电视机课程设计

摘要

视频压缩的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。因此编码是要消除数据中冗余部分。视频压缩比一般指压缩后的数据量与压缩前的数据量之比。由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处，但是运动的视频还有其自身的特性，因此在压缩时还应考虑其运动特性才能达到高压缩的目标。

数字视频压缩编码是数字电视广播系统中非常重要的环节，主要解决电视信号数字化后所带来的海量数据量如何能够有效地存储和传输的问题。近20年来，视频/音频压缩编码技术一直处于快速发展之中，新技术和新标准不断涌现，现代视频/音频压缩编码技术已经比较成熟，可以在保持较好图像质量前提下，达到较高的压缩比。

数字视频压缩机理主要来源于数字视频数据中存在大量的数据冗余而且人眼的视觉系统特性也会带来较大的冗余，所以本设计将以冗余信息为依据，对视频图像进行压缩编码。

关键词：数字视频，编码，解码

目录

1 绪论 (1)

1.1 数字电视的发展 (1)

1.2 数字电视的特点及组成 (2)

2 数字视频压缩编码 (3)

2.1 视频压缩编码的基本概念 (3)

2.2视频压缩编码的标准 (4)

2.3视频压缩编码的方法 (5)

2.3.1 预测编码 (5)

2.2.2 正交变换编码 (6)

2.2.3 变字长编码 (7)

3 信号源编码器与解码器 (9)

3.1 编码器设计 (9)

3.1.1 MPEG-2编码简述 (9)

3.1.2 I、B、P帧编码 (10)

3.1.3 MPEG-2编码器工作原理 (11)

3.2 解码器设计 (13)

3.2.1 视频基本码流结构 (13)

3.2.2 MPEG-2解码 (14)

总结 (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

1 绪论

1.1 数字电视的发展

数字电视系统(Digatle Television)就是电视信号的拍摄、编辑、发射、传输、接收、处理显示等全过程都使用数字技术的电视系统，数字电是未来家庭的数字多媒体处理和显示终端。数字电视是一个大家庭，按照清晰度分为：高清晰度数字电视HDTV(HighDefinitionrrv)增强清晰度数字电视EDTV、标准清晰度数字电视SDTV和普通清晰度数字电视PDTV。HDT是目前数字电视的最高级别，不同清晰度级别的数字电视之间具有向下兼容性，高端产品可以兼容低端产品。

数字电视的图像格式主要有两种：高清晰度电视和标准清晰度电视，其名称均包含着相应的技术要求。它是是现代文明的一个重要标志。在与人们工作生活密切相关的电脑、手机和电视三大信息平台中，电脑和手机已实现了数字化和网络化，为人们带来了多姿多彩的资讯和娱乐服务，也为相关企业带来了巨额利润。数字电视将带来数字生活方式的又一场惊天动地的革命。其中高清晰度电视的含义主要包括：

（1）图像取样格式不低于1920×1080i(隔行)或1280×720P(逐行)，图像水平清晰度大于700线，重放效果相当于16nun电影胶片图像质量水平。

（2）图像幅型比为16：9，彩色显像管荫罩节距应小于0．6ram(以81cm彩色显像管为例)。

（3）图像、伴音信号传输方式为数字方式，并采用国际通用的数字电视信号压缩、编码、调制、解调方式。

（4）声音信号为独立多声道环绕立体声。

（5）具有符合高清晰度显示的扫描格式或行扫描频率达28KHz以上。

（6）具备足够的视频信号带宽，要求达到30MHz以上。

标准清晰度电视的含义主要包括：

（1）图像取样格式为720×576i，图像水平清晰度大于500线，重放效果相当于DVD激光视盘机的质量水平。

（2）图像幅型比为4：3(即传统CRT型彩色电视幅型比)。

（3）图像、伴音信号编码传输方式为数字方式，并采用国际通用的数字电视信号压缩、编码、调制、解调方式。

（4）声音信号为独立多声道环绕立体声，目前暂以双声道为主。目前，我国各个省、市、自治区试播数字电视节目只在个别有线电视网内试播。试播的电视节目，大多为标清晰度电视节目，其清晰度、图像质量、伴音质量与DVD激光视盘机相同。因此，只在有试播任务的有线电视网内才能收看数字电视节目。

1.2 数字电视的特点及组成

数字电视系统由三部分组成：数字前端系统、双向传输网络和用户终端系统。

其数字前端系统通常划分为信源处理、信息处理和传输处理三部分，完成节目的数字化、加扰、授权和认证等功能；双向传输网络主要通过卫星、Cable、地面发射、MMDS等方式将节目传送到用户家中，回传可采用HFC回传通道、PSTN和其它网络；用户终端系统采用机顶盒（STB）收看数字电视节目或实现交互式功能，如收看付费电视、实现Internet浏览、远程教育等。

因为传统模拟电视传送的图像信号和声音信号是连续变化的电压和电流，图像的亮暗变化、声音的大小都是以连续变化的电压、电流大小来表征，而数字电视传送的是不连续的“0”“1”脉冲信号，传输时首先要把连续变化的模拟信号经取样、量化、压缩编码后，变为不连续的二进制脉冲信号，其中包含着图像亮暗和声音大小的信息。所以数字电视具有非常明显的优点：

①数字电视信号的噪波、失真与信号连续处理的次数无关，不会产生噪波、失真的累积。同时，数字电视信号很容易实现检错与纠错，抗干扰能力强，图像、伴音信号传输质量很高。标准清晰度的数字电视(SDTV)，图像的清晰程度即达到DVD水平，伴音也达到环绕立体声效果。

②数字电视信号很容易实现存储、控制与处理，存储时间与信号特性无关，并可实现数字特技效果。例如冻结、放大、缩小、快放、慢放等特技处理。

③数字电视信号可以合理利用频谱资源。在一个8MHz的模拟电视频道内，可以传送一套频谱达27MHz的高清晰度电视节目或传送46套频谱为6MHz的标准清晰度电视节目。也就是说，在现行750MHz的有线电视网络中，传送模拟电视最多只能容纳70—80套节目，而用于传送数字电视，节目容量可以超过500套，大大提高了用户对电视节目多样化、高质量的需求。