【中国传媒大学】史上最全的《电视原理》笔记

第1章电视传像基础
第2章三基色原理与计色系统
第3章彩色电视摄像原理
第4章 彩色电视信号
第6章电视信号数字化基础
第7章 数字视音频压缩编码
第8章-MPEG2系统复用ing-ys
第9章-数字电视信道编码技术-ys

第一章 电视传像基础

视敏特性

实验表明，在明亮环境中，眼对波长为555nm的黄绿光有最大的敏感度，在等辐射能量分布的光谱中，人眼感到黄绿光最亮，而感觉最暗的光是红光和紫光。

 

明视觉与暗视觉

光能 光通量 发光强度

 

 

对比度和亮度层次

在被传送的景物中，有两点的亮度分别为B1=1nit，B2=10nit，试说明B1和B2间能分辨的亮度等级。（取8=0.05）

人眼的分辨力 分辨角 视觉惰性

 

视觉情性和闪烁感觉

闪烁频率

如果人眼受到周期性光脉冲照射，当重复频率不够高时，会产生一明一暗交替变化的闪炼感觉。

如果将脉冲光源的重复频率提高，人眼将察觉不到是脉冲光源，感觉到的是均匀的不闪烁的光源。

不引起闪烁感觉的光脉冲最低重复频率，称之为临界闪烁频率fco可以证明：临界闪炼频率f与光源亮度Lm的对数成正比。

电视传像的基本原理

电视扫描原理

隔行扫描光栅的形成

消隐脉冲的作用--消隐期间没有图像信号，只有一个能使电子束截止的消隐电平，屏幕为黑色，起到消隐逆程光栅痕迹的作用。消隐电平比黑电平低一点，通常为0~50mV。

行消隐脉冲抑制行逆程期间的电子束；

场消隐脉冲抑制场逆程期间的电子束。

 

复合同步脉冲由：行同步脉冲、场同步脉冲组成。

行同步脉冲：每一个行周期是以行同步脉冲前沿的时间作为基准开始的.

场同步脉冲

场的起始时刻为场同步前沿。场同步信号叠加在场消隐脉冲之上。

行场消隐脉冲波形

垂直分解力

图像垂直分解力--系统沿图像垂直方向所能分解的像素图像垂直分解力受扫描行数Z限制，并小于扫描行数Z

①垂直扫描中，有若干行作场逆程回扫即：有效行数为：Z（1-β）（β：场扫描逆程系数）

②扫描线的有效率问题（如图）

 

 

图像信号的最高频率

电视图像信号的频谱

本章重点介绍了人眼视觉特性和黑白电视信号的形成过程，是电视原理的理论基础。

1.人眼视觉特性主要有人眼的视敏特性、亮度感觉、视觉范围、视觉情性、闪烁感觉特性、分辨力、人眼视角等。电视系统正是利用了人眼的这些特性才使，电视传输成为可能。

2.人眼对于不同波长的光不仅有不同的颜色感觉，而且有不同的敏感度，即对于辐射功率相同而波长不同的光有不同的光亮感觉，这一特性称为视敏特性。人眼感到最亮的是波长为555 nm的黄绿光。

3.光通量是单位时间内，光源发出的能被人感觉的辐射能量。光通量=辐射功率?相对视敏函数的值。1光瓦是指辐射功率为1 W的555 nm谱色光（黄绿光）光源发出的光通量。

4.我国模拟标清电视系统规定：顿频f，=25 Hz，场频f =50 Hz，标称行数2=625 行，行频fn =Z xf，=15 625 Hz；场逆程系数B=0.08；行逆程系数

α=0.187 55.电视信号的理想垂直分解力M=Z（1-）；实际垂直分解力M=

KvZ（1-β），其中Ky称为垂直凯尔系数。

6，水平分解力在水平像素数确定的情况下，与视频通道的通频带有关。

7.当扫描制式确定后，系统能产生的图像信号的最高频率（带宽）为

-α）

8.电视系统的通频带为Af=f.K，n，低于信号最高频率。

9，为了保证画面无大面积闪烁，逐行扫描所需顿频f，=50 Hz；与逐行扫描相比，隔行扫描可以在保证图像分解力不甚下降和画面无大面积闪烁的前提下，将图像信号带宽减少到一半。所需场频f=50 Hz（频f，=25 Hz）。

10.隔行扫描主要缺点为：①存在行间闪烁；②容易出现并行现象，影响垂直分解力；③当画面中有沿水平方向运动的物体，如果运动速度足够快，其物体垂直边沿会出现锯齿。由于隔行扫描的优点是主要的，因此世界各广播电视系统都采用隔行扫描方式。

11.电视图像信号的频谱能量集中在行频及行频整数倍的周围；谐波次数n

越大，谱线的幅度越小；在每群谱线之间至少有1/3行频空隙的带宽可以利用。

12.复合消隐信号的作用是为电子束行、而扫描逆程提供足够时间，而且使扫描电子束在逆程期间截止，荧光屏看不见回扫线。复合同步信号的作用是为电子束扫描提供同步的控制信息，分别指令电子束在确切的时刻开始行、场扫描逆程。开槽脉冲的作用是为了使场同步期间不丢失行同步信息。前均衡脉冲的作用是使电视接收机分离场同步时，两场场同步积分波形接近一致，保证隔行扫描的奇、偶场光栅精确镶嵌，准确。

