数字电视原理

第1章 概论 1

1.1 数字电视的优点 1

1.2 视、音频数字化参数 3

1.2.1 视频信号的抽样结构和不压缩时码率的计算 4

1.2.2 视、音频信号量化及量化噪声 7

1.2.3 全信号和分量信号编码 9

1.2.4 图像分量信号量化比特数的确定和码电平的分配 10

1.3 数字电视系统 12

1.4 数字电视机顶盒 13

1.4.1 数字电视机顶盒的组成 13

1.4.2 数字CATV高频头电路 13

第2章 电视信号的分析 16

2.1 电视信号的频谱 16

2.1.1 静止图像信号的频谱 17

2.1.2 活动图像信号的频谱 18

2.2 电视信号的空间频率和空间频谱 18

2.2.1 空间频率 19

2.2.2 空间频谱 21

2.3 电视信号离散化 25

2.3.1 一维抽样 25

2.3.2 二维抽样 30

第3章 视频信号数字化 33

3.1 视频A/D、D/A变换 33

3.1.1 A/D变换器 33

3.1.2 PCM编码器 34

3.1.3 D/A变换器 35

3.1.4 电流相加型D/A变换器 36

3.1.5 并串型A/D变换器 36

3.2 PAL信号亮、色数字分离 38

第4章 图像压缩编码 43

4.1 图像压缩编码概述 43

4.1.1 图像数据压缩机理 43

4.1.2 图像编码过程 44

4.1.3 图像压缩编码的分类 44

4.2 熵编码 52

4.2.1 前缀码 52

4.2.2 离散、无记忆信源的信息量 53

4.2.3 无失真信源编码定理 53

4.2.4 Huffman码 54

4.2.5 准可变字长编码 55

4.2.6 混合编码 55

4.3 预测编码 56

4.3.1 差分脉冲编码调制(DPCM) 57

4.3.2 预测编码的类型 57

4.3.3 预测器 59

4.3.4 后向预测和双向预测 62

4.3.5 像素块预测 64

4.3.6 量化与编码 68

4.3.7 具有运动补偿的帧内插 69

4.4 变换编码 73

4.4.1 变换的物理意义 73

4.4.2 正交变换的矩阵表示 74

4.4.3 协方差矩阵和K-L变换 75

4.4.4 二维离散余弦变换(DCT) 76

4.4.5 二维离散余弦整数变换 83

4.4.6 沃尔什-哈特马(Walsh-Hadamard)变换 86

4.5 子带编码 88

4.5.1 子带编码原理 88

4.5.2 子带滤波 89

4.5.3 正交镜像滤波器(QMF) 91

4.5.4 二维子带编码 93

4.5.5 塔型编码 94

4.6 小波变换编码 95

4.6.1 基于小波变换的表态图像编码方法 95

4.6.2 小波变换的数学分析基础 95

4.6.3 图像小波多分辨分解的数据特性 106

4.6.4 基于小波变换的表态图像压缩算法 107

4.7 分形编码 111

4.7.1 分形的引出 111

4.7.2 分形压缩算法概况 114

4.7.3 分形编码的理论基础 114

4.7.4 分形编码的IFS方法 116

4.7.5 分形编码实例 118

4.8 模型基编码 119

4.8.1 模型基编码的引出 119

4.8.2 语义基图像编码 120

4.8.3 物体基图像编码 124

第5章 数字电视的国际标准 128

5.1 数字电视的国际标准概述 128

5.2 CCIR(现ITU-R)601号建议 131

5.2.1 CCIR(现ITU-R)601号建议内容 132

5.2.2 电视声音信号的编码参数 133

5.3 H.261标准 135

5.3.1 图像格式 135

5.3.2 信源编码器 137

5.3.3 信源解码器 142

5.3.4 图像复用和解复用 143

5.4 JPEG标准 146

5.4.1 基于DCT的编码器和解码器 146

5.4.2 DCT和DCT系数量化 147

5.4.3 熵编码器 149

5.4.4 数据交换格式 149

5.5 MPEG-1标准 149

5.5.1 MPEG-1标准的内容 150

5.5.2 MPEG-1视频流结构 152

