数字化电视原理

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2020/11/21
数字化电视原理
v 3 分类： 无损压缩和有损压缩.
无损压缩： §VLC游程编码 §霍夫曼编码：使用频率高的字母用短码，使用频率低
的字母用长码。
有损压缩： • 离散余弦变换
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v 2 电子式电视
随着光电摄像管、电子扫描系统和电子束显像管 的发明与完善，电子式电视取代了机械式电视。
3 彩色电视 1）彩色电视定义 摄取、传送、接收彩色图像的电视系统。 A 三基色原理
三基色？ R G B 一切色彩可由三基色光混合而成。
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Contents
第一章 数字压缩技术与数字电视技术 的发展
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Contents
v
1
百度文库
电视的发展历程
2
模拟信号的数字化处理
3
数字图像信号的压缩编码原理
4
模拟电视与数字电视
5
数字化电视
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36。
§ 数字SDTV视频信号数码率270Mbit/s，必须压缩到2～ 6Mbit/s才能用于广播传输。
§ 数字HDTV视频信号数码率1.188Gbit/s，必须压缩到2 ～6(15) Mbit/s才能用于广播传输。
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数字化电视原理
2 图像数据因何可以实现压缩
冗余度消除
C 基本算法流程
1）颜色空间转换 （色彩作为独立的部分处理）
2）DCT
3）量化
4）差分编码
5）Z字形扫描 游程编码
6）熵编码
Huffman编码
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v 对视频帧一行中8个象素的时域电压值进行DCT得到频 域的8个系数，依次为直流DC系数、低频、中频和高 频系数（视频信号能量）。
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数字化电视原理
v B 彩色电视制式 彩色电视制式的制定依据？ 依据：色度信号的编码方法
三大制式: (1) NTSC（N制，美国国家电视制式委员会） (2) SECAM(顺序传送色彩与存储) (3) PAL(P制，逐行倒相)
我国： PAL-D
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8位量化
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7位量化
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6位量化
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4位量化
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v (3)编码 定义 ：用n位2进制码表示采样信号的量化值。
采样、量化、编码这样一个处理流程称为 脉冲编码调制
那么如何在发送端把活动景物的光信号转变成对 应的电信号，从而实现电信号的传输呢？
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v 1 机械式圆盘扫描 v 1884年，德国发明家保罗·尼普科夫设计了尼普
科夫圆盘
v 尼普科夫圆盘的思想： v （1）图像分解：图像分解为一个个像素
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对于一幅图像而言，实际上它是由许多小的单元所租成的。 我们把构成图像的基本单元称为像素。像素越小，单位面积 上的像素点数目就越多，分辨率就越高。
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v （2）像素的传送
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那么数字系统的优势表现在动态、非线性失真影 响等方面的改善。
C 模拟信号转变为数字信号 如何实现？
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v 采样、量化、编码 （1）采样
采样定理
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v （2）量化（均匀量化）
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最大量化误差？
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v 1.3 数字图像信号的压缩编码原理 1 压缩的必要性
§ 摄像机输出的RGB信号通过矩阵变换得到Y,CB和CR信号 § 降低色度分辨率为4:2:2格式 § PAL按照CCIR.601，信号码率216Mbit/s § 通过MPEG视频压缩过程，必须压缩到6Mbit/s，压缩比
•多余信息：码流中多 次存在，或没有信息量 ，或在接收端可通过数 学方法无失真恢复。
•无损压缩
不相关性消除
•不必要信息：人眼无法 察觉的信息。 •人眼的彩色视觉细胞远 远少于亮度视觉细胞， 因此色度分辨率可以降 低，色度信号带宽可以 减少。 •人眼不能辨别图像中过 于精细结构和粗结构。
•不能复原的有损过程
数字化电视原XI理DIAN UNIVERSITY
v 1.1 电视的发展历程 v A 电视诞生
电视是以电的方法即时传送活动图像和伴音的技 术。
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基本过程：
1. 在发送端把活动景物的光信号转变成对应的电信号。 2. 加工、处理并进行电传输。 3. 在接收端把收到的电信号逆变成原来景物的图像。
v 4 静止图像压缩标准编码方法 JPEG Joint Photo-graphic Experts Group （1）国际标准化组织 （2）国际电报电话咨询委员会 （3）国际电工委员会
适用范围：彩色和单色多灰度静止数字图像的压 缩。
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数字化电视原理
A 混合编码方式 B 有损压缩和无损压缩方法结合
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v C 黑白电视体制 彩色电视的体制以黑白电视体制为基础。 体制的概念内涵： 扫描方式、每帧行数、行帧、场帧、视频带宽…
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v 1.2 模拟信号的数字化处理 A 模拟信号：时间、幅度 连续 B 数字信号：时间、幅度 离散
v 根据人眼视觉特性，DCT系数在频域进行量化，除以 某个量化因子。
v 量化因子越大，量化越粗。对较平滑图象，量化因子 改变不大或根本不变；而对细节丰富图象，量化因子 随着频率增高而变大。
v 量化后很多系数变为0，尤其对高频系数而言。