13，奇数场场同步脉冲前沿也是起行同步作用的前沿，奇数场从第1行至第312.5行；偶数场同步脉冲前沿不起行同步作用，偶数场从第312.5行至第625行。

  

1-2波长分别为400nm，550nm，590nm，670nm及700nm的五种单色光，每种光通量均为100lm，计算合成光的光通量及辐射功率。

光通量中（光瓦）=辐射功率（W）x视敏函数值V（A）

1-4在明视觉条件下，对420nm紫光若要获得与555nm黄紫光相同的亮度感觉，它们的辐射功率比应该怎么样？

1-8.若观众与电视机屏幕的距离L为幕高h的4倍，人眼的最小分辨角θ=1.5‘，试说明人眼在垂直方向上能分辨多少对黑白相间的线条？

1-9.在离荧光屏2m远处看间歇呈现的运动景物，若重复呈现的频率为20Hz，景物在荧光屏上的水平运动速度为0.1m/s,问景物呈现的是跳跃运动还是连续平滑运动?

1-12.试述选择场频时所考虑的几个因素和最终选定的具体数值。

我国模拟电视扫描参数

3）扫描频率的选择

原则：兼顾图像质量和电路的复杂性。

（A）帧频的选择

考虑：图像有连续感、无闪烁、频带宽度和不易受电源干扰四个因素。

（a）要使重显图像有连续感

为使重显静止图像有连续感，换幅频率只需20Hz以上。为使重显的运动景物没有跳跃感，换幅频率要比20Hz更高一些。

（b）要使重显图像无闪烁感

要求fe>fc（临界闪烁频率），在一般亮度下，f选45.8Hz以上。

（c）频带不致于太宽

（d）要为使图像不易受交流电源干扰，中国选50Hz.

1-13.试述选择标称扫播行数时所考虑的几个因素和最终选定的具体数值

（标称扫描行数）

行频的选择

确定每顿标称行数z的原则：

（a）Z应为正整数，以使各顿图像的光棚能精确重合；

（b）足够的行数提供有合适的分解力，才能满足人眼的分辨力的要求；

（c）不能导致图像信号带宽过宽。

1-附加：为什么采用2:1隔行扫描？这种扫描方式有什么缺点

（逐行扫描）

采用隔行扫描的

好处:在保证图像分解力不甚下降和画面无大面积闪烁的前提下使图像信号的带宽减小一半

缺点：产生行间闪乐效应，出现并行现象及出现垂直边沿锯齿化现象等不良效应

1-18，若已知场频=50Hz，行频=15625Hz，场逆程系数β=0.08。重现图像高度为40 cm，求：（1）奇数或偶数场内相邻两行间的节距；（2）奇数、偶数场之间相邻行间的节距。

若已知场频fv=50Hz，行频fH=15625Hz，场逆程系数β=0.08。 重现图像高度为40cm，

求（1）奇数或偶数场内相邻两行间的节距；（2）奇数、偶数场之间相邻两行间的节距。

1-20.试计算625/50扫描制式一幅图像所能传送的汉字数（设每一汉字由15x18个像素组成）。

答：

1-23.距离1.5m处观看26in电视机，设人眼分辨角为0=1.5'，试计算需要的最大扫播行数Z。若场频为50 Hz，宽高比为4：3，a=18%，K（1-β）=0.7，试计算视频信号最高频率。

1-24电视信号的极性如何规定？如果屏幕图像是两白三黑竖条纹，画出相邻两行正极性全电视信号波形。

答：白电平高、黑电平低的图像信号为正极性图像信号；反之，黑电平高、白电平低的图像信号为负极性图像信号。

1-26按我国电视标准，若传送图像是8条竖向等宽的灰度图案，则在每一扫描行中，扫描一条灰度条所需的时间是多少？

1-27，复合消隐脉冲的作用和参数怎样？消隐电平和黑电平是否是同一电平？

答：复合消隐脉冲作用就是在行、场逆程期间电子束的发射；给出基准电平，它包括行消隐脉冲和场消隐脉冲 。

视频图像中处于图像最黑处的电平，称作黑色电平，简称黑电平。消隐电平（包括行消隐和场消隐）是在行、场逆，程期产生的一列（行、场）消隐脉冲信号的电平，可使在行、场逆程期，屏幕上不出现干扰亮线，清除各自回扫期的痕迹，以便图像清晰。全电视信号中，各合成信号的电平关系是以同步信号电平为100%，黑电平（既消隐电平）

为75%，白电平为0，其他亮度的电平介于0-75%之间，随图像内容变化。（以同步信号的幅值电平作为100%：则黑色电平和消隐电平的相对幅度为75%：白色电平相对幅度为10%~12.5%：图像信号电平介于白色电平与黑色电平之间。）

1-34某高清晰度电视系统，设宽高比为16：9，每帧行数为1125行，隔行比为2：1，场频为60Hz，?8%，a=18%，求：（1）系统的垂直分解力；

（2）系统的水平分解力；（3）视频信号带宽。

1-36.已知：Z=625，W/H=4/3，=H/8，=0.08，场频为50 Hz，且采用隔行扫描。

求：M、N、fmax、、、、、、、及有效行数 Z'。

类似题：

1-37.若Tv=20ms；Tvr=2ms；TH=64us；THr=8us，采用2：1隔行扫描，光栅宽高比为16：9。求：

（1）当接收机通频带宽为4MHz，求水平分解力；

（2）当传送图像为560条竖直相间的条纹时，求图像信号的上限频率fmax

38.E知：Z=625，L/H=4/3，THr=TH/8；Tvr=0.08Tv；求：M，N，fmax，Tv，TH、THt、THr.Tvt、Tvr，fH、以及有效行数Z'。

