《数字电视传输及组网技术》综合练习册附答案.pdf

数字电视传输及组网技术 综合练习册 一、填空题 1、国际上的数字电视标准有 、和 。2、是心理声学模型的基础。3、在色度学中，任一彩色光可用 、和 这三个基本参量来表示，称为彩色三要素。4、从图像清晰度的角度来说，数字电视的业务包括 和 。5、MPEG-2 视频码流层次结构中，是运动补偿的基本单元，是变换编码的基本单元。6、H.264视频编码结构从功能和算法上分为 和 。7、声音听觉心理的主观感受主要有 、，称为声音的“三要素”，其分别与声音物理特性中的 、和 相对应。8、编码是一种分组码，完全依据符号出现概率来构造可变长度编码，而 是一种非分组码，它用一个浮点数值表示整个信源符号序列。9、DCT 变换过程可看作是把一个图像块表示为 的线性组合，它们是输入图像块的组成 。10、系 统 是 帧 内 预 测 编 码 系 统，这 一 系 统 是 对 进行量化和编码。11、音频感知编码主要有 和 两大类。12、MEPG-2 规定了可以使用哪些语法元素，以及如何使用这些语法元素，而 则规定了这些语法元素的取值范围。13、MPEG-4 的编码对象是 。14、H.264/AVC 为了顺应视频流的带宽自适应性和抗误码性能的要求，定义了 和 两种新的图像帧类型。15、人们可对时间连续和二维空间连续的视频信号进行离散，是因为人眼的 和 特性保证的。16、编码是一种分组码，完全依据符号出现概率来构造可变长度编码，而 是一种非分组码，它用一个浮点数值表示整个信源符号序列。17、数字电视业务信息包括 和 。18、彩色大面积着色原理利用的是人眼 特性实现。19、MPEG-2 中，可与 MPEG-1 前向兼容的码流类型为 。20、H.264/AVC 中，是独立的编码单位，而 是最小的独立解码单位。21、MPEG-4 中，描述一个 VO所需信息包括 、和 。22、数字电视机顶盒可分为 、。答案：1、ATSC、DVB 和 ISDB 2、人耳的听觉掩蔽效应 3、亮度 、色调 和 色饱和度 4、数字标准清晰度电视（SDTV）和 数字高清晰度电视（HDTV）5、宏块 ，像块 6、视频编码层（VCL）网络抽象层（NAL）7、响度、音调、音色 振幅、频率 和 频谱分布特性（包络形状）8、哈夫曼 算术编码 9、基图像 “频率”10、DPCM 实际像素值与其估计值之差值 11、自适应变换编码 和 子带编码 12、类 级 13、音视频对象（AVO）14、SP 和 SI 15、分辨力 和 视觉惰性 16、哈夫曼 算术编码 17、节目特定信息(PSI）和业务信息（SI）18、分辨力 19、PS 20、宏块 片 21、运动信息、形状信息 和 纹理信息 22、卫星数字电视机顶盒、地面数字机顶盒、有线数字电视机顶盒 二、选择题 1、可用于数字电视系统的数字视频标准有（）。A、MPEG-1 B、MPEG-2 C、MPEG-4 D、H.264 2、（）是人眼能察觉到的电视图像细节的清晰程度。A、图像分辨力 B、人眼分辨力 C、对比度 D、图像清晰度 3、72060p 格式表示（）。A、有效扫描行数为 720 行，帧频为 60Hz 的逐行扫描 B、有效扫描行数为 720 行，场频为 60Hz 的逐行扫描 C、有效扫描行数为 720 行，帧频为 60Hz 的隔行扫描 D、有效扫描行数为 720 行，场频为 60Hz 的隔行扫描 4、对于 4:2:0 采样格式的图像信号，其 Y、Cb、Cr 分量的采样频率分别为（）。