数字电视技术实训2章习题答案

第二章数字电视的编码技术习题答案(仅作参考)

1.简述数字电视系统的结构特点及其关键技术。

数字电视系统的结构包括信源、信道和信宿三大部分，如图2-1所示。

图2-1数字电视系统的结构示意图

在信源部分，首先将模拟图像、音频信号分别进行A/D变换，将模拟信号转换成数字信号后送入信源编码器中。信源编码承担着图像、音频数据压缩码率的功能，它去掉信号中的冗余，使传输码率降低，以提高信息的传输效率。多路复用器则将视、音频信号、数据信号及多路电视信号复用成一路传输码流。复用后的传输码流进入信道编码器，信道编码即为纠错编码，目的是提高信号在传输过程中的抗干扰能力，保证接收信息的可靠性。调制器是将数字基带信号的频谱搬移到某个载频上，将数字基带信号转换成为适宜在信道中传输的波形，使信号特性与传输信道相匹配。信道是指信号在各种媒质中传输的通道，可以是光纤、电缆、微波、卫星等。信宿是指接收端，它是发送的逆过程，包括解调、信道解码、解复用、信源解码、D/A变换，还原成模拟图像、音频信号。

数字电视系统的关键技术有要有：对电视图像及伴音进行压缩编码、纠错编码等信道编码、多路复用及多进制数字调制技术。

2.ITU-RBT.601建议有哪些主要内容？有何实际意义？

为了便于国际节目交换以及625行PAL制系统与NTSC制系统之间的兼容，1982年CCIR(国际无线电通信咨询委员会)制定了CCIR 601数字视频标准，1993年变更为国际电信联盟无线电通信部门ITU-R BT．601建议，定义了对应于525行和625行电视演播室的数字编码参数。三个分量信号Y、R-Y、B-Y的抽样频率分别为13．5MHz、6.75MHz和6.75MHz，抽样后采用线性量化，每个样点的量化比特数用于演播室为10bit，用于传输为8bit。三个分量在一行中抽样点数的比例为4:2:2，且每帧的行数相同，故简称为4:2:2标准。

国家标准GB/T14857-1993《演播室数字电视编码参数规范》与CCIR 601标准等同，是我国SDTV演播室数字电视编码参数规范。

3.为什么要对数字图像信号进行压缩？压缩的依据是什么？

按ITU-R BT.601建议，亮度信号的取样频率为13.5MHz，两个色差信号的取样频率为6.75MHz，它们的每取样点值都经8bit量化，则由R b=f s×N公式得总数码率R b=（13.5+2×6.75）×8=216Mb/s。从理论上讲，对PCM二进制传输信道，以每1Hz带宽传输的最高码率是2b/s计算，216Mb/s需要带宽108MHz，这是现有模拟电视带宽（8MHz）的10倍以上。由此可见不经过压缩编码的视频信息量巨大，在现有信道中无法传送，因此要对数字图像信号进行压缩。

视频数据压缩的可行性来自两个方面：一是图像信号中存在大量冗余度可供压缩，并且这种冗余度在解码后还可无失真地恢复；二是利用人的视觉特性，在不被主观视觉察觉的容限内，通过减少表示信号的精度，以一定的客观失真换取数据压缩。

4.声音压缩的依据是什么？

声音信号(音频)压缩的依据是根据人耳的阀值特性、掩蔽效应和听觉阈值特性。

阀值特性是指人耳对不同频率的声音具有不同的听觉灵敏度，而人耳感觉不到的声级便称为阀值。对人耳难以觉察的弱信号则可以忽略，就可以使信息量大大减少，达到了压缩声音的目的。

掩蔽效应是指当某一频率段附近如果存在着两个声音信号，会使大音量频率附近的小音量变得不可闻，可以将大音量频率附近的小音量舍去，仍不影响实际听音效果，但信息量却大大减少，达到压缩声音的目的。

听觉阈值特性是指人耳对不同频率的声音具有不同的听觉灵敏度的特性。对听觉灵敏度低的信号(100Hz以下或18kHz以上)也可忽略，达到压缩声音的目的。

5.信道编码与信源编码有哪些异同点？

信源编码就是在原始图像信号中移去自然存在的冗余度，以达到用尽可能少的数码来有效地表示图像信号，从而降低码率，压缩频带，所以信源编码又称压缩编码。

信道编码的实质是提高信息传输的可靠性，或者说增加整个系统的抗干扰能力。它又称差错控制编码或称纠错编码，其基本原理是为了使信源具有检错和纠错能力，按一定的规则在信源编码的基础上增加一些冗余码元（又称监督码元），使这些冗余码元与被传信息码元之间建立一定的关系，发送端完成这个任务的过程就称为纠错编码。在接收端，根据信息码元与监督码元的特定关系实现检错（发现错误码元）和纠错，输出原信息码元，完成这个任务的过程就称纠错解码。

6.交织技术是如何纠错的？

交织技术对已编码的信号按一定规则重新排列，解交织后突发性错误在时间上被分散，使其类似于独立发生的随机错误，从而前向纠错编码可以有效的进行纠错，前向纠错码加交织的作用可以理解为扩展了前向纠错的可抗长度字节。纠错能力强的编码一般要求的交织深度相对较低。纠错能力弱的则要求更深的交织深度。