39.一隔行扫描电视系统，a=18%，K-4/3，Ke（1-β）=0.7，fv=50Hz，计算Z-405行和Z-819行时的行频fH和视频信号频带宽度Af。

第2章 三基色原理与计色系统

三基色原理：由三种基本颜色混合出人眼在自然界通常所能感觉到的绝大部分颜色。

物理三基色（RGB）计色系统

Y= 0.299Re + 0.587Ge + 0.114Be

等色调波长线、等饱和度线和等色差域

显像三基色

1.重现色域要尽可能的大即显像三基色在色度图中所构成的三角形面积要大

2.荧光粉的发光效率要高，以获得有足够高的亮度的彩色图像。

三基色的视敏函数要大

麦克斯韦计色三角形

2-1.物体的颜色由哪些因素决定？

物体的颜色由反射和透射特性和照明光源的光谱功率分布决定。

2-9波长分别为400 nm、550 nm、590 nm、670 nm及700 nm的5种单色光，每种光通量均为100（lm），计算合成光的光通量及辐射功率

2-11下列两色光重叠投影到（暗室）白幕上，应出现什么颜色？

（1）淡红和淡绿；（2）黄光和青光；（3）青光和品光；（4）红光和黄光=橙光。

颜色混合规则 配色

红绿蓝

青品黄

2-17.彩色电视系统中的三基色是怎样的三基色，如何选定？

答：三基色是红、绿、蓝；选用红绿蓝三种色光可混配出的颜色最多，使用彩色电视所能重现的色域最宽。

已知两种色光F1和F2的配色方程分别为F1=1R+1G+1B，F2=5R+5G+2B计算合成色光F1+2的相对色系数r，g，b并在麦克斯韦计色三角形中标出F1，F2，F1+2的位置。

 

2-18.亮度方程的物理意义是什么？目前彩色电视中采用的是什么样的亮度方程？

亮度方程

（Y=0.30Re+0.59Ge+0.11Be）

物理意义：

1.某一色光可按Re，Ge、Be三基色系数混配时，其亮度大小按亮度方程计算得到。

2.视频传输中的亮度信号按照亮度方程对三基色信号加权生成。

说明：

0.299、0.587、0.114代表每个基色单位的光通量（亮度）

如果Re、Ge、Be相等，则彩色电视机混配出基准白光。

 

2-19已知两种色光F1和F2的配色方程分别为F1=1R+1G+1B，F2=5R+5G+2B计算合成色光F1+2的相对色系数r，g，b并在麦克斯韦计色三角形中标出F1，F2，F1+2的位置。

F1+2=6R+6G+3B相对色系数r=2/5，g=2/5，b=1/5

第3章 彩色电视摄像原理

3-9.何谓电子快门？解释其工作原理。应用中应注意什么事项？

电子快门是指通过控制 CCD 摄像器件的电荷积累，使拍摄高速运动的活动场景清晰不模糊的技术。其工作原理是：将一场中积累的电荷包分两次读出。第一次读出的电荷包通过溢流沟道上加以高电位将其释放掉，再重新积累，到达场消隐期时正式读出再积累的电荷包，用于形成图像信号。在一场时间中，第二次正式读出的电荷积累时间越短，电子快门的速度越快。应用中应注意：使用电子快门时，电荷有效积累时间短，电荷包内电荷的数量少，输出图像信号的幅度小，信噪比下降，即摄像机的灵敏度降低。为了保证输出信号有足够的信噪比，电子快门只有在高照度下才适宜应用。快门时间越短，需要景物的照度越高。 

3-13.何谓彩色系统的色度匹配？能否理想地实现色度匹配？为什么？

为了不失真的传输彩色，象机的综合光谱响应特性必须各自与显像三基色相应的三条混色曲线成正比，满足这一条件，就称为彩色系统的色度匹配

不能理想的实现色度匹配.因为色度区配是不失真的传输彩色图像的重要条件像机的光特性只能提供出近似显像很色曲线主解的响应，这就使黄光屏上重现图像的彩色得不到遍真的还原，即使采用彩色校正，也只是提高还原准确度尽量接近色度匹配，无法实现准确的色度匹配

3-15，什么是电视系统总传输特性？希望y值为多少？为什么？

电视系统的总传输特性包括：

摄像器件的光一电变换特性、传输通道从发端到收端的电一电传输特性和显像管的电一光变换特性

Y反映了电视系统的非线性系数

Y=1时，重现图像亮度与被摄悬物亮度成正比，无亮度层次失真

3-19.当电视传输系统非线性系数y=2，传输系数K=0.5，被摄取的彩色光为F0=6（Re）+4（G，）+2（B.）时，求：

（1）F0在显像三角形中的色度坐标（r0，g0）；

（2）重现彩色光Fd方程式及色度坐标（ra，gd）；

（3）说明重现彩色光的变化情况。

第4章  彩色电视信号

4-5.什么是高频混合原理？加给彩色显像管的激励信号是怎样的视频信号？其频带成分有何特点？

（1）利用人眼对彩色细节的分辨能力低的特性，对于图像的低频部分（1.3MHz以下），能准确重现彩色，而对于高频部分（图像的细节、轮廊）由R、G、B混合出来的亮度信号来代替（没有，彩色）。

