电视中心视音频信号编码标准及解读培训课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,2019年12月11日星期三4时19分28秒,#,电视中心视音频信号编码标准及解读,广东电视台网络技术部 梁志强,电子邮箱 139,电视中心视音频信号编码标准及解读,电视中心技术,模拟电视信号,标清数字电视信号,高清电视信号,压缩电视信号,素材交换格式,编码标准及解读,2,电视中心技术,3,电视技术中心,电视信号传输,有线广播,地面广播,卫星广播,分发平台,家庭用户,电视中心技术,从上图我们看到：,4,电视技术中心,电视传输系统,家庭用户,这一过程，是场景还原给观众。从现场的光信号转为电视信号，在接收端，将电信号还原为屏幕上的光信号。,模拟电视信号,黑白电视信号,象素,扫描,同步,黑白全电视信号的组成,彩色电视信号,三基色原理,彩色电视信号的产生,图像的生成,图像的色域,同步信号,模拟广播制式的特点,模拟复合系统的要点,模拟电视信号,现有的各种数字电视信号是由模拟彩色电视信号取样、编码、压缩而来的。模拟彩色电视信号的各种特性、要求，也一一反映在数字电视信号里。,电视信号最早是模拟的黑白电视信号：黑白电视信号实际上是图像的亮度信号，其带宽为6。,把模拟信号的特征、结构组成，标准等等搞清楚，对以后的数字信号，压缩信号也就容易搞清楚。,黑白电视信号,图像信号的产生：,象素（一帧电视画面是由很多个像素点组成的）,面对着场景，摄像机的摄像管把光景象转成电子信号。摄像管上有感光点，被光照到后会产生电能，依照光的照度不同，会产生不同的电能。经过电子束扫描将一幅图象的亮度分布进行象素分解，转变成按逐行逐场时间顺序排列的电信号。,所谓象素，就是摄像管上的感光点，构成图像最小面积单元，具有一定的亮度和色度属性。,黑白图像：象素是亮度不同的小点。,7,黑白电视信号,图像信号的产生：,象素,彩色图像：象素是亮度信号和色度信号组成。,黑白图像信号是由摄像管将明暗程度不同的景物，经电子扫描和光电转换而得到的信号，也称亮度信号。摄象管某时刻输出的电流信号正比于该时刻电子束所扫描象素的亮度大小。从演示的图像和波形我们得知：信号幅度正比于亮度。,扫描（行、场扫描）,各像素的信息不是同时传送，而是按时间顺序经过惟一的一条传输通道先后传输的，通常是沿着行的方向由左至右连续扫描每个像素；（行扫描）,8,黑白电视信号,图像信号的产生：,扫描（行、场扫描）,每帧画面有625行，每帧画面分两场垂直扫描，即分为奇数场和偶数场；（场）,同步（行、场同步信号）,为了使收、发两端扫描完全同步，发送端要给接收端提供同步脉冲信号。分别有行同步脉冲和场同步脉冲。,行同步脉冲：指令电子束开始扫描行逆程的时间。,场同步脉冲：指令电子束开始扫描场逆程的时间。,9,黑白电视信号,图像信号的产生：,消隐信号（行、场消隐信号）,在行、场回扫时，用行、场消隐脉冲，将视频信号限位在黑电平，以防止扫描线干扰正常图像。,黑白全电视信号由图象信号、复合同步信号和复合消隐信号组合而成。为了使三者互不干扰，并且在接收端能够方便可靠地进行分离，黑白全电视信号按下列方式组成：,10,黑白电视,信,信号,11,一行黑白,图,图像波形,从中可见,，,，图象信,号,号、行消,隐,隐信号、,行,行同步信,号,号三者在,时,时间与幅,度,度上的差,别,别；黑色,电,电平提升,量,量D等于,消,消隐电平,与,与白色电,平,平差值（70）,的,的05,黑白电视,信,信号,在一行的,黑,黑白全信,号,号中，图,象,象信号位,于,于白色和,黑,黑色电平,之,之间，复,合,合消隐信,号,号的电平,规,规定比黑,色,色电平稍,黑,黑。消隐,电,电平和图,象,象黑色电,平,平之差称,为,为黑色电,平,平提升。,黑,黑色电平,提,提升量D,等,等于图象,白,白色电平,与,与消隐电,平,平差值的05,。,。,12,黑白电视,信,信号,13,全电视信,号,号,黑白电视,信,信号,黑白全电,视,视信号的,组,组成：,图象信号,安,安排在行,、,、场扫描,的,的正程，,复,复合消隐,和,和复合同,步,步信号安,排,排在行、,场,场扫描的,逆,逆程。,14,图像信号,复合消隐,信,信号,复合同步,信,信号,行消隐,场消隐,行同步,场同步,正程扫描,逆程扫描,彩色电视,信,信号的产,生,生,三基色原,理,理：,自然界几,乎,乎所有的,颜,颜色都可,以,以用红、,绿,绿、蓝三,种,种互为独,立,立的基色,按,按一定的,比,比例混合,得,得到；,三基色原,理,理是对颜,色,色进行分,解,解与合成,的,的重要原,理,理，它为,彩,彩色电视,技,技术奠定,了,了理论基,础,础，简化,了,了电视信,号,号传送处,理,理，有了,三,三基色原,理,理，只需,要,要将要传,送,送的颜色,分,分解为三,基,基色(红,、,、绿、蓝)，再分,别,别以对应,的,的一种电,信,信号进行,传,传送处理,即,即可。,混合色的,亮,亮度等于,各,各基色亮,度,度之和。,在广播电,视,视中，为,了,了使黑白,电,电视能与,彩,彩色电视,兼,兼容，不,是,是传送三,基,基色信号,，,，而是传,送,送将它们,经,经过线性,变,变换而成,的,的一个亮,度,度信号Y,和,和两个色,差,差信号和,。,。,15,彩色电视,信,信号的产,生,生（图像,的,的拍摄）,分光系统,红,绿,蓝,R放大、,处,处理,G放大、,处,处理,B放大、,处,处理,编码,G放大、,处,处理,调制,R,B,G,Y,U,V,摄像机拍,摄,摄图像的,过,过程,（或摄像,管,管）分别,将,将红、绿,、,、蓝三基,色,色光变换,成,成三基色,图,图像信号,，,，编码器,将,将红、绿,、,、蓝三基,色,色信号编,成,成一个亮,度,度信号和,两,两个色差,信,信号，并,把,把它们按,某,某一电视,制,制式标准,有,有机地组,合,合成一个,彩,彩色全电,视,视信号输,出,出。