第一部分（1-6 章）

第 1 章 電視傳像基礎

1. 視敏特性、視敏函數
人眼對不同波長的光有不同的顏色感覺，也有不同的光亮感覺。對不同波長的光，雖然輻射功率相同但有不同的光亮感覺 ——視敏特性
視敏函數：表示人眼對不同波長光有不同敏感程度的函數。
2. 人眼對景物亮度感覺對電視傳像的影響

• 人眼具有適應性，所能感覺的亮度范圍很寬
  * 人眼是不能同時感覺10^9:1的亮度范圍
  * 在不同的平均亮度環(huán)境中，人眼所能感覺的最大亮度Lmax和 最小亮度Lmin是不同的，但它們的比值Lmax / Lmin， 即對比度卻基本相 同。
  * 人眼的亮度感覺不僅取決于景物的亮度值，而且還與環(huán)境(背景)亮度有關 。
  * 可見度閾值：人眼所能感覺到的最小亮度差ΔLmin，也稱1級亮度差（亮度級差為一級）

(1) 電視無須重顯景物真實的亮度，只需保持（人眼所能覺察的）最大亮度Lmax和最小亮度Lmin的比值C（對比度）相同，并能重現其中的亮度級差即可。此時，重顯圖像和實際景物的主觀感覺是一樣的。白天景物亮度200 ~20000 cd/m2，顯像管2 ~200 cd/m2即可（層次不能失真）；
(2) 人眼不能覺察的亮度差別不必顯示。

3. 視覺惰性、閃爍感覺對電視信號參數的影響
視覺惰性——當有光脈沖刺激人眼時，人眼視覺的建立和消失都具有一定的滯后效應，暫留時間t3～t4為0.05～0.2秒。
結論：由于視覺暫留，如果景物以間隙性光亮重復出現，只要重復頻率大于20Hz，視覺上便始終保留有景物存在的印象，（靜止圖像有連續(xù)感）這一重復頻率稱為融合頻率。
閃爍感覺 ——人眼對頻率不夠高的周期性重復的脈沖光源 會產生一明一暗的閃爍感覺。
臨界閃爍頻率fC：不引起閃爍感覺的光源最低重復頻率。
4. 人眼對彩色細節(jié)的分辨力和對黑白細節(jié)分辨力的區(qū)別，對電視信號參數的影響
大面積著色
5. 幀頻和行頻選擇的依據
原則：兼顧圖像質量和電路的復雜性。

• (A) 幀頻的選擇
  考慮：圖像有連續(xù)感、無閃爍、頻帶寬度和不易受電源干擾四個因素。
  (a) 要使重顯圖像有連續(xù)感：為使重顯靜止圖像有連續(xù)感，換幅頻率只需20赫以上。為使重顯的運動景物沒有跳躍感，換幅頻率要比20赫更高一些。
  (b) 要使重顯圖像無閃爍感：要求 fF > fC（臨界閃爍頻率）， 在一般亮度下， fF選45.8Hz以上。
  ? 頻帶不致于太寬
  (d) 要為使圖像不易受交流電源干擾，中國選50Hz。
• (B) 行頻的選擇
  行頻等于每幀的標稱行數乘以幀頻，在幀頻確定之后，行頻就取決于每幀的標稱行數。確定每幀標稱行數Z的原則：
  (a) Z應為正整數，以使各幀圖像的光柵能精確重合；
  (b) 要使電視系統(tǒng)有合適的分解力，滿足人眼的分辨力的要求；
  ? 形成圖像信號的帶寬不能太寬。
  6. 隔行掃描的缺點
  ⑴行間閃爍效應：從電視圖像整體來看，隔行掃描后圖像場頻保持50Hz，高于臨界閃爍頻率，觀看時不會感覺到閃爍。但當圖像中有一行亮線時，每秒只出現25次，低于臨界閃爍頻率，會感到閃爍，這叫行間閃爍。
  ⑵并行現象：并行現象有真實并行和視在并行。
  在隔行掃描中，要求行、場掃描頻率保持一定的關系，否則兩場光柵不能均勻相嵌，最壞的情況奇、偶兩場光柵重合就是真實并行，這時圖像清晰度降低一半。 當圖像上有一物體垂直方向運動速度恰好是一場時間下移一行距離時，該物體后一場圖像與前一場相同，當觀察者的視線隨運動物體移動時，看起來是兩行并成了一行，圖像清晰度下降，這被稱為視在并行。
  ⑶垂直邊沿鋸齒化現象：當圖像上有物體水平方向運動速度足夠大時，因隔行分場傳送，相鄰兩行在時間上相差，結果運動物體圖像垂直邊緣出現鋸齒，鋸齒深度就是物體在一場時間內水平方向移動的距離。
  7. 黑白全電視信號的各組成部分及其作用
  圖像信號和復合消隱信號、復合同步信號組合在一起稱為黑白全電視信號。
  圖像信號（S） ——是通過光電轉換和掃描把活動景物變成隨時間變化的電信號。圖像信號是一種攜帶景物的亮暗信息電信號,它是黑白全電視信號的重要組成部分。
  復合消隱信號（X）——包括行消隱、場消隱， 分別截止行、場回掃時的電子束。區(qū)分正程和逆程。復合消隱脈沖作用就是在行、場逆程期間使顯像管中的掃描電子束截止，使其不干擾正程的圖像信號，它包括行消隱脈沖和場消隱脈沖 。
  復合同步信號（T）——包括行同步、場同步， 使行、場掃描保持同步。復合同步脈沖信號的作用：保證收、發(fā)兩端掃描必須嚴格同步.黑白全電視信號標記為SXT（英文為VBS Video Blanking Synchronization）
  8. 垂直分解力、水平分解力、帶寬及其相關計算
  分解力：指電視系統(tǒng)傳輸圖像細節(jié)的能力。一幀圖像的掃描（有效）行數越多，分解力越高，重顯的清晰度也越高。然而，一幀圖像的掃描行數太多也是沒有必要的，只要滿足人眼分辨力的要求就可以了。掃描行數太多，圖像信號帶寬太寬，電視設備成本高。
• 垂直分解力——（用電視線/TVL表示）沿畫面垂直方向所能分解的像素數或黑白相間的橫條數。
  理想（系統(tǒng)）的垂直分解力主要取決于有效掃描行數。
• 水平分解力：沿水平方向所能分解的像素數或黑白相間的豎條紋數。
  水平分解力有限的原因：
  ? 攝像端每行的CCD光電轉換單元數有限；
  ? 通道通頻帶有限，過高頻率通不過
  9. 圖像信號頻譜的特點
  圖像信號頻譜的離散又成群的結構（梳狀結構）。半行頻奇數倍的頻率附近有1/3的空隙區(qū)，可以利用

