数字电视技术期末复习资料Word文档下载推荐.docx

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利用这个原理可以节省传输的频带。

（重点）

8、组成图像的基本单元称为像素。

图像的顺序传送就是在发送端把被传送图像上各像素的亮度、色度按一定顺序逐一地转变为相应的电信号，并依次经过一个通道传送，在接收端再按相同的顺序，将各像素的电信号在电视机屏幕相应位置上转变为不同亮度、色度的光点，

9、当水平和垂直偏转线圈中同时加入锯齿波电流时，电子束既作水平扫描又作垂直扫描，而形成直线扫描光栅，这称为直线扫描。

10、隔行扫描是将一帧电视图像分成两场进行交错扫描

11、电子束从屏幕左上端开始，按照从左到右、从上到下的顺序以均匀速度一行接一行的扫描，一次连续扫描完成一帧电视画面的方式称为逐行扫描

12、根据人眼视觉特性，视觉最清楚的范围是在垂直视角约15°

、水平视角约20°

的矩形面积之内。

因此，电视机屏幕一般都设计成矩形。

我国高清晰度电视的图像宽高比已确定为16∶9。

13、亮度是表征发光物体的明亮程度，是人眼对发光器件的主观感受。

在电视机或显示器中，亮度是表征图像亮暗的程度，是指在正常显示图像质量的条件下，重显大面积明亮图像的能力

14、对比度是表征在一定的环境光照射下，物体最亮部分的亮度与最暗部分的亮度之比。

15、数字电视图像分辨力是数字电视系统或图像信号源或信号处理过程或显示器件（屏）等客观上转换、处理、传输或重显图像细节的能力，是数字电视系统、设备或器件的物理性能指标。

