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內容簡介

內容提要本書共分8章，重點介紹了數(shù)字視頻編碼壓縮原理、數(shù)字電視的國際標準、數(shù)字電視傳輸組網(wǎng)技術和數(shù)字音頻技術。在敘述中結合了大量的圖表和電路框圖，形象生動地闡明了晦澀難懂的技術概念，有助于讀者對數(shù)字電視原理的全面認識和了解。本書內容豐富、系統(tǒng)性強，可供高等院校廣播電視專業(yè)、通信專業(yè)、多媒體通信專業(yè)以及相關專業(yè)的師生閱讀，也適合電視臺的技術人員，廣大數(shù)字視頻設備的生產(chǎn)廠家、公司、用戶以及從事寬帶組網(wǎng)的工程技術人員和管理人員閱讀參考。自從1948年提出視頻數(shù)字化概念至今，電視編碼壓縮技術已經(jīng)歷了5多個年頭。在這5多年內，視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼方法像雨后春筍般層出不窮。目前，電視正迅速地走向"數(shù)字時代"，數(shù)字電視的飛速發(fā)展遠遠超出人們的預料。世界發(fā)達國家，廣播電視從模擬向數(shù)字的過渡已全面展開，從部分（單機設備）數(shù)字化向全系統(tǒng)（節(jié)目制作、信號傳輸、發(fā)射和接收）數(shù)字化方向發(fā)展。數(shù)字電視設備日新月異，數(shù)字VCD、數(shù)字DVD、數(shù)字攝像機、數(shù)字錄像機、數(shù)字點播電視（VOD）、數(shù)字交互電視（ITV）、數(shù)字調制解調器、數(shù)字電視接收機、數(shù)字加密電視、數(shù)字電視機頂盒、全數(shù)字高清晰度電視，逐步形成整個電子行業(yè)潮流的主導，如日中天。我國著名學者徐孟俠教授稱數(shù)字電視的發(fā)展經(jīng)歷著五大浪潮，即："第一次浪潮"，1994年初，VCD（MPEG-1標準）播放機在我國上市，并持續(xù)"暴熱"達8年之久；1994年6月，美國DirecTV開始數(shù)字SDTV（標準清晰度數(shù)字電視）的衛(wèi)星直接廣播；22年7月，美國兩家公司DirecTV和EchoStar共有衛(wèi)星數(shù)字電視184萬用戶，占DTH用戶總數(shù)的96.4％。"第二次浪潮"，1998年11月，美國開始以HDTV為重點數(shù)字電視（MPEG-2標準）的地面廣播，英國開始數(shù)字SDTV的地面廣播；2年夏，美國數(shù)字電視用戶數(shù)接近1萬。"第三次浪潮"，2年12月-24年，亞洲東部和拉丁美洲各國推出數(shù)字電視。日本于2年12月采用其ISBT-S標準，發(fā)展BS衛(wèi)星直接廣播業(yè)務；新加坡于2年12月采用歐洲DVB-T/COFDM標準開-展數(shù)字SDTV業(yè)務在公共交通車輛上的移動接收；韓國于21年12月采用美國ATSC/8，VSB標準，在漢城地區(qū)先后有5家公司發(fā)射地面廣播的數(shù)字HDTV。中國廣電總局已于21年11月采用其行業(yè)標準（DVB-C）在有線電視網(wǎng)絡中發(fā)展數(shù)字電視業(yè)務，作為"切入點"。"第四次浪潮"，24年-28年，亞洲其余國家（特別是東南亞各國）、俄羅斯、富裕的阿拉伯國家、少數(shù)非洲國家發(fā)展數(shù)字電視。"第五次浪潮"，28年-212年，貧窮的阿拉伯國家、多數(shù)貧窮的非洲國家發(fā)展數(shù)字電視。全球大約在225年完成從模擬電視到數(shù)字電視的過渡。鑒于數(shù)字電視設備的推陳出新，習慣于模擬電視的技術人員，對數(shù)字電視技術有不知所措的感覺，急需補充新的知識、新的概念、新的推廣應用手段。為幫助從事數(shù)字視頻技術的工程技術人員更深入地了解視頻數(shù)字化的基本知識、電視信號壓縮的基本原理、數(shù)字電視的實現(xiàn)方法以及已公布的各種視頻編碼的國際標準，作者結合自己2多年的教學和科研的體會編寫了此書。