数字电视原理第5章信源编码标准
信源编码与信道编码
信源编码与信道编码⼀．信源编码和信道编码的发展历程信源编码：最原始的信院编码就是莫尔斯电码，另外还有ASCII码和电报码都是信源编码。
但现代通信应⽤中常见的信源编码⽅式有：Huffman编码、算术编码、L-Z编码，这三种都是⽆损编码，另外还有⼀些有损的编码⽅式。
信源编码的⽬标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应⽤形式就是压缩。
相对地，信道编码是为了对抗信道中的噪⾳和衰减，通过增加冗余，如校验码等，来提⾼抗⼲扰能⼒以及纠错能⼒。
信道编码：1948年Shannon极限理论→1950年Hamming码→1955年Elias卷积码→1960年 BCH码、RS码、PGZ译码算法→1962年Gallager LDPC（Low Density Parity Check，低密度奇偶校验）码→1965年Ｂ－M译码算法→1967年RRNS码、Viterbi算法→1972年Chase⽒译码算法→1974年Bahl MAP算法→1977年IMaiBCM分组编码调制→1978年Wolf 格状分组码→1986年Padovani恒包络相位／频率编码调制→1987年Ungerboeck TCM格状编码调制、SiMonMTCM多重格状编码调制、WeiL.F.多维星座TCM→1989年Hagenauer SOVA算法→1990年Koch Max－Lg－MAP算法→1993年Berrou Turbo码→1994年Pyndiah 乘积码准最佳译码→1995年 Robertson Log－MAP算法→1996年 Hagenauer TurboBCH码→1996MACKaｙ－Neal重新发掘出LDPC码→1997年 Nick Turbo Hamming码→1998年Tarokh 空－时卷格状码、AlaMouti空－时分组码→1999年删除型Turbo码虽然经过这些创新努⼒，已很接近Shannon极限，例如1997年Nickle的TurboHamming码对⾼斯信道传输时已与Shannon极限仅有0.27dB相差，但⼈们依然不会满意，因为时延、装备复杂性与可⾏性都是实际应⽤的严峻要求，⽽如果不考虑时延因素及复杂性本来就没有意义，因为50多年前的Shannon理论本⾝就已预⽰以接近⽆限的时延总容易找到⼀些⽅法逼近Shannon 极限。
数字电视基础知识
信道资源利用率大大提高 提供其他增值业务：数据广播，视频点播，电子商务，软件下载，电 视购物，…… 为“三网融合”提供了技术上的可能性。
3. 数字电视分类
HDTV：图像分辨率1920×1080（16：9） SDTV：图像分辨率720×576（PAL） 720×480（NTSC） LDTV：VCD级图像分辨率
分量编码取样频率
亮度信号取样频率：足够小的混叠噪声fs=（2.2～2.7）fm fm =5.8-6 MHz fs≥12.76～13.2 MHz 满足行锁相采样 fs=mfH, m为整数 使525/652行兼容（525行/60场 625行/50场） 要采用同一取样频率 在13.2MHz附近，只有 13.5MHz=15625Hz×864 (625/50) =15734.264 Hz×858 (525/60) 亮度信号取样频率取样13.5MHz
四.有线数字电视技术基础
1.有线数字电视信号传输等级及传输系统模式
1）传输等级 LDTV，SDTV，HDTV 2)传输系统模式 电缆传输——PCM方式 光纤传输——SDH方式 光纤 — 同轴混合传输——HFC数字调制方式
2．有线数字电视的主流标准与方式
1) 标准：DVB-C
ATSC-16VSB，ATSC-64QAM