（2）负极性的R、G、B信号。

（3）0~1.3MHz都是真正的R、G、B基色信号。1.3-6MHZ则是Y信号。

4-8.试述y校正对恒定亮度原理的影响。

事实上，输入到编码矩阵电路的三基色信号是经过校正的信号.由它组成的亮度信号，一般情况下不等于原亮度信号，为：Y=0.30Re+0.59Ge+0.11Be通常Y

4-11.何谓正交平衡调幅？兼容制彩色电视为何采用正交平衡调幅？

正交平衡调幅：两个调制信号分别对频率相同、相位差90°的两个载波进行平衡调幅，然后相加。

原因：仅占用一个信号调幅的频带，采用抑制载波的方法，减小亮度干扰。

第七周

4-12.色度信号矢量的模值和相角与饱和度和色调间有怎样的关系？

模值----饱和度

相角----色度

4-17.何谓亮串色？说明其产生原因及对图像的影响。

亮串色：由于处于色度通道频带内的亮度信号频谱中的各个分量，经同步检波后转换为低频信号，在屏幕上显示为彩色干扰花纹。

由于高频端亮度信号能量较小，干扰不明显。但像黑白的细格子、细条纹图像，干扰就比较严重，闪动的花纹。

4-18.何谓色串亮？说明其产生原因及对图像的影响。

色串亮：由于色度副载波叠加在亮度之上，其幅度的变化将使显示的亮度产生相应的变化，称为副载波干扰亮点。

高饱和度彩色时，干扰点影响大。表现为：在轮廓边缘有爬行、边沿扰动。

4-22.PAL制彩色全电视信号中包含哪些信号？这些信号的作用各是什么？

1 亮度信号 图像信号，
2 色度信号 颜色信号，通常采用减色法
3 色同步信号 4.43M锁相信号，用以同步颜色解码。
4 场同步信号 用以场同步。
5 行同步信号 用以行同步。
6 测试行 19,20行，用以测试，可以含实时时钟信号，慢同步电视信号（如股票，天气预报等）
7 伴音信号 6.5MHz,调频方式，通常采用内差式接收。

8 消隐信号（行消隐和场消隐）

包括：亮度信号、色度信号、色同步信号、复合消隐信号、复合同步信号

亮度信号         携带传输图像的亮度信息；

色度信号         携带图像的色度信息，包括色调和饱和度；

色同步信号      为接收机恢复副载波提供基准频率和相位提供V分量逐行倒相信息，提供  色度信号强弱的信息。

复合消隐信号   在行、场逆程期间使显像管中的扫描电子束截止，荧光屏看不见回扫线；

复合同步信号  为电子束扫描提供同步的控制信息。分别指令电子束在确切的时刻开始行、  场扫描逆程；

4-23.设PAL制电视系统摄取的彩色光为F=1（G）+1（B.），求编码所得信号Y、U、V和C的数值，并画出色度信号矢量图。

4-24.PAL制的副载波为何不采用1/2行间置而要采用1/4行间置？

色度副载频的选择

PAL制：色度副载频如果也采用1/2行频的奇数倍，V分量副载波的频谱将和亮度信号频谱重叠，会对亮度信号产生严重的干扰。

为了和亮度信号实现频谱间置应选

fs=（n士1/4）fH，使半行频间隔的U、V谱线和Y信号的谱线错开1/4行频，称为1/4行间置

1/4行间置，带来新的问题：亮色之间串扰增大

4-25.实际的PAL副载频f，的数值是多少？它与行频f间有怎样的比例关系？

4-26.何谓色同步信号？其作用是什么？并画图示明它在行消隐后肩上的波形和参数。

为实现同步检波，需要为接收机提供副载波的基准频率和相位。色同步号是接收端恢复解调副载波的基准信号。

作用：

（1）为电视接收机恢复基准副载波提供基准频率和相位；

（2）给出V信号逐行倒相的顺序。

（3）提供色度信号强弱信息。

附加2、什么是电视系统的y失真？造成的原因是什么？如何矫正？实际矫正后对电视图像重现的亮度和色度分别有什么影响？

（1）是指电视系统整个通道的非线性特性，包含光电转换、电电传输、电光转换。

（2）由于早期使用的CRT 电视机中电子枪电压信号与发射电子束成指数关系，从而造成整个电视系统有y失真。

（3）在前端的电电通道人为加一级非线性失真，进行矫正。

（4）实际矫正后总y>1，故色度向饱和度升高方向变化，亮度呈现白压缩黑扩张趋势。

附加3、解释三种接口的定义（包括，传输信号、传输电缆、传输电平、信号质量等）：

①复合（composite）信号接口

②分量（component）信号接口

③ S-Video信号接口

①复合（composite）信号接口：

传输信号：彩色全电视信号，包括亮度信号（含复合消隐，复合同步）和色度信号（含色同步）。

传输电缆：一根特性阻抗为75欧姆的电缆

信号电平：1Vppt20mv；其中视频信号为0.7Vpp，同步脉冲幅度为0.3Vpp是一种亮度色度混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，色度信号与亮度信号有很大的机会会相互干扰影响最终的输出质量

②分量（component）信号接口：

传输信号：三基色信号或亮度信号和两个色差信号传输电缆：三根特性阻抗为75欧姆的电缆

信号正极性：RGB或Y信号的峰峰值幅度为1Vpp，其中视频信号为0.7Vpp，同步脉冲幅度为0.3Vpp，色差信号CR，CB为双向信号，峰峰值幅度为0.7Vpp.