第 2 章 三基色原理與計色系統(tǒng)

1. 色溫的概念、常用基準光源
色溫：當某一光源的相對輻射功率波譜及相應顏色與絕對黑體在某一特定熱力學溫度下的輻射功率波譜及顏色相一致時，則絕對黑體的這一
特定熱力學溫度就是該光源的色溫。由于絕對黑體的這一特定溫度與顏色有關，故名色溫。色溫的單位是開（K）。
? 基準光源：指在黑白和彩色電視中應用的標準白色光源。
電視中的基準白光有A、B、C、D65（PAL）等幾種。

A白：對應于燈絲絕對溫度為2800K的白熾燈發(fā)出的光（略帶黃色）。實際可實現，色溫為2856K。

B白：相當于中午的直射陽光——可用A白光源前加特殊的濾光器間接得到。 相關色溫為4800K。

C白：近似于陰天天空的漫射光（略帶藍色調）——可用A白光源前加特殊的濾光器間接得到。相關色溫為6770K。

D65-光源：偏藍程度比C白輕，但在415納米以下的短波長能量大——無法人工產生，可用氙弧燈加濾光器獲得。D65 是彩色電視熒光屏應用的基準白光。相關色溫為6504K。

3200K光源：略帶淡黃色，演播室鹵鎢燈光源。

E白（等能白）：假想光源，實際并不存在，用相關色溫5500K代替。
7）9300K：許多電腦和電視顯示器的默認色溫，日本普遍采用。該白色參考包含更多的藍色，從D65到9300k的轉換需要將BT.709的藍色刺激值乘以大約1.3。
2. 彩色三要素、物體的顏色
彩色三要素指的是彩色光的亮度、色調、飽和度
物體能呈現各種顏色的原因 ：取決于光源的光譜成份和物體對照射光的反射和透射特性。
3. 三基色原理
4. 物理 RGB 計色系統(tǒng)，由RGB 的比判斷色調和飽和度的關系
在RGB 計色系統(tǒng)中，任意彩色光F都可以表示為： F= R?+G(G)+B(B)；三色系數R、G、B的比例關系決定了所配色光的色度；三色系數R、G、B的數值大小決定了所配色光的光通量。三色系數 R、G、B的值完全確定一種色光的三個參量。
光通量 | F| = R×1 + G×4.5907 +B×0.0601 （光瓦）如果只考慮色度，只須計算R、G、B的比例關系。令三色系數之和R+G+B= m——稱為色模， 并令r=R/m ，g=G/m ， b=B/m；r、g、b 稱為相對色系數 r+g+b=1 ，因此，彩色光F=m[r?+g(G)+b(B)] ，
光通量 | F| = m [ r + 4.5907g+0.0601b]光瓦。
5. 標準 XYZ 計色系統(tǒng)中 Y 的含義
標準計色系統(tǒng) 基色X、Y、Z的確定
F = X(X) + Y(Y) + Z(Z)，X、Y、Z為三色系數，(X) (Y) (Z)為基色量。在選定三基色X、Y、Z和確定基色量時要考慮：
① 要保證任意色光的三色系數X、Y、Z都為正值；
② 色光的亮度僅取決于Y(Y)，和X、Z值無關， 且1(Y)的亮度=1光瓦，計算方便（光F的色度仍取決于X、Y、Z的比值）；
③ X=Y=Z時，為等能白(E白)。 1 (X) +1 (Y) +1 (Z) = 1光瓦等能白。
6. 亮度方程及其物理意義
光通量 |F| = 0.299Re+0.587Ge+0.114Be ——亮度方程。
物理意義：視頻傳輸中的亮度信號按照亮度方程對三基色信號加權生成