GB/T17975.1-2000 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第1部分系统 GB/T17975.2-2000 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第2部分视频 GB/T17975.3-2000 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第3部分音频 GB/T17881-1999 广播电视光缆干线同步数字体系(SDH)传输 接口技术规范 GB/T17953-2000 4：2：2数字分量图像信号接口 ISO7816 智能卡接口规范
电视原理课件之信道编码
提高传输安全性：信道编码技术可以提高数字电视信号的传输安全性，防止信号被非法窃 取和篡改。
移动通信系统中的应用
提高传输速率：通过信道编码提高数据传输速率，降低传输延迟 增强抗干扰能力：通过信道编码增强信号的抗干扰能力，提高传输质量 提高传输可靠性：通过信道编码提高信号传输的可靠性，降低传输错误率 提高传输安全性：通过信道编码提高信号传输的安全性，防止信息泄露和窃取
码
线性编码的优点：易于实现， 易于解码，易于纠错
差分编码原理
差分编码：将原始数据转换为差分信号 差分信号：相邻两个信号之间的差值 优点：提高传输效率，降低误码率 应用：数字通信、卫星通信等领域
卷积编码原理
卷积编码是一种线性分组码，通过卷积运算生成编码序列 卷积编码的优点是具有较强的纠错能力，可以纠正多种错误 卷积编码的缺点是编码效率较低，需要较大的带宽 卷积编码的应用广泛，如数字电视、卫星通信等领域
交织码：用于提高传输的 稳定性和可靠性
数字信号：由0和1组成 的信号
信道编码：将数字信号 转换为适合传输的信号
纠错码：用于检测和纠 正传输中的错误
扩频码：用于提高传输 的抗干扰能力
信道编码的应用
数字电视广播系统中的应用
提高传输效率：通过信道编码技术，提高数字电视信号的传输效率，降低传输成本。
增强抗干扰能力：信道编码技术可以提高数字电视信号的抗干扰能力，保证信号传输的稳 定性。
交织编码原理
交织编码：将数据流分成多个子流，每个子流进行独立的编码
交织器：实现交织编码的关键设备，将数据流分成多个子流
交织深度：交织器将数据流分成的子流数量，决定了交织编码的复杂度 交织编码的优点：提高数据传输的可靠性，降低误码率，提高数据传输的 速度
第五章信源编码(编码定义及定长编码)
所以送一个信源符号x需要的平均信息率为：
K KL logm L
信息率最小就是找到一种编码方式使
KL logm L
最小。
5.2.1定长编码定理
定义：各个码字码长都相等的码 定长码中每个码字长度相等，所以只要定长码是非奇异
码，则必为唯一可译码
非奇异码 唯一可译码
即时码
非奇异码 唯一可译码
即时码
变长码
等长码
消息
概率
C1
C2
C3
C4
C5
C6
u1
1/2
000
0
0
0
1
01
u2
1/4
001
01
10
10
000
001
u3
1/16
010
011
110
1101 001
100
u4
1/16
011
0111 1110 1100 010
101
u5
1/16
100
01111 11110 1001 110
110
u6
1/16
101
解码：按照码符号的顺序，从根节点依次查询到终端节点，就得到对应的 信源符号。再从根节点对剩下的码符号序列做相同的处理，直到处理完码 符号序列中所有的码符号
对应表中的码4分析
A01Fra bibliotek01
1
0
0
1
0
10 1
0
1
000
001 010
011 100 101 110
111
一阶节点 二阶节点 三阶节点
唯一可译码存在的充要条件
我们之后介绍的是二元信道中的编码。
第五章 信源编码
第五章信源编码信息论基础第五章信源编码 本章主要讨论的问题：5.1 离散信源编码5.1.1 编码器5.1.2分组码5.1.3定长码5.1.4 变长码5.2 连续信源编码5.3 相关信源编码简介信源编码：以提高通信有效性为目的的编码。
通常通过压缩信源的冗余度来实现。
采用的方法是压缩每个信源符号的平均比特数或信源的码率。
