数字视频技术5
第5课 视频编码 课件(共13张PPT) 三下信息科技浙教版(2023)
三、数字视频的应用
随着互联网、大数据技术的发展，数字视频利用先进的处理技术 ，在提升视频播放质量的同时，实现了更多的创新应用。例如，视 频会议满足多人实时沟通交流；赛场高清直播实时捕捉并转播运动 员的精彩画面；虚拟现实(VR)全景技术模拟还原现实中的场景，使 观众获得沉浸式的交互体验；人工智能(AI)视频分析技术能够辨识 追踪视频画面，实时监控分析。
试一试
视频编码后也会产生不同类型的文件格式，常见的视频文件类 型有AVI、WMV、MP4、MOV等。试着将一种格式的视频利用格式 转换软件转化成其他视频格式，比较不同格式视频的差异。
选中文件，单击鼠标 右键，选择“属性”,查 看视频详细信息。
二、视频数字化
当连续的图像以一定的速度播放时，就会形成比较流畅的视频 画面。在视频中，称一幅静止的画面为帧。当计算机要处理视频时 ，通过数字采集设备如摄像机对画面进行采集，当每秒采集的帧画 面越多，产生的视频就会越流畅，然后对采集到的视频画面进行编 码转换，根据量化的结果进行编码转换，最终完成视频数字化。
第5课 视频编码
学习内容
1.视频编码实现过程。 2.数字视频的应用。
讨论
视频是可以用于记录比赛、进行远程交流的一种方式， 动态的画面是如何变成视频被计算机处理的呢?
建构
视频编码是视频处理中的一个核心技术，视频的数据量 一般都比较大，经过数字化编码后便于存储和传输。
一、认识数字视频
数字视频技术能将动态的图像、声音等进行编码、压缩、储存 ，得到不同格式的数字视频，最大程度保证了图像与声音的完整性 。
练习
定格动画是通过逐帧地拍拍摄一段简单的定格动画视频，并与同伴分享交流。
谢谢聆听！
INTERNET OF THINGS
精品文档-数字视频处理及应用(张晓燕)-第5章
18
而客观评价通常有以下几种： (1) 均方误差：
En
1 n
i
(x(i) xˆ(i))2
(2) 信噪比：
SNR(dB)
10
lg
2 x 2 r
(3) 峰值信噪比：
PSNR(dB)
10 lg
x2 max
2 r
19 (5-8) (5-9) (5-10)
20
3) 压缩和解压缩的速度 压缩与解压缩的速度是两项单独的性能度量。 在有些应 用中，压缩与解压缩都需要实时进行，这称为对称压缩，如 电视会议的图像传输； 在有些应用中，压缩可以用非实时压 缩，而只要解压缩是实时的，这种压缩称为非对称压缩， 如多媒体CD-ROM的节目制作。从目前开发的压缩技术看，一 般压缩的计算量要比解压缩要大。在静止图像中，压缩速度 没有解压缩速度要求严格。但对于动态视频的压缩与解压缩， 速度问题是至关重要的。动态视频为保证帧间变化的连贯要 求，必须有较高的帧速。对于大多数情况来说， 动态视频 至少为15帧/s，而全动态视频则要求有25帧/s或30帧/s。因 此，压缩和解压缩速度的快慢直接影响实时图像通信的完成。
23
很明显，最简单的二进制码是所有可能符号的固定长度
的二进制表示。如果符号数是L，那么比特率就是
log2 L
比特/符号。由上一节知道，任何码书的最低可能比特率是信
源的熵率。除非信源是均匀分布的，否则固定长度编码方案
效率将是很低的，因为比特率比熵率高得多。为了降低比特
率，需要可变长编码(VLC)，它分配一个较短的码字给一个较
母表信源中每个可能符号的过程。所有可能符号的码字形成 码书。一个符号可以对应一个或几个原始的或量化后的像素 值或模型参数。因为从符号到码字的映射是一一对应的，因 此这个过程也称为无损编码。
第五章 数字视频处理技术
（2）MPEG格式。MPEG的英文全称是Moving Pictures Experts Group，运动图像专家组格式。 家 里 常 看 的 VCD 、 SVCD 、 DVD 就 是 这 种 格 式 。 MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用 了有损压缩方法从而减少运动图像中的冗余信息。MPEG 的压缩方法说的更加深入一点就是保留相邻两幅画面绝大 多数相同的部分，而把后续图像中和前面图像有冗余的部 分去除，从而达到压缩的目的。目前MPEG格式有三个压 缩标准，分别是MPEG-1、MPEG-2、和MPEG-4，另外， MPEG-7与MPEG-21仍处在研发阶段。