第 3 章 彩色電視攝像原理

1. CCD 攝像器件的三種結構、垂直拖道
幀間轉移式（FT）、行間轉移式（IT）、幀行間轉移式（FIT）
FT優(yōu)點：分解力高 ——成像部分電極結構簡單， 感光單元密。
缺點：（1）器件總面積大；（2）要有機械快門，才能防止出現垂直拖道，造成整體機構復雜。場消隱期間用葉片擋住光
（因為場消隱期間，成像區(qū)轉移電荷包到存儲區(qū)的時間較長，如果有光照使成像區(qū)垂直移動的電荷包積累額外電荷，造成垂直方向上的亮帶——垂直拖道）
IT優(yōu)點：結構簡單。缺點：? 垂直分解力差——因為傾斜光線漏進垂直移位寄存器，而垂直轉移時間長，要一場時間（約19ms），如果畫面上有亮點， 會有垂直拖道；? 靈敏度低（器件的開口率約有40%）。
FIT由于電荷包轉移迅速（1μs）， 勿需機械快門，另外，從垂直移位寄存器轉移到存儲部分時，不象IT 那樣在場正程一行一行慢慢轉移（19 ms），而是在場消隱很快地轉移（20 μs ）垂直拖道比IT小得多(1/1000)。性能最佳，但工藝復雜，價格高。
2. 電子快門的作用
作用： 使攝像機在拍攝高速運動物體時，重現圖像不模糊。
如何實現電子快門：縮短積累電荷的時間，將極短時間積累的電荷讀出。
3. CMOS 卷簾快門產生的問題
? 如果數據的讀出速度是每秒20幀，那么圖像頂部和底部的曝光先后差異將多達50毫秒。采用卷簾快門的CMOS圖像傳感器在拍攝運動物體時，畫面中物體底部會向運動方向傾斜。
4. 白平衡現象、調整方法
色溫校正片
5. 色度匹配的概念、彩色校正的原因
為了達到色度匹配，實際的三色系數必須等于或正比于各自所要求的理想三色系數 ，
彩色校正是通過對三個基色電信號的處理來彌補分光系統(tǒng)的不足，以盡量達到色度匹配。
結論 ：（1）彩色校正的目的是使攝像裝置的分光特性和顯像三基色混色曲線接近一致，以盡量達到色度匹配；（2）彩色校正采用線性矩陣電路；（3）彩色校正不可能得到理想的光譜曲線，即不可能達到完全的色度匹配。
6. γ 對黑白圖像的影響
若γ ≠ 1，會產生亮度失真；若γ ≠ 1的恒定值，出現的亮度失真稱為均勻性亮度失真。
其中：γ < 1——暗擴張，亮壓縮失真，稱均勻性白壓縮的失真；γ > 1——暗壓縮，亮擴張失真，稱均勻性白擴張的失真。
7. 彩色系統(tǒng)的 γ 特性對重現色度的影響
彩色電視系統(tǒng)，如果γ≠1，不僅有亮度失真（均勻性亮擴張均勻性暗擴張），而且會有色度失真（飽和度、色調失真）。
為了分析飽和度、色調失真情況，采用麥克斯韋彩色三角形
（1） 白色 ——無影響！
（2） 對100%三個基色和基色的補色——無影響
（3）非飽和的黃色——色調沒變，飽和度加大
（4）飽和度為100%的橙色（YR）——色調變化，飽和度不變
結論：? 若彩色電視系統(tǒng)的γ≠1，則除了傳送白色、100％飽和度的三個基色及其它們100％飽和度的補色以外，傳送其它各色都將產生色度失真（色調失真、飽和度失真）。? γ>1時，亮度方面表現為均勻性白擴張，色度方面表現為各彩色向彩色三角形頂點和邊方向移動，飽和度增加，彩色變得更鮮艷了；? γ<1時，亮度失真表現為均勻性白壓縮，色度失真表現為各彩色向彩色三角形內的白色W方向移動，飽和度下降，彩色變淡了。

第 4 章 彩色電視信號

要做到黑白、彩色電視互相兼容，必須滿足哪些基本要求
所謂兼容，就是黑白電視接收機能接收彩色電視信號，較好地重現黑白圖像；逆兼容彩色電視接收機也能接收黑白電視信號，較好地重現黑白圖像。

• 彩色電視圖像信號，包含：
  亮度信號：代表圖像亮度；色度信號：代表圖像色彩。
  黑白電視機接收彩色節(jié)目時，只取亮度信號，顯示黑白圖像，實現兼容。彩色電視接收機具有亮度通道和色度通道，接收彩色節(jié)目時，亮度通道和色度通道都工作，重現彩色圖像；接收黑白節(jié)目時，關閉色度通道，亮度通道相當于黑白電視機，可顯示出黑白圖像，實現逆兼容
• 彩色電視只能占用和黑白電視相同的視頻帶寬和射頻帶寬。
  這要求彩色電視將色度信號安插到6MHz的亮度信號頻帶中去，要采用頻帶裁減、頻譜交錯等方法來實現。
• 彩色電視應與黑白電視有相同的圖像載頻、伴音載頻以及兩者之間的間距。
• 彩色電視與黑白電視的行、場掃描頻率和行、場同步信號的各項標準等都應相同。

為了實現兼容， NTSC 彩色電視制式采取了哪些技術？
亮色分離技術（恒定亮度技術）—前提
混合高頻技術–準備
正交平衡調幅技術—手段
頻譜間置技術—目的

為什么選 R-Y、B-Y 作為色度信號，而不是 G-Y

G-Y= -0.30R+0.41G-0.11B
系數小，導致信號信噪比低。
2)G-Y用電阻分壓矩陣即可實現，避免使用放大器，簡單易實現。

混合高頻原理
利用人眼對彩色細節(jié)的分辨能力低的特性，對于圖像的低頻部分（1.3MHz以下），能準確重現彩色，而對于高頻部分（ 圖像的細節(jié)、輪廓）由R、G、B混合出來的亮度信號來代替（沒有彩色）。
目的：減小色度信號帶寬，便于實現兼容。

恒定亮度原理
傳送圖像上每一像素的亮度信息全部由亮度信號Y代表，而兩個色差信號R-Y和B-Y只代表色度信息。
恒定亮度原理的特點：
? 若Y不變，R-Y，B-Y有變化，則重現像素的亮度無變化（但由于RGB的比例變化，色度要改變）；
? 色度通道的雜波只影響色度，不會干擾亮度。

彩色電視系統(tǒng)通常采用Y、R-Y、B-Y作為傳輸信號而不直接傳送R、G、B信號的重要原因之一。

頻譜間置的目的
為實現兼容，必須在原亮度信號的頻帶范圍內，同時傳送亮度信號和色度信號，稱為亮、色共用頻帶。將色差信號調制在一個副載頻上，使其頻譜在頻率軸上往高處搬移一定的距離，只要選擇合適的副載頻，并使它與亮度信號的譜線族錯開一定的距離，這樣兩個信號相加后，頻譜相互錯開，色差信號即可在Y信號已占有的頻帶內傳輸，稱之為頻譜間置。
頻譜間置的關鍵：選擇合適的副載頻！
為了實現頻帶共用，兼容制制式采取了兩個措施：（1）選擇合適的副載波的頻率，使色度副載波的頻譜落在Y信號的高頻端，并和Y
信號頻譜錯開（即頻譜間置），然后將色度副載波加在Y信號中加以傳輸。Y信號（包括復合消隱、復合同步）加入色度副載波后稱為彩色全電視信號（或稱復合信號）。（2）使用正交平衡調幅技術將兩個色差信號分別調制在頻率相同、相位差90°的兩個載波上，使它們僅占用一個信號調幅的頻帶（稱為色度副載波信號）。

