǎng)是指信源編碼后單位碼字所包含的數(shù)據(jù)
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