A、Y 采样频率为 13.5MHz，Cb、Cr 采样频率为 3.375 B、Y 采样频率为 13.5MHz，Cb、Cr 采样频率为 6.75 C、Y 采样频率为 13.5MHz，Cb 采样频率为 3.375，Cr 采样频率为 0 D、Y 采样频率为 13.5MHz，Cb 采样频率为 6.75，Cr 采样频率为 0 5、MPEG-4 中，描述一个 VO 所需信息包括（）。A、运动信息 B、颜色信息 C、形状信息 D、纹理信息 6、在 MPEG-2 视频编码中，利用了图像和视频中的（）来压缩数据。A、空间冗余 B、时间冗余 C、统计冗余 D、视觉冗余 7、人耳可以听到的声音频率在（）之间的声波，称为音频信号。A、803400Hz B、3003400Hz C、20Hz20kHz D、10Hz20kHz 8、现有彩色电视显示器中使用（）实现相加混色。A、时间混色法 B、空间混色法 C、生理混色法 D、全反射法 9、可用于实际存储或传输的单一码流包括（）。A、ES B、PES C、PS D、TS 10、（）是一组给定了起始时间和结束时间，属于同一业务的基本广播数据流。A、组件 B、事件 C、节目 D、业务流 11、以交互式服务为主要目标的数字视频标准为（）。A、MPEG-1 B、MPEG-2 C、MPEG-4 D、H.264 12、声音听觉心理的主观感受中，音色与声音的（）特性相对应。A、振幅 B、频率 C、频谱分布 D、相位 13、MPEG-2 视频码流层次结构中，（）是运动补偿的基本单元。A、像块 B、宏块 C、GOP D、宏块条 14、以下编码中（）不属于熵编码。A、哈夫曼编码 B、算术编码 C、Zig-Zag 扫描 D、游程编码 15、（）是更适合于演播室视频节目制作要求 MPEG-2 类。A、简单类 B、主类 C、4:2:2 类 D、高级类 16、（）是在广播者控制下，可以按照时间表分步广播的一系列节目。A、组件 B、事件 C、节目 D、业务 17、描述一个彩色量必须有（）。A、一个物理量 B、两个物理量 C、三个物理量 D、四个物理量 18、ECM 中传送有（）。A、加扰后的视音频码流 B、控制字 C、业务密钥 D、个人分配密钥 19、MPEG-2 的（）可用于 SDTV、DVD 等场合。A、MPML B、MPHL C、SPML D、HPML 20、MPEG-2 中码流包长度可变的为（）。A、ES B、PES C、PS D、TS 21、MPEG-2 中一个 TS 包可能包含（）信息。A、PSI B、PES C、PS D、SI 答案 1、BD 2、D 3、A 4、A 5、ACD 6、ABCD 7、C 8、BD 9、CD 10、B 11、C 12、C 13、B 14、C 15、C 16、D 17、C 18、B 19、A 20、ABC 21、ABD 三、简答题 1、音频感知编码分为哪两类，并比较其异同点。答：音频感知编码主要有自适应变换编码和子带编码两大类。相同点：两种编码方式都是利用了人耳的听觉感知特性，是在频率域寻求压缩。不同点：自适应变换编码是利用正交变换，把时间域音频信号变换到另一个域（如频率域），由于去相关的结果，变换域系数的能量集中在一个较小的范围，所以对变换系数进行量化编码，且能够进行自适应的比特分配。子带编码首先用一组带通滤波器将输入信号分成若干个在不同频段上的子带信号，然后将这些子带信号进行频率搬移转变成基带信号，再对它们在奈奎斯特速率上分别重新采样，采样后信号分别量化编码输出。2、简述运动自适应帧内插的原理及其特点。答：运动自适应帧内插通过降低发送端传送的帧频来降低传输码率，未传输的图像帧在接收端则由已传输的处于该帧前和该帧后的两个图像帧的内插来恢复。设第 K-2 帧和第 K 帧是传输帧，第 K-1 帧是内插帧。在第 K-2 帧中，中心位于（x1，y1）的运动物体在第 K 帧中移动到了（x1+dx，y1+dy）。