摄像,机,机中的编,码,码器和电,视,视接收机,的,的解码器,对,对信号的,处,处理过程,正,正好相反,。,。制式编,码,码器输出,的,的彩色全,电,电视信号,中,中还包含,一,一个色同,步,步信号，,该,该信号除,了,了携带色,副,副载波频,率,率和相位,基,基准信息,外,外，还表,明,明了倒相,行,行和不倒,相,相行的信,息,息。,16,模拟编码,彩色电视,信,信号的产,生,生（图像,的,的拍摄）,将R、G,、,、B三基,色,色电信号,通,通矩阵电,路,路，变换,成,成亮度信,号,号Y和色,差,差信号（,）,）和（）,，,，经过编,码,码和相应,压,压缩，最,后,后成为信,号,号。,颜色空间:,Y0.299R,0.5587G,0.114B,U0.147R0.289G,0.436B0.492（BY）,V0.615R,0.515G0.100B0.877(RY),RY1.140V,GY0.395U0.581V,BY2.032U,彩色电视,信,信号的产,生,生,前面简要,叙,叙述了彩,色,色电视信,号,号的产生,，,，有：,R、G、B模拟分,量,量彩色电,视,视信号；,Y、U、V模拟分,量,量彩色电,视,视信号（,经,经R、G,、,、B模拟,分,分量信号,编,编码而成,；,；,模拟复合,彩,彩色电视,信,信号（经Y、U、V模拟分,量,量彩色电,视,视信号调,制,制而成）,。,。,在此强调,：,：上述是,有,有效图像,信,信号。不,是,是全电视,信,信号。,18,上述简要,介,介绍了彩,色,色电视信,号,号的产生,，,，下面简,述,述图像的,生,生成：,一帧电视,画,画面是由,很,很多个像,素,素点组成,的,的；（像,素,素）,各像素的,信,信息不是,同,同时传送,，,，而是按,时,时间顺序,经,经过惟一,的,的一条传,输,输通道先,后,后传输的,，,，通常是,沿,沿着行的,方,方向由左,至,至右连续,扫,扫描每个,像,像素；（,行,行）,每帧画面,有,有625,行,行，每帧,画,画面分两,场,场垂直扫,描,描，即分,为,为奇数场,和,和偶数场,；,；（场）,在信号的,发,发出端和,接,接收端，,必,必须要统,一,一在同一,时,时间开始,每,每场信号,和,和每行信,号,号的扫描,，,，才可以,统,统一收到,正,正确的画,面,面。（场,、,、行同步,和,和消隐信,号,号）,19,图像信号,的,的分布:,场消隐信,号,号,行消隐信,号,号,有效图像,信,信号,这是一帧,图,图像信号,，,，一帧图,像,像信号有,两,两场，分,为,为奇数场,和,和偶数场,。,。,20,图像的色,域,域,彩色图像,特,特性的三,要,要素是：,亮,亮度、色,调,调和色饱,和,和度。,亮度 （,与,与黑白一,样,样）是指,光,光的明暗,程,程度，即,光,光线的强,弱,弱，与光,功,功率有关,。,。,色调,是,是指光的,颜,颜色类别,，,，与光的,波,波长有关,，,，彩色光,的,的色调取,决,决于其光,谱,谱成份。,如,如我们通,常,常说的红,色,色、绿色,、,、蓝色指,的,的就是色,调,调。,色饱和度,是,是指,光,光的深浅,程,程度（如,浅,浅红、浅,绿,绿），与,掺,掺入白光,的,的多少有,关,关。掺入,的,的白光越,多,多，光越,浅,浅，色饱,和,和度越低,。,。如：白,光,光色饱和,度,度是 0%（全,是,是白光）,，,，纯色光,色,色饱和度,：,：100%（未掺,入,入白光）,。,。一般色,调,调与色饱,和,和度合称,为,为色度。,色,色度即说,明,明彩色光,颜,颜色的类,别,别，又说,明,明颜色的,深,深浅程度,。,。在彩色,电,电视系统,中,中，传输,彩,彩色图像,，,，实质上,是,是传输图,像,像像素的,亮,亮度和色,度,度。,21,图像的色,域,域,色域：,，,，就是,指,指某种设,备,备所能表,达,达的颜色,数,数量所构,成,成的范围,区,区域在现,实,实世界中,。,。自然界,中,中可见光,谱,谱的颜色,组,组成了最,大,大的色域,空,空间，该,色,色域空间,中,中包含了,人,人眼所能,见,见到的所,有,有颜色。,电视中心,中,中，国际,上,上通行的,色,色彩衡量,标,标准是(,美,美国国家,电,电视标准,委,委员会),规,规定的色,域,域范围。,所,所谓色域,，,，就是能,够,够表现的,电,电视色彩,范,范围。,色域的范,围,围仍然是,一,一种局限,性,性比较大,的,的标准，,其,其空间相,对,对较小，,因,因此也受,到,到了其他,色,色域标准,的,的竞争压,力,力。,22,图像的色,域,域,23,电视色域,比,比较,同步信号,：,：,隔行扫描,与,与帧、场,、,、行,在模拟彩,色,色电视广,播,播制式电,视,视信号中,，,，一般采,用,用的隔行,扫,扫描，即,先,先按顺序,隔,隔行扫描,第,第一场整,幅,幅画面（,称,称为奇数,场,场）后，,再,再按顺序,扫,扫描第二,场,场整幅画,面,面，从而,完,完成一幅,完,完整画面,的,的摄像或,显,显示。,在电视技,术,术中，1,幅,幅完整画,面,面称为1,帧,帧；而从,第,第一场有,效,效行构成,的,的画面称,为,为奇数场,；,；第二场,有,有效行构,成,成的画面,称,称为偶数,场,场。我国,采,采用每秒25帧（,即,即每秒50场）、,每,每帧625行的所,谓,谓“625/50,扫,扫描标准,”,”。为了,避,避免处理,每,每场中半,个,个数字行,，,，第一场,的,的场消隐,期,期是有效,行,行的前24行，第,二,二场的场,消,消隐期是,有,有效行的,前,前25行,，,，所以每,帧,帧的有效,行,行数是576行。,24,同步信号,：,：,顺序传送,与,与扫描同,步,步：,顺序传,送,送。