常见后缀
MPG
MPG
目标
时间 压缩情况
CD-ROM上的交互视频
1992年
数字电视
1994年
交互式、多媒体、低 码率视频 1998年
一部120分钟长的电影压 一部120分钟长的电影 保存接近于DVD画质 缩为1.2GB左右的大小 压缩为4-8GB的大小 的小体积视频文件
（3）DivX格式。DivX是由MPEG-4衍生出的另 一种视频编码（压缩）标准，也即我们通常所 说的DVDrip格式，它采用了MPEG4的压缩算 法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术， 说白了就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的 视频图像进行高质量压缩，同时用MP3或AC3 对音频进行压缩，然后再将视频与音频合成并 加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。 其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之 一。
1.本地视频格式
（1）AVI格式。Audio/Video Interleave（音频/视频隔行扫描）的缩写，
是将语音和影像同步组合在一起的文件格式。图像质量好，可以跨多个
数字视频基础知识
数字视频基础知识数字视频是现代社会中广泛应用的一种媒体形式。
它以数字信号为基础，通过图像编码、传输和解码等技术，实现对视频图像的采集、处理和展示。
数字视频的应用领域涉及电视、电影、广告、网络视频等众多领域。
本文将介绍数字视频的基础知识，包括视频编码、视频格式、视频分辨率和帧率等方面。
一、视频编码数字视频的编码技术是将连续的视频图像序列转化为数字信号的过程。
常见的视频编码标准有MPEG-2、H.264、H.265等。
这些编码标准通过对图像进行压缩，实现了视频数据的高效传输和存储。
视频编码的核心原理是空间和时间的冗余性去除，即通过图像的相似性和相邻帧之间的相关性，减少视频数据的冗余程度。
二、视频格式视频格式是指数码视频文件的存储和传输格式。
常见的视频格式包括AVI、MOV、MP4、MKV等。
这些格式不仅包含视频数据，还可以携带音频数据、字幕等相关信息。
不同的视频格式适用于不同的应用场景，选择合适的视频格式可以提高视频的传输和播放效果。
三、视频分辨率视频分辨率是指视频图像的大小和清晰度程度，通常以像素为单位来表示。
常见的视频分辨率有1080p、720p、480p等。
数字视频的分辨率决定了图像的细节和清晰度，高分辨率的视频图像能够更真实地还原真实场景，但也需要更大的存储和传输带宽。
四、帧率帧率是指视频中每秒显示的图像帧数。
常见的帧率有24fps、30fps、60fps等。
帧率的选择直接影响到视频图像的流畅度和感官效果。
较低的帧率可能导致视频卡顿和画面不连贯，而较高的帧率则能够呈现出更加细腻和流畅的动态效果。
五、视频编解码器视频编解码器是视频编码和解码的工具软件或硬件。
常见的视频编解码器有X264、X265、FFmpeg等。
视频编解码器的作用是将视频数据进行压缩编码和解码还原，实现视频文件的传输和播放。
六、数字视频的应用数字视频在现代社会中有着广泛的应用。
电视、电影、广告等传统媒体领域，数字视频成为了主流媒体形式。
2021年北京市高清数字视频监控系统技术规范-5-19_xj