③ Y/C分离接口（S-Video信号接口）：

separate Video，也称为S端子，又叫做亮/色（Y/C）分离接口，S端子将亮度和色度分离输出，避免了输出时亮度和色度的相互干扰。

传输信号：亮度信号Y和色度信号C；传输电缆：使用5芯电缆线连接，特性阻抗为75欧姆信号电平：亮度信号Y：1Vpp（包括复合同步），正极性色度信号C：0.822Vpp（含色同步）

V分量（R-Y）逐行倒相

F=Usinwst+-Vcoswst

第八周

模拟电视调制传输

5-2.电视信号的传输覆盖哪几种方式，在地面电视广播中，依靠哪种无线电波进行传输？它有什么特点？

1.无线开路广播2.有线电视广播3.卫星电视广播

地面电视广播中工作频段

甚高频VHF：48MHz ~ 223MHz超高频UHF：470MHz ~ 960MHz在VHF，UHF频段，属于超短波范围，需要采用空间波在直视范围内传输到接收点。

优点：发射系统建立便捷；区域性覆盖；可以传输本地节目；

5-4.何谓残留边带调幅？无线开路电视广播中为什么采用残留边带调幅？

传输一个完整的边带和一个限制带宽的边带，实现时是将一个双边带调幅信号通过一个特定的滤波器，滤掉一部分下边带形成残留边带调幅信号，然后再进行传输。

无线开路广播中采用，优点是带宽窄，节约了频带资源，发送端的滤波器容易实现，不需要同步检波，可以用普通的幅度检波，降低电视接收机成本。

5-8.伴音信号采用什么调制方式？为什么？

电视广播中伴音信号采用调频方式，和图像射频频分复用，由同一天线发射，伴音信号采用调频的原因是：所需发射功率小约是图像调幅发射功率的1/10；信噪比高；抗干扰能力强；伴音和图像信号调制方式不同，两者干扰小。

5-10.何谓电视频道？画出我国标准6频道的射频信号频谱图，注明图像伴音载频的位置及各频带宽度数值。

5-12.我国的彩色电视广播为PAL-D/K制，它包含哪些参数？

PAL指彩色制式：三基色编码时，V分量采用逐行倒相；色度副载频4.43MHz等。D/K指黑白制式，其含义为：每帧625行、每秒50场、2：1隔行扫描；视频带宽6MHz、射频带宽8MHz；图像信号为负极性、残留边带调幅调制；伴音为调频调制、伴音载频比图像载频高6.5MHz.

7-3.在数字标准清晰度电视中，亮度信号取样频率的选择主要考虑哪些因素？

（1）满足取样定理，即取样频率应该大于视频带宽的两倍

（2）为了保证取样结构是正交的，取样频率fs应当等于行频fH的整数倍

（3）为了便于国际上的节目交流，亮度信号取样频率的选择还应兼顾国际上的不同扫描格式的行频

（4）为降低码率，应该在满足取样定理的条件下，尽量降低取样频率，一般选择取样频率为信号带宽fu的2.2~2.4倍左右。标准清晰度电视亮度信号取样频率为13.5MHz，高清晰度电视亮度信号取样频率为74.25MHz

7-4，解释720x576/50i，1920x1080/50i，1920x1080/50P分别代表什么含义？

（1）有效行为576行，每行有效样点数720，50是每秒50场，i是隔行扫描。

（2）有效行为1080行，每行有效样点数1920，每秒50场，i是隔行扫描

（3）有效行为1080行，每行有效样点数1920，50是每秒50帧P是逐行扫描。

7-5.分别画出4：4：4、4：2：2、4：2：0，4：1：1色度格式中Y，CR，CB的取样格式结构图。在数字标准清晰度电视中，色度的取样频率是多少？

7-6.在4：4：4、4：2：2、4：1：1、4：2：0四种取样格式中，亮度分解力和色度分解力（分别在水平、垂直方向上分析）有什么不同？

4：4：4

R、G、B（或Y、CB、CR）三个分量信号具有相同的水平和垂直分解力。

4：2：2

色差信号CB、CR在水平方向上的取样点数为亮度信号的一半。

色度信号是半带宽传送，水平分解力是亮度信号的1/2；

而垂直方向上CB、CR的取样点数与Y相同，色度信号的垂直分解力与亮度信号相同。

4：2：0

亮度信号Y的取样频率还是13.5 MHz，而两个色差信号CB、CR在水平方向和垂直方向上的取样点数均为Y的一半。色度信号的垂直分解力和水平分解力都是亮度信号的1/2。