書中除了引用作者的科研成果外，還引用了國內外公開發(fā)表的成果，所引用的部分均附了參考文獻。全書共分8章。第1章概論。第2章電視信號的分析，分析了電視信號的一維、二維、三維頻譜和不同的電視信號波形的頻譜分布情況。第3章視頻信號數(shù)字化，介紹了視頻信號A/D、D/A變換和PAL信號亮、色數(shù)字分離的原理和方法。第4章圖像壓縮編碼，介紹了各種壓縮編碼原理及其實現(xiàn)方法，并介紹了運動估值在序列圖像編碼中的應用情況。第5章數(shù)字電視的國際標準，介紹了已公布的主要數(shù)字編碼國際標準，分析了它們的不同點。第6章數(shù)字電視傳輸，介紹數(shù)字電視傳輸技術。第7章數(shù)字電視調制和解調，介紹各種數(shù)字調制技術。第8章數(shù)字音頻技術。本書第6、8章由北京郵電大學余智博士編寫，其余各章均由余兆明教授完成，余兆明教授對全書章節(jié)進行了仔細安排，并負責書稿的審校工作。此書是繼《數(shù)字電視和高清晰度電視》（1997年人民郵電出版社出版，余兆明教授編著）、《數(shù)字電視設備及測量》（2年人民郵電出版社出版，余兆明教授、李曉飛副教授、陳來春高工編著）、《MPEG標準及其應用》（22年北京郵電大學出版社出版，由余兆明教授、李曉飛副教授、陳來春高工編著）和《數(shù)字電視傳輸與組網(wǎng)》（23年人民郵電出版社出版，余兆明教授、余智博士編著）的續(xù)集。希望本書能為從事數(shù)字電視原理教學、數(shù)字電視設備研制及推廣應用的工程技術人員，為急需了解數(shù)字電視傳輸知識的工程技術人員和從事數(shù)字電視傳輸與組網(wǎng)及推廣應用的工程技術人員稍盡綿薄之力。書中部分插圖為研究生等辛勤勞動的結晶，在此深表謝意。數(shù)字技術發(fā)展一日千里，數(shù)字電視設備不斷推陳出新，相關文獻浩如煙海，由于時間倉促，加之作者水平有限，常感力不從心，疏漏之處還望讀者不吝賜教。

作者簡介

暫缺《數(shù)字電視原理》作者簡介

圖書目錄

第1章  概論  1
1.1  數(shù)字電視的優(yōu)點  1
1.2  視、音頻數(shù)字化參數(shù)  3
1.2.1  視頻信號的抽樣結構和不壓縮時碼率的計算  4
1.2.2  視、音頻信號量化及量化噪聲  7
1.2.3  全信號和分量信號編碼  9
1.2.4  圖像分量信號量化比特數(shù)的確定和碼電平的分配  10
1.3  數(shù)字電視系統(tǒng)  12
1.4  數(shù)字電視機頂盒  13
1.4.1  數(shù)字電視機頂盒的組成  13
1.4.2  數(shù)字CATV高頻頭電路  13
第2章  電視信號的分析  16
2.1  電視信號的頻譜  16
2.1.1  靜止圖像信號的頻譜  17
2.1.2  活動圖像信號的頻譜  18
2.2  電視信號的空間頻率和空間頻譜  18
2.2.1  空間頻率  19
2.2.2  空間頻譜  21
2.3  電視信號離散化  25
2.3.1  一維抽樣  25
2.3.2  二維抽樣  30
第3章  視頻信號數(shù)字化  33
3.1  視頻A/D、D/A變換  33
3.1.1  A/D變換器  33
3.1.2  PCM編碼器  34
3.1.3  D/A變換器  35
3.1.4  電流相加型D/A變換器  36
3.1.5  并串型A/D變換器  36
3.2  PAL信號亮、色數(shù)字分離  38
第4章  圖像壓縮編碼  43
4.1  圖像壓縮編碼概述  43
4.1.1  圖像數(shù)據(jù)壓縮機理  43
4.1.2  圖像編碼過程  44
4.1.3  圖像壓縮編碼的分類  44
4.2  熵編碼  52
4.2.1  前綴碼  52
4.2.2  離散、無記憶信源的信息量  53
4.2.3  無失真信源編碼定理  53
4.2.4  Huffman碼  54
4.2.5  準可變字長編碼  55