北京市高清数字视频监控平台联网建设技术规范北京市公安局二〇一三年五月目录前言（待补） (4)1.全局高清数字视频监控平台联网总体架构 (4)1.1总体联网架构 (5)1.2三级平台的统一管理 (6)1.2.1高/标清模拟域概述 (8)1.2.2高/标清数字域概述 (8)1.2.3统一控制权限 (9)2.公安联网平台 (9)2.1总体架构 (10)2.2功能要求 (11)2.2.1业务功能 (11)2.2.2管理功能 (11)2.3性能要求 (11)2.4接口要求 (11)2.4.1安全接入平台 (11)2.4.2与身份认证系统对接 (12)2.4.3与公安部联网平台对接 (12)2.4.4与公安网视频应用系统对接 (12)2.4.5与PGIS平台对接 (13)2.4.6与警综、情报等平台对接 (13)2.4.7与视频图像信息库对接 (13)3.高/标清数字平台 (14)3.1总体架构 (14)3.2功能要求 (15)3.2.1业务功能 (15)3.2.2管理功能 (17)3.3性能要求 (20)3.3.1扩展性能 (20)3.3.2联网容量和并发性能 (20)3.3.3单机能力 (20)3.3.4时延要求 (21)3.3.5图像质量 (21)3.3.6可靠性 (21)3.4存储设备要求 (22)3.4.1存储体系结构 (22)3.4.2存储架构 (23)3.4.3存储系统功能 (24)3.4.4存储格式要求 (25)3.5IPv6的支持 (25)3.6接口要求 (25)3.6.1与身份认证系统对接 (25)3.6.2上下级平台对接 (26)3.6.3与非标下级平台对接 (27)3.6.4与GIS平台对接 (28)4.高/标清模拟监控平台 (28)4.1总体架构 (28)4.2功能要求 (30)4.2.1业务管理 (30)4.2.2管理功能 (31)4.3性能要求 (39)4.3.1联网容量 (39)4.3.2时延要求 (39)4.3.3可靠性 (40)4.4主要设备要求 (40)4.4.1模拟域管理控制服务器 (40)4.4.2媒体网关 (41)4.4.3前端设备 (41)4.4.4综合媒体调度控制单元 (42)4.4.5存储设备 (43)4.4.6字符叠加设备 (44)5.模拟监控平台与数字平台互联及统一权限管理 (44)5.1统一控制权限的实现原则 (45)5.1.1支持数模混合的统一管理控制 (45)5.1.2编号统一规划 (45)5.1.3干线策略 (45)5.2统一控制权限的实现要求 (46)5.2.1权限机制 (46)5.2.2级别与权限 (46)5.2.3平台互联协议转换要求 (46)5.3平台互联的媒体转换要求 (48)6.增值应用扩展 (48)附录A 节点和摄像机编号规则 (48)A.1编号结构 (48)A.2模拟节点与数字节点编号规则 (49)A.3高清与标清摄像机编号规则 (49)A.4一级、二级节点编号表 (49)附录B 摄像机编号转换规则 (52)B.1国标与地标的转换规则 (52)B.2国标与9位编号的转换规则 (52)B.3地标与9位编号的转换规则 (52)前言（待补）目前，北京的各个分县局都建设了图像信息系统，市公安局也实现了图像信息系统的部分联网，平安城市的建设正处于由传统的模拟监控转向高标清数模混合视频监控系统的现状，逐步过渡数字化高清监控系统。
第四章-数字视频处理技术课件
5
多媒体技术基础及应用
§3
数字视频的特点
➢ 数字视频可以无失真地进行无限次拷贝，
而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误
差积累，产生信号失真。
➢ 模拟视频长时间存放后视频质量会降低，
能将计算机上的视频信号发送到电视机上输
出的视频转换卡、能将录像机、摄像机等视
频源产生的模拟信号进行数字化和编辑处理、
存储回放的视频采集卡、目前已经不太使用
了电影卡或叫电影解压缩卡或视频解压卡、
能接收电视信号，并在计算机上播放的电视
卡或电视接收卡。
7
多媒体技术基础及应用
§3.2 视频信号获取技术
视频采集卡——功能
15
多媒体技术基础及应用
§3
MPEG标准
MPEG-1：数字电视标准，1992年正式发布。 MPEG-2：数字电视标准。 MPEG-3：已于1992年7月合并到高清晰度电视(HighDefinition TV，HDTV)工作组。 MPEG-4：多媒体应用标准(1999年发布)。 MPEG-5：直至目前还没有见到定义。 MPEG-6：直至目前月还没有见到定义。 MPEG-7：多媒体内容描述接口标准(正在研究)。
11
