第三章 数字电视技术.pptx

第三章 数字电视技术;2;3;数字电视是在模拟电视的基础上发展起来的，其图像质量、资源利用等方面均优于模拟电视。在数字电视节目信号的制作过程中，需要将模拟电视信号进行取样、量化和编码处理，转换成二进制数字信号，才能进行压缩、调制与传输。本节主要学习数字电视的特点和种类，以及信号的采样、量化和编码技术等内容。;5;6;7;8;9;10;11;12;13;14;15;16;17;18;19;20;21;22;23;24;25;26;27;28;29;30;31;32;33;34;35;36;37;38;39;40;41;42;43;44;45;46;47;48;49;50;51;52;53;54;55;（2）图像信号压缩编码的方法 每一幅图像中都含有大量无用的冗余信息，正是这一特点，为图像的压缩提供了可能。压缩图像的码率能大幅度降低图像的数据量，但图像压缩也伴随着图像质量的降低，所以在实际应用中，要根据实际需要选择合适的压缩比，在提高传输效率的同时保障图像的质量。;57;58;59;60;61;62;63;64;?;66;67;u 分量与 v 分量的性质相同，有了 u 和 v 各 8 个基本波形，就可以获得 8×8=64 个基本波形，也就可以获得 64 个基本系数。应注意的是，u-v 图中，一个像块中各个像素经过离散余弦变换后，是按频率的高低重新排列的，最上边的（0，0）位置频率最低，为直流成分，向右和向下频率逐步增大，到右下角的（7，7）位置时频率最高。 在信号的接收端，将 u-v 坐标系中的各个 F（u，v）系数值经矩阵逆运算进行反变换，即可恢复各个像素的电压值。;69;70;71;72;73;74;75;采用 4×4 基准块的编码方式时，其 9 种预测模式包括 1 种 DC 预测和 8 种方向预测，如右图 b 所示，图中箭头方向表示预测时进行的方向。右图 a 中，a～p 表示要预测的 16 个像素（4×4 块），A～M 表示 a～p 块中邻近宏块像素的参考值（已知）。右图 b 中，0～8 是 4×4 块的 9 个预测方向，其中预测方向 2 在原点上，表示不做预测。;77;78;79;80;81;82;83;根据前一帧的图像内容预测出与下一帧不相同的差值信息（预测误差信息），预测误差可以看成是运动图像的变化部分，只传送差值信息的帧称为前向预测编码帧，简称为 P 帧。P 帧是单向预测产生的帧，它的获取方法如下图所示。;85;86;87;在制定 MPEG 标准时，规定图像应具有编辑功能。为了使图像具有编辑功能，一般?? 5 帧或 6 帧图像编为一组，称为帧组。对于 625 行/25 帧制式，每 5 帧为一组；对于 525 行/30 帧制式，每 6 帧为一组，每一组都为 0.2 s，如右图所示。;89;90;91;采用 H.264 的运动补偿编码技术，支持 MPEG 视频编码标准中的大部分关键技术，而且增加了更多的功能。H.264 的运动估计有以下 4 个特点： 1）支持不同大小和形状的宏块。H.264 支持 7 种大小的宏块模式，分别为 4×4、4×8、8×4、8×8、8×16、16×8、16×16。小块模式的运动补偿功能可以提高对图像运动部分的处理性能，减少方块（马赛克）效应，提高图像的质量，但数据压缩量差一些。;93;94;95;MPEG-1 的句法排列由六个层次构成，各层的功能见下表，这六个层次的顺序也是编码的步骤。;比特流的排列层结构与实际图像的关系如下图所示。;98;第三层是像条，它是在画面上从左到右完整的一条图像，是若干个宏块的集合。像条与像条之间不能存在间隙或重叠。在信号处理过程中，如果发生误码且不可纠正时，通过像条数据可以重新获得同步，因此，像条也是同步信号恢复的单元。 第四层是图像，它是由像条组成的一幅完整的图像。这种图像可以是内部编码图像 I帧，也可以是预测编码图像 P 帧或 B 帧，这些是运动图像的基本单位，是图像编码的基本单元。应当注意的是，I 帧、P 帧和 B 帧信号都是由像块、宏块、像条组成的。;100;每一层都有开始标记和结束标记，有的还要加入一些辅助信息，每层的数据结构如右图所示。;102;103;104;105;106;107;108;在减法器中，匹配宏块信号与输入的产生 P 帧信号的宏块信号相减，获得预测误差信号。该预测误差信号经开关 S1 进入离散余弦变换和量化电路。这一过程与处理 I 帧时一样，只是量化步长不同，量化步长由量化自适应器进行控制。量化器输出的量化频率系数，一路经图像复用编码器、传输缓存器，形成 TS，送往后级电路；另一路经开关 S3、反量化器和离散余弦逆变换器，还原成预测误差数据，再进入加法器，与从运动补偿预测器送入的匹配宏块相加，得到 P 帧宏块信号，存入 P 帧存储器，供后