我国的SDTV和HDTV的图像分辨力分别为720×

576像素和1920×

1080像素

16、电视图像清晰度是人眼能察觉到的电视图像细节的清晰程度。

按图像和视觉的特点，图像清晰度一般从水平和垂直两个方向描述，有时还增加斜向清晰度指标。

图像清晰度用“电视线”作单位。

1电视线与垂直方向上1个有效扫描行的高度相对应。

17、标准彩条信号是一种常用的测试信号，用来对电视系统的传输特性进行测试和调整。

18、彩色电视为了与黑白电视兼容，必须传送一个亮度信号，以便黑白电视机接收。

在彩色电视中，常用两个色差信号（B-Y）和（R-Y）来代表色度信息

彩条中所对应的彩色全为饱和色，称为100％饱和度，100％幅度（最大幅度）的彩条信号。

19、为不引起人眼的闪烁感觉，场频应高于48Hz。

在我国的电视标准中，场频选为50Hz。

随着屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，观看距离变近，场频应相应提高。

（重点）

目前世界上采用的标准扫描行数有625行和525行。

我国采用625行。

（重点）

20、场频确定为fV=50Hz，由于采用隔行扫描，则帧频fZ=25Hz，也就是一帧扫描时间TZ=40ms。

当扫描行数选定为Z=625后，行扫描时间TH=TZ/Z=40ms/625=64μs，行频fH=fZ×

Z=25Hz×

625=15625Hz。

21、用一个编码矩阵电路根据Y=0.30R+0.59G+0.11B的亮度公式编出一个亮度信号和R-Y、B-Y两个色差信号

22、用色差信号传送色度信号具有以下优点：

（1）可减少色度信号对亮度信号的干扰。

当传送黑白图像时，R=G=B，两个色差信号R-Y和B-Y均为零，不会对亮度信号产生干扰。

（2）能够实现亮度恒定原理。

即重现图像的亮度只由传送亮度信息的亮度信号决定。

（3）可节省色度信号的发射能量。

在彩色图像中，大部分像素接近于白色或灰色，它们的色差信号为零，小部分彩色像素才有色差信号，因此，发射色差信号比发射R、G、B信号需要的发射能量小。

23、我国电视标准规定，亮度信号带宽为0～6MHz，色度信号带宽为0～1.3MHz（重点）

24、三种电视制式：

NTSC制：

平衡调幅又称为抑制载波调幅。

抑制载波调幅可以抑制色度信号对亮度信号的干扰并节省发射功率。

采用NTSC制的有日本、加拿大、墨西哥，它采用正交平衡调幅调制方式。

PAL制：

又称逐行倒相制。

所谓逐行倒相，是指将色度信号中FV分量进行逐行倒相。

采用PAL制的有英国、荷兰、瑞士、中国（重点）

SECAM制：

根据时分原则，采用逐行顺序传送两个色差信号的办法，在传输通道中无论什么时间只传送一个色差信号，彻底地解决了两个色度分量相互串扰的问题。

SECAM制的亮度信号每行都传送，两个色差信号逐行顺序传送，每一行是亮度信号与一个色差信号同时传送，是一种同时-顺序制。

采用SECAM制的有法国（重点）

25、图像信号采用调幅方式，伴音信号采用调频方式，调制后的图像信号和伴音信号统称为射频电视信号。

（重点）

电视伴音采用调频制。

调频信号可以用限幅来去掉叠加在调制信号上的干扰，以获得较高的音质；

伴音采用调频制还可以减小伴音对图像的干扰。

26、采用残留边带发射后，射频电视信号的带宽压缩为8MHz（重点）

27、图像信号的最高频率为6MHz，调幅波频谱宽度为12MHz。

为了便于图像传输，地面广播采用残留边带发送方式，即对0～0.75MHz图像信号采用双边带发送，对0.75～6MHz图像信号采用单边带发送。

28、我国电视频道在甚高频（VHF）段共有12个频道，在特高频（UHF）段共有56个频道

第一章

1、数字电视广播系统方框图（重点）

该系统由信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机等六部分组成。

卫星广播着重于解决大面积覆盖；

有线电视广播着重于解决城镇等人口居住稠密地区“信息到户”的问题；

地面无线广播由于其独有的简单接收和移动接收的能力，能够满足现代信息化社会“信息到人”的基本需求。

1）多路复用是将视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，将多个节目的数据流再复用成单一的数据流的过程。

2）信道编码是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。

为了能在接收端检测和纠正传输中出现的错误，信道编码在发送的信号中增加了一部分冗余码，因此增加了发送信号的冗余度，即通过牺牲信息传输的效率来换取可靠性的提高。

3）调制是指为了提高频谱利用率，把宽带的基带数字信号变换成窄带的高频载波信号的过程。

应根据传输信道的特点采用效率较高的信号调制方式，常用的方式有QAM、QPSK、TCM、COFDM和VSB。

2.、数字电视与电视数字化处理的区别（重点）

现在的模拟彩色电视接收机的电路中采用了多种数字化处理技术，往往自称为数码电视或数字化电视。

这些彩色电视机在不改变现行模拟广播电视传输体制的前提下，对解调后的视频和音频的基带信号进行了数字化处理，获得了更高质量的图像和伴音，增加了电视机的功能，但它仍属于模拟电视的范畴，只能接收模拟电视信号，无法接收数字电视信号，与真正的数字电视是两个不同的概念，不可混淆。

这些数字化处理技术包括：

用数字梳状滤波器进行较完善的亮度、色度分离，消除了亮、色窜扰现象；

对亮度信号进行数字轮廓增强，提高了画面清晰度；

对色度信号进行数字降噪和色调校正，减少了画面噪点和色调畸变；

用逐行扫描及倍场（DoubleScan）消除行间闪烁和大面积闪烁，提高了图像的垂直清晰度；

处理后还能实现画中画、静止画面等新功能以及丽音NICAM（NearInstantaneousCompandingAudioMultiplex，准瞬时压扩音频多路传输，是一种数字脉冲编码调制立体声广播系统，用7.28MHz频率广播）和环绕立体声等功能。

