电视原理第4章数字电视制式课件

第4章数字彩色电视制式•4.1数字彩色电视制式概述•4.2视频信源编码原理•4.3ATSC制•4.4DVB制•4.5ISDB--T•96李金龙15:59:00•自己基本上会做电路的？如果有这种毕业，我可能培养他•96李金龙16:01:19•我最近跟华迎春在合作。我在做一个品牌音响，主要是针对多媒体教学，会议，娱乐。面向全国市场，准备用5年时间做成知名品牌。选对合适的时间准备自己去搞研发生产。现在叫别人代工，老华就帮我代工音箱•鲁力16:01:38•哦••鲁力16:02:15•有几个稍微好点的都找好工作那••鲁力16:02:30•其他的我不想推荐给你们••96李金龙16:03:05•呵呵，多谢鲁老师的关爱哟•96李金龙16:03:33•所以说真正是人才，肯定不怕没活干96李金龙15:51:09主要是综合能力的体现。96李金龙15:52:40尤其是做为一个销售人员，毕业生大多看不起销售，也就是你所说的推销。我以前也是这个心态。实质上这个工作是能体现一个人能力和价值的。也可以说是赚钱最快的职业。鲁力15:53:22就是那96李金龙15:56:26你接触社会多，跟学生又走得近，真正在他们大学过程中，多给他们一些建议。有些学生真的出来之后一点目标都没有。我以前，至少还有点目标，就是一定要去卖电脑。呵呵4.1数字彩色电视制式概述•4.1.1多极化的传输标准•所谓数字电视，就是将图像画面的每一个像素、伴音的每一个音节都用二进制数编成多位数码，并以非常高的比特率进行数码流发射、传输、接收的系统工程。也就是说在数字电视这个系统工程中发射台发射的电视信号是一种高比特率的数码脉冲串；空中或有线电缆（光缆、光纤）中传输的电视信号也是高比特率的数码脉冲串；4.1数字彩色电视制式概述•电视接收机，从接收到视频放大、色度解码、音频放大等所有过程均为数码流的处理过程。在这个过程中没有数/模或模/数转换，仅在显像管激励终端经数/模转换为负极性图像信号（数字电视机可以直接接收），扬声器功率推动终端经数/模转换为正弦波音频信号，使显像管（CRT）荧屏显示高清晰画面，扬声器还原出近似临场的立体声或丽音效果。4.1数字彩色电视制式概述•电视信号数字处理的优点:•1:具有强的多的抗干扰、抗非线形失真的能力，即使经过长距离传输和反复记录，仍可以可以几乎无失真的再生复原。•2：能够整帧地存储在半导体存储器中，能够在包括时间轴的三维空间进行数学运算，（各种复杂的时基处理、空间几何的变换、三维滤波）。4.1数字彩色电视制式概述•3：它的存储和处理电路易于大规模和超大规模集成，从而使数值电视设备比模拟设备元件少，易于调整，重量、体积、功耗小，可靠性提高。4：数字电视设备便于与电子计算机以及其他数字设备接口，便于加入公用数据通信网，实现生产、运行的自动化和信息处理的综合化、网络化。4.1数字彩色电视制式概述•模拟电视---在电视信号的产生、传输、接收、处理、记录过程中使用的都是在时间和幅度上连续的模拟信号。•数码电视---在不改变现行模拟电视传输体制的前提下，对解调后的视频和音频基带信号所采用的数字信号处理。•数字电视---在其所有的环节中（节目制作、传输到节目接收、处理、存储、记录、控制等），使用的全部是时间和幅度离散化的数字信号。4.1数字彩色电视制式概述A/D转换器数字处理器D/A转换器模拟信号输入模拟信号输出编码器解码器抽样量化PCM编码传输或处理PCM解码后置低通滤波S(t)抽样信号f(t)f(t)fs(t)4.1数字彩色电视制式概述•三大数字彩色电视制式•美国的ATSC(格形编码多电平单载波VSB调制）•欧洲的DVB(数字视频广播）（地面DVB-T（COFDM）、有线DVB-C（QAM）、卫星DVB-S（QPSK）三种形式）•日本的ISDB—T（综合业务数字广播）4.1数字彩色电视制式概述•4.1.2通用的压缩编码标准模/数转换信道编码信源编码数/模转换信源解码信道解码信道模拟电视信号输入模拟电视信号输出译码器编码器4.1数字彩色电视制式概述•为实现数字电视广播和通信，必须解决数字电视信号的传输问题。