4：1：1

色差信号CB、CR在水平方向上的取样点数为亮度信号Y的1/4

色度信号是1/4带宽传送，水平分解力是亮度信号的1/4；

而垂直方向上CB、CR的取样点数与Y相同，色度信号的垂直分解力与亮度信号相同。

7-7.在我国4：2：2数字标准清晰度电视演播室信号接口中，行有效期包含多少个字节？行消隐期包含名少个字节？

一行一共1728个字节，其中1440个有效字节，包括720个亮度、360个Cr和360个Cb字节；

288个消隐期字节，其中4个SAV、4个EAV字节，SAV和EAV是定时基准信号。

7-8.在电视信号数字化中，量化比特数是如何选择的？

为降低码率，量化比特数应小

为减少量化噪声，量化比特数应大

量化比特数过小的影响：颗粒杂波 伪轮廓 边缘忙乱 等

主观评价实验表明，n≥8比特对广播电视是合适的。

7-9.亮度信号和色差信号的码电平如何分配？

亮度信号动态范围共占220个量化级，峰值白电平对应码电平235，消隐电平对应码电平16。为了预防信号变动造成过载，上端留20级、下端留16级作为信号超越动态范围的保护带。其中码电平0和255为保护电平，不允许出现在视频数据流中，码字00和FF用于传送同步信息。

色差信号动态范围共占225个量化级，峰值电平对应码电平240，0电平对应码电平16，为了预防信号变动造成过载，上端留15级、下端留16级作为信号超越动态范围的保护带。

亮度和色差信号量化以后取其最邻近的整数作为码电平值，其数字化表达式为

DY  = INT [（219Y + 16）x 2n-8]

DcB  = INT [（224E'cB + 128）x 2n-8]

DcR  = INT [（224E'cR + 128）x 2n-8]

7-11.分别计算数字标准清晰度电视4：4：4、4：2：2、4：2：0、4：1：1格式视频信号的有效码率。

有效码率

4:4:4: 720 x 576 x 10 x 3 x 25 = 311.04 Mbit/frame

4:2:2: 720 x 576 x 10 x 2 x 25 = 207.36 Mbit/frame

4:2:0: 720 x 576 x 10 x 1.5 x 25 = 155.52 Mbit/frame

4:1:1: 720 x 576 x 10 x 1.5 x 25 = 155.52 Mbit/frame

10bit量化的 有效码率

10bit量化的 总码率

7-13.计算数字标准清晰度电视4：2：2 格式的SDI码率

13.5M x 2 x 10=270Mbit/s

876 x 625 x 25 x 10 x 2=270Mb/s

7-16.我国数字高清晰度电视演播室编码参数标准，主要规定了哪些参数？

亮度的取样频率：74.25MHz

4：2：2 色度格式中，Cb、Cr的取样频率各是37.125MHz总行数：1125 行，帧频25fps每行总的样点数5280个样点，Y有2640个，色差分别有1320个。其中每行的有效样点数为1920，CR、CB为960。

7-17.在数字高清晰度电视中，亮度信号取样频率的选择主要考虑哪些因素？

（1）满足取样定理，取样频率应该大于模拟高清亮度视频带宽30MHz的两倍

fs>60MHZ

（2）保证取样结构是正交，取样频率fs等于行频fH的整数倍1125X25= 28125（Hz）

（3）兼顾高、标清的格式，高清亮度取样频率应是2.25MHz的整数倍。

fs= mX2.25MHz

（4）为了减少传输数据量，取样频率应在满足以上条件，尽量低。取样频率取信号带宽的2.2-2.4倍

最终取fs=74.25MHz

7-19.计算数字高清晰度电视4：2：2格式的SDI码率。

74.25 x 10^6 x 2 x 10= 1.485Gbps

2640 x 1125 x 25 x 10 x 2=1.485Gbps

7-20.在数字电视演播室中，音频信号取样频率和量化比特数是如何选择的？

在PAL制的625行/50场/2：1隔行电视信号中，利用每场312.5行中的294行记录数字音频信号，每行记录3个音频样值

fs=50（场）X294（行）X3（样值）=44.1kHz

取样频率优选为48kHz，1也可以选用32kHz或44.1kHz

演播室数字音频编码方式优选PCM20bit线性量化，也可以选用16bit、18bit及24bit线性量化

7-21.在AES/EBU数字音频信号接口协议中，一个音频帧包括几个子帧？

每个子帧包括多少bit？主要传输什么数据信息？

一个音频帧包括2个子帧，每个子帧包括32bit。每个子帧包括来自一个音频源或声道的样值数据（音频数据）、辅助数据、同步数据、附加数据。

附加题：抽样和量化可能带来的信号损伤分别有哪些？

抽样可带来的信号损伤有：

（1）混叠效应

原因：抽样频率未满足奈奎斯特准则，恢复信号中包含混叠分量，恢复图像产生混叠失真，表现为莫尔条纹干扰。

（2）孔阑效应

原因：理想抽样信号脉冲宽度为无穷窄，实际设备的抽样脉冲宽度有限，孔阑效应产生高频衰落，表现为图像细节模糊。

量化可带来的信号损伤有：伪轮廓、颗粒杂波、边缘忙乱

混叠失真

抽样频率大于信号最高频率的二倍时，才能从提取出的信号中无失真地恢复出原始信号。否则会引起混叠失真。混叠的现象是，抽样后的画面中会产生莫尔条纹（Moirpattern），这就是俗称的“爬格”现象。