先按,第,第1、3,、,、5、7,行，,每,每行从左,到,到右的顺,序,序传送奇,数,数场的图,像,像信息；,再,再按第2,、,、4、6,行，,每,每行从左,到,到右的顺,序,序传输偶,数,数场的图,像,像信息，,最,最后完成1帧电视,图,图像的信,息,息传输。,电,电视图像,信,信息的这,种,种传送方,式,式称为“,顺,顺序传送,”,”。,扫描同,步,步。图像,的,的传输过,程,程实践就,是,是图像的,分,分解和复,合,合过程，,分,分解和复,合,合的过程,必,必须保持,步,步调一致,，,，否则无,法,法重现图,像,像。由于,图,图像的分,解,解和复合,是,是靠电子,束,束扫描而,成,成，要使,电,电子束扫,描,描保持完,全,全一致，,这,这过程叫,同,同步。,25,同步信号,：,：,顺序传送,与,与扫描同,步,步：,扫描逆,程,程消隐。,电,电子束扫,描,描完每行,或,或每场的,“,“掉头”,称,称谓扫描,逆,逆程。显,然,然，在行,或,或场逆程,期,期间，我,们,们不希望,电,电子束在,发,发送端和,接,接收端显,示,示出来。,为,为此，我,们,们需要每,行,行和每场,的,的逆程期,间,间设置不,让,让电子束,扫,扫描荧光,屏,屏的消隐,信,信号（是1个电平,比,比黑电平,还,还“黑”,的,的脉冲信,号,号），因,此,此，行（,场,场）逆程,期,期也称消,隐,隐期。而,且,且，上述,的,的行（场,）,）同步信,号,号，就插,在,在这个行,（,（场）消,隐,隐脉冲上,。,。,26,同步信号,：,：,行同步,为了使接,收,收端的行,扫,扫描与发,送,送端同步,，,，而向接,收,收机发出,一,一个行同,步,步信号，,所,所以行同,步,步脉冲的,前,前沿决定,了,了接收机,扫,扫描正程,的,的结束和,逆,逆程的开,始,始。为了,确,确保行同,步,步脉冲前,沿,沿的准确,性,性，一般,要,要求行消,隐,隐脉冲前,沿,沿超前行,同,同步脉冲,前,前沿1.3的时间,。,。,场同步,场同步信,号,号在场消,隐,隐信号之,后,后出现，,比,比场消隐,信,信号的幅,度,度要高。,场,场同步的,幅,幅度与行,同,同步信号,相,相同，但,宽,宽度不同,。,。根据我,国,国的电视,标,标准，规,定,定场同步,的,的重复频,率,率就是场,扫,扫描频率,，,，即50,其宽度,为,为2.5H，即宽,度,度为2.564160，,其,其前沿比,场,场消隐信,号,号前沿滞,后,后2.5H。,27,同步信号,：,：,行同步信,号,号,28,模拟彩色,电,电视广播,制,制式标准,的,的特点（,模,模拟复合,信,信号）：,彩色全电,视,视信号特,性,性:,彩色全电,视,视信号由,亮,亮度信号,、,、色度信,号,号、色同,步,步信号组,成,成。 其,中,中色度信,号,号包含（RY）,和,和（BY）两个,分,分量。两,个,个色度分,量,量由两个,加,加权的色,差,差信号以,抑,抑制副载,波,波的振幅,调,调制方式,，,，分别调,制,制在相位,相,相差90,度,度的两个,同,同频率副,载,载波上。,两,两个分量,之,之一的副,载,载波相位,是,是逐行倒,转,转180,度,度。色差,信,信号在合,成,成时，由,于,于用同一,的,的副载波,频,频率同时,传,传送RY 和B,Y 两,个,个色差信,号,号，采用,了,了正交平,衡,衡调制的,方,方法，使,副,副载波信,号,号的幅度,反,反映色饱,和,和度（彩,色,色的浓淡,）,），而副,载,载波的相,位,位反映色,调,调。然后,，,，色度信,号,号C再叠,加,加在亮度,信,信号Y上,而,而形成彩,色,色全电视,信,信号。,29,模拟彩色,电,电视广播,制,制式标准,的,的特点（,模,模拟复合,信,信号）：,上面简单,叙,叙说了彩,色,色全电视,信,信号的基,本,本特性，,我,我们可以,记,记作：,扫描方式,：,：隔行扫,描,描；,信号组成,：,：亮度信,号,号、色度,信,信号、（,经,经过编码,、,、调制）,。,。,同步信号,等,等等；,亮度与色,度,度的关系,：,：,逐行倒相,正,正交平衡,调,调幅制,C信号由,、,、两个分,量,量组成。,30,标清数字,电,电视信号,信号的产,生,生,取样、量,化,化、编码,数字样点,与,与消隐信,号,号的关系,辅助数据,区,区,嵌入音频,数字信号,的,的传输,31,信号的产,生,生,电视信号,的,的组成：,图象信号,安,安排在行,、,、场扫描,的,的正程，,复,复合消隐,和,和复合同,步,步信号安,排,排在行、,场,场扫描的,逆,逆程。,32,图像信号,复合消隐,信,信号,复合同步,信,信号,行消隐,场消隐,行同步,场同步,正程扫描,逆程扫描,信号的产,生,生,标清电视,信,信号是数,字,字信号，,数,数字信号,特,特点,是“1”,、,、“0”,两,两个值的,信,信号,信号失真,不,不累加,它便于和,计,计算机共,同,同使用,使设备多,功,功能化、,自,自动化,便于实现,数,数字压缩,、,、编码，,显,显出数字,化,化优越性,使系统多,功,功能化，,一,一机多用,、,、三网合,一,一,33,信号的产,生,生：,34,信号的产,生,生：,数字视频,信,信号（全,带,带宽数字,视,视频信号,）,）是把模,拟,拟分量信,号,号在时间,上,上抽样（,取,取样），,在,在幅度上,分,分层（量,化,化），然,后,后进行分,量,量编码。,全,全带宽数,字,字视频信,号,号在对视,频,频信号编,码,码时，亮,度,度信号和,两,两组色差,信,信号的取,样,样率以4,：,：2：2,的,的比值相,联,联系。分,别,别在Y、RY、BY上,各,各自取样,和,和量化。,取,取样率亮,度,度信号Y,为,为13.5，然后,又,又把色度,分,分量信号RY和BY为6.75,，,，量化比,特,特率为10位。