色度矢量和顏色飽和度、色調的關系
色度信號中，振幅包含大量飽和度信息，相角包含全部色調信息和小部分飽和度信息；只有基色和基色的補色，共六種顏色，相角不攜帶飽和度信息。

同步檢波的目的
目的：從正交平衡調幅的色度信號中恢復出色差信號。
原理：用一個與調制副載波同頻同相的基準載波與正交平衡調幅的色度信號相乘就可解出色差信號。

色同步的作用、參數
為電視接收機產生同步解調用基準副載波提供參考頻率和相位。
色同步信號的位置、幅度、寬度、頻率、相位。

NTSC 和 PAL 制副載頻的選擇
NTSC：U、V信號頻譜重合，色度副載頻為半行頻的奇數倍，稱為1/2行間置
PAL：色度副載頻如果也采用1/2行頻的奇數倍， V分量副載波的頻譜將和亮度信號頻譜重疊，會對亮度信號產生嚴重的干擾。
為了和亮度信號實現頻譜間置應選fS = (n±1/4)fH， 使半行頻間隔的U、V譜線和Y信號的譜線錯開1/4 行頻，稱為1/4行間置 。
為了在一定程度減少色度對亮度信號的干擾，色度副載波做了一定的修正，實際的PAL色度副載波為：通常簡記為4.43MHz
fS = （284-1/4）fH +25 Hz = 4.43361875MHz

V 分量逐行倒相的好處
V分量逐行倒相的好處——減弱色度副載波對相位失真敏感性的缺點

PAL 編碼器框圖

彩條信號的表示方法，兩種彩條信號矢量圖的異同，波形

• 四數表示法：A/B/C/D 或 A-B-C-D （EBU）
• 百分比表示法：X%幅度，Y%飽和度
  如100%幅度100%飽和度或75%幅度100%飽和度
  通過四數表示法(A- B-C-D)得到百分比表示法：
  100%飽和度是指彩條中每一色條為純基色或純補色,不摻一點白光,即在構成色條的三個基色電平R、G、B中至少有一個為零電平（黑電平）。
  100%幅度是指在構成色條的三個基色電平R、G、B中，不為0的電平必須等于白條的R、G、B值，而白條的R、G、B值都為1.0。
  “未壓縮的”是指用R-Y、B-Y直接去對副載波進行正交平衡

PAL 制彩色電視色差信號壓縮的原因
動態(tài)范圍太大（最高為1.79,最低為-0.79)。超出白電平過多——發(fā)射機過調制；低于同步電平 —— 破壞電視機同步
最好的辦法是減小色差信號幅度。實踐證明：只要100%飽和度、100%幅度彩條信號的最高電平不超過白電平33%，最低電平不超過-33%，就不會降低圖像質量。 （通常圖像飽和度不大）

第 5 章 電視廣播傳輸概述

電視信號的傳輸覆蓋方式
開路廣播、有線電視廣播和衛(wèi)星廣播。

圖像信號的調制方式
在模擬方式的廣播電視系統(tǒng)中用得比較多的是調幅和調頻.
中短波廣播采用了調幅方式，
立體聲廣播采用了調頻方式，
電視的圖像信號采用了“殘留邊帶調幅”方式，
伴音信號則采用了調頻方式。

第 6 章 電視信號數字化基礎

抽樣產生的信號損傷、防止混疊失真、孔闌失真的方法
抽樣產生的信號損傷：混疊失真
抽樣頻率未滿足奈奎斯特準則，恢復信號中包含混疊分量，恢復圖像產生混疊失真，表現為莫爾條紋干擾，這就是俗稱的“爬格”現象
防止混疊失真的方法：
提高取樣頻率
加前置濾波器
攝像機虛焦+輪廓矯正
防止孔闌失真的方法：
? 取樣脈沖盡量窄
? 模數變換后加入高頻補償
——攝像機細節(jié)校正

量化信噪比 S/N 與量化比特數 n 之間的關系
均勻量化時量化每增加1比特，量化信噪比增加6dB

數字分量編碼方式取樣頻率的選擇依據（標清/高清）
分別對三基色信號ER、EG、EB或分別對亮度信號Y和色差信號EY、ER-Y、EB-Y進行數字化處理。亮度信號取樣頻率fS為13.5 MHz（標清）（1）滿足取樣定理，即取樣頻率應該大于亮度視頻帶寬6MHz的兩倍: fs >=12MHz （2）為了保證取樣結構是正交的，要求行周期TH必須是取樣周期TS的整數倍，即要求取樣頻率fS應等于行頻 fH 的整數倍。（3）為了便于節(jié)目的國際間交流，亮度信號取樣頻率的選擇還
必須兼顧國際上不同的掃描格式。現行的掃描格式主要有625行/50場和525行/59.94場兩種，它們的行頻分別為15625Hz和15734.265Hz。這兩個行頻的最小公倍數是2.25MHz，也就是說取樣頻率應是2.25MHz的整數倍。即：f s=m *2 25 MHz

注：NTSC制，幀頻＝29.97Hz：4.5MHz/(525301000/1001)=286

（4）為了減少傳輸數據量，取樣頻率應在滿足以上條件，盡量低。
亮度信號取樣頻率fS為74.25MHz （高清）
1.滿足取樣定理，取樣頻率應該大于模擬高清亮度視頻帶寬30MHz的兩倍；
2.保證取樣結構是正交,取樣頻率fs等于行頻fH的整數倍(1125/60i);
3.保持高清與標清格式Rec.601的兼容關系，亮度取樣頻率是2.25MHz的整數倍；
4.為了減少傳輸數據量，取樣頻率應在滿足以上條件，盡量低。
（滿足條件：67.5MHz、74.25MHz、81MHz）