因此，在内插帧第 K-1帧中，该运动物体的中心应处于（x1+dx/2，y1+dx/2）处，即该帧中位于（x1+dx/2，y1+dx/2）处的像素值应由第 K-2 帧中位于（x1，y1）的像素值和第 K 帧中位于（x1+dx，y1+dy）的像素值内插得到。运动自适应帧内插对运动位移估值提出了比运动补偿帧间预测更高的要求，它希望得到的位移估值应尽量接近物体的真实运动，而不只是在某种准则函数值最小（或最大）意义上的最优。3、简述预测编码原理，并说明预测编码是无失真编码还是限失真编码？为什么？答：预测编码基本原理就是利用图像数据的相关性，利用已传输的像素值对当前需要传输的像素值进行预测，然后对当前像素的实际值与预测值的差值（即预测误差）进行编码传输，而不是对当前像素值本身进行编码传输，以去除图像数据中的空间相关冗余或时间相关冗余。在接收端，将收到的预测误差的码字解码后再与预测值相加，得到当前像素值。预测编码原理本身是无失真编码，并未丢弃任何信息，但一般预测误差都需要经过量化处理，这时传输的预测误差与真实预测误差间不相同，造成信息丢失，而称为限失真编码。4、可分级编码的基本思想是什么？MPEG-2 标准中支持的可分级编码有哪几类？答：可分级编码的基本思想是将原始视频信息按照某种规定的原则进行信息划分，并各自编码，形成不同层次的编码数据流。它一般由一个基本层和若干个增强层组成，其中基本层多采用不可分级语法进行编码，通过解码器可以单独进行解码重建视频，而以可分级语法编码的增强层码流一般不能单独解码，只能和基本层一起进行联合解码。MPEG-2 标准支持 4 种可分级模式：数据分割、信噪比（SNR）可分级、空间域可分级和时间域可分级。5、简述数字电视系统的组成及其关键技术。答：数字电视系统由前端、传输与分配网络以及终端组成。数字电视系统中的关键技术包括：信源编/解码、传输复用、信道编/解码、调制/解调、中间件、条件接收以及大屏幕显示技术。6、国际上主要有哪些数字音频编码标准，分别以何原理编码？答：国际上主要有：MPEG-1 音频编码、杜比AC-3 音频编码、MPEG-2 AAC 编码算法和 AVS 音频立体声编码。MPEG-1 音频编码、MPEG-2 AAC 是基于人耳听觉感知特性的子带编码算法。杜比 AC-3 音频编码、AVS 音频立体声编码以自适应变换编码为基础。7、什么是运动估值，目前最常用的运动估值技术是什么，其假设的前提条件是什么？答：所谓运动估值，就是对运动物体的位移作出估计，即对运动物体从前一帧到当前帧位移的方向和像素数作出估计，也就是求出运动矢量。目前最常用的运动估值技术是块匹配算法（BMA）。在块匹配算法中，先将当前帧图像（第 K 帧）分割成 MM 的图像子块，并假设位于同一图像子块内的所有像素都做相同的运动，且只作平移运动。8、什么是三基色原理，相加混色有哪几种实现方法？答：三基色原理是指自然界中常见的大部分彩色都可由三种相互独立的基色按不同的比例混合得到。所谓独立，是指其中任何一种基色都不能由另外两种基色混合得到。实现相加混色的方法通常有 4 种：时间混色法、空间混色法、生理混色法和全反射法。9、DCT 变换本身能不能压缩数据，为什么？请简述图像编码中DCT 变换编码的过程。答：DCT 变换过程可看作是把一个图像块表示为基图像的线性组合，这些基图像是输入图像块的组成“频率”。DCT 变换输出 64 个基图像的幅值即“DCT 系数”，是输入图像块的“频谱”。只是经过多维坐标系中适当的坐标旋转和变换，使散布在各个坐标轴上的原始图像数据在选择适当的新坐标系中集中到了少数坐标轴上，因而有可能用较少的编码比特来表示一个图像块。