,经取样、,量,量化后模,拟,拟信号就,变,变成了在,时,时间和幅,度,度上均离,散,散的有限,种,种的幅值,，,，每一种,幅,幅值指定,一,一个代码,，,，这种用,代,代码来代,表,表取样信,号,号量化值,的,的过程就,称,称为编码,。,。,全带宽数,字,字视频信,号,号的串行,输,输出码流,为,为270,。,。这种数,字,字格式的,视,视频信号,，,，又叫信,号,号。,35,取样、量,化,化和编码,：,：,601,取,取样,0123,0123,0123,0123,n,n +263,n +1,n +264,4:2:2 取样,.601,( 601),“4”=13.5,“,“2”=6.75,Y,Y,Y,Y,场消隐,有效视频,720,有,有效行样,点,点 x576,行,行,36,取样、量,化,化和编码,：,：（625/50,扫,扫描的4,：,：2：2,参,参数）,每行总的样点数,Y：864,：432,：432,总样点数：1728,每个有效行样点数,Y：720,：360,：360,总样点数：1440,抽样结构,正交,行、场、帧内，每行的、 样点位置与Y的奇数样点位置一致,抽样频率,Y：86413.5,和：4326.75,37,取样、量,化,化和编码,：,： （13.5,亮,亮度取样, 10,字,字）,-51.1000,766.33,700.03,0.0040,64,0,1023d,940,3,1020,3,003,60_463,003039,877_64940,0403,720有,效,效行样点,877量,化,化电平,消隐在64,峰值,在,在 940,38,取样、量,化,化和编码,：,： （6.75,色,色差信号,取,取样）,-350.0040,-400.0000,0.0200,+350.03C0,+399.23,64,0,512,1023d,960,3,1020,003,3,360有,效,效行样点,897有,效,效数据字,信号零位,在,在512,39,数字样点,与,与消隐信,号,号的关系,：,：（数字,样,样点与行,同,同步的关,系,系）,数字有效,行,行开始,数字有效,行,行结束,:,:,3,000,000,表示行的,起,起始/结,束,束 (H),场,场消隐(V),场,场(F),17243,1725000,1726000,1727,0,1Y,2,3Y,4,40,数字样点,与,与消隐信,号,号的关系,：,：(625/50,标,标准的复,用,用数据的,字,字数分布),41,数字样点,与,与消隐信,号,号的关系,（,（有效样,点,点与消隐,信,信号的关,系,系）,42,数字样点,与,与消隐信,号,号的关系,（,（亮度,和,和色差信,号,号的时分,复,复用，由,并,并行信号,变,变成串行,信,信号）,Cb,Y,Cr,Y,Cb,Y,Cr,Y,Cb,Y,Cr,Y,Cb,Y,Cr,Y,A/D,A/D,A/D,Y,6.75,13.5,4:2:2,10,10,并,并行采样27,并行到串,行,行,变,换,换,器,器,270,.601-2,串,串,行,行,数,数,字,字,分,分,量,量270,43,辅,助,助,数,数,据,据,：,：,辅,助,助,数,数,据,据,在,认,认,识,识,数,数,字,字,信,信,号,号,时,时,，,，,我,我,们,们,可,可,以,以,把,把,数,数,字,字,信,信,号,号,看,看,成,成,一,一,条,条,数,数,据,据,串,串,，,，,由,由,有,有,效,效,数,数,据,据,和,和,辅,辅,助,助,数,数,据,据,组,组,成,成,。,。,辅,辅,助,助,数,数,据,据,的,的,概,概,念,念,：,：,模,模,拟,拟,视,视,频,频,中,中,的,的,行,行,消,消,隐,隐,期,期,，,，,在,在,全,全,带,带,宽,宽,数,数,字,字,视,视,频,频,中,中,称,称,作,作,行,行,辅,辅,助,助,数,数,据,据,区,区,。,。,如,如,上,上,所,所,述,述,在,在,和,和,之,之,间,间,可,可,放,放,置,置288,个,个,辅,辅,助,助,数,数,据,据,字,字,。,。,标,标,准,准,是,是,：,：,第,第,一,一,，,，,每,每,一,一,行,行,辅,辅,助,助,数,数,据,据,区,区,可,可,放,放,置,置8,个,个2,通,通,道,道,数,数,据,据,，,，,但,但,必,必,须,须,紧,紧,接,接,在,在,后,后,面,面,不,不,能,能,有,有,一,一,个,个,码,码,字,字,的,的,空,空,隙,隙,。,。,第,第,二,二,，,，,称,称,作,作,误,误,码,码,检,检,测,测,信,信,号,号,的,的,码,码(165,标,标,准,准,定,定,义,义),被,被,放,放,置,置,在,在,行,行,辅,辅,助,助,数,数,据,据,区,区,的,的,第,第5,或,或315,行,行(625/50,系,系,统,统),但,但,必,必,须,须,紧,紧,邻,邻,在,在,前,前,，,，,同,同,样,样,不,不,能,能,有,有,一,一,个,个,码,码,字,字,的,的,空,空,隙,隙,。,。,行,行,辅,辅,助,助,数,数,据,据,区,区,的,的,余,余,下,下,部,部,分,分,留,留,着,着,以,以,后,后,使,使,用,用,，,，,目,目,前,前,还,还,未,未,作,作,标,标,准,准,。,。,行,行,辅,辅,助,助,数,数,据,据,区,区,由,由,定,定,义,义,为,为,“,“,”,”(),。,。,44,辅,助,助,数,数,据,据,：,：,模,拟,拟,视,视,频,频,中,中,的,的,场,场,消,消,隐,隐,期,期,，,，,在,在,全,全,带,带,宽,宽,数,数,字,字,视,视,频,频,中,中,称,称,作,作,场,场,或,或,帧,帧,辅,辅,助,助,数,数,据,据,区,区,，,，,由,由,定,定,义,义,为,为,“,“,”,”(),。