亮度和色差信號的量化公式

電視信號數字化后總數碼率/有效數碼率的計算

量化誤差對圖像的影響
? 顆粒雜波：量化誤差會在畫面上產生顆粒狀的細斑，畫面不均勻，稱為顆粒雜波。
? 邊緣忙亂:在圖像亮度急劇變化部位，如輪廓邊沿，量化產生的幅值誤差會轉換為圖像邊沿的位置誤差，使得在熒光屏上顯示的圖像變?yōu)樽笥一蝿拥匿忼X狀邊緣，這種圖像失真稱為邊緣忙亂。量化比特數n需要大于4-5比特，可基本消除。
? 偽輪廓失真: 在亮度信號緩慢上升或下降區(qū)，由于量化結果而變?yōu)殡A梯式的上升或下降曲線，稱為偽輪廓失真。主觀測試表明，要使人眼察覺不到輪廓失真，量化比特數n需要大于6-7比特。量化比特數的選擇最終由主觀評價來決定。主觀評價實驗表明，n≥8比特對廣播電視是合適的。

4:2:2 數字分量信號的時分復用傳輸

分量視頻信號中色差信號的壓縮的原因

SDI 形成過程

并/串變換：移位寄存器將10位的輸入數據又由27MHZ的時鐘信號予以并行寫入，然后用10倍頻的270MHZ時鐘進行串行讀出，LSB（最低有效位）在先，MSB（最高有效位）在后，碼型為NRZ不歸零碼。

碼型變換編碼（NRZ-NRZI）：
NRZ碼為邏輯1，NRZI碼的電平變化（低變高 或 高變低 ）NRZ碼為邏輯0，NRZI碼的電平保持不變（高或低）在NRZ碼信號為很長的連1時，則其NRZI碼就成為方波信號。NRZI碼比NRZ碼有更多的電平變換次數，即脈沖沿增多，這可改進時鐘再生鎖相環(huán)的工作，穩(wěn)定時鐘信號。顯然NRZI碼的極性并不重要，只要檢測出電平變換，就可以恢復數據。

擾碼：
NRZI碼仍有直流分量和明顯的低頻分量。為進一步改進接收端的時鐘再生，采用了擾碼方式（scrambling）。擾碼器使長串連0和連1序列以及數據重復方式隨機化并擾亂，限制了直流分量，提供了足夠的信號電平轉換次數，保證時鐘恢復可靠。

我國高清/標清演播室標準參數
我國高清晰度電視標準：每秒25幀，一幀有1125行，有效行數為1080：理想垂直分解力為1080線，
實際垂直分解力為0.75×1080=810線。每一行的理想像素數為1080×16/9=1920，即：理想水平分解力為1920線。
掃描一行的時間為1/fH =1/（1125×25）= 35.556μs。采樣頻率為= 74.25 MHz一行像素數＝74.25 ×106/（1125×25）= 2640
掃描每個像素的時間為：35.556ms /2640= 0.013468 ms=1/(74.25MHz)

第二部分（7-13 章）

第七章 數字視音頻壓縮編碼

視頻壓縮編碼的基礎——變換、量化和熵編碼。
數據(圖像、殘差) 都具有較強的相關性，2維DCT變換使DCT系數矩陣具有很好的去相關性和能量集中。去相關：變換后的系數為正交頻率分量的幅度，幅度之間沒有相關性，——可以對單個樣值進行標量編碼。能量集中：變換系數的能量往往被集中在少數低頻樣值（幅度大）上，大多數高頻樣值幅度小——可以非均勻量化。
“變換編碼”
基本思想:將空間域的圖像信號變換到另外的域（變換域）進行描述，再根據圖像在變換域中系數的特點和人眼的視覺特性進行編碼。
目的： 預測編碼消除相關性的能力有限，變換編碼是一種更高效的壓縮編碼。
“變換” 方法：正交變換，如：DCT——去除相關性最好的是正交變換，可逆，保墑
“編碼”方法：非均勻量化，高低頻系數不同量化步長——利用人眼高頻分辨低的特性，舍棄一些高頻較小的系數；

JPEG 壓縮編碼基本過程。
JPEG編解碼算法主要有以下幾個重要步驟:
（1） DCT變換 去除圖像數據的相關性，便于量化過程去除圖像數據的空間冗余。
（2） 量化 利用人眼視覺特性設計而成的矩陣量化DCT系數，減少視覺冗余。
（3） 熵編碼 對量化后的DC系數進行差分編碼，AC系數進行之字形掃描和游程編碼后，再分別進行VLC編碼，減少數據（編碼）冗余。量化誤差是預測編碼產生編碼失真的主要原因

MPEG-2 壓縮編碼——預測編碼，MPEG 圖像壓縮編碼 與 JPEG 有什么不同?