即同样多的信息用较少的码率传送，使单位时间内传送的平均信息量增加，从而提高通信的有效性。
信源编码理论是信息论的一个重要分支，其理论基础是信源编码的两个定理。
–无失真信源编码定理：是离散信源/数字信号编码的基础；–限失真信源编码定理：是连续信源/模拟信号编码的基础，如语音、图像等信号。
信源编码的分类：离散信源编码、连续信源编码和相关信源编码三类。
–离散信源编码：独立信源编码，可做到无失真编码；–连续信源编码：独立信源编码，只能做到限失真信源编码；–相关信源编码：非独立信源编码。
编码器编码器可以看作这样一个系统，它的输入端为原始信源S ，其符号集为；而信道所能传输的符号集为。
编码器的功能是用符号集X 中的元素，将原始信源的符号变换为相应的码字符号，所以编码器输出端的符号集为称为码字，为码字的码元个数，称为码字的码字长度，简称码长。
码字的集合C 称为码书。
称为码元。
12{,,...,}q S S S S =12{,,...,}r X x x x =12{,,...,}q S s s s =12{,,...,}r X x x x =编码器12:{,,...,}q C W W W 12:{,,...,}q C w w w i S i w i w i L i w i w i x例：二元信道的信源编码器：码符号集X={0,1}，如果要将信源通过二元信道传输，必须将信源编成二元码，这也是最常用的一种码。
等长码非等长码非奇异码非奇异码 等长码与变长码码中各个码字都是由同样多个码元构成的，称为等长码，反之，称为变长码。
PPT5-4 数字有线电视的信源编码技术
GOP头，包括了时间信息，但这一信息并不是解码中实际使用的信息，即
便丢失，解码也可以继续进行。分成图像组的一个目的是在同一序列内可 随时进入不同的图像。 一般情况下0.5s内必须传一次I帧，因此对于PAL制，一个GOP通常包含 12帧，常见的结构为IBBPBBPBBPBB.由于B帧为未来帧，作为预测参考帧
的事件分配短字码，给使用概率小的事件分配长字码，最大限度地提高编
码效率。
20
MPEG-2的编码流程 ①输入一个I帧、P帧或B帧；
②在B帧或P帧的情况下进行运动预测补偿； ③进行88像素的DCT变换； ④变换系数被量化； ⑤完成变字长编码，实现比特率的缩减。 MPEG-2的解码流程是MPEG-2的编码流程的反过程。
逐行扫描的图像只能是帧格式，隔行扫描的图像可以使帧格式，也可以使
场格式。
9
像条层
图像层下面是像条层(slice)。每一个像条包括一定数量的宏块，其顺序和
行扫描顺序一致。像条可以从一个宏块行(16行宽)的任何一个宏块开始。 在MPEG-l中，像条可以包括多个宏块行，但在MPEG-2MP＠ML中一个 像条必须在同一宏块行中起始和结束。 一个像条至少应包括一个宏块。
像条是最低的比特流级别，即一旦因误码失步可以根据起始码重新同步。
起始码对以上各层都是相同的。
10
像块层
在 MPEG-2 中，块“Block”可以是 8×8 样值，既可称为像块，也可以
是8×8 DCT系数或重组数据，这时应称为系数块或数据块。它是亮度信 号、两个色差信号之一。 所有上述各个层次都与一定的信号处理有关。如视频序列实际上是 节目的随机进入点；而GOP则是视频编辑的随机进入点；图像（或帧） 是编码处理的单位；像条是用于同步的单位；宏块是运动补偿处理的单 位；像块则是DCT处理单位。
信源编码与信道编码课件
常见的熵编码算法包括哈夫曼编码和算术编码等。
算术编码原理
算术编码是一种基于概率的压缩方法，它将输入数据映射到一个实数范 围内，通过降低该实数范围来达到压缩数据的目的。
信道编码
广泛应用于通信和数据传输领域，如移动通信、卫星通信、光纤通信等。
性能指标的对比
信源编码
压缩比、解码时间、重建数据的失真程度等是其主要性能指标。
信道编码
误码率、抗干扰能力、频谱效率等是其主要性能指标。
06
信源与信道编码的未来发展
信编码的未来发展
视频编码