,。,也,也,有,有,些,些,特,特,殊,殊,规,规,定,定,，,，,以,以625/50,为,为,例,例,，,，,第,第5,行,行,留,留,作,作,给,给165,标,标,准,准,的,的,码,码,，,，,第,第6,行,行,留,留,作,作,给,给168,标,标,准,准,规,规,定,定,的,的,场,场,或,或,帧,帧,切,切,换,换,，,，,（,（,标,标,准,准,来,来,说,说,，,，,则,则,是,是,第,第7,行,行,）,）,。,。,第,第10,行,行,留,留,作,作,放,放,置,置(),码,码,。,。,45,辅,助,助,数,数,据,据,：,：,在,行,行,消,消,隐,隐,期,期,间,间,（,（,到,到,）,）,及,及,场,场,消,消,隐,隐,期,期,间,间,（,（24,行,行,）,）,插,插,入,入,辅,辅,助,助,数,数,据,据,。,。,46,辅,助,助,数,数,据,据,(1),数,据,据,头,头,1,复,复,合,合,3,3,分,分,量,量,00033,(1),(1),数,据,据,的,的,类,类,型,型,(1),267,(63),(,提,提,供,供,序,序,列,列,号,号/,接,接,收,收,机,机,可,可,判,判,断,断,是,否,否,丢,丢,失,失,数,数,据,据),(,指,指,示,示,包,包,中,中,的,的,数,数,据,据,总,总,和,和),检,测,测,数,数,据,据,包,包,中,中,的,的,出,出,错,错,47,嵌,入,入,式,式,数,数,字,字,音,音,频,频,数,字,字,音,音,频,频,的,的,产,产,生,生,，,，,是,是,在,在,模,模,拟,拟,音,音,频,频,的,的,基,基,础,础,上,上,进,进,行,行,取,取,样,样,和,和,量,量,化,化,而,而,成,成,的,的,，,，,取,取,样,样,频,频,率,率,为,为48,；,；,音,音,频,频,字,字,的,的,分,分,辨,辨,率,率,为,为20,比,比,特,特,；,；,要,要,求,求,音,音,频,频,数,数,据,据,与,与,视,视,频,频,数,数,据,据,同,同,步,步,；,；,可,可,以,以,嵌,嵌,入,入,四,四,路,路,伴,伴,音,音,。,。,这,这,是,是259M,定,定,义,义,最,最,低,低,实,实,施,施,标,标,准,准,的,的A,级,级,标,标,准,准,。,。,音,音,频,频,数,数,据,据,包,包,是,是,从,从,信,信,息,息,数,数,据,据,形,形,成,成,的,的,。,。,48,嵌,入,入,式,式,数,数,字,字,音,音,频,频,：,：,（,（,音,音,频,频,数,数,据,据,包,包,的,的,形,形,成,成,）,）,49,嵌,入,入,式,式,数,数,字,字,音,音,频,频,：,：,（,（,音,音,频,频,数,数,据,据,的,的,插,插,入,入,）,）,音频数据包,按,按时分复用,的,的方式作为,辅,辅助数据插,入,入串行数字,视,视频信号的,行,行消隐区中,。,。,50,信号的简要,小,小结:,4：2：2,取,取样，10,比,比特量化；,（,（取样、量,化,化、编码在,有,有效图像区,域,域）,时分复用，,变,变成串行数,据,据流，270；,辅助数据区,（,（在行、场,消,消隐期）,嵌入数字音,频,频。,51,高清电视信,号,号,高、标清信,号,号的异同,高、标清电,视,视节目制播,系,系统的压缩,电,电视信号,标清环境下,高,高清节目的,制,制作和播出,52,高、标清信,号,号的异同,标清信号的,回,回顾,在625/50扫描标,准,准中，标清,信,信号的宽高,比,比为4:3,采样格式4：2：2,，,，亮度信号,的,的抽样频率,为,为13.5M,两个,色,色差信号的,抽,抽样频率为6.75M, 采用10量化，有1024级,量,量化电平，,数,数据传输率,为,为270（,兆,兆比特/秒,）,）。每帧总,行,行数是625行，为了,避,避免处理每,场,场中半个数,字,字行，第一,场,场的场消隐,期,期是有效行,的,的前24行,，,，第二场的,场,场消隐期是,有,有效行的前25行，所,以,以每帧的有,效,效行数是576行，定,时,时信息规定,在,在有效视频,结,结束（）和,有,有效视频开,始,始（）期间,是,是数字行消,隐,隐时间，音,频,频信号和辅,助,助数据是在,场,场消隐内的,行,行消隐期间,传,传送。,53,高、标清信,号,号的异同,标清信号的,像,像素,标清信号在625/50扫描格式,中,中，每帧的,总,总行数是625, 去,除,除49行场,消,消隐,每帧,有,有效行是576行,在,理,理想的情况,下,下，即图像,在,在垂直分辨,率,率为576,像,像素点。根,据,据“601,建,建议”每行,的,的有效样点,都,都是720,个,个像素点，,所,所以在625/50系,统,统中标清信,号,号的有效图,像,像像大小为720576。,54,高、标清信,号,号的异同,高清信号,我国高清电,视,视标准，图,像,像宽高比为16：9，,采,采用1125/50扫,描,描格式，4,：,：2：2编,码,码方式,亮,亮度信号的,抽,抽样频率为74.25,，,，两个色差,信,信号的抽样,频,频率为37.125，,帧,帧频可分为24的1:1逐行扫描,格,格式和25,的,的2:1隔,行,行扫描格式,。,。数据传输,比,比特率为1.485。,每,每帧的总行,数,数是1125行，第一,场,场的场消隐,期,期是有效行,的,的第1124行至第20行共22,行,行，第二场,的,的场消隐期,是,是有效行的,第,第561行,至,至583行,共,共23行，,侧,侧每帧有效,行,行是1080行，定时,信,信息规定在,有,有效视频结,束,束（）和有,效,效视频开始,（,（）期间是,数,数字行消隐,时,时间，音频,信,信号和辅助,数,数据是在场,消,消隐内的行,消,消隐期间传,送,送。