4.2.6  混合編碼  55
4.3  預測編碼  56
4.3.1  差分脈沖編碼調制(DPCM)  57
4.3.2  預測編碼的類型  57
4.3.3  預測器  59
4.3.4  后向預測和雙向預測  62
4.3.5  像素塊預測  64
4.3.6  量化與編碼  68
4.3.7  具有運動補償?shù)膸瑑炔?nbsp; 69
4.4  變換編碼  73
4.4.1  變換的物理意義  73
4.4.2  正交變換的矩陣表示  74
4.4.3  協(xié)方差矩陣和K-L變換  75
4.4.4  二維離散余弦變換(DCT)  76
4.4.5  二維離散余弦整數(shù)變換  83
4.4.6  沃爾什-哈特馬(Walsh-Hadamard)變換  86
4.5  子帶編碼  88
4.5.1  子帶編碼原理  88
4.5.2  子帶濾波  89
4.5.3  正交鏡像濾波器(QMF)  91
4.5.4  二維子帶編碼  93
4.5.5  塔型編碼  94
4.6  小波變換編碼  95
4.6.1  基于小波變換的表態(tài)圖像編碼方法  95
4.6.2  小波變換的數(shù)學分析基礎  95
4.6.3  圖像小波多分辨分解的數(shù)據(jù)特性  106
4.6.4  基于小波變換的表態(tài)圖像壓縮算法  107
4.7  分形編碼  111
4.7.1  分形的引出  111
4.7.2  分形壓縮算法概況  114
4.7.3  分形編碼的理論基礎  114
4.7.4  分形編碼的IFS方法  116
4.7.5  分形編碼實例  118
4.8  模型基編碼  119
4.8.1  模型基編碼的引出  119
4.8.2  語義基圖像編碼  120
4.8.3  物體基圖像編碼  124
第5章  數(shù)字電視的國際標準  128
5.1  數(shù)字電視的國際標準概述  128
5.2  CCIR(現(xiàn)ITU-R)601號建議  131
5.2.1  CCIR(現(xiàn)ITU-R)601號建議內容  132
5.2.2  電視聲音信號的編碼參數(shù)  133
5.3  H.261標準  135
5.3.1  圖像格式  135
5.3.2  信源編碼器  137
5.3.3  信源解碼器  142
5.3.4  圖像復用和解復用  143
5.4  JPEG標準  146
5.4.1  基于DCT的編碼器和解碼器  146
5.4.2  DCT和DCT系數(shù)量化  147
5.4.3  熵編碼器  149
5.4.4  數(shù)據(jù)交換格式  149
5.5  MPEG-1標準  149
5.5.1  MPEG-1標準的內容  150
5.5.2  MPEG-1視頻流結構  152
5.5.3  MPEG-1音頻壓縮處理單元  153
5.5.4  通信處理板  154
5.6  MPEG-2標準  154
5.6.1  系統(tǒng)部分  155
5.6.2  圖像部分  157
5.6.3  聲音部分(略)  159
5.6.4  圖像格式  159
5.7  H.263建議  162
5.7.1  ITU極低碼率視頻編碼標準  162
5.7.2  極低碼率視頻編碼近期標準H.263  163
5.7.3  H.263中的幀間預測算法  164
5.8  MPEG-4標準  167
5.8.1  MPEG-4標準概述  167
5.8.2  MPEG-4可視信息編碼  168
5.8.3  MPEG-4基于VOP的視頻編碼  171
5.8.4  MPEG-4的視頻編碼  173
5.8.5  MPEG-4的音頻編碼  174
第6章  數(shù)字電視傳輸  176
6.1  數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)  176
6.1.1  數(shù)字通信系統(tǒng)  176