随着超高清视频和虚拟现实技术的普及，信源编码将更加注重视 频压缩效率，以适应更高的分辨率和帧率。
目的
提高信息传输效率和存储 空间利用率。
方法
通过去除冗余信息、减少 表示信息的比特数等方式 实现。
信源编码的分类
无损压缩
能够完全恢复原始数据的压缩方 法。
有损压缩
无法完全恢复原始数据的压缩方 法，一般用于图像、音频和视频 等多媒体数据的压缩。
信源编码的应用场景
文件压缩
用于减小文件大小，便 于存储和传输。
视频会议
对视频和音频信号进行 压缩，以减小传输带宽
和存储空间。
数字电视
对图像和声音信号进行 压缩，以减小传输带宽
和存储空间。
无线通信
对语音和数据信号进行 压缩，以减小传输带宽
和存储空间。
02
信源编码原理
熵编码原理
熵编码是一种无损数据压缩方法，它利用了数据中存在的冗余和概率分布特性，通 过编码技术去除冗余，达到压缩数据的目的。
信源编码和信源解码
信源编码和信源解码字、符号、图形、图像、音频、视频、动画等各种数据本身的编码通常称为信源编码，信源编码标准是信息领域的基础性标准。
无论是数字电视、激光视盘机，还是多媒体通信和各种视听消费电子产品，都需要音视频信源编码这个基础性标准。
大家用电脑打字一定很熟悉，当你用WORD编辑软件把文章（DOC文件）写完，存好盘后，再用PCTOOLS工具软件把你的DOC文件打开，你一定能看到你想象不到的东西，内容全是一些16进制的数字，这些数字叫代码，它与文章中的字符一一对应。
现在我们换一种方法，用小画板软件来写同样内容的文章。
你又会发现，用小画板软件写出来的BMP文件，占的内存（文件容量）是DOC文件的好几十倍，你知道这是为什么？原来WORD编辑软件使用的是字库和代码技术，而小画板软件使用的是点阵技术，即文字是由一些与坐标位置决定的点来组成，没有使用字库，因此，两者在工作效率上相差几十倍。
[信源]->[信源编码]->[信道编码]->[信道传输+噪声]->[信道解码]->[信源解码]->[信宿]目前模拟信号电视机图像信号处理技术就很类似小画板软件使用的点阵技术，而全数字电视机的图像信号处理技术就很类似WORD编辑软件使用的字库和代码技术。
实际上这种代码传输技术在图文电视中很早就已用过，在图文电视机中一般都安装有一个带有图文字库的译码器，对方发送图文信号的时候只需发送图文代码信息，这样可以大大地提高数据传输效率。
对于电视机，显示内容是活动图像信息，它哪来的“字库”或“图库”呢？这个就是电视图像特有的“相关性”技术问题。
原来在电视图像信号中，90%以上的图像信息是互相相关的，我们在模拟电视机中使用的Y/C（亮度信号/彩色信号）分离技术，就是利用两行图像信号的相关性，来进行Y/C分离。
如果它们之间内容不相关，Y/C信号则无法进行分离。
全数字信号电视也一样，如果图像内容不相关，则图像信号压缩也就要免谈。
数字电视 第5章 信道编码
η＝k/n＝k/(k+r)
17
4.码重和码距 在分组编码中，每个码组内码元“1” 的数目称为码 组的重量，简称码重。 每两个码组间相应位臵上码元值不相同的个数称为码 距，又称为汉明距离，通常用d表示。对于(n，A)分 码组，许用码组为2“个，各码组之间的码距 5.最小码距与检错和纠错能力的关系 最小码距d0的大小与信道编解码检错纠错能力密切相 关。
2
5.1 概
论
5.1.1 信道编码的作用 信道编码一般有下列要求： (1)增加尽可能少的数据率而可获得较强的检错和纠错能 力，即编码效率高，抗干扰能力强； (2)对数字信号有良好的透明性，也即传输通道对于传输 的数字信号内容没有任何限制； (3)传输信号的频谱特性与传输信道的通频带有最佳的匹 配性； (4)编码信号内包含有正确的数据定时信息和帧同步信息， 以便接收端准确地解码； (5)编码的数字信号具有适当的电平范围； (6)发生误码时，误码的扩散蔓延小
2/ H矩阵各行是线性无关的。 行数---监督元的个数r 列数---码组长度 n
29
3/
H C O ,
T T
