数字电视第三讲幻灯片.ppt

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1、数字电视第三讲第1页，共27页，编辑于2022年，星期六 3.1 数字电视信号是怎样产生的？数字电视信号是怎样产生的？数字电视信号是由模拟电视信号经过数字电视信号是由模拟电视信号经过 抽样、量化、编码后转换为数字电视信号。抽样、量化、编码后转换为数字电视信号。模模/数转换数转换第2页，共27页，编辑于2022年，星期六电视图像电视图像白白黄黄青青绿绿紫紫红红兰兰黑黑模拟电视信号模拟电视信号抽样脉冲抽样脉冲抽样值抽样值2351995316220量化级量化级编码编码1100011100110101数字视频信号数字视频信号1 1 0 0 0 1 1 110.890.300.590.11脉冲编码调制码

2、脉冲编码调制码流流PCM第3页，共27页，编辑于2022年，星期六视频信号数字化的基本参数：视频信号数字化的基本参数：（1）编码信号：亮度信号）编码信号：亮度信号 Y 色差信号色差信号 R-Y B-Y 编码方式：每个样点编码方式：每个样点8bt量化量化 脉冲编码调制脉冲编码调制PCM编码编码第4页，共27页，编辑于2022年，星期六 （2）抽样结构：）抽样结构：抽样结构是指信号的取样点在空间和时间抽样结构是指信号的取样点在空间和时间上的相对位置。上的相对位置。第5页，共27页，编辑于2022年，星期六 4:4:4 结构结构为亮度信号样点为亮度信号样点为色差信号样点为色差信号样点第6页，共27页

3、，编辑于2022年，星期六 4:2:2 结构结构为亮度信号样点为亮度信号样点为色差信号样点为色差信号样点第7页，共27页，编辑于2022年，星期六（3）抽样频率：（）抽样频率：（4 2 2 标准）标准）亮度信号：亮度信号：fsY13.5MHz （每秒抽样（每秒抽样13.5106个样点个样点)色差信号色差信号:fsR=fsB=6.75MHz （每秒抽样（每秒抽样6.75106个样点个样点)第8页，共27页，编辑于2022年，星期六（4）全行样点数和数字有效行样点数）全行样点数和数字有效行样点数Y数字有效行数字有效行 720T144T数字消隐数字消隐全数字行全数字行 864T行正程行正程行逆程行逆

4、程第9页，共27页，编辑于2022年，星期六全行样点数全行样点数数字有效行样点数数字有效行样点数Y864720R-Y432360B-Y432360=13.5106 点点/秒秒62525 行行/秒秒4:2:2格式：格式：第10页，共27页，编辑于2022年，星期六 3.2 数字电视信号压缩：数字电视信号压缩：3.2.1.为什么要对数字电视信号进行压缩？为什么要对数字电视信号进行压缩？未压缩的数字电视信号码率高，不利于存未压缩的数字电视信号码率高，不利于存储和信道传输。储和信道传输。第11页，共27页，编辑于2022年，星期六SDTV：每幅图像的象素：每幅图像的象素：亮度象素：亮度象素：72057

5、6414720 （Y）色差象素：色差象素：360288103680 （R-Y）360288103680 （B-Y）总象素：总象素：622080每秒传送每秒传送25幅图像，幅图像，每秒传送象素每秒传送象素：6220802515552000每个象素每个象素8bt量化，量化，每秒数码率每秒数码率：155520008124416000bt/s 124.416106bt/s 124.416Mbt/s第12页，共27页，编辑于2022年，星期六 存储：存储：1片光盘容量片光盘容量660MB85280Mbt 只能存储只能存储5280Mbt/124.416Mbt/s42s 传输：传输：每每Hz传输传输2bt数

6、码，传输数码，传输1套套SDTV需要占用需要占用62.28MHz信道带宽信道带宽第13页，共27页，编辑于2022年，星期六 3.2.2.怎样进行数字电视信号压缩？怎样进行数字电视信号压缩？压缩依据：压缩依据：（1）视频信号中存在大量冗余度可供压缩）视频信号中存在大量冗余度可供压缩,并并且这种冗余度在解码后还可无失真地恢复且这种冗余度在解码后还可无失真地恢复;（2）利用人眼的视觉特性）利用人眼的视觉特性,在不被主观视觉察在不被主观视觉察觉的容限内觉的容限内,可以通过减少表示信号的精度可以通过减少表示信号的精度,以一以一定的客观失真换取数据压缩。定的客观失真换取数据压缩。第14页，共27页，编辑

7、于2022年，星期六 压缩技术：压缩技术：（1）帧内压缩技术（静画压缩）：）帧内压缩技术（静画压缩）：去除图去除图像空间冗余和图像灰度冗余。像空间冗余和图像灰度冗余。（压缩比可达（压缩比可达8倍）倍）分块；分块；离散余弦变换（离散余弦变换（DCT）；）；量化；量化；Z字形编码。字形编码。第15页，共27页，编辑于2022年，星期六 （2）帧间压缩技术（动画压缩）帧间压缩技术（动画压缩）:减少各帧之减少各帧之间信息冗余间信息冗余（压缩比（压缩比320倍）倍）将图像分为：将图像分为：I 帧（帧内编码帧）：场景变换后的首帧，帧（帧内编码帧）：场景变换后的首帧，按静画压缩方式压缩；按静画压缩方式压缩；