4、MPEG-2 與 MPEG-1 有什么區(qū)別？
MPEG-1關鍵詞：碼率1.5Mbps；色度格式4:2:0；只能處理CIF格式；只能處理逐行格式；主要用于VCD；音頻編碼分3層，第三層為MP3的應用。MPEG-2關鍵詞：兼容MPEG-1；碼率、分辨率不固定，包括高清；色度格式擴展，包括4:2:2、4:4:4和4:2:0；逐行、隔行皆可處理；主要用于廣播電視，是三大數字電視制式的信源壓縮標準；
5、什么是 Levels /Profiles？

MPEG-2 標準中三種類型圖像各有什么特點？
I幀 (Intra coded picture)：幀內圖，僅利用該幀圖像本身信息進行編碼，即直接進行DCT變換,量化和熵編碼，屬于中等壓縮，可作為P/B幀的參考幀.壓縮比(2~5):1。
P幀 (Predictive-coded picture )：預測圖，根據前面最靠近的I幀或者另一個P幀進行預測，屬于前向預測。由于使用運動補償，P幀比I幀壓縮更大，并可作為P/B幀的參考幀，會傳播誤碼，壓縮比(5~10):1
B幀 (Bidirectionally predictive-coded picture):雙向預測圖,它既用過去的幀作基準,也用未來的幀作基準,即前向和后向預測都有，壓縮比(20~30):1。B幀壓縮最大，且不傳播誤碼。

為什么 MPEG-2 編碼要幀重排？
由于B幀是雙向預測幀(前向預測和后向預測)，在后向預測時，需要用它將來的一個幀作為參考幀。因此需要把原始圖像順序重新排列后再送入編碼器，這稱為幀重排。

H.264 采用了哪些先進的技術措施？
與MPEG-2相比， H.264能達到更高的編碼效率，是因為H.264采用了若干先進技術，更加靈活：

分層設計

增加了幀內預測（Intra Prediction）

幀間預測（高精度運動估計、運動補償技術和多幀預測）

整數DCT變換、Hadamard變換編碼

量化處理

消塊濾波器

熵編碼（CAVLC和CABAC）

H.264 幀內預測/幀間預測。
幀內預測:H.264根據鄰近塊的值來預測當前宏塊的值，然后再對預測值和原始值的差
值進行變換、量化和編碼。由于對預測誤差進行編碼，因此編碼效率更高。

整數 DCT 變換特點以及運算過程？
2維DCT變換使DCT系數矩陣具有很好的去相關性和能量集中。
去相關：變換后的系數為正交頻率分量的幅度，幅度之間沒有相關性，——可以對單個樣值進行標量編碼。
能量集中：變換系數的能量往往被集中在少數低頻樣值（幅度大）上，大多數高頻樣值幅度小——可以非均勻量化。

什么是 SP、SI 幀？有什么作用？
ＳＰ幀編碼的基本原理同Ｐ幀類似，仍然是基于幀間預測的運動補償編碼　兩者之間的差異在與SP幀能夠按照不同參考幀重構出相同的圖像幀，利用這一特性。SP幀可以取代I幀， 廣泛應用于流間切換，拼接，隨機接入，快進快退，以及錯誤恢復 同時大大降低了碼率的開銷，
SI幀基于幀內預測編碼的技術，其重構圖像和對SP的重構圖像完全相同
SP幀的編碼效率盡管低于P幀，但是遠遠高于I幀 具有很強的抗誤碼性能，適應在噪聲干擾大，丟包率高的無線信道傳輸

第8章 MPEG2系統(tǒng)復用

數字電視有哪幾種層次的碼流?如何形成？各自特點？

• ES (Elementary Stream) ——數字電視各組成部分編碼后所形成的直接表示基本元素內容的流；
• PES (Packet Elementary Stream) ——按照一定的要求和格式打包的ES流；
• PS (Program Stream)——是將一個節(jié)目的多個組成部分按照它們之間的互相關系進行組織并加入各組成部分關系描述后的碼流，主要用于節(jié)目存儲、DVD;
• TS (Transport Stream)——是將一個節(jié)目的多個組成部分按照它們之間的互相關系進行組織并加入各組成部分關系描述和節(jié)目組成信息，并進一步封裝成傳輸包后的碼流，主要用于節(jié)目傳輸：ATSC、DVB；

數字電視傳輸流有哪些優(yōu)點? 傳輸包的構成？
由于TS流具備較強的抵抗傳輸誤碼的能力，因此目前在傳輸媒體中進行傳輸的MPEG-2碼流基本上都采用了TS流的包格式。

動態(tài)帶寬分配 (PID)

可分級性（二次復用）

可擴展性（賦予新的PID）

抗干擾性（固定長度小包）

接收機成本低廉（固定長度）

碼流中時間信息的作用？什么是 DTS 和 PTS? 原理與作用？
指示出視頻幀和音頻幀數據的解碼/顯示時刻
? PTS作用/必要性：

壓縮使得I/B/P幀數據量各不相同，從一定碼率的壓縮視頻數據
中無法定位到各幀，信號失去同步； ——需要恢復視頻信號的幀同步；

音頻與視頻時分復用； ——視頻與音頻需要保持同步；
? DTS作用/必要性：
MPEG-2視頻壓縮存在雙向預測/后向預測時，進行幀重排； ——需要恢復視頻幀順序；

什么是 PCR?原理與作用？
– 編碼器的系統(tǒng)時鐘取樣指示解復用器接收到每個時鐘基準時，解碼器的系統(tǒng)時間是否正確。 – 如果復用器產生的PCR值不準確或者因為網絡延時引起PCR延時，會出現同步錯誤。
節(jié)目時鐘基準 PCR——保證編解碼端時鐘的同步

PSI 節(jié)目專有信息包含哪些內容？作用？

• 節(jié)目關聯表Program Association Table (PAT) ：描述多路節(jié)目的復用信息
• 節(jié)目映射表Program Map Table (PMT) ：描述單路節(jié)目的復用信息
• 條件接收表Conditional Access Table (CAT) ：描述條件接收系統(tǒng)的有關信息
• 網絡信息表Network Information Table（NIT） ：描述多組傳輸流和傳輸網絡的相關信息 –傳輸流描述表Transport Stream Descriptor Table（TSDT）：提供傳輸流的一些主要參數

DVB-ASI 接口的概念及作用。DVB-ASI 最大碼率計算。
異步串行接口，ASI接口的主要功能是將MPEG-二的傳送流數據用DVB-ASI以恒定碼率傳送出去。

第9章 數字電視信道編碼技術

信道編碼的作用與要求。
為提高傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力，需要在數字調制之前對數字基帶信號進行某種前向糾錯編碼。