由于传输通道的限制，数字电视直接用PCM编码传送是不现实的，主要是传送码率太高。为了合理使用信道，节省频率资源，需要对PCM编码后的图象信号进一步实行信源编码和信道编码。信源编码和信道编码的目的是在保证一定的电视接收图象质量前提下，尽量压缩数字电视信号的带宽。，提高数字电视信号传输的有效性和可靠性。信源编码和信道编码也用于数字电视的储存，是节省存储介质空间的必要手段。模拟电视视频带宽6MHZ，按照4：2：2标准数字化的一路彩色电视图象信号的码率216Mb/s，所需要的信道带宽108MHz，是模拟信号的18倍。以分量编码为例,按4∶2∶2标准,一路彩色图像的码率为(13.5+2×6.35)×8=216Mb/s4.1数字彩色电视制式概述•一；H.261是最早的一个码率压缩标准。•二：JPEG（联合图片专家组）---用于连续色调（灰度或彩色）静止图象的压缩，用于活动图象时，其算法仅限于帧内。•三：MPEG（活动图象专家组）---用于活动图象及相应音频压缩编码的标准系列，包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。•MPEG-1的码率为1.5MB/S，用于数字储存媒体的活动图象及其伴音的编码标准。其图象格式的清晰度较低。4.1数字彩色电视制式概述•H.261的图象格式为CIF，亮度样点数352x288，色度样点数176x144；也可以是QCIF，亮度和色度样点数在水平和垂直方向皆减半，数据压缩采用帧内/帧间自适应预测加DCT（离散余弦变换）的混合算法，用DCT及量化编码去除空间冗余度，用有运动补偿的帧间预测及量化编码去除时间冗余度。数据流由图象（Picture)、像块组（GOB,GroupofBlocks),宏块(MB,Macroblock)和像块（Block）等各层组成。经传输缓存和传输编码后输出，输出码率从64kb/s1.96Mb/s（P=30）4.1数字彩色电视制式概述•联合图片专家组（JPEG）•它用于连续色调（灰度或彩色）静止图象压缩，用于活动图象时，其算法仅限于帧内。•顺序方式---是按一行一行的顺序对图象编码，整个图象一次编码完成；•逐步方式---是整个图象分数次编码完成，第一次只给出低质量的基本图象，在随后的各次编码中逐步给出修正信息直到得到满意的图象质量。•三种压缩算法---基本系统、扩展系统（基于DCT和可变长编码VLC）、无失真压缩（基于插值脉冲编码方法）•用此标准对自然彩色图象进行编码，得到可识别图象质量只需要每像素0.15bit，得到可用图象质量只需要每像素0.25bit，每像素0.75bit时图象质量已相当好，到每像素1.5bit时可得到与原始图象几乎一样的图象质量。4.1数字彩色电视制式概述•活动图象专家组（MPEG）---用于活动图象及相应音频压缩编码的标准系列，包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。•MPEG-1---它的码率约为1.5Mb/s，用于数字存储媒体的活动图象及其伴音的编码标准。其图象格式的清晰度较低。•MPEG-2---用于高清晰度电视（HDTV）和标准清晰度电视（SDTV）的视频压缩标准。4.1数字彩色电视制式概述•MPEG-2有四种输入格式（用级加以划分）•1、低级（LL，LowLevel）--以亮度像素数计是352x240x30pel/s或352x288x25pel/s，最大输出码率为4Mb/s。•2、主级（ML，）--以亮度像素数计是720x480x30pel/s或720x576x25pel/s，最大输出码率为15Mb/s。（高类主级20Mb/s）•3、高1440级的图象输入格式是1440*1152pel的高清晰度格式。最大输出码率为60Mb/s。（高类为80Mb/s）•4、高级（HL）---的图象输入格式是1920*1152pel的高清晰度格式。最大输出码率为80Mb/s。