8、P 帧（前向预测帧）：与前面的帧（前向预测帧）：与前面的I帧或帧或P帧进行帧进行 比较，取差值进行编码；比较，取差值进行编码；B 帧（双向预测帧）：与前面的帧（双向预测帧）：与前面的I帧和后面的帧和后面的 P帧进行比较，取最小帧进行比较，取最小 差值进行编码。差值进行编码。第16页，共27页，编辑于2022年，星期六I1B2B3P4B5B6P7前向预测前向预测后向预测后向预测第17页，共27页，编辑于2022年，星期六112当前帧当前帧前一帧前一帧后一帧后一帧第18页，共27页，编辑于2022年，星期六112运动运动补偿补偿减法减法运算运算前一帧前一帧运动补偿图像运动补偿图像当前帧当前帧差图像

9、差图像第19页，共27页，编辑于2022年，星期六 3.2.3.压缩（信源编码）标准：压缩（信源编码）标准：（1）MPEG-1 主要用于主要用于VCD、可视电话、可视电话、LDTV 图像格式：图像格式：亮度亮度Y：352288 色度色度Cr、Cb:176144 原始数码率：原始数码率：（3252881761442）258 30.4128Mbt/s 压缩数码率：压缩数码率：1.2Mbt/s 压缩比压缩比（30.4128）（1.2）25.36 第20页，共27页，编辑于2022年，星期六（2）MPEG-2 采用分级编码格式适应不同清晰采用分级编码格式适应不同清晰 度要求。度要求。用于用于DVD、S

10、DTV、HDTV 主级（主级（SDTV）图像格式：）图像格式：Y:720576 Cr、Cb:360288 原始数码率：原始数码率：124.416Mbt/s 压缩数码率：压缩数码率：15Mbt/s 压缩比压缩比=8.29 2Mbt/s 压缩比压缩比=62.2第21页，共27页，编辑于2022年，星期六 高级（高级（HDTV）宽屏图像格式：）宽屏图像格式：Y:19201080 Cr、Cb:960540 原始数码率：原始数码率：622.08Mbt/s 压缩数码率：压缩数码率：60Mbt/s（卫星数字电视卫星数字电视）压缩比）压缩比=10.3 32Mbt/s（有线数字电视有线数字电视）压缩比）压缩比=

11、19.4 10Mbt/s（地面数字电视地面数字电视）压缩比）压缩比=62.2 第22页，共27页，编辑于2022年，星期六 （3）MPEG-4 兼容兼容MPEG-2，采用精细可，采用精细可 分级编码与流媒体技术。分级编码与流媒体技术。用于用于IPTV、视频点播、视频会议、图像、视频点播、视频会议、图像 监控、远程教学、远程医疗系统。监控、远程教学、远程医疗系统。（4）H.264 新一代运动图像压缩标准，新一代运动图像压缩标准，引入面向数据包的编码，引入面向数据包的编码，有利于存储和网络传输。有利于存储和网络传输。主要用于数字多媒体通信、移动数字主要用于数字多媒体通信、移动数字 电视。电视。第2

12、3页，共27页，编辑于2022年，星期六 图像信号的压缩依据图像信号的压缩依据第24页，共27页，编辑于2022年，星期六 3.3 码流复用：码流复用：（1）码流：）码流：模拟信号经过模拟信号经过A/D转换为原始数据码流转换为原始数据码流PCM。图像、声音、数据图像、声音、数据PCM经过压缩编码得到经过压缩编码得到基本码流基本码流ESV、ESA、ESD 基本码流基本码流ESV、ESA、ESD分组打包形成打分组打包形成打包基本流包基本流PESV、PESA、PESD第25页，共27页，编辑于2022年，星期六（2）复用：）复用：节目复用：一套节目的三种打包基本流节目复用：一套节目的三种打包基本流PES复用形成节目码流复用形成节目码流PS。传输复用：多套节目的节目码流传输复用：多套节目的节目码流PS复用形复用形成传输码流成传输码流TS。TS包长包长188字节。字节。第26页，共27页，编辑于2022年，星期六图像图像编码编码声音声音编码编码数据数据编码编码打包打包器器打包打包器器打包打包器器节节目目复复用用传传输输复复用用图像图像PCMV1声音声音PCMA1数据数据PCMD1基本码流基本码流ESV1ESA1ESD1打包基本流打包基本流PESV1PESA1PESD1节目码流节目码流PS1PSn传输传输码流码流TS原始数据原始数据压缩编码压缩编码第27页，共27页，编辑于2022年，星期六