5.5.3 MPEG-1音频压缩处理单元 153

5.5.4 通信处理板 154

5.6 MPEG-2标准 154

5.6.1 系统部分 155

5.6.2 图像部分 157

5.6.3 声音部分(略) 159

5.6.4 图像格式 159

5.7 H.263建议 162

5.7.1 ITU极低码率视频编码标准 162

5.7.2 极低码率视频编码近期标准H.263 163

5.7.3 H.263中的帧间预测算法 164

5.8 MPEG-4标准 167

5.8.1 MPEG-4标准概述 167

5.8.2 MPEG-4可视信息编码 168

5.8.3 MPEG-4基于VOP的视频编码 171

5.8.4 MPEG-4的视频编码 173

5.8.5 MPEG-4的音频编码 174

第6章 数字电视传输 176

6.1 数字电视传输系统 176

6.1.1 数字通信系统 176

6.1.2 数字电视卫星传输系统 177

6.1.3 数字电视有线传输系统 179

6.1.4 数字电视地面广播传输系统 180

6.2 能量扩散 182

6.3 R-S纠错 183

6.3.1 R-S码的结构 184

6.3.2 R-S码的编码 185

6.3.3 R-S码的译码 185

6.3.4 R-S码的纠错 187

6.3.5 R-S码在数字电视传输标准中的应用 188

6.4 数据交织和解交织 188

6.4.1 块交织 188

6.4.2 卷积交织 190

6.4.3 时间交织和频率交织 191

6.4.4 纠错性能分析和数字电视中的实际交织电路 192

6.5 格状编码(TCM) 195

6.5.1 格状编码调制 195

6.5.2 格状编码调制的维特比译码算法 204

第7章 数字电视调制和解调 213

7.1 数字电视调制的种类 213

7.1.1 数字电视调制的分类 213

7.1.2 数字电视信号经调制后的几项性能 214

7.2 QPSK数字调制技术 215

7.2.1 QPSK的谱分析 215

7.2.2 QPSK误码性能要求 219

7.3 OFDM数字调制技术 221

7.4 MVSB(残留边带)数字调制技术 229

7.4.1 8VSB和16VSB数字调制后的频谱利用率 229

7.4.2 QPSK、MQAM、OFDM、MVSB小结 230

7.5 字节到符号映射 231

7.6 MQAM调制 232

7.6.1 QAM的功率谱分析 232

7.6.2 16QAM频谱利用系数和它的星座图 234

7.6.3 64QAM奈奎斯特基带滤波器的特性 237

7.7 π/2旋转不变QAM星座的获得 238

7.8 Offet-QAM数字调制技术 241

7.8.1 Offet-QAM调制电路 241

7.8.2 Offet-QAM调制原理 242

7.9 反向信道(上行信道)数字调制技术 243

7.10 美国ATSC数字电视地面广播系统介绍 245

第8章 数字音频技术 248

8.1 数字音频广播 248

8.1.1 DAB的技术特点 248

8.1.2 尤里卡(Eureka)147/DAB发射系统 249

8.1.3 尤里卡(Eureka)147/DAB接收系统 253

8.2 MPEG音频压缩技术 255

8.2.1 音频特性及其编码 255

8.2.2 MPEG-1音频压缩技术 257

8.2.3 MPEG-2音频压缩技术 263

8.2.4 MPEG-1、MPEG-2音频参数的比较 266

8.2.5 MPEG-2中的AAC编码 266

8.2.6 MPEG-4数字音频压缩技术 268

8.3 美国HDTV AV-3音频压缩技术 270

8.4 家庭影院和环绕立体声 274

8.4.1 从留声机到家庭影院 274

8.4.2 家庭影院的概念及构成 275

8.4.3 现实声场诸要素 276

8.4.4 家庭影院杜比环绕声 276

8.4.5 家庭影院杜比定向逻辑环绕声系统 279

8.4.6 家用THX系统 280

8.4.7 家庭影院扬声器系统 282

8.4.8 关于多声道环绕声 284