（高类为100Mb/s）4.1数字彩色电视制式概述•五类（5类—5种不同的处理方式）•1、简单类—•2、主类—比简单类增加了双向预测压缩工具，它没有可分极性，但质量要尽量好。•3、信噪比可分级类---•4、空间可分比级---•5、高类—则支持逐行同时处理色差信号，并且支持全部可分极性。4.1数字彩色电视制式概述一；它是用于标准清晰度电视（SDTV）和高清晰度电视（HDTV）的视频压缩标准。二：它有四种输入格式，用级加以划分1：低级的图象输入格式，以亮度象素数计，是352×240×30pel/s或352×288×25pel/s,最大输出码率是4MB/S2：主级的图象输入格式，以亮度象素数计，是720×480×30pel/s或720×576×25pel/s，最大输出码率是15MB/S（高类主级20MB/S）3：高1440级的图象输入格式是1440×1152pel的高清晰度格式，最大输出码率是60MB/S（高类为80MB/S）4：高级的图象输入格式是1920×1152的高清晰度格式，最大输出码率是80MB/S（高类为100MB/S）4.1数字彩色电视制式概述•三：它有五种不同的处理方式，用类加以划分•1：简单类•2：主类•3：信噪比可分级类•4：空间可分级类•5：高类•目前通用的两种数字电视标准是美国的ATSC和欧洲的DVB。视频信源编码音频信源编码业务复用传送信道编码调制接收机辅助数据音频视频射频/传输业务复用和压缩信源编码和压缩3个子系统1、信源编码和压缩（1）、视频子系统视频编码使用MPEG-2（2）、音频子系统音频编码使用AC-3数字音频压缩标准2、业务复用和传输—指将视频数据、音频数据和辅助数据复用到单一数据流中。4.2视频信源编码原理•4.2.1视频信源编码的理论依据•信源编码的目的是压缩数字电视图象的数据量，从而降低信号传输的数码率，减少传输带宽。•一：从统计上讲，原始图象数据在空间及时间上的冗余度很大，存在大量无须传送的多余信息。•1：每一帧数字电视图象都可看成是由四种类型的局部图象结构组成的（准均匀性、低对比度细节区、高对比度细节区、边缘区）。•帧内相关性（空间相关性）—前三种占图象的绝大部分，它们在水平方向的相邻之间、垂直方向的相邻行之间的变化都很小存在很强的空间相关性4.2视频信源编码原理•2：帧间相关性（时间相关性）--电视图象不仅是二维空间图象，它具有再时间轴上以场频和帧频为扫描周期的时空性结构。再相邻的场或帧对应像素间存在的相关性。这种相关性与电视图象中的运动有关。•二：信息非保持压缩编码---仅采用信息保持压缩编码，往往还达不到所期望的数据压缩率。•数字电视系统中的信源编码联合使用了信息保持和信息非保持编码技术。还采用了其它一些辅助的数据压缩技术。如用少量的定时信号代替复合同步信号，以及降低多余的色度垂直分解力。实现了50倍以上数据压缩率的高效编码。实验证明，在相邻帧之间，亮度信号平均只有7.5‰的像素有明显的变化，色度信号平均只有7.5‰的像素有明显的变化，4.2视频信源编码原理•信息非保持压缩编码—通过对视觉的生理学、心理学特性的研究发现，允许经过压缩编码的复原图象在客观上存在一定的失真，只要这种失真在主观上是难以觉察到的。基于这种思想实现的压缩称为之。•它不但要压缩冗余信息，而且还要适当舍弃掉一些非冗余但对视觉不敏感的信息以获得更大的压缩率。4.2视频信源编码原理•4.2.2预测编码原理•它是数字电视信号信源编码的主要方法之一。也称为差分脉冲编码调制（DPCM）。量化器编码器预测器解码器预测器+++信道输入输出Xn+--ene´n++X´nX´n预测差值量化预测差值4.2视频信源编码原理•DPCM系统中不是直接把他传送出去，而是传送他与预测值（是用与他在空间或时间上相邻的若干像素的线形组合产生的）的差值。,1ˆNniiiXaX0P（e）e4.2视频信源编码原理•预测器可以是利用空间相关性的帧内预测器，也可以是利用时间相关性的帧间预测器，即分为帧内预测编码和帧间预测编码，数字电视的信源编