即H阵与编码码字的转臵乘积为0，可用来作为判 断接收码组是否错的依据。 利用监督方程，我们可以对线性码的封闭性加以证明 设监督方程A1、A2均为线性码集合中的许用码 组，因此有 A1 H T 0 A2 H T 0 令两许用码组相加
5
5.1.3 误码的产生及误码率与信噪比的关系 1.二元码的误码产生 不归零二元码传输过程中受噪声影响产生误码的情况。
6
2.误码率与信噪比的关系
(1) 误码率
数字信号传输系统中，误码的轻重程度通常以误码率
(误比特率BER或误符号率SER)衡量，它表示为单位时
数字电视信号的信道编码与调制
数字电视信号 的信道编码与调制
本章主要内容
• 2.1数字电视信号的传输特点及传输标准 • 2.2数字电视信道编码技术 • 2.3数字信号的载波调制技术 • 2.4数字电视信号传输系统的几个概念 • 2.5信道编码与调制的设备 • 2.6 数字电视系统中的时钟和同步
2.1 数字电视信号的传输特点及传输标准
• 在有线电视双方传输系统中的上行信道，存在噪声汇聚和漏斗 效应的问题，在卫星电视传输信道中存在各种电磁干扰的问题， 因此应选择抗干扰能力较强而频谱利用率不高的QPSK调制技 术 ；在有线电视传输网络的下行信道中，干扰相对较小，而频 率资源的开发和利用显得特别重要，因而可采用频谱利用率较 高的QAM调制技术。
16QAM调制器工作过程示意图
• 在实际的数字电视信号传输系统中，进入QAM调制器的数据流是直接由 信道纠错编码后输出的交织码，而交织码是以字节为单位组成的，每字 节8 bit。但是进入调制器进行串/并变换时，每次不是处理一个字节，而 是处理一个QAM符号(或称字符)，对于2m-QAM的调制解调器，每个 QAM符号的bit数为m。如16QAM=24 QAM，即m=4，表示此类调制方 式每个符号是4bit，即调制和解调均以4 bit为单位进行，如下图所示
2.4.3 有关传输带宽的一些概念
1.脉冲编码调制信号的带宽
传输速率与传输带宽之间是有一定的对应关系，比特率直接反映了比特信号传输 中占用的频带宽度。即比特率越高，在相同信息比特量的情况下，它占用的频带 就越宽。
2.2.3数据交织技术
• 为了克服传输信道中突发干扰造成的连续性码元错误，在 数字电视有线传输系统中，又采用了数据交织技术。这种 技术可以在不附加纠错码字的前提下，利用改变数据码字 传输顺序的方法来提高接收端去交织解码时的抗突发误码 能力。数据交织的基本思想是噪声均化，即设法将危害较 大的、较为集中的噪声干扰分摊开来，使不可恢复的信息 损伤最小。
《信源编码》课件
= 31
则有
∞
=
=−∞
∞
− = 31
=−∞
′ − 31
例题12-5
∞
= 31
′ − 31
=−∞
（3）接收网络的传输函数2()应设计为
1
2 = 1
0
此时能由()不失真地恢复 。
∞
=
=−∞
∞
− = 5
=−∞
− 5
例题12-4
其频谱图为
例题12-5
【例题12-5】已知某信号 的频谱 如题图（a）所示，将它通过传输函数为1()的滤波器（见题
图（b））后再进行理想抽样。
（1）抽样速率应为多少？
（2）若抽样速率 = 31，试画出已抽样信号()的频谱。
（3）接收网络的传输函数2()应如何设计，才能由()不失真地恢复 ？
例题12-5
解：（1） 通过1 变为 ′ ， ′ 与()相乘，所以采样的对象是 ′ 。欲求采样速率，首
先须求得 ′ 的最高频率。
可见， 通过1()后的最高频率仍为1，故抽样频率为 ≥ 21。
1
= 400时
∞
= 400
其频谱图为
=−∞
− 400
例题12-4
【例题12-4】对基带信号 = 2000 + 24000进行理想抽样，为了在接收端能不失真地从已
抽样信号()中恢复 。
（1）抽样间隔应如何பைடு நூலகம்择？
（2）若抽样间隔取为0.2，试画出已抽样信号的频谱图。
0.25
数字电视信源编码的主要技术与标准