防止混叠失真的方法：

提高抽样频率

加前置滤波器

摄像机虚焦+轮廓矫正

附加题2：对于模拟分量视频信号、模拟复合全电视信号、S-VIDEO视频信号和SDI信号，按照视频质量由高到低排列，并说明理由。

顺序：SDI信号、模拟分量视频信号、S-VIDEO 视频信号、模拟复合全电视信号。

原因：SDI信号是数字信号，且亮度、色差信号采用时分复用方式传输信号质量最好；模拟分量视频信号亮度、色度信号分别传输，没有亮色串扰，质量比数字的SDI信号稍差；S-VIDEO比模拟分量多了色度调制和解调环节，色度指标降低；模拟复合比S-VIDEO 多了亮色信号的混合和分离环节，亮色串扰引起亮色指标都降低

第九周

7-13.计算数字标准清晰度电视4：2：2格式的SDI码率。

13.5M x 2 x 10=270Mbit/s

876 x 625 x 25 x 10 x 2=270Mb/s

7-14.在SDI接口中，是如何传送电视同步信号的？

采用比特串行方式传输数字视频信号

1）并/串变换

2）码型变换编码（NRZ-NRZI）：

3）扰码

 

 

 

7-18.分别计算数字高清晰度电视4：4：4、4：2：2、4：2：0、4：1：1格式的有效码率。

4：4：4 1920x1080x25x10x3= 1555.2Mbps

4：2：2 1920x1080x25x10x2=1036.8 Mbps

4：2：0 1920x1080x25x10x1.5= 777.6Mbps

4：1：1 1920x1080x25x10x1.5= 777.6Mbps

 

7-19，计算数字高清断度电视4：2：2格式的SDI码率。

74.25 x 10^6 x 2 x 10= 1.485Gbps

2640 x 1125 x 25 x 10 x 2=1.485Gbps

第11周

8-5.什么是DCT？变换域中的系数分布有什么特点？

离散余弦变换DCT：为正交变换，由不同频率的余弦函数构成正交基，由于其高性能低复杂度，DCT被广泛用于图像和视频编码中：可由离散傅立叶变换DFT导出；变换性能高于DFT，DFT需要复数计算，而DCT只需要实数计算；能量压缩性能较DFT更高；DCT有快速算法；在最新的H.265中，对于帧内预测参差发现离散正弦变换DST比DCT具有更好的去相关性能。

 

8-7.什么是运动补偿技术？

运动补偿-运用运动矢量

求得运动矢量后，找到参考帧的最佳匹配块和，将当前帧被编码宏块与匹配宏块求差，得到最小残差块。只需传送运动矢量和残差块数据，解码端就可以恢复出对当前帧的预测图像。

经过运动补偿后再求残差值，经量化后的残差数据将会少而小，使传输的数据量大大降低。

 

8-8.在基于块的运动估计中，块的大小与预测的精度有什么关系？

掩蔽效应

图像平坦区（低频分量）

允许误差小→细量化；图像突变区（高频分量），允许误差大→粗量化；

在预测编码的量化器设计中，利用预测误差值的概率分布特性和人眼的视觉特性，进行以上处理，以尽量减少编码比特数，将量化误

 

运动估计1）块匹配法

 

8-9.画出JPEG视频压缩编码系统框图，简述各部分的作用

JPEG编码系统框图

第14周

1. MPEG-2 视频中的型和级是如何定义的？（BP MP EP)H.264

 

12.简述MPEG-2视频压缩中的I、B、P帧编码原理。

 

 

 

7-10、什么是IBP帧？简述其编码原理。

答：

I帧：只使用本顿内的数据进行编码的图像，即只对本顿内的图像块进行DCT变换、量化和滴编码等压缩处理，属于中等压缩，可作为P/B帧的参考帧，可传递误码，压缩比2~5：1

P帧：根据前面最靠近的I帧或P帧作为参考帧进行前向预测编码的图像，P帧比I帧压缩更大，并可作为P、B帧的参考帧，会传播误码，压缩比（5~10）：1

B帧：根据一个过去的参考帧和一个将来的参考帧进行双向预测的编码图像。其参考顿可以是I帧或P帧，B帧压缩最大，且不传播误码，压缩比（20~30）：1

14.在MPEG-2视频编码中为什么要进行帧重排？

补充1.MPEG-2压缩和解压过程中主要引起的图像失真是那种，为什么？

块效应.

①分块处理使块与块之间的相关性被忽略，不同块边缘相接位置来用不同的量化，舍入分量不同，造成块边界不连续或整块的块斑现象，尤其是高频分量被量化为0，使得块内边修处出现据齿状量化步长越大，块效应越明显.

②由于量化的四舍五入，使得前后平缓变化的块的流度DC系数发生跳跃，造成重建块之间的高度突变

MPEG-2压缩编码技术原理应用_zht_sir的博客-CSDN博客

https://blog.csdn.net/zht_sir/article/details/1574535

补充2.H.264相比于MPEG-2压缩编码算法更高效的原因是增加了那些方法？

H.264采用的先进技术

第15周（本次作业期末会抽题）

1. 数字电视有哪几种层次的码流？各自作用？（ES、PES、TS、PS）

ES（Elementary Stream）

PES（Packetized Elementary Stream）

PS（Program Stream）

一主要用于节目存储：DVD；

TS（Transport Stream）

主要用于节目传输：ATSC、DVB；

试解释TS包的组成，有哪些优点。

 