3.SDTV和HDTV（重点）

数字电视分为标准清晰度电视和高清晰度电视（重点）

标准清晰度电视SDTV（StandardDefinitionTelevision）是指质量相当于目前模拟彩色电视系统（PAL、NTSC、SECAM）的数字电视系统，也称为常规电视系统。

其定义是，ITU-R601标准的4∶2∶2的视频，经过某些数据压缩处理后所能达到的图像质量。

其清晰度约为500电视线，视频数码率约为5Mb/s。

高清晰度电视HDTV（HighDefinitionTelevision）是指水平清晰度和垂直清晰度大约为目前模拟彩色电视系统的两倍，宽高比为16∶9的数字电视系统。

根据ITU的定义，一个具有正常视觉的观众在距离高清晰度电视机大约是显示屏高度3倍的地方所看到的图像质量应与观看原景象或表演时所得到的印象相同。

其清晰度应在800电视线以上，视频数码率约为20Mb/s。

国际电联在ITU-RBT.1201建议书中提出了超高清晰度成像HRI的若干标准，其基本要素是图像的最小分辨率为1920×

1080，传输速率为60帧／秒。

4．与模拟电视相比，数字电视的优点表现在以下几个方面。

1．图像传输质量较高2.具有数字环绕立体声伴音3.频谱资源利用率高4.多信息、多功能5.设备可靠，维护简单6.节省发送功率，覆盖范围广7.易于实现条件接收

5．数码率和传码率（重点）

在数字传输系统中，传输的效率用传输速率来衡量。

传输速率有信息传输速率（数码率）和码元传输速率（传码率）两种。

数码率，也称比特率或者传信率，是指单位时间内传送的二进制比特数，记为Rb，单位为比特／秒，用符号b／s表示。

经常还以兆比特／秒和吉比特／秒为单位，即用符号Mb／s和Gb／s表示。

传码率是码元（symbol）的传输速率，是指单位时间内传输码元的数目，记为RB，单位为波特（baud）。

为明确起见，在给出传码率的同时，应说明码元的进制M，或者说明码元的二进制位数m，这里M＝2m。

Rb＝RB·

lbM＝RB·

m（b/s）

数码率还可以反映频带占有情况。

根据数码率的定义，它可由比特数与频率之乘积来表示，这样，数码率与数字信号的传输速率之间就建立了对应关系。

数码率也直接反映了数字信号所占用的频带宽度，即数码率越高，占用频带就越宽。

因此，数码率有时也简称为传输速率。

6．误码率和误码秒（重点）

误码率也叫码元差错率，是指信号传输过程中系统出现错误码元的数目与所传输码元总数之比值.误码率的大小，反映了系统传输错误码元的概率大小。

一般以多次传输的平均误码率表示。

误比特率也称信息差错率或比特差错率，是指传错信息的比特数与所传输的总信息比特数之比值.误比特率的大小，反映了信息在传输中由于码元的错误判断而造成的传送信息错误的大小，它与误码率从两个不同的层次反映了系统的可靠性。

