有线数字电视讲座第一讲-数字电视广播系统-2信源编码.pdf

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1、《中国有线电视》2004（03/04）CHINACABLETELEVISION·实用连载·有线数字电视讲座第一讲数字电视广播系统（2）数字电视的信源编码□冯传岗，宋茜（泰州市广播电视局，江苏泰州225321）中图分类号：TN949.197文献标识码：E文章编号：1007-7022（2004）03-0132-13（上接第01期）识冗余、视觉冗余等，数据压缩实质上是减少这些冗余1数字压缩编码技术概述量，由此可见冗余量减少可以减少数据量而不减少信1.1数字压缩的必要性源的信息量。从数学上讲，图像可以看作一个多维函数字信号有很多优点，但当模拟信号数字化后其数，压缩描述这个函数的数据量实

2、质是减少其相关性。频带将大大加宽，1路6MHz带宽的普通电视信号数在一些情况下，允许图像有一定的失真，而并不妨碍图字化后，其数码速率将高达167Mb/s，这对存储器容像的实际应用，那么数据量压缩的可能性就更大了。量要求很大，占有的带宽将达80MHz左右，这样将使视频图像存在3种冗余信息：相邻像素间相关带数字信号失去实用价值。数字压缩技术很好地解决了来的空间冗余度，帧间相关产生的时间冗余度，不能被上述困难，信号压缩后所占用的频带大大低于原模拟视觉感知的心理———视觉冗余度。消除这些冗余度，信号的频带，因此说，数字压缩编码技术是使数字信号可在满足质量要求的情况下，实现图像信息的压缩

3、。走向实用化的关键技术之一。表4列出了各种应用的1.3图像压缩编码方法的分类码率。编码压缩方法很多，从不同的角度出发有不同的1.2图像压缩编码的可能性分类方法，如，从信息论角度出发可分为2大类。从信息论观点来看，图像作为一个信源，描述信源1.3.1冗余度压缩方法。也称无损压缩、信息保持编的数据是信息量（信源熵）和信息冗余量之和。信息码或熵编码，具体讲就是解码图像与压缩编码前的图冗余量有许多种，如空间冗余、时间冗余、结构冗余、知像严格相同没有失真，从数学上讲是一种可逆运算。表4各种应用的码率应用种类比特数/像素像素数/行行数/帧帧数/秒亮色比压缩前码率压缩后码率HDTV81920

4、1080304<1<11.18Gb/s20～25Mb/s普通电视CCIR6018720480304<1<1167Mb/s4～8Mb/s会议电视CIF8352288304<1<136.5Mb/s1.5～2Mb/s桌上电视QCF8176144304<1<19.1Mb/s128kb/s电视电话8128112304<1<15.2Mb/s56kb/s冗余度压缩方法有如下几种：（1）霍夫曼编码132《中国有线电视》2004年第03/04期冯传岗等：第一讲：数字电视广播系统（2）（2）算术编码（3）游程编码（4）Lempelzev编码1.3.2信息量压缩方法。也称有损压缩、失真度编码或熵压缩

5、编码，也就是解码图像与原始图像是有差别的，允许有一定的失真。有损压缩方法有如下几种：（1）预测编码：差分PCM，运动补偿；（2）频率域方法：正交变换编码（如DCT），子带编（a）二进码数字信号（b）四进码数字信号码；图4数字信号（3）空间域方法：统计分块编码；信号的数字化需要3个步骤：采样、量化和编码。（4）模型方法：分形编码，模型基编码；采样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来（5）基于重要性：滤波，子采样，比特分配，矢量量在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离化。散化。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅图像压缩的JBIG，H261，JPEG，MPEG等技

6、术标准度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定则是混合采用无损和有损两种方法的压缩方式。间隔的离散值。编码则是按照一定的规律，把量化后2数字信号基础的值用二进制数字表示然后转换成2值或多值的数字2.1模拟信号信号流。这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干信号波形随信息的变化而变化，如图3所示的信线、卫星通道等数字线路传输。在接收端则与上述模号被称为模拟信号，其特点是幅度连续（连续的含义拟信号数字化过程相反，恢复成原来的模拟信号。是在某一取值范围内可以取无限多个数值）。图3（a）3.1采样所示的信号是模拟信号，其信号波形在时间上也是连模拟信号不仅在幅度取值上是连续的，而且在

7、时续的，因此它又称连续信号。图3（b）所示的信号是对间上也是连续的。要使模拟信号数字化，首先要在时图3（a）所示的模拟信号按一定的时间间隔T采样后间上对信号进行离散化处理，这一过程叫采样。所谓的采样信号，由于其波形在时间上是离散的，它又叫离采样就是每隔一定的时间间隔T，抽取信号的一个瞬散信号，但此信号的幅度仍然是连续的，所以仍然属模时幅度值（采样值），采样后所得出的一系列在时间上拟信号。电话、传真、电视信号都是模拟信号。离散的采样值称为样值序列，如图5所示。采样后的样值序列在时间上是离散的，