数字电视信源编码的主要技术与标准【摘要】:本文介绍了有关数字电视信源编码的一些主要技术和标准,包括数字演播室标准ITU--601,压缩编码的基本原理和方法,图像压缩编码标准H261,JPEG和MPEG,以及作为数字电视信源编码标准输出的MP EG--2码流的形成。
准数字电视和数字高清晰度电视在内的数字电视体系的开发研究正加紧进行。
美国已完成称为GA的数字高清晰度电视的标准制定及其进入实用的时间表，欧洲则在开发独立的数字电视方案，并制定了数字电视广播DVB的标准。
这一切都是以数字电视信源编码的一系列技术与标准的成熟为基础的。
信源编码作为数字电视系统的核心构成部分，直接决定了数字电视的基本格式及其信号编码效率，决定了数字电视最终如何在实际的系统中实现。
一.数字电视的信源编码一个完整的数字电视系统包括数字电视信号的产生、处理、传输、接收和重现等诸多环节。
数字电视信号在进入传输通道前的处理过程一般如图1所示：电视信号在获取后经过的第一个处理环节就是信源编码。
信源编码是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码率和带宽，实现信号有效传输的目的。
信道编码是通过按一定规则重新排列信号码元或加入辅助码的办法来防止码元在传输过程中出错，并进行检错和纠错，以保证信号的可靠传输。
信道编码后的基带信号经过调制，可送入各类通道中进行传输。
目前数字电视可能的传输通道包括卫星，地面无线传输和有线传输等。
信源编码的目的是通过在编码过程中对原始信号冗余度的去除来压缩码率，因此压缩编码的技术与标准成为信源编码的核心。
九十年代以来，各种压缩编码的国际标准相继推出，其中MPEG－2是专为数字电视《包括标准数字电视和数字高清晰度电视》制定的压缩编码标准。
MPEG－2压缩编码输出的码流作为数字电视信源编码的标准输出码流已被广泛认可。
目前数字电视系统中信源编码以外的其他部分，包括信道编码，调制器，解调器等，大都以MPEG－2码流作为与之适配的标准数字信号码流。
《信源编码》PPT课件
器的存在性，它使输出符号的信息率与信源熵之比接
近于 1 ，即：
若要实现，取无限长 L 的
信源符号进行统一编码。
精选ppt
30
例： 设离散无记忆信源概率空间为
•
信源熵：
H
(
X
)
=
-
∑
i=
p
1
(
xi
)
log
p
(
xi
)
=
2.55
bit
/
符号
对信源符号采用定长二元编码, 要求编码效率η为 90 ％
若取 L ＝ 1 ，则
• 信源熵： H ( X ) = 2 . 55 bit / 符号
要求编码效率η为 90 ％ 用二进制变长编码， m ＝ 2
精选ppt
38
例： 设离散无记忆信源概率空间为
• 信源熵： H ( X ) = 1/4 log4 +3/4 log3/4 = 0. 811 bit / 信源符号
精选ppt
存在唯一可译码
20
K1 =1 , K2 =2 , K3 =3 , K4 =3 。
注意Βιβλιοθήκη Kraft 不等式只是用来说明唯一可译码是 否存在，并不能作为唯一可译码的判据。
如码字 {0，10，010，111} 虽然满足 Kraft 不等式，
但它不是唯一可译码。
精选ppt
21
5.2 无失真信源编码
在不失真或允许失真的条件下，用
尽可能少的符号传送信源信息。
精选ppt
3
• 信道编码： – 是以提高信息传输的可靠性为目的的编码。 – 通常通过增加信源的冗余度来实现。采用的 一般方法是增大码率/带宽。
第5章-信源编码PPT课件
第５章 信源编码
.
1
信源编码
如果信源输出符号序列长度L=1，信源符 号集A(a1，a2，…，an)，信源概率空间为
级端点，此时，将少于mn个码字。 右图为非满树
.
12
5.1.1 码字唯一可译的条件
克劳夫特不等式（证明P133）
m元长度为ki,i=1,2,…,n的即时码存在的充分和必要条 件：各码字的长度ki应符合克劳夫特不等式
n
m－ki 1
i 1
{1，01，001，000} 惟一可译码；
{1，01，101，000} 不是惟一可译码；
行限失真编码
.