多媒体技术基础及应用
VGA输出
视频采集卡
S-Video 输入
VGA输入 连接口
VGA输出
VGA显卡卡
连接口
S-Video输出
§3
显示 器
录象机
12
多媒体技术基础及应用
§3
软件安装
数字音视频技术讲义第二章 数字视频基础
2.2 光和电磁波谱--• 人类感受到的可见光的彩色范围占电磁 波的一小部分。 • 电磁波可用波长、频率或能量来描述。
2.3 图像感知和获取
• 各类图像都是由“照射”源和形成图像 的“场景”元素对光能的反射与吸收相 结合而产生的。 • 照射可由电磁能源产生：如雷达、红外 线、X射线。---, • 照射可由非传统光源产生：如超声波、 计算机产生的照射模式。 • 把照射量变为数字图像的三种主要传感 器装置。如下图2.12。---,
• 人眼的锥状细胞是彩色视觉的传感器， 实验结果已确定人眼中的6~7百万个锥状 细胞可分别对应于红（65%，700nm ）、 绿 （ 33% ， 546.1nm ） 、 蓝 （ 2% ， 435.8nm ）3个视觉。 • CIE标准只是实验数据的近似，没有单--。 • 图2.2.6显示了人眼对红、绿、蓝光吸收 的平均试验曲线。 • 当 λ ＜ 400nm或 λ ＞760nm时，V（λ ） =0，说明了人眼已没有亮度感觉。
2.4.2 数字图像表示
• 取样和量化的结果是一个实际矩阵。 • 假如一幅图像f(x,y)被取样，则产生的数 字图像有p行q列。 • 坐标（x,y）的值是离散量，对离散坐标 量取整。 • 原点的坐标值是（x,y）=（0,0）其它依 次类推。
2.4.3 空间和灰度级分别率 • 取样值是决定一幅图形空间分辨率的主 要参数。 • 灰度级分辨率是指灰度级别中可分辨的 最小变化。 • 考虑到硬件方面的因素，灰度级数通常 是2的整数次幂，一般取8比特。 • 通常把大小为P*Q，灰度为L的数字图像 称为空间分辩率为P*Q像素、灰度级分 辩率为L的数字图像。
2.5 三基色原理
• 根据人眼的视觉特性，在彩色重现过程 中，并不要求恢复原景物辐射光的光谱 成分，重要的是应获得与原景物相同的 彩色感觉。 • 比若，某一单色光的彩色感觉，也可以 由不同光谱分布的色光的组合而成。
多媒体教学资源中的数字视频技术
计算 机 技 术 的 不 断发 展 ， 字视 频 在 教 学 中的 应 用 越 来 越 广 泛 。 本 文将 论 述 数 字视 频 的 特 点 ， 字视 频 的压 缩 格 式 ， 数 数 以及 数 字视 频技
术教 学过 程 中的应 用 。
关键 词 ： 多媒 体 ； Ｖ ； ＭＰ Ｇ； Ａ Ｉ Ｅ ＲＭ／ Ｖ Ｂ； ￣ＩＶ 多媒 体 课 件 ； Ｉ 网络 教 学
维普资讯
・
多媒 体 技 术 ・
多媒体教 学资源中的数 字视频技 术
祁 冰 （ 江西景德镇高等专科学校数学与计算机系 ， 江西 摘 景德镇 ３３０ ） ３０ ０ 要： 视频技术是教 学资源应 用中的重点和难点 ， 目前教学资源 中对视 频信 号采集、 存储和压缩都存在 着一定的 困难。但 随着
载后 才能播放 。 通 过上面 我们可 以看到 Ｒ ／ ＭＶ Ｍ Ｒ Ｂ文件属 于流媒 体文件 ， 压缩量大 ， 文件小 ， 但清晰度方面相 比 Ａ Ｉ ＭＰ Ｅ文件要差一 Ｖ和 Ｇ 些， 但这种格式 的视频文件非 常便 于存储 与传输 ， 经常用于 网络 教 学之中 。Ｍ Ｅ Ｐ Ｇ文件 中的四种分 级格式 ， 各有千秋 ， 但在我个 人 认为现 在的技术 与条件下 ， Ｅ １ 式有点 老 ，它只支持 ＭＰ Ｇ一 格 Ｖ Ｄ光盘的存储 ， Ｃ 记录时间过短 ， 画面质量也不高。 虽然 ＭＰ Ｇ Ｅ 一 ４格式 画面清晰 ， 数据量小 ， 但对 解码 器的要求太高 ， 在将来也许 会是成 为主流 ，但 现在学校的条件和技术 ，在教学 中很少使用 ＭＥ 一 Ｐ Ｇ ４格式的视频文件 。ＭＰ Ｇ ２格式 的视频文件 ， 图像清 Ｅ 一 它 晰， 数据量不大 ， 支持 Ｄ Ｄ光盘存储 ， 张 ４ Ｇ的 Ｄ Ｖ 一 ． ７ ＶＤ光盘能 储存大约 １０分钟左右的 ＭＰ Ｇ ２格式的视频文件 。所 以我个 ２ Ｅ一