,55,高、标清信,号,号的异同,高清信号的,清,清晰度,在1125/50扫描,格,格式中,每,帧,帧的总行数,是,是1125,行,行, 去除45行场消,隐,隐行,每帧,有,有效行是1080行,在,在理想的,情,情况下，即,图,图像的垂直,分,分辨率为1080像素,，,，则每帧有,效,效水平分辨,率,率是:16/91080=1920像素，,所,所以在1125/50,系,系统中高清,信,信号的有效,图,图像大小为19201080。,56,高、标清信,号,号的异同,高清和标清,信,信号的定时,关,关系比较,高清和标清的定时关系,625/50,1125/50/2：1,起始行：,第一场,第二场,1行,331,1行,564行,有效视频第一行：,第一场,第二场,23行,336,21行,584行,有效视频最后一行：,第一场,第二场,310,623行,560行,1123行,行消隐期：,第一场,第二场,24行,25行,22行,23行,57,高、标清信,号,号的异同,高清和标清,信,信号不同格,式,式的比较,格式,625/50,1125/50/2：1,总行数,625行,1125行,场频,50,50,帧频,25,25,宽高比,4：3,16：9,隔行比,2：1,2：1,亮度信号带宽,6,30,色差信号带宽,1.5,15,行频,15625,28125,抽样频率,Y,13.5,6.75,74.25,37.125,Y每行样点,864点,2640点,每行样点,432点,1320点,Y每行有效样点,720点,1920点,每帧有效样点,360,960,Y每帧有效行,576行,1080行,每帧有效行,288行,576行,像素纵横比,3:4,15:16,数据传输速率,270,1.485,58,高标清电视,节,节目制播系,统,统的压缩电,视,视信号,目前在电视,中,中心，压缩,的,的数字电视,信,信号主要有,：,：,信号,2信号,4信号,264信号,格式,信号（消费,）,）,有关音频编,码,码,素材交换格,式,式,59,60,信号:,是“国际标,准,准化组织（,）,）”制定的,标,标准。还有2、4等。,是,是早期的图,像,像压缩方式,。,。,即静止图像,压,压缩，的算,法,法是基于（,离,离散余弦变,换,换）和可变,长,长编码，把,运,运动的视频,序,序列作为连,续,续的静止图,像,像来处理，,用,用这种压缩,方,方式单独完,整,整地压缩每,一,一帧，在编,辑,辑过程中可,随,随机存储每,一,一帧，可进,行,行帧精确编,辑,辑和多层图,像,像处理，只,对,对帧内的空,间,间冗余进行,压,压缩，不对,帧,帧间的时间,冗,冗余进行压,缩,缩。,61,2信号:,2图像压缩,的,的是利用图,像,像中的空间,相,相关性和时,间,间相关性两,种,种特性，最,大,大限度地去,除,除图像中存,在,在大量的冗,余,余信息。2,的,的编码流分,为,为六个层次,：,：图像序列,层,层、图像组()、图像,、,、宏块条、,宏,宏块、块。,编,编码率从每,秒,秒3兆比特,100兆,比,比特，2的,编,编码图像分,为,为三类，分,别,别称为I帧,，,，P帧和B,帧,帧。I帧图,像,像采用帧内,编,编码方式，,只,只利用了单,帧,帧图像内的,空,空间相关性,，,，而没有利,用,用时间相关,性,性。P帧和B帧图像采,用,用帧间编码,方,方式，同时,利,利用了空间,和,和时间上的,相,相关性。P,帧,帧图像只采,用,用前向时间,预,预测，提高,压,压缩效率和,图,图像质量。P帧图像中,可,可以包含帧,内,内编码的部,分,分，即P帧,中,中的每一个,宏,宏块可以是,前,前向预测，,也,也可以是帧,内,内编码。B,帧,帧图像采用,双,双向时间预,测,测，可以大,大,大提高压缩,倍,倍数。,2信号:,系统的概念,(1)(原始流)，对视频,、,、音频信号,及,及其他数据,进,进行编码压,缩,缩后 的数,据,据流称为原,始,始流。原始,流,流包括访问,单,单元，比如,视,视频原始流,的,的访问单元,就,就是一副图,像,像的编 码,数,数据。,(2)(分,组,组的原始流)，原始流,形,形成的分组,称,称为分组，,是,是用来传递,原,原始流的一,种,种数据结构,(3)节目,是,是节目元素,的,的集合。节,目,目元素可能,是,是原始流，,这,这些原始流,有,有共同的时,间,间基点，用,来,来做同步显,示,示。,62,2信号:,(4)传输,流,流和节目流,翻译为“传,输,输流”,翻译为“节,目,目流”,用来传输和,保,保存一道节,目,目的编码数,据,据或其他数,据,据。的组成,单,单位是分组,。,。,用来传输和,保,保存多道节,目,目的编码数,据,据或其他数,据,据，的组成,单,单位是节目,。,。,和是可以互,相,相转换的，,比,比如从中抽,取,取一道节目,的,的内容并产,生,生有效的是,可,可能。,(5)传输,流,流分组和分,组,组,原始流分成,很,很多分组，,保,保持串行顺,序,序，一个分,组,组只包含一,个,个原始流的,编,编码数据。,63,2信,号,号:,2标,准,准的,系,系统,部,部分,规,规定,了,了三,项,项任,务,务：,将视,频,频和,音,音频,以,以及,数,数据,的,的基,本,本码,流,流组,成,成一,个,个单,一,一的,适,适合,数,数字,存,存储,和,和传,输,输的,码,码流,规定,向,向解,码,码器,提,提供,视,视音,频,频同,步,步的,机,机理,，,，将,时,时间,的,的信,息,息加,到,到码,流,流中,去,去。,保证,解,解码,缓,缓存,器,器在,同,同步,重,重放,时,时不,会,会上,溢,溢也,不,不会,下,下溢,。,。