5
5.1 离散信源编码
定长码与变长码
信源 符号ai
a1 a2 a3 a4
信源符号出 现概率p(ai)
p(a1) p(a2) p(a3) p(a4)
码表 码1 码2 00 0 01 01 10 001 11 111
码可分为两类：
➢固 定 长 度 的 码 ， 码 中 所 有码字的长度都相同，如 表中的码1就是定长码。
.
25
5.1.4 哈夫曼（Huffman）编码
(3)对重排后的两个概率最小符号重复步骤(2)的过 程。
(4)不断继续上述过程，直到最后两个符号配以0和 1为止。
(5)从最后一级开始，向前返回得到各个信源符号 所对应的码元序列，即相应的码字。
.
26
5.1.4 哈夫曼（Huffman）编码（例１）
例：对以下信源进行哈夫曼编码。 P166习题5.3
数字电视原理5章 (2)
第6章 数字电视传输 图 6.1.3 信宿部分组成框图
第6章 数字电视传输
传输线路包括卫星、微波、光纤、同轴电缆、电话线和 地面广播(大气作为媒介)等。为了提高通信的可靠性，信道 部分对信号处理极其严格，也极其复杂，处理方法也较多。 因此，信道部分又被细分为外信道和内信道，如图6.1.4所示。
第6章 数字电视传输 图 6.1.4 信道部分详图
第6章 数字电视传输
6.1.3 数字电视有线传输系统 数字电视有线传输系统发射侧电路框图如图6.1.6(a)所示。
为了使各种传输方式尽可能兼容，除信道调制外的大部分处理 均与卫星中的处理相同，也即有相同的能量扩散 (伪随机序列 扰码)、相同的R-S纠错、相同的卷积交织，随后进行的处理是 专门用于电缆电视的。首先进行字节(Byte)到符号的映射，如 64QAM是将8比特数据转换成6比特为一组符号，然后前2比特 进行差分编码再与剩余的4比特转换成相应星座图中的点。该 方案可以适应16QAM、32QAM、64QAM三种调制方式。
第6章 数字电视传输
前面从数字通信系统的观点出发阐述了数字电视传输系 统的一般概念。但由于传输线路的不同，传输条件有异。针 对各自的不同情况，各个国家提出了不同的传输标准，这些 标准在信道部分对信号处理还是有些差别的。
信源编码标准AVS及其在数字电视中的应用
信源编码标准AVS及其在数字电视中的应用[摘要]：信源编码标注avs是我国自主研发完成的第二代信源编码标准，它取代了一直以来国外相关标准垄断的市场状况，让我国数字电视也有了自己的信源编码标准。
本文将探讨信源编码标准对数字电视的重要意义，同时分析国际音视频标准中的亮点，并且介绍avs标准的概况及其在数字电视系统中的应用。
[关键词]：信源编码标准 avs 数字电视前言数字电视等音视频系统与产品已经越多越多的走入人们的生活，在这些产品的使用中需要某些重要的技术标准为支撑，其中最关键的一个就是信源编码标准系统了。
一直以来，我国都没有自主的系统做支撑，我国的数字电视多年来使用的都是国外的相关信源编码标准，其中使用最普遍的是mpeg-2。
随着我过在信源编码标准上研发力度的加大及相关技术水平的不断提升，2002-2003年间我国终于研发出自主的数字音频视频解码技术标准avs（audio video coding standard），它不仅实现了我国在这个领域技术层面的突破，并且avs和目前最新的国际标准相比还具备许多优势，不仅性能十分良好，复杂程度低，相关的软件与硬件的实现成本也很低，avs 的成功研发为我国的音频视频解码技术提供了核心竞争力。
一、信源编码标准对数字电视的重要意义信源编码标准是数字电视中最核心的技术标准，数字电视一半以上的技术问题需要信源编码标准来解决，例如高质量音视频、带宽节省、操作交互、内容交互及特技功能等，这些内容的实现都需要信源编码做技术支撑。
一直以来，市场上最常用的信源编码标准是mpeg-2，在我国还没能自主研发出一套好的标准前，我国数字电视也都是采用的这套标准。
然而，1994年研发使用至今的mpeg-2技术上已经越来越显现出其落后的方面，尤其是它的编码效率越来越多的被人们诟病。