由：包头和数据净荷 组成

TS流优点

为什么要定义节目流和传送流两种复用信息流，他们是分别针对哪种应用场合而设计的？

复用可提高传输效率，PS\TS各满足不同需求下的传输/存储

 

数字电视码流中为什么要传送时间信息？

 

 

之所以要传送时间信息是因为对于压缩的视音频研流的同步需要解决2个问题：①需要指示出视频帧和音频帧数据的播敷时刻②需要保证编解码端时钟同步。因此也就需要PES中的时间表和PS/PT流中的校队时问（统时钟基准SCR，节目时钟基准PCR）

1. PCR在数字电视码流的什么地方传输？有什么作用？

在 PES包头>>适配域>>标志>>PCR传输

1.使uPEG解码器与编码器同步

2.指示校准解码时钟

名词解释：PTS、DTS

 

简述机顶盒接收TS流的工作过程。

7、数字电视码流复用和再复用时，需要对哪些信息进行重组和调整？

需要对以下信息进行调整：

1时间信息的调整：码流复用对时间信息产生影响--PCR间隔：两次PCR信号的时间间隔PCR精度；PCR信号的准确度和定度

2 PSI/SI 服务信息的调整--多路节目参数冲突，需要复用时进行调整；输入流的PSI/SI 信息进行编辑调整有两种方手工编辑PSI/SI和PID映射的功能或用户指定要复用的节目号和输入流，自动生成输出流的PSI/SI及PID映射。

 

名词解释：PMT、PAT

 

第14周

1. 有那几种信道模型？各有什么特点？

根据产生传输误码的特性，可分为：

（1）随机信道 受到随机噪声干扰；

（2）突发信道 受到脉冲干扰；

（3）混合信道 实际信道中是随机和脉冲干扰并存

加性干扰 干扰叠加在信号电平上

乘性干扰 形成码间干扰

1. 差错控制编码方式有哪几种？适合于数字电视广播的是哪一种？

1. 已知多项式x7+1的本原多项式为p(x)= x3+x+1。那么：

① 伽罗华域GF（23）内有几个非零元素；1个

 

 

②求α3的展开式，并用二进制表示；

011

③求α5的展开式，并用二进制表示；

111

④计算α4+α6的展开式，并用二进制表示；

a+1，011

⑤计算α5·α6的展开式，并用二进制表示

a2+a，110

UV信号：原指模拟复合电视信号中经过压缩的红色差信号V和蓝色差信号U，在数字图像的文件格式中，也泛指数字色差信号。

PbPr信号：模拟分量信号，只在标清和高清中存在，超高清中不存在，一般指标清的模拟分量信号。PbPr信号是将伽马矫正后的色差信号B'-Y'和R'-Y'，经过压缩以后形成动态范围为土350mv间的双极性色差信号。

Cbcr信号：数字电视信号中的色差分量信号，是将伽马矫正后的色差信号B'-Y'和R'-Y'，经过压缩以后形成动态范围峰峰值与Y，信号一致后，再按照特定量化标准得到的数字色差分量信号。

矢量图：每一种颜色由其对应的红色差和蓝色差信号对色度副载波经正交平衡调幅可以得到既调相又调幅的色度副载波信号，该信号在横坐标表示0度载波，纵坐标表示90度载波的直角坐标系中，表示为一定角度和一定幅度的矢量。彩色视频图像中的众多颜色即可表示为不同矢量的矢量图。

SDI：数字电视中的串行数字接口信号，一般指是指在特定格式和采样频率下的分量数据经时分复用构成带有同步和音频等辅助数据的串行总码率数据格式。量化bit固定为10bit，用于传输SD、HD和UHD等几十种不同格式码率的无压缩视音频分量数据。

SAV：有效视频开始。SDI信号中的定时基准信号，在行消隐数据的末尾，包括用4个特定字节，其中最后1个字节含有表示有效视频数据的开始、奇偶场和场正程逆程的同步信息。

EAV：有效视频结束。SDI信号中的定时基准信号，在行消隐数据的开始，包括用4个特定字节，其中最后1个字节含有表示有效视频数据的结束、奇偶场和场正程逆程的同步信息。

MPEG-2的型和级：为了解决通用性和特定性的矛盾，适应不同的典型应用场合，MPEG2标准首次规定了低级、主级、高1440级和高级4种不同分辨率的图像格式；定义了简单类、主类、信噪比可分级类、空间可分级类和高级四类不同压缩质量的处理方式。

MP@ML信号：MPEG-2定义的一种编解码格式，MP是指压缩处理方式采用Main Profile取样为4：2：0，ML是指图像输入格式为Main level 720x576x25或720x480x30，最高码率为15Mb/s，是目前卫星、有线和地面数字电视传输的主要格式。

HP@HL信号：MPEG-2定义的一种编解码格式，HP是指压缩处理方式采用High Profile取样为4：2：0，HL是指图像输入格式为High level 1920x1080x25，最高码率为100Mb/s，是数字高清电视主要格式。

运动估计：视频压缩编码的运动补偿的顿间预测中，找到当前编码块在参考帧中的位置，估计两者的偏移量，即运动矢量。

运动补偿：求得运动矢量后，找到参考帧的最佳匹配块，将当前帧被编码宏块与匹配宏块求差，得到最小残差块。

变换编码：将空间域的图像信号变换到另外的域（变换域）进行描述，再根据图像在变换域中系数的特点和人眼的视觉特性进行编码。