第五章 数字视频处理技术
5.3 利用Premiere进行视频创作
现阶段，非线性编辑在影视剪辑和电视节目包装技
术中占主导地位是一个不争的事实，而层出不穷的 非线性编辑技术和特技等可以让电影、电视效果更 加具有艺术性和视觉冲击力。
5.3.1 Premiere简介
Premiere是目前流行的非线性编辑软件，是数码视
频编辑的强大工具，它是Adobe公司基于Macintosh （苹果）平台开发的视频编辑软件，它集视频、音
，是目前主流的网络视频格式 。Real Networks所制定 的音频、视频压缩规范称为Real Media，相应的播放器 为RealPlayer。 （4）RMVB格式:是一种由RM格式升级延伸出的视频格式。
RMVB中的VB是指Variable Bit Rate（可变比特率 ，简
称VBR）。
5.1.3 视频的播放
的动画效果，它将运动特效设置为了视频剪辑固有 的视频特效。并能为运动特效中的参数设置关键帧
，使对象按照设定路径进行运动。将素材拖入轨道
后，在特效选项卡中可以看到Premiere Pro的运动
设置窗口。
其中，“位置”可以设置被设置对象在屏幕
算机。另外还有MPEG文件（*mpg）、VCD上的DAT文件（
*dat）以及网络上常用的Real Video文件（*rm）。不同格 式的文件其编码原理不同，其获取方式及所支持的播放软
件也不尽相同。
5.2.1视频获取方式
最常见的使用视频采集卡配合相应的软件来采集录
像带上的素材。
另一种方法是利用豪杰解霸等软件截取VCD上视频
（4）拖动“播放进度”滑块至捕捉的结束帧，执行
“控制”→“选择结束点”菜单命令。
（5）执行“控制”→“保存MPG片段”菜单命令，在
本科专业认证《数字视频处理与分析》课程教学大纲
《数字视频处理与分析》课程教学大纲（Digital Video Processing andAnalysis）编写单位：计算机与通信工程学院计算机科学与技术系（教研室）编写时间：年月《数字视频处理与分析》课程教学大纲一、基本信息课程名称：数字视频处理与分析英文名称：Digital Video Processing and Analysis课程类别：专业教育课程课程性质：选修课课程编码：Z081200105学分：2总学时：32。
其中，讲授24学时，实验0学时，上机8学时，实训0学时适用专业：计算机科学与技术专业卓越工程师先修课程与知识储备：算法与C语言程序设计、数据结构、多媒体技术等。
后继课程：机器学习、模式识别等。
二、课程简介：视频图像处理与分析是一门专业选修课程，从学科性质上看，它是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程。
视频图像处理已成为心理学、生理学、计算机科学等诸多方面学者研究视觉感知的有效工具。
随着计算机的发展，以及应用领域的不断加深和扩展，视频图像处理技术已取得长足的进展，出现了许多有关的新理论、新方法、新算法、新手段和新设备，并在军事公安、航空、航天、遥感、医学、通信、自控、天气预报以及教育、娱乐、管理等方面得到广泛的应用。
本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事计算机视觉领域相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作打下坚实的基础。
三、教学目标1、课程思政教学目标：通过本课程的学习，使学生充分了解计算机视频图像处理领域的科学发展史，重点了解视频图像处理领域中国科学家的贡献，熟悉本领域国内外企业的发展现状及领先世界的技术和产品。
了解视频图像处理领域相应的国家标准、法律法规；学会一定的沟通、组织、团队合作的社会能力。
通过课程思政教学，培养爱国、爱党、具有良好的职业道德和高度职业责任感的专业人才。
2、课程教学总目标：通过本课程的学习，使学生能熟练地掌握视频图像处理的基本理论和方法，并能应用这些基本方法开发数字图像处理系统。
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2.