• 作用：信息的可靠傳輸
• 要求:
  – 編碼效率高，抗干擾能力強;
  – 對數字信號具有良好的透明性;
  – 頻譜特性與傳輸信道的通頻帶有最佳的匹配性;
  – 編碼信號包含有數據同步信息和幀同步信息;
  – 編碼數字信號具有適當的電平范圍;
  – 誤碼的擴散蔓延小。

信道模型的概念。差錯控制編碼的概念分類。

• 根據產生傳輸誤碼的特性，可分為：
  （1）隨機信道——受到隨機噪聲干擾；
  （2）突發(fā)信道——受到脈沖干擾；
  （3）混合信道——實際信道中是隨機和脈沖干擾并存；
  加性干擾——干擾疊加在信號電平上
  乘性干擾——形成碼間干擾

• 差錯控制編碼方式
  (1) 反饋重發(fā)方式ARQ
  接收端發(fā)現誤碼后通過反饋信道請求發(fā)端重發(fā)數據；
  (2) 前向糾錯方式FEC
  發(fā)送端數據內包含信息碼元和檢錯糾錯監(jiān)督碼元；
  (3) 混合糾錯方式HEC
  自動糾錯+反饋重傳；

線性分組碼的概念及分類。
在線性分組碼中，信息碼元與監(jiān)督碼元通過線性方程聯系起來。
分類

循環(huán)碼 :RS ，BCH

非循環(huán)碼:奇偶校驗， 漢明碼

循環(huán)碼的原理與編碼過程。
線性分組碼中的另一重要的子類碼；
? 循環(huán)碼有嚴密的代數學理論基礎，糾檢錯性能較好（突發(fā)和隨機）,
而且編碼和解碼設備都不太復雜。
? n個碼元的碼組中k個信息碼元在前，r個監(jiān)督碼元在后。
? 封閉性-碼組中任意兩個碼字對應位模2和是許用碼組
? 循環(huán)性-循環(huán)移位后也是許用碼組

BCH 碼的特點與應用。
特點：生成多項式與最小碼距有明確的關系，容易構造糾正t個錯誤的BCH碼。
碼長n=2m-1——本原BCH碼；
碼長是2m-1的因子——非本原BCH碼；

伽羅華域的概念與計算，RS 碼的概念，RS 編碼及糾錯原理。
有限域又稱為伽羅華域（Galois Field ）， 由q個有限元素及相應的加法和乘法運算(模q)所組成的封閉的集合，記作GF(q)
RS 碼的概念：非二進制的BCH糾錯碼；在(n, k)碼組中,輸入數據流劃分成 k×m比特一組，每組內包括k個符號，每個符號由m比特組成

RS 碼在數字電視系統(tǒng)中的應用。

交織的概念及應用，交織深度

卷積碼的概念，編碼流程，碼樹圖/狀態(tài)圖/網格圖。。

卷積碼的截短的概念，實際系統(tǒng)的應用及卷積碼編碼效率。
0位置數據舍棄不傳
作用：糾錯能力和有效傳輸碼率之間的折衷
數字電視常用(2,1,6 )卷積碼，約束長度為7，碼長為2，碼組中信息碼元的個數為1， 編碼率為R =1/2。

LDPC 碼的概念與應用。
? 低密度奇偶校驗碼；
? 是一種線性分組碼；
? 應用：中國數字地面電視廣播、DVB-S2、CMMB中國移動多媒體廣播；

數字調制的概念與分類，MASK、MPSK，DPSK，MQAM，MVSB 各自特點。

COFDM 概念與應用。
采用編碼正交頻分復用技術
抗寬帶多徑衰落和多普勒衰落較強;
具備支持移動接收和單頻組網能力;
白噪聲接收靈敏度和頻譜利用率低;
存在對發(fā)射機線性要求高，對相位噪聲敏感等問題

DVB-S/C/T 系統(tǒng)框圖，處理流程的共同及不同之處？

隨機化處理概念與作用。
隨機化”處理通常稱為“擾碼”，用較長的偽隨機序列與數字基帶信號序列逐比特地模2加（即異或），以改變原信號的統(tǒng)計特性，使其具有偽隨機性質；
? 改善位定時恢復質量
– 數字傳輸系統(tǒng)一般從接收到的基帶信號流中提取位定時信息。
– 當信源輸入數據中出現長串的連“0”碼或連“1”碼時，NRZ基帶信號出現長
時間的0電位或1電位，給接收端恢復位定時信息造成一定困難。
– 與SDI中擾碼的作用相同，用偽隨機序列擾亂后，限制了連“0”碼和連“1”
碼的長度，從而改善位定時恢復的質量。
? 能量擴散
?未經隨機化處理的數據會對共用頻段的其他業(yè)務的有較大干擾
1）輸入比特流不存在或與MPEG-2TS流格式不兼容，導致調制器發(fā)射純載波；
2）當數字基帶信號是周期不長的周期信號時，已調波的頻譜將集中在局部并
含有相當多的高電平離散譜。
?數字基帶信號經隨機化處理后具有偽隨機性質，其已調波的頻譜將分散開來，
從而使上述干擾的程度大大減輕。

DVB-C 比特率與符號率的關系，有效碼率計算。
Ru=Ru’(188/204)= (log2M)Rs(188/204)
8MHz、2/3卷積碼、1/8保護間隔、64QAM映射時，有效數據率22.12Mbps。

DVB-T 的信道編碼與調制實現方法。

COFDM 在 DVB-T 中的應用。COFDM 適合多徑接收和移動接收的計算。（移動接收/同
頻網的計算）

DVB-T 保護間隔的插入與作用。
插入保護間隔(GI)可抗多徑衰落

DVB-T OFDM 的幀結構。

DVB-T TS 包數目與有效碼率計算。

數字電視系統(tǒng)前端設備系統(tǒng)框圖。

作業(yè)題：

簡述變換編碼中量化器的作用？
在預測編碼的量化器設計中，利用預測誤差值的概率分布特性和人眼的視覺特性，進行以上處理，以盡量減少編碼比特數，將量化誤差控制到主觀視覺可以忍受的范圍之內。