6.1.2  數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)  177
6.1.3  數(shù)字電視有線傳輸系統(tǒng) 179
6.1.4  數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)  180
6.2  能量擴散  182
6.3  R-S糾錯  183
6.3.1  R-S碼的結構  184
6.3.2  R-S碼的編碼  185
6.3.3  R-S碼的譯碼  185
6.3.4  R-S碼的糾錯  187
6.3.5  R-S碼在數(shù)字電視傳輸標準中的應用  188
6.4  數(shù)據(jù)交織和解交織  188
6.4.1  塊交織  188
6.4.2  卷積交織  190
6.4.3  時間交織和頻率交織  191
6.4.4  糾錯性能分析和數(shù)字電視中的實際交織電路  192
6.5  格狀編碼(TCM)  195
6.5.1  格狀編碼調制  195
6.5.2  格狀編碼調制的維特比譯碼算法  204
第7章  數(shù)字電視調制和解調  213
7.1  數(shù)字電視調制的種類  213
7.1.1  數(shù)字電視調制的分類  213
7.1.2  數(shù)字電視信號經(jīng)調制后的幾項性能  214
7.2  QPSK數(shù)字調制技術  215
7.2.1  QPSK的譜分析  215
7.2.2  QPSK誤碼性能要求  219
7.3  OFDM數(shù)字調制技術  221
7.4  MVSB(殘留邊帶)數(shù)字調制技術  229
7.4.1  8VSB和16VSB數(shù)字調制后的頻譜利用率  229
7.4.2  QPSK、MQAM、OFDM、MVSB小結  230
7.5  字節(jié)到符號映射  231
7.6  MQAM調制  232
7.6.1  QAM的功率譜分析  232
7.6.2  16QAM頻譜利用系數(shù)和它的星座圖  234
7.6.3  64QAM奈奎斯特基帶濾波器的特性  237
7.7  π/2旋轉不變QAM星座的獲得  238
7.8  Offet-QAM數(shù)字調制技術  241
7.8.1  Offet-QAM調制電路  241
7.8.2  Offet-QAM調制原理  242
7.9  反向信道(上行信道)數(shù)字調制技術  243
7.10  美國ATSC數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)介紹  245
第8章  數(shù)字音頻技術  248
8.1  數(shù)字音頻廣播  248
8.1.1  DAB的技術特點  248
8.1.2  尤里卡(Eureka)147/DAB發(fā)射系統(tǒng)  249
8.1.3  尤里卡(Eureka)147/DAB接收系統(tǒng)  253
8.2  MPEG音頻壓縮技術  255
8.2.1  音頻特性及其編碼   255
8.2.2  MPEG-1音頻壓縮技術  257
8.2.3  MPEG-2音頻壓縮技術  263
8.2.4  MPEG-1、MPEG-2音頻參數(shù)的比較  266
8.2.5  MPEG-2中的AAC編碼  266
8.2.6  MPEG-4數(shù)字音頻壓縮技術  268
8.3  美國HDTV  AV-3音頻壓縮技術  270
8.4  家庭影院和環(huán)繞立體聲  274
8.4.1  從留聲機到家庭影院  274
8.4.2  家庭影院的概念及構成  275
8.4.3  現(xiàn)實聲場諸要素  276
8.4.4  家庭影院杜比環(huán)繞聲  276
8.4.5  家庭影院杜比定向邏輯環(huán)繞聲系統(tǒng)   279
8.4.6  家用THX系統(tǒng)  280
8.4.7  家庭影院揚聲器系統(tǒng)  282
8.4.8  關于多聲道環(huán)繞聲  284