数字电视反向传输采用的调制
在双向传输中，用户端的数据(如用户上网(Internet)数据、视频点播 数据、计算机数据、各种计费数据等)需要传向前端，由于用户数为千家万 户，千家万户的数据汇集到前端，数据中夹杂着各种噪声也一起涌向前端， 形成所谓的“漏斗效应”，为克服它，必须选择抗干扰性能很强的调制方 式。目前采用的主要调制方法如下： (1) 四相相移键控(QPSK)调制; (2) 离散小波多音调制(DWMT); (3) 同步码分多址(S-CDMA); (4) 同步离散多音调制(SDMT)。
(1) 数字电视卫星传输时，由于传输的距离较远，要求采用抗干扰能 力较强的调制方法。一般采用四相相移键控调制(Quadrature Phase-Shift
Keying，QPSK)。这种调制方法抗干扰能力较强，但频谱利用系数较低(理
论值为2b/(s· Hz))。
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(2) 数字电视有线传输时，由于采用光纤或同轴电缆作为传输媒介，
Logo 5.3 振幅键控（ASK）
三种基本数字调制方式
1 振幅键控ASK t 0 1 0
频移键控FSK t
相移键控PSK t
Logo 5.3.1 二进制振幅键控（2ASK） 2ASK原理
2ASK信号的码元“1”和“0”分别用两个不同的振幅A 和0表示。 2ASK信号的频率和初始相位保持不变。 2ASK信号的时域表达式
VSB
可选用
调 制
RF 上变频
段同步
场同步
场同步 ATSC的RS码(n,k,t)取值为（207，187，t =10）， 目的是打碎TS流包中可能出现的长“1”、长 在不附加纠错码字的前提下用改变 每段的总码长n=207个符号，有效数据k =187符 “0”，避免信号在低频段频谱上有大的能量 数据码字（以比特或字节为单元） 号，8比特/符号，监督段为2t＝20符号，纠错 ，不适应信道的传输特性。数据随机化也称 传输顺序的方法来提高接收端抗突 能力为10个字节。 为能量扩散或数据加扰，使频谱主要能量段 发误码能力。 向上端移动。
载波信号 cos(ω0t)
开关法
载波信号 cos(ω0t) 2ASK信号 sASK(t)
基带信号A(t)
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2ASK信号的非相干解调——包络检波
输入 sASK(t) 带通 滤波 全波 整流 低通 滤波 抽样 判决 输出 A(t)
定时脉冲
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包络检波器各点的波形
输入 t 全波 整流 低通 滤波 1 输出 t 0 1 0 1 1 0 0 1 0 t
带 调 载 载 纠 多 编
信息码率 移动接收
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5.2
数字电视系统调制方式
为什么要进行数字调制
随着人们对电视图像质量的要求越来越高，数字电视(DTV)和高清晰
度电视(HDTV)应运而生，HDTV不压缩时的图像信息速率接近1 Gb/s。要将
如此大量的信息传送至用户家中，图像压缩编码系统与传输系统是两大关 键技术环节。图像压缩编码已提出了MPEG系列标准。在数字电视传输时， 为提高频谱利用率，必须进行数字调制。世界上三大数字电视传输标准 (ATSC、DVB、ISDB)中，信道编码方案大体相似，但在调制方式上仍有不同 选择。而且，不同的传输方式(卫星、地面广播、有线)采用不同的调制方 式。
2ASK的带宽 B2ASK = 2 BA
1 [ ( f f 0 ) ( f f 0 )] 16
Logo
2ASK信号的频谱图
PA ( f )
fc
O
fc
PASK ( f )
f
f0
O
f0
f
Logo 5.3.2 多进制振幅键控（MASK）
引言 二进制中，每码元传输1比特信息； M 进制中，每码元传输传输 k 比特的信息，有 k = log2 M 或 M = 2 k 二进制键控信号的信噪比为
t
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2ASK信号的相干解调
输入 sASK(t) 带通 滤波 低通 波器 抽样 判决 输出 A(t)
本地载波 cos(ω0 t)
定时脉冲
Logo
相干解调器各点的波形
输入 本地 载波
t
t
相乘
低通 滤波
1 输出 0 1 0 1 1 0 0 1 0
t t
t
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2ASK信号的功率谱密度
RS码
RS码是Reed和Solomon 二位研究者发明的，故称为 里德－索罗蒙码，简称RS码。它是一种适合于多进制的、 具有强纠错能力的循环码，为非二进制的纠错码。