基于这样的市场环境，我国洞察到了良好的市场机遇，于是开始加大研发力度，想要打造出一款新的、性能好的信源编码标准。
5-3信源编码原理(精)
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典型压缩标准
（1）JPEG
JPEG是联合图像专家组的简称，研究静止图像的有损压缩方案，成为现在 的JPEG静止图像压缩标准。JPEG实际上也可以用于动态的视频图像，即 在采集时对视频信号的每一帧画面进行JPEG压缩，而在重放时将一系列 JPEG图像连续放出，这就是早期Motion JPEG方式。
传输，更无法在现有电视的8MHz带宽中传输。
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信源编码的方法
数据量非常大之后，除了信号传输有问题外，信号的存贮也有问题。
在4：2：2编码、8比特量化情况下，一帧SDTV图像的数据量约为 8.6Mb，要记录10分钟的电视节目就需要130Gb的存储器容量；记录 10分钟HDTV的节目需要891Gb的存储器容量。可见，若不压缩数据 量，就无法在普通的存储设备上实现数字电视信号的存储。
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压缩编码的方法
无损压缩 有损压缩
帧间压缩
帧内压缩 变换压缩 熵编码
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视频压缩编码的可行性
时间冗余 电视图像中相继各帧对应像素点的值往往相近或相同，具有时间相关性，相邻 两帧图像的内容大体相似，不必传输每一帧图像， 空间冗余 一幅图像相邻各点的取值往往相近或相同，具有空间相关性，找出这些相关性 就可以减少信息量 统计冗余 对经常出现的数据用短码组表，对不经常出现的数据用长码组表示，则最终用 于表示这一串数据的总码位就减少了，从而实现与统计冗余有关的压缩。 人眼的视觉冗余 人眼对亮度信号比对色度信号敏感，对低频信号比对高频信号敏感，对静止图 像比对运动图像敏感
方法，压缩编码的可行性，并对典型压缩编码标
准如JPEG、H.261、MPEG2、MPEG4、H.264等 标准进行了介绍。
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谢谢
第5章 无失真信源编码定理优秀课件
但平均每个信源符号所需码符号为
l' 1 N
5.2 等长码
我们仍以英文电报为例，在考虑了英文字母间的相关性 之后，我们对信源作N次扩展，在扩展后形成的信源（也 就是句子）中，有些句子是有意义的，而有些句子是没有 意义的，我们可以只对有意义的句子编码，而对那些没有 意义的句子不进行编码，这样就可以缩短每个信源符号所 需的码长。
原始信源的符号 S i 变换为相应的码字符号w i ，所以编码器
输出端的符号集为 C:{W1,W2,...,Wq}
S{S1,S2,...,Sq} 编码器
C:{W 1,W2,...,Wq}
X{x1,x2,...,xr}
w
i 称为码字，L
i 为码字w
i
的码元个数，称为码字w
的码字
i
长度，简称码长。
5.1 编码器
5.2 等长码
若不考虑符号间的依赖关系，可得码长l＝2
若考虑符号间的依赖关系，则对此信源作二次扩展
S P 2 (s2) s P 1s (2 s1s2)
s2s1 P (s2s1)
s3s4 P (s3s4)
s4s3 P (s4s3)
P(sisj ) 1
ij
可见，由于符号间依赖关系的存在，扩展后许多符号出
q N r l ， 两边取对数表示平均每个信源符号所需的码符号个数。
5.2 等长码
例：对英文电报得32个符号进行二元编码，根据上述关系：
l log 32 5 log 2
我们继续讨论上面得例子，我们已经知道英文的极限 熵是1.4bit,远小于5bit，也就是说，5个二元码符号只携带 1.4bit的信息量，实际上，5个二元符号最多可以携带5bit 信息量。我们可以做到让平均码长缩短，提高信息传输率