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數(shù)字電視技術(shù)及其應用(二)

作者: 時間:2012-05-29 來源:網(wǎng)絡 收藏

抖動的性能參數(shù)主要為以下3種:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/165566.htm

(1)輸入抖動容限期系統(tǒng)容許輸入信號的最大抖動范圍。

(2)輸出抖動 系統(tǒng)輸出口的信號抖動特性。

(3)抖動轉(zhuǎn)移特性 在不同的測試頻率下,系統(tǒng)輸入信號的抖動值和輸出信號的抖動值之比(增益)的分布特性。

6、可靠性與壽命

人們習慣于用產(chǎn)品的技術(shù)性能指標作為衡量產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的標志。但這只是一個方面,還不能反映產(chǎn)品質(zhì)量的全貌。只有既具備良好的技術(shù)性能,又經(jīng)久耐用、充分可靠的產(chǎn)品才能算真正質(zhì)量好的產(chǎn)品。而后者通常用產(chǎn)品的可靠性與壽命來加以衡量。對于一個系統(tǒng)而言,產(chǎn)品可靠性與壽命包括系統(tǒng)的兩個終端接口間傳輸通道上所有產(chǎn)品的可靠性與壽命。通過對使用現(xiàn)場的實際調(diào)查,統(tǒng)計故障次數(shù)、記錄每兩次故障的間隔時間、每次故障的維修時間等,可以求出該系統(tǒng)的平均故障間隔時間和平均維修時間。

可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和時間內(nèi),完成規(guī)定功能的能力。常用故障率(λ)或平均故障間隔時間和平均維修時間來表征。

故障率(λ)表示產(chǎn)品工作到時間t的條件下,單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率,常用10-9/h作為基準單位,稱為一菲物(fit)。

平均壽命時間(MTTF)為設備或系統(tǒng)發(fā)生失效前的平均工作時間。

平均故障間隔時間(MTBF)指相鄰兩次故障的間隔時間。

平均維修時間(MTTR)是排除故障需用的時間。

七、信號壓縮

隨著傳輸信息量的增加,頻率資源就會越來越緊張。如高清晰度電視、視頻會議、電子圖書、多媒體、廣播都要占用相當寬的頻帶。

假定傳送1個頻道電視信號,亮度信號最高頻率設為6MHz,色差信號(R-Y和B-Y)最高頻率設為1.5MHz。根據(jù)取樣定理,亮度信號和色差信號的取樣頻率分別應為12MHz和3MHz。若量化分層數(shù)目為256,則需用8bit二進制電碼來傳送每個取樣的量化值。這樣,傳送速率應為(12+3)×8=120Mb/s。如此高的傳送速率要占用很寬的頻帶,大約在100MHz以上。因此,壓縮頻帶寬度是數(shù)字電視中一個重要課題。

如果加上文字、聲音、圖形、圖像,信息數(shù)據(jù)量是非常大的,實時地處理這樣大的數(shù)據(jù)量,傳輸速率和存儲容量都難以達到。因此,必須高效、實時地對數(shù)據(jù)量進行壓縮,特別是對視頻圖像進行壓縮。

一幅電視畫面的各個像素是相互關(guān)聯(lián)的,在同一行內(nèi)相鄰像素之間、相鄰兩行之間、相鄰幀之間都有相關(guān)性,這說明信息中存在冗余度,去除或減少冗余度便可壓縮傳輸碼率,也壓縮了頻帶。圖像冗余度分空間冗余度(Spatial redundancy)和時間冗余度(Time redundancy)??臻g冗余指1幀內(nèi)規(guī)則的圖像或者圖像中相似的內(nèi)容,這些像素都有很強的相關(guān)性,因此可進行幀內(nèi)壓縮,只對沒有相關(guān)性的部分進行變換編碼;時間冗余度指各幀之間圖像相似的內(nèi)容,統(tǒng)計表明,幀間像素變化量一般只有10%左右,因此可利用視頻圖像前、后幀之間的時域相關(guān)性進行幀間壓縮,即從過去幾幀圖像的內(nèi)容預測下一幀圖像,僅僅把與前幾幀不相同的數(shù)據(jù)進行預測編碼。此外,人眼對頻率分量過高的雜波靈敏度較低,同時對圖像的亮度較敏感而對彩色分辨力弱,人眼對圖像邊緣部分雜波靈敏度也較低,因此可對靈敏度較低部分進行壓縮。還可對某些復雜圖像和快速變化圖像可以進行要或不要的選擇,以減小數(shù)據(jù)量。