說明 MPEG-2 視頻壓縮編碼的幾個重要環(huán)節(jié)？
在MPEG壓縮編碼中，主要是通過采用DCT變換和運動預測技術來分別去除空間冗余和時間冗余：

視頻編碼器參數 MP@ML、4:2:2P@ML 分別表示什么意思?
主型主級 高類主級

MPEG-2 中的型（Profile）和級是（Level）如何定義的？
為了解決通用性和特殊性的矛盾：
? 規(guī)定了四種輸入圖像格式（分辨率），稱為級(Levels):
分為低級、主級、高1440級和高級。
? 不同的壓縮處理方法，稱為類或型（Profiles）:
分為簡單類、主類、信雜比可分級類、空間可分級類和高類。

在壓縮和解壓縮過程中引起圖像失真的主要原因是什么？
預測編碼的量化誤差

什么是 H.264 的 Slices？ Slices 有什么作用？ H.264 的 Slices 有哪幾種類型？
H.264編碼的結構——一個視頻圖像可以劃分成一個或多個片進行編碼,每片包含整數個宏塊;
5種類型:I-Slices\P-Slices\B-Slices\SI-Slices\SP-Slices;
? 目的：限制誤碼的擴散和傳播，使編碼片與片之間保持獨立;

為什么要定義節(jié)目流和傳送流兩種復用信息流，他們是分別針對哪種應用場合而設計的？
PS (Program Stream)——是將一個節(jié)目的多個組成部分按照它們之間的互相關系進行組織并加入各組成部分關系描述后的碼流，主要用于節(jié)目存儲、DVD；
? TS (Transport Stream)——是將一個節(jié)目的多個組成部分按照它們之間的互相關系進行組織并加入各組成部分關系描述和節(jié)目組成信息，并進一步封裝成傳輸包后的碼流，主要用于節(jié)目傳輸：ATSC、DVB；

什么是 PTS/DTS，IPB 幀中 PTS 與 DTS 之間有什么的關系？
PTS作用/必要性：

壓縮使得I/B/P幀數據量各不相同，從一定碼率的壓縮視頻數據
中無法定位到各幀，信號失去同步； ——需要恢復視頻信號的幀同步；

音頻與視頻時分復用； ——視頻與音頻需要保持同步； ? DTS作用/必要性：
MPEG-2視頻壓縮存在雙向預測/后向預測時，進行幀重排； ——需要恢復視頻幀順序；

數字電視碼流中為什么要傳送時間信息？
需要指示出視頻幀和音頻幀數據的解碼/顯示時刻
幀同步：幀級別，ms級精度
? 需要保證編解碼端時鐘同步

什么是 PCR？嵌入在碼流的什么位置傳輸？有什么作用？
節(jié)目時鐘基準
首先利用TS包頭中PCR重建和編碼器同步的27 MHz系統(tǒng)時鐘，恢復27 MHz系統(tǒng)時鐘。 系統(tǒng)時鐘恢復電路在接收到每一個新的PCR時，進
行本地系統(tǒng)時間時鐘恢復和鎖相。
– 使MPEG解碼器與編碼器同步

數字電視碼流復用和再復用時，需要對哪些信息進行重組和調整？

有哪幾種信道模型？各有什么特點？
隨機 突發(fā) 混合

（7，4）循環(huán)碼，信息碼元 1100，給出碼生成過程，并畫出編碼電路圖。

BCH 碼是具有什么特點的循環(huán)碼，寫出（23，12）BCH 碼的生成多項式 g(x)的表達式，其糾錯能力多大？

在伽羅華域 G（ 23）中，有 a^3 a^1+ a^0 ，求 a^9+ a^3= ？ a4+ a6= ？ a7+ a5= ？

在伽羅華域 G（ 28）中，有 a8= a4+ a3+ a2+ a0 ，求 a13 + a9= ？ a12 + a8 + a2= ？ a14 + a10 + a4= ？

（7，5）RS 碼，信息碼是 B4、 B3、 B2、 B1、 B0，生成多項式是：g(x)=(x+1)(x+a)
1)求生成監(jiān)督碼 Q1 和 Q0 的公式；
2)畫出編碼電路框圖；

若信息碼是 101、100、010、100、111，求出監(jiān)督碼字 Q1、Q0。

交織碼為何能提高信道解碼時糾正突發(fā)誤碼導致解碼差錯的能力，其編碼技術的優(yōu)缺點各是什么？

何謂交織深度 I，交織深度 I 的大小與糾正突發(fā)誤碼能力之間有怎樣的關系?

（3, 1, 2）卷積碼編碼器，輸入信息位為 1101 時,

畫出狀態(tài)圖和網格圖；

通過網格圖輸出編碼序列 c1c2c3。

DVB-C 的傳輸層數據幀結構是怎樣的？一個數據幀包含多少個 188 字節(jié)的數據包，如何區(qū)分每個數據幀的劃界？

一個占用帶寬 7.96MHz、滾降系數為 0.15，采用 128QAM 調制的 DVB-C 信道，其符號率是多少？RS 編碼后和編碼前的比特率分別是多少？

6MHz 衛(wèi)星轉發(fā)器帶寬，采用編碼效率為 2/3 的內編碼，試計算說明該轉發(fā)器發(fā)送的碼流能否被調制參數為 64QAM、占用帶寬為 7MHz 的有線電視系統(tǒng)轉發(fā)。

COFDM 信號中插入保護間隔的作用是什么？怎樣插入？保護間隔占 OFDM 符號總持續(xù)期時間的比例為多少?
避免一定的符號間干擾，只受頻率衰落的影響；在每個OFDM信號前插入保護間隔（循環(huán)前綴填充）；

總結

以上是生活随笔為你收集整理的现代电视原理期末复习的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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