所以 DCT 变换本身并未压缩数据。DCT 图像编码先对原始图像块进行 DCT 变换得到 DCT 系数，再对 DCT 系数进行量化，在量化过程中，根据人眼的视觉特性，对不同频率分量设置不同的量化步长，对量化后的变换系数进行 Zig-Zag 扫描将二维数组转换成一维数据序列，对此一维数组进行游程编码后再作哈夫曼或算术编码等熵编码输出。四、问答题 1、电视扫描的方式有哪两种，简述分别的优缺点。答：电视扫描主要有隔行扫描和逐行扫描两种（2 分），隔行扫描技术的优点是可以压缩视频信号的频带，缺点主要为图像质量上的一些问题包括（1）行间闪烁现象；（2）并行现象引起垂直清晰度下降；（3）易出现垂直边沿锯齿化现象；（4）隔行扫描产生的视频信号对于压缩处理和后期视频制作带来困难。（4 分）随着传输技术的提高，信号传输带宽的问题已经不再紧迫，逐行扫描在对抗隔行扫描缺陷上有了明显的优势。（2 分）2、简述 MPEG-2 中 P 帧编码过程。答：输入的 P 帧图像以宏块为单位送入运动估计器，以存储器中的前一I 帧或 P帧为参考帧，搜索出最接近的宏块即匹配块，得到相应的运动矢量（MV），完成运动估计。该 MV 一路送入熵编码器作为重要的附加信息进行编码传输；另一路送入运动补偿电路，与预测参考帧的 I 帧或 P 帧图像进行运动补偿，在I 帧或 P帧中找出当前P 帧宏块的匹配宏块，将此匹配宏块再送入到减法器中去，与输入P 帧中对应的宏块取差值。对预测误差再进行DCT 变换，并进行量化，而后一路送入熵编码器，与其他信息一并进行熵编码，形成码流送入传输缓存器；另一路向下送入逆量化器和 DCT 反变换，即本地解码，再与运动补偿器输出的预测帧相加，得到新的参考帧，并存入帧存储器，供后续预测使用。（8 分）3、简述预测编码原理，并说明预测编码是无失真编码还是限失真编码？为什么？答：预测编码基本原理就是利用图像数据的相关性，利用已传输的像素值对当前需要传输的像素值进行预测，然后对当前像素的实际值与预测值的差值（即预测误差）进行编码传输，而不是对当前像素值本身进行编码传输，以去除图像数据中的空间相关冗余或时间相关冗余。在接收端，将收到的预测误差的码字解码后再与预测值相加，得到当前像素值。（5 分）。预测编码原理本身是无失真编码，并未丢弃任何信息，但一般预测误差都需要经过量化处理，这时传输的预测误差与真实预测误差间不相同，造成信息丢失，而称为限失真编码。（3 分）4、PSI 包含的 5 种表分别是什么，其中那几个表的 PID 值是固定的？答：PSI 包含 5 种表：节目关联表（PAT）、节目映射表（PMT）、条件接收表（CAT）、网络信息表（NIT）和传送流描述表（TSDT）。（5 分）它们通过复用器插入到 TS流中，并用特定的 PID 进行标识。其中 PAT、CAT 和 TSDT 都有固定的 PID 值；而PMT 和 NIT 的 PID 值是不确定的，要在 PAT 中指定（3 分）。5、数字电视广播 CA 系统的安全性是如何得到保障的？一般采用哪三级密钥体制？答：CA 系统通过加扰就是对传送流（TS）中的视频码流、音频码流或辅助数据进行有规律的扰乱，使得未授权用户无法对视频/音频码流进行解码，从而防止节目的自由接收。在接收端只要能及时解出控制字，则采用相同解扰算法就能恢复出原始数据。因此，CA 系统的关键是采用多重密钥传输机制将控制字安全地传送到经过授权的用户端。（4 分）通常，CA 系统采用三重密钥传输机制，它们分别是控制字、业务密钥（Service Key，SK）和个人分配密钥（Personal Distributed Key，PDK）。（4 分）