空間冗余度壓縮編碼需首先把圖像劃分成一個個子區(qū)域,每個子區(qū)域的尺寸可以是1×4、1×8、1×16個像素(一維情況),也可以是4×4、8×8、16×16個像素(二維情況),典型的變換編碼為離散余弦變換(DCT,Discrete Cosine Transform)。

目前主要有3大圖像壓縮編碼標準:JPEG(Joint Photographics Expert Group,聯(lián)合圖片專家組)標準、MPEG(Motion Picture Expert Group,活動圖像專家組)標準和H.261,其中MPEG標準是最常用的標準。

1、JPEG標準

JPEG標準主要針對靜止圖像,也被于活動圖像。它壓縮比較低,對于中等復雜程度的彩色圖像,其壓縮比與圖像質(zhì)量的關(guān)系如表3所示。

b3.jpg

2、MPEG標準

MPEG標準主要包括MPEG-1和MPEG-2兩種標準,MPEG是活動圖像專家組(Motion Picture Expert Group)的縮寫。MPEG-1是碼率達1.5Mb/s的編碼;MPEG-2是碼率達10Mb/s的編碼。隨著技術(shù)發(fā)展的需要,人們開發(fā)、研究了MPEG-4,它是甚低碼率(Very low bit rate,<64kb/s)的視頻、音頻編碼。

MPEG標準中目前最引人注目的是MPEG-2,它是通用的活動圖像伴音的編碼標準,適于各種,如存儲媒體、分配傳輸和通信等。

MPEG-2標準全部項目有9部分。第1部分:系統(tǒng);第2部分:視頻;第3部分:音頻;第4部分;符合性測試;第5部分:軟件;第6部分:數(shù)字存儲媒體的指令和控制;第7部分:非向后兼容的音頻;第8部分:10比特視頻;第9部分:實時接口。

第2部分視頻是標準的核心,它采用幀間和幀內(nèi)相結(jié)合的壓縮方法。1)減少時域冗余度。MPEG把活動圖像劃分為I幀(幀內(nèi)圖)、P幀(預測圖)和B幀(插補圖)。I幀僅作幀內(nèi)壓縮編碼,經(jīng)過中度壓縮,可作為隨機存取的起點,所以I幀圖像必須傳送;P幀僅作正向幀間預測, 對預測誤差作有條件的傳送,壓縮程度較I幀高;B幀以I幀和P幀為參照,作雙向幀間預測插補,它的壓縮程度高。2)減小空域冗余度。MPEG基于DCT的壓縮編碼,減小空域冗余度,與JPEG標準采用的方法基本相同,整個過程分為3個步驟:基于宏塊的DCT正交變換,計算變換系數(shù);對變換系數(shù)進行標量量化,按“Z”字形掃描順序重新組合數(shù)據(jù);對數(shù)據(jù)進行編碼,進一步壓縮數(shù)據(jù)。與JPEG不同的是,MPEG中的視頻信息不僅包含靜止圖像畫面(幀內(nèi)圖),而且包含運動信息(幀間預測圖、插補圖)。

MPEG-1標準的平均壓縮比為50:1,圖像分辨率為352×240像素(30幀/s)或352×288像素(25幀/s),主要用于壓縮靜止圖像。


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