在二进制系统中，误码数目就等于误比特率，即Pe=Pb。

误码秒是指一段时间之内发生误码的秒数，适合于受脉冲干扰而产生误码的场合，尤其适合于评价由于短脉冲干扰引起视频同步信号受损而造成图像纷乱的情形

7.频带利用率和功率利用率（重点）

频带利用率是衡量数字传输系统有效性的一个重要指标。

它表示在单位时间、单位频带内传输信息的多少，即单位频带内所能实现的数码率，单位为比特／秒赫兹，用符号b／（s·

Hz）表示。

在载波传输系统中，不同的调制方式可能有不同的频带利用率，故一般常用这个指标来衡量调制方式的效率。

功率利用率是指在一定误码率的条件下，传输每比特信息所需要的最小信号平均功率。

功率利用率越高，误码率越小，信息传输的可靠性就越高。

8.信道容量（重点）

信道容量反映一个信道的传输能力，而信道的传输能力是以这个信道最大可能传输信息的速率来度量的。

所以信道容量定义为信道传输速率的最大值。

信道容量与数码率的区别在于，信道容量表示信道的最大数据传输速率，是信道传输能力的极限，而数码率表示实际的数据传输速率。

它们采用相同的单位b/s。

香农（Shannon）研究了受随机噪声干扰的信道情况，得出了计算信道容量的香农公式：

根据香农公式还可以得出以下重要结论：

（1）任何一个信道都有信道容量C，如果满足数码率Rb≤C，那么在理论上存在一种方法使信源的输出能以任意小的差错概率通过信道传输；

如果Rb>

C，则无差错传输在理论上是不可能的。

（2）当信道噪声为高斯白噪声时，式（1-4）中的噪声功率N不是常数而与带宽B有关。

若设单位频带内的噪声功率为n0（W／Hz），则噪声功率N=n0B，在S和n0一定时，信道容量C随带宽B的增大而增大。

当B趋于无穷大时，C趋于常数1.44S／n0。

（3）由于信道容量就是信道的最大信息传输速率（即数码率），C=I/T,其中I为信息量，T为传输时间，这说明，当S／N一定时，给定的数据量可以用不同的带宽B和时间T的组合来传输。

（4）在给定信道容量C的条件下，也可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输数据。

若减少带宽，则必须发送较大的功率，即增大信噪比S／N；

或者，若有较大的传输带宽信息，则同样的C能够用较小的信号功率（即较小的S／N）来传送。

当信噪比太小而不能保证通信质量时，常采用宽带系统，即用增加带宽来改善传输质量，这就是所谓用带宽换功率的方法。

在带宽和信噪比的互换过程中，必须变换信号使之具有所要求的带宽，这通常是由各种类型的调制和编码来完成的。

9.编码效率（重点）

1）平均信息量

信息量的比特是指真正有用的信息量，数码中的比特既包括有用的符号也包括无用的符号。

2）平均码字长度

3）编码效率

无论是哪一种二进制编码，其一个码字的平均码长N一定大于平均信息量H。

只要使N≥H，就可以得到某种无失真编码方法。

但如果N>

>

H，则表明这种编码方法效率太低，占用的比特数太多。

最好的编码结果是N≈H，即η=1。

这种状态的编码称为最佳编码，它不会因丢失信息而引起图像失真，又占用最少的比特数。

如果编码结果为N<

H，则必然会丢失信息而引起图像失真，这就是在允许失真条件下的一些失真编码方法。

（课后习题1—10）

第二章

1、视频信号压缩的可能性（重点）

视频数据主要存在以下形式的冗余。

1.空间冗余

2.时间冗余

3.结构冗余

4.知识冗余

5.视觉冗余

2、视频信号数字化

AD前面有一低通滤波器用于抗混叠，解码的滤波器为重构滤波器，解码是编码的逆过程，插入滤波是把解码后的信号用理想低通滤波恢复为平滑、连续的模拟信号。

1）奈奎斯特取样定理（重点）

理想取样时，只要取样频率大于或等于模拟信号中最高频率的两倍，就可以不失真地恢复模拟信号，这称为奈奎斯特取样定理。

模拟信号中最高频率的两倍称为折叠频率。

一般取样频率应为最高频率的3～5倍。

2）亚奈奎斯特取样

按取样定理，若取样频率fs小于模拟信号最高频率fmax的两倍，就会产生混叠失真，但若巧妙地选择取样频率，令取样后频谱中的混叠分量落在色度分量和亮度分量之间，就可用梳状滤波器去除混叠成分。