,系统,传,传输,层,层的,组,组成,：,：,64,2信,号,号:,传输,码,码流,（,（）,和,和节,目,目码,流,流（,）,）的,结,结构,65,双层,复,复用,系,系统,结,结构,2信,号,号:,2具,有,有以,下,下几,个,个突,出,出特,点,点：,支持,的,的图,像,像分,辨,辨率,最,最高,，,，包,括,括符,合,合.601（601）,格,格,式,式的,标,标准,分,分辨,率,率的,数,数字,电,电视,和,和更,高,高分,辨,辨率,的,的。,支持,包,包括,高,高速,体,体育,运,运动,在,在内,的,的各,种,种活,动,动,。,。,应用,最,最为,广,广泛,，,，既,包,包括,存,存储,媒,媒体,中,中的,，,，广,播,播电,视,视中,的,的数,字,字广,播,播电,视,视和,，,，,还,还可,应,应用,于,于交,互,互式,的,的视,频,频点,播,播（,）,）和,准,准视,频,频点,播,播（,）,）。,还能,够,够适,配,配等,宽,宽带,通,通信,网,网。,66,67,4信,号,号:,4的,编,编码,是,是采,用,用基,于,于对,象,象的,编,编码,理,理念,，,，即,在,在编,码,码时,将,将一,幅,幅景,物,物分,成,成若,干,干在,时,时间,和,和空,间,间上,相,相互,联,联系,的,的视,频,频音,频,频对,象,象，,分,分别,编,编码,后,后，,再,再经,过,过复,用,用传,输,输到,接,接收,端,端，,然,然后,再,再对,不,不同,的,的对,象,象分,别,别解,码,码，,从,从而,组,组合,成,成所,需,需要,的,的视,频,频和,音,音频,。,。,264信,号,号,在电,信,信行,业,业及,传,传输,使,使用,比,比较,多,多。,是“,国,国际,电,电联,（,（）,”,”，,制,制定,的,的标,准,准。,还,还有H.261、H.263、H.263+,等,等标,准,准。,H.264还,是,是由,上,上面,两,两个,组,组织,联,联合,组,组建,的,的联,合,合视,频,频组,（,（）,共,共同,制,制定,的,的新,数,数字,视,视频,编,编码,标,标准,，,，所,以,以它,既,既是,的,的H.264,，,，又,是,是的4高,级,级视,频,频编,码,码（,，,，）,，,，而,且,且它,将,将成,为,为4,标,标准,的,的第10,部,部分,。,。因,此,此，,不,不论,是,是4,、,、410，,还,还是14496-10，,都,都是,指,指H.264,。,。,H.264最,大,大的,优,优势,是,是具,有,有很,高,高的,数,数据,压,压缩,比,比率,，,，在,同,同等,图,图像,质,质量,的,的条,件,件下,，,，H.264,的,的压,缩,缩比,是,是2,的,的2,倍,倍以,上,上，,是,是4,的,的1.5,2,倍,倍。,68,编码,（,，,，音,视,视频,编,编码,标,标准,）,）是,我,我国,具,具备,自,自主,知,知识,产,产权,的,的第,二,二代,信,信源,编,编码,标,标准,，,，包,括,括系,统,统、,视,视频,、,、音,频,频、,数,数字,版,版权,管,管理,等,等四,个,个主,要,要技,术,术标,准,准和,符,符合,性,性测,试,试等,支,支撑,标,标准,。,。,特点,：,：性,能,能高,、,、成,本,本低,、,、复,杂,杂度,低,低、,专,专利,授,授权,模,模式,简,简单,。,。,主要,服,服务,于,于高,分,分辨,率,率数,字,字广,播,播、,高,高密,度,度激,光,光数,字,字存,储,储媒,体,体、,无,无线,宽,宽带,多,多媒,体,体通,讯,讯、,互,互联,网,网宽,带,带流,媒,媒体,等,等重,大,大信,息,息产,业,业应,用,用。,压缩,编,编码,方,方式,：,：,帧,帧内,预,预测,，,，帧,间,间预,测,测，,运,运动,补,补偿,：,：变,换,换与,量,量化,，,，熵,编,编码,，,，环,路,路滤,波,波。,69,编码,70,编码,与,与H.264,的,的比,较,较,71,信号:,是一,种,种数,字,字记,录,录格,式,式，,视,视频,亮,亮度,取,取样,频,频率,为,为13.5，,和,和的,取,取样,频,频率,是,是3.375,。,。,有,有三,种,种格,式,式,和,和,他,们,们都,使,使用,同,同一,种,种压,缩,缩方,式,式25可,兼,兼容,反,之,之不,行,行。25,数,数,据,据速,率,率是25,，5:1的,压,压缩,比,比,相,相当,于,于3:1,的,的图,像,像质,量,量。50,数,数据,速,速率,是,是50，3:1的,压,压缩,比,比,相,相当,于,于,的,的图,像,像质,量,量。,有关,音,音频,编,编码,（,（压,缩,缩编,码,码的,原,原理,）,）,我们,需,需要,通,通过,抽,抽样,、,、量,化,化、,编,编码,三,三个,步,步骤,将,将连,续,续变,化,化的,模,模拟,信,信号,转,转换,为,为数,字,字信,号,号。,抽,抽样,就,就是,在,在时,间,间上,将,将模,拟,拟信,号,号离,散,散化,。,。量,化,化是,用,用有,限,限个,幅,幅度,值,值近,似,似原,来,来连,续,续变,化,化的,幅,幅度,值,值，,把,把模,拟,拟信,号,号的,连,连续,幅,幅度,变,变为,有,有限,数,数量,的,的有,一,一定,间,间隔,的,的离,散,散值,。,。编,码,码就,是,是按,一,一定,的,的规,律,律把,量,量化,后,后的,值,值用,二,二进,制,制数,字,字表,示,示，,然,然后,转,转换,成,成二,值,值或,多,多值,得,得数,字,字信,号,号流,。,。,通常,我,我们,采,采用,编,编码,，,，其,主,主要,过,过程,是,是将,话,话音,、,、图,像,像等,模,模拟,信,信号,每,每隔,一,一段,时,时间,进,进行,取,取样,，,，使,其,其离,散,散化,，,，同,时,时将,抽,抽样,值,值按,分,分层,单,单位,四,四舍,五,五入,取,取整,量,量化,，,，并,将,将抽,样,样值,按,按一,组,组二,进,进制,码,码来,表,表示,抽,抽样,脉,脉冲,的,的幅,值,值。