Logo ATSC信道编码与调制系统
测试信号 多 信源 数据流 数据 随机 化 RS 编 码 数 据 交 织 格 栅 编 码 路 复 用 导 频 加 入 预 均 衡 滤 波
设二进制序列 A(t) 的功率谱为 PA( f ) ，则2ASK信 号的功率谱密度为 P2ASK ( f ) 1 PA ( f f 0 ) PA ( f f 0 ) 4 2ASK信号的功率谱为基带信号功率谱的线性搬移。 0-1等概率单极性NRZ码的功率谱密度
PA ( f ) T Sa ( π f T ) 1 ( f ) 4 4
Logo ATSC信道编码与调制系统
测试信号 多 信源 数据流 数据 随机 化 RS 编 码 数 据 交 织 格 栅 编 码 路 复 用 导 频 加 入 预 均 衡 滤 波 VSB 调 制 RF 上变频 可选用
段同步
场同步
场同步 TCM编码有助于提高抗随机噪声干 扰的能力。它将卷积编码与调制技 术结合一起，在不增加信道带宽和 不降低信息速率下获得3～4dB的编 码功率增益。
A cos( 0t ) s2ASK (t ) 0 发送“ ”时 1 发送“0”时
通常称为通断键控（OOK）。
Logo
2ASK信号的典型波形
1 数字基 带信号
t
0
1
0
1
1
0
0
1
0
2ASK 信号
t
Logo
2ASK信号的调制 相乘法 基带信号
A(t)
2ASK信号 sASK(t)
传输条件较好，干扰较弱，一般采用多电平正交幅度调制(Multilevel
Quadrature Amplitude Modulation，MQAM)方式。这种调制方法的频 谱利用系数较高，抗Biblioteka 扰能力次于QPSK。Logo
(3) 数字电视地面广播时，由于要考虑室内接收和移动接收情况，此 时，室内电磁波受到严重的屏蔽衰减、墙壁之间的反射，以及天电干扰、 电火花干扰; 移动接收时受多普勒效应影响和信号的多径反射等，要求采 用抗干扰能力极强的调制方式。欧洲采用编码正交频分多路调制(Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing，COFDM)方式，这种方式 的抗干扰能力极强，它可满足移动接收的条件。美国采用多电平残留边带 调制(Multilevel Vestigial Side Band，M-VSB)方式，这种调制方式的频谱 利用率较高，虽然它能满足美国地理条件和房屋结构情况下的室内接收， 但不能满足移动接收。我国有的实验方案中提出采用偏臵正交幅度调制 (Offset-QAM)方式，通过实验，可满足移动接收的苛刻条件，而且频谱利 用率也较高。在地面监控无线图像传输系统中，常采用扩频调制方式，该 方式抗干扰能力较强，但频谱利用率较低。
Logo ATSC 的格栅编码器
干扰抑制滤波器 预编码器 X2 8电平符号映射器
格栅编码器
Y2
Z2
Z2 Z1 Z0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
R
-7 -5 -3 -1 +1 +3 +5 +7
D X1 Y1 D D Z1 Z0
R
D=12符号延时
Logo ATSC信道编码与调制系统
可选用
测试信号 多
信源 数据流 数据 随机 化
RS 编 码
数 据 交 织
格 栅 编 码
路
复
用
导 频 加 入
预 均 衡 滤 波
VSB
调 制
RF 上变频
段同步
场同步
场同步 信道编码
数字调制
Logo 三种数字地面广播系统的比较
欧洲 DVB-T 6.6,7.6MHz 宽 COFDM 制 QPSK、 频调制 DQPSK、16QAM、64QAM 16QAM、64QAM 5.6MHz:1045 行(2K 模式)5617 行(8K 模式) 1705 行(2K 模式) 频 数 432kHz:109 行(2K 模式) 433 行(8K 模式) 6817 行(8K 模式) 错 卷积(1/2,2/3,3/4,5/6,7/8)+RS(204,188) 工方式 MPEG-2 系统 MPEG-2 系统 码 MPEG-2 编码 5.6MHz:3.68Mb/s～21.46Mb/s 432kHz:283kb/s～1.65Mb/s 可以 MPEG-2 编码 4.35Mb/s～31.67Mb/s 可以 日本 ISDB-T 5.6MHz,432kHz COFDM 美国 ATSC ATV 5.6MHz 8VSB 8VSB 单载频 2/3 格码+ RS(207,187) MPEG-2 系统 MPEG-2 编码（声音为 AC-3） 19.39Mb/s 不可以
2
Logo
0-1等概率2ASK信号的功率谱密度
2 PA ( f ) T Sa ( π f T ) 1 ( f ) 4 4
P2ASK ( f ) 1 PA ( f f 0 ) PA ( f f 0 ) 4