3）均匀量化和非均匀量化（重点）

在输入信号的动态范围内，量化间距处处相等的量化称为均匀量化或线性量化。

均匀量化时信噪比随输入信号动态幅度的增加而增加。

采用均匀量化，在强信号时固然可把噪波淹没掉，但在弱信号时，噪波的干扰就十分显著。

为改善弱信号时的信噪比，量化间距应随输入信号幅度而变化，大信号时进行粗量化，小信号时进行细量化，也就是采用非均匀量化，或称非线性量化

通常这两个过程均可用查表法实现，量化过程在编码端完成，而反量化过程则在解码端完成。

对量化区间标号（量化值）的编码可以采用等长编码方法，也可以采用可变字长编码如哈夫曼编码或算术编码来进一步提高编码效率

3.ITU-RBT.601分量数字系统（重点）

数字视频信号是将模拟视频信号经过取样、量化和编码而形成的。

模拟电视有PAL、NTSC等制式，必然会形成不同制式的数字视频信号，不便于国际数字视频信号的互通。

BT.601建议采用对亮度信号和两个色差信号分别编码的分量编码方式，对不同制式的信号均采用相同的取样频率，对亮度信号Y采用的取样频率为13.5MHz。

由于色度信号的带宽远比亮度信号的带宽窄，因此对色度信号U和V的取样频率为6.75MHz。

色度信号的取样率是亮度信号的取样率的一半，常称作4∶2∶2格式，可以理解为每一行里的Y、U、V的样点数之比为4∶2∶2。

4、1.Huffman编码（重点）

霍夫曼（Huffman）编码是一种可变长编码,编码方法如图2-2所示。

其具体步骤是：

（1）将输入信号符号以出现概率由大至小为序排成一列。

（2）将两处最小概率的符号相加合成为一个新概率，再按出现概率大小排序。

（3）重复步骤

（2），直至最终只剩两个概率。

（4）编码从最后一步出发逐步向前进行，概率大的符号赋予“0”码，另一个概率赋予“1”码，直至到达最初的概率排列为止。

上述6个符号用普通二进制编码，每个符号码长三位；

用霍夫曼编码，平均码长为

0.4×

1+0.3×

2+0.1×

3+0.1×

4+0.06×

5+0.04×

5=2.2位

游程编码RLC（RunLengthCoding）是一种十分简单的压缩方法，它将数据流中连续出现的字符用单一的记号来表示。

游程编码的压缩率不高，但编码、解码的速度快，因而仍得到了广泛的应用，特别是在变换编码及进行Z字形（zigzag）扫描后，再进行游程编码，会有很好的效果。

5、预测编码（重点）

1）基于图像的统计特性进行数据压缩的基本方法就是预测编码。

它利用图像信号的空间或时间相关性，用已传输的像素对当前的像素进行预测，然后对预测值与真实值的差——预测误差进行编码处理和传输。

目前用得较多的是线性预测方法，其全称为差值脉冲编码调制DPCM

利用帧内相关性（像素间、行间的相关）的DPCM被称为帧内预测编码。

如果对亮度信号和两个色差信号分别进行DPCM编码，即对亮度信号采用较高的取样率和较多位数编码，对色差信号用较低的取样率和较少位数编码，那么构成时分复合信号后再进行DPCM编码，数码率可以更低。

2）变换编码的物理意义（重点）（理解书上18页变换编码的意义）

图像变换编码是将空间域里描述的图像经过某种变换（如傅立叶变换、离散余弦变换、沃尔什变换等），在变换域中进行描述，即将图像能量在空间域的分散分布变为在变换域的相对集中分布，便于用Z字形扫描、自适应量化、变长编码等进一步处理，完成对图像信息的有效压缩。