,72,有关,音,音频,编,编码,（,（压,缩,缩编,码,码的,技,技术,分,分类,）,）,数字,音,音频,信,信息,压,压缩,主,主要,是,是依,据,据音,频,频信,息,息自,身,身的,相,相关,性,性以,及,及人,耳,耳对,音,音频,信,信息,的,的听,觉,觉冗,余,余度,。,。音,频,频信,息,息在,编,编码,技,技术,中,中通,常,常分,成,成两,类,类来,处,处理,，,，分,别,别是,语,语音,和,和音,乐,乐，,各,各自,采,采用,的,的技,术,术也,存,存在,着,着差,异,异。,语音,编,编码,技,技术,将模,拟,拟语,音,音信,号,号转,变,变为,数,数字,信,信号,在,在信,道,道中,传,传输,。,。语,音,音编,码,码的,目,目的,是,是在,保,保持,一,一定,算,算法,复,复杂,程,程度,和,和通,信,信时,延,延的,前,前提,下,下，,占,占用,尽,尽可,能,能少,的,的通,信,信容,量,量，,传,传送,尽,尽可,能,能高,质,质量,的,的语,音,音。,它,它可,分,分为,波,波形,编,编码,、,、参,量,量编,码,码和,混,混合,编,编码,三,三大,类,类。,波形,编,编码,：,：波,形,形编,码,码是,在,在时,域,域上,进,进行,处,处理,，,，主,要,要是,为,为了,使,使重,组,组的,语,语音,波,波形,保,保持,原,原始,语,语音,信,信号,的,的形,状,状，,它,它将,语,语音,信,信号,作,作为,一,一般,的,的波,形,形信,号,号来,处,处理,。,。,73,有关,音,音频,编,编码,（,（压,缩,缩编,码,码的,技,技术,分,分类,）,）,参量,编,编码,（,（声,源,源编,码,码）,：,：利,用,用语,音,音信,息,息产,生,生的,数,数学,模,模型,，,，提,取,取语,音,音信,号,号的,特,特征,参,参量,，,，并,按,按照,模,模型,参,参数,重,重构,音,音频,信,信号,。,。,混合,编,编码,：,：将,波,波形,编,编码,和,和参,量,量编,码,码组,合,合起,来,来，,结,结合,各,各自,的,的长,处,处，,保,保持,波,波形,编,编码,的,的高,质,质量,和,和参,量,量编,码,码的,低,低速,率,率，,在,在4-16速,率,率上,能,能够,得,得到,高,高质,量,量的,合,合成,语,语音,，,，适,合,合于,数,数字,移,移动,通,通信,的,的语,音,音编,码,码技,术,术,。,。,音乐,编,编码,技,技术,自适,应,应变,换,换编,码,码（,频,频域,编,编码,）,）：,利,利用,正,正交,变,变化,，,，把,时,时域,音,音频,信,信号,变,变换,到,到另,外,外一,个,个域,，,，通,常,常采,用,用自,适,适应,比,比特,分,分配,和,和自,适,适应,量,量化,技,技术,来,来对,频,频域,数,数据,进,进行,量,量化,。,。,74,2信,号,号,声音,信,信,号,号（,数,数据,）,）之,所,所以,能,能进,行,行压,缩,缩，,是,是因,为,为该,信,信号,本,本身,存,存在,着,着很,大,大的,冗,冗余,度,度。,2对,音,音频,信,信号,的,的压,缩,缩，,其,其主,要,要分,别,别从,时,时域,和,和频,域,域来,考,考虑,；,；也,同,同时,考,考虑,了,了人,的,的听,觉,觉机,理,理。,时域,冗,冗余,频域,冗,冗余,听觉,冗,冗余,75,2信,号,号,时域,冗,冗余,的,的表,现,现形,式,式,1、,幅,幅度,分,分布,的,的非,均,均匀,性,性信,号,号的,量,量化,比,比特,分,分布,是,是针,对,对信,号,号的,整,整个,动,动态,范,范围,而,而设,定,定的,，,，对,于,于小,幅,幅度,信,信号,而,而言,，,，大,量,量的,比,比特,数,数据,位,位被,闲,闲置,。,。,2、,样,样值,间,间的,相,相关,性,性。,声,声音,信,信号,是,是一,个,个连,续,续表,达,达过,程,程，,通,通过,采,采样,之,之后,，,，相,邻,邻的,信,信号,具,具有,极,极强,的,的相,似,似性,，,，信,号,号差,值,值与,信,信号,本,本身,相,相比,，,，数,据,据量,要,要小,的,的多,。,。,3、,信,信号,周,周期,的,的相,关,关性,。,。,声,声音,信,信息,在,在整,个,个可,闻,闻域,的,的范,围,围内,，,，每,个,个瞬,间,间只,有,有部,分,分频,率,率成,分,分在,起,起作,用,用，,即,即特,征,征频,率,率，,这,这些,特,特征,频,频率,会,会以,一,一定,的,的周,期,期反,复,复出,现,现，,周,周期,之,之间,具,具有,相,相关,关,关系,。,。,4、,长,长时,自,自我,相,相关,性,性。,声,声音,信,信息,序,序列,的,的样,值,值、,周,周期,相,相关,性,性，,在,在一,个,个相,对,对较,长,长的,时,时间,间,间隔,也,也会,是,是相,对,对稳,定,定的,，,，这,种,种稳,定,定关,系,系具,有,有很,高,高的,相,相关,系,系数,。,。,5、静音,。,。声音信,息,息中的停,顿,顿间歇，,无,无论是采,样,样还是量,化,化都会形,成,成冗余，,找,找出停顿,间,间歇并将,其,其样值数,据,据去除，,可,可以减少,数,数据量,76,2信号:,频域冗余,的,的表现形,式,式,1、长时,功,功率谱密,度,度的非均,匀,匀性 。,任,任何一种,声,声音信息,，,，在相当,长,长的时间,间,间隔内，,功,功率分布,在,在低频部,分,分大于高,频,频部分，,功,功率谱具,有,有明显的,非,非平坦性,，,，对于给,定,定的频段,而,而言，存,在,在相应的,冗