变换编码将被处理数据按照某种变换规则映射到另一个域中去处理，常采用二维正交变换的方式。

信息论的研究表明，变换前后，图像的信息量并无损失，可以通过反变换得到原来的图像值。

统计分析表明，正交变换后，数据的分布向新坐标系中的少数坐标集中，且集中于少数的直流或低频分量的坐标点。

正交变换并不压缩数据量，但它去除了大部分相关性，数据分布相对集中

6、离散余弦变换（DCT）（重点）（书19页）

在常用的正交变换中，离散余弦变换DCT（DiscreteCosineTransform）的性能接近最佳，是一种准最佳变换。

DCT矩阵与图像内容无关，由于它构造成对称的数据序列，因而避免了子图像轮廓处的跳跃和不连续现象。

DCT也有快速算法FDCT，在图像编码的应用中，大都采用二维DCT。

常用的方法是：

Z字形扫描；

交替扫描（看懂）MPEG—2标准中规定使用交替扫描

7、混合编码（重点）

混合编码充分利用各种单一压缩方法的长处，以期在压缩比和效率之间取得最佳的平衡。

如广泛流行的JPEG和MPEG压缩方法都是典型的混合编码方案。

8、静止图像数字传输系统（重点）

1）对静止图像编码的要求：

1）清晰度：

静止图像中的细节容易被观察到，要求有更高的清晰度。

2）逐渐浮现（ProgressiveBuild-up）的显示方式：

在传输频带较窄时为了减少等待时间，要求编码能提供逐渐浮现的显示方式，即先传模糊的整幅图像，再逐渐变清晰。

3）抗干扰：

一幅图像的传输时间较长，各种干扰噪声的显示时间也较长，影响观看，要求编码与调制方式都有较强的抗干扰能力。

图在书上21页

静止图像的主要编码是DPCM和变换编码，而在JPEG2000和MPEG—4均采用小波变换编码。

9、JPEG标准

联合图片专家小组（JointPhotographicExpertsGroup）的缩写

1991年3月，JPEG建议（ISO／IEC10918号标准）——“多灰度静止图像的数字压缩编码（通常简称为JPEG标准）”正式通过，这是一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准，包括无损压缩及基于离散余弦变换和Huffman编码的有损压缩两个部分。

（1）彩色坐标转换。

彩色坐标转换是要去除数据冗余量，它不属于JPEG算法，因为JPEG是独立于彩色坐标的。

压缩可采用不同坐标（如RGB、YUV、YIQ等）的图像数据。

（2）离散余弦变换。

JPEG采用的是8×

8子块的二维离散余弦变换算法。

在编码器的输入端，把原始图像（U、V的像素是Y的一半）顺序地分割成一系列8×

8的子块。

在8×

8图像块中，像素值变化缓慢，具有较低的空间频率。

进行二维8×

8离散余弦变换可以将图像块的能量集中在极少数系数上。

DCT的（0，0）元素是块的平均值，其它元素表明在每个空间频率下的谱能为多少。

一般地，离原点（0，0）越远，元素衰减得越快。

（3）量化。

为了达到压缩数据的目的，对DCT系数需作量化处理。

量化的作用是在保持一定质量的前提下，丢弃图像中对视觉效果影响不大的信息。

量化是多对一映射，是造成DCT编码信息损失的根源。

（4）直流分量差分编码。

64个变换数经量化后，DCT的（0，0）元素是直流分量（DC系数），即空间域中64个图像采样值的均值。

相邻8×

8子块之间的DC系数一般有很强的相关性，变化应该较缓慢。

JPEG标准对DC系数采用DPCM编码（差分编码）方法，即对相邻像素块之间的DC系数的差值进行编码，这样能将它们中的大多数数值减小。

（5）交流分量游程编码。

其余63个交流分量（AC系数）采用游程编码。

如果从左到右、从上到下地扫描块，则零元素不集中，因此采用从左上角开始沿对角线方向的Z字形扫描。

量化后的AC系数通常会有许多零值。

（6）熵编码。

为了进一步压缩数据，需对DC和AC的码字再作统计特性的熵编码。

JPEG标准推荐采用Huffman编码，并给出差分编码和游程