数字视频技术总复习题

1数字视频技术总复习题一基本概念填空题1摄像机在拍摄时，通过光敏器件，将光信号转换为电信号，这种电信号就是（RGB）信号。2模拟彩色电视机的制式主要有（NTSC制、PAL制和SECAM制）；中国、朝鲜等国家采用（PAL）制式彩色电视机标准。3电视机的扫描方式有（隔行扫描和非隔行扫描（逐行扫描））之分。4行频fH是指（每秒钟扫描多少行）；场频ff是指（每秒钟扫描多少场）；每秒扫描多少帧称为（帧频）fF。5PAL制式电视的场扫描频率是（50Hz）,周期为（20ms）；帧频是25Hz，是场频的（一半），周期为（40ms）。6彩色电视中，用Y、C1,C2彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号，C1，C2的含义与具体的应用有关。在NTSC彩色电视制中，C1，C2分别表示（I、Q）两个色差信号；在PAL彩色电视制中，C1，C2分别表示（U、V）两个色差信号；在CCIR601数字电视标准中，C1，C2分别表示（Cr，Cb）两个色差信号。7电视图像数字化常用的方法有两种，一种是（从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化）；另一种是（用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化，然后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCr，YUV，YIQ或RGB分量数据）。8NTSC制、PAL制和SECAM制共同的电视图像采样频率是fs=（13.5MHZ）。9目前数字电视图像使用（MPEG-2）video标准。10目前传输数字电视的主要方式是（卫星，地面广播和电缆）；用它们传输的电视分别称为（卫星数字电视、地面数字电视和有线数字电视）。11数字彩色电视机的制式主要有（ATSCDTV、DVB和ISDB）。中国等国家采用（欧洲DVB）制式数字彩色电视机标准。12数字电视的视频接口主要有（DVI、HDMI、UDI和DisplayPort）四种接口。13模拟电视信号转换为数字电视信号的过程是（模拟/数字转换编码过程），称可为（PCM调制脉冲编码调制），由（A/D转换器实现)。数字电视信号转换为模拟信号则称（PCM解调过程），由（D/A转换器实现）。14全数字电视系统的信源编码采用（MPEG-2标准对数字化视频信号进行）压缩编码，其目的是（降低数字信号的传输码率）。15全数字电视系统压缩编码后的数字视频信号在调制前，为了保证在传输工程中尽可能减少差错，通常还要加入（用于纠错的RS码和卷积码）。其目的是（提高数字信号的传输的可靠性）。16为了在编码中实现最大的压缩比，MPEG使用三种类型的图像，分别是（I帧、P帧和B帧）。17VCD视频压缩采用（MPEG-1）标准，图像分辨率为（352×240）；DVD视频压缩采用（MPEG-2）标准，图像分辨率为(720×480).18信息熵表示的是（信源产生信息量的大小）。信息熵越大，不确定度越大，所含信息越多。2二基本原理和简答题1画出数字电视机的基本组成，并说明数字电视机的工作原理。答：在数字电视信号发送端，视像信号经过视像编码器压缩和编码，声音信号经过声音编码器压缩和编码，它们的输出与其他数据，或其他电视节目数据，经过多路复合器和传输格式生成器形成MPEG-2传输数据流，再通过FEC编码器，调制器和上行转换器发送到数据传输信道上。在数字电视信号接收端，来自数据传输媒体的电视信号通过下行变换器、解调器、FEC解码器、传输格式清除器、多路分解器和视像解码器与声音解码器等功能块，将来自数据传输信道的信号还原成视像信号、声音信号和其他数据，或其他电视节目数据。2说明图像视频DCT压缩编码的工作原理和实现过程。解答：（1）工作原理如下：（2）实现过程第一步：DCT变换。构造N×N块合并N×N块DCT量化编码IDCT反量化解码输入输出DCT编码压缩系统框图3第二步：量化处理降低每个DCT系数的比特数。第三步：Z扫描并／串转换。第四步：游程编码传输。3MPEG-2视频数据流由几个层次组成？各是什么？用图说明MPEG-2视频数据流的分层结构，并说明每个层次的功能和作用。答：为了便于对图像序列的随机访问和编辑，MPEG对视频数据流规定了分层的结构（六个层次）:Ⅰ图像序列层（VideoSequencelayer）Ⅱ图像组层（GroupofPicture）Ⅲ图像层（Picture）Ⅳ宏块条/片层（Slice）Ⅴ宏块层（Macroblock）Ⅵ块层（Blocklayer）①图像序列：图像序列就是一个被处理的连续图像，是由图像组构成的，它包含序列头、若干个图像组层的数据以及序列终止符。②图像组(GOP)：图像组是为方便随机存取而加的，其结构和长度均为可变的，MPEG2对此没有硬性规定。图像组是随机存取视频单位，它由定义的一组或多组帧内编码帧（I帧）或非帧内编码帧（P帧或B帧）图像构成。每组包括组头，图像层数据，还有时间信息。GOP有两个参数，即长度(N)和帧重复频率(M)。③图像：图像是独立的显示单位，也是基本编码单位，由图像头和宏块条层数据组成。在MPEG-2中，图像可以是逐行的，也可以是隔行的，MPEG-1总是逐行的。④宏块条：宏块条包含若干个连续的宏块，是重新同步单位。宏块条的设置目的是防止误码的扩散，当一个宏块条出现误码时，不影响后续的宏块条解码。⑤宏块：宏块层由宏块头加块层数据组成，图像以亮度数据矩阵为基准分为16×16像素的宏块，宏块是进行运动补偿的基本单位。一个宏块包含４个8×8的亮度块，依据类的不同，一个宏块还包含㈠两个8×8色度块(R-Y和B-Y各一个，4:2:0取样时)、㈡四个8×8色度块(R-Y和B-Y各两个，4:2:2取样)或㈢八个8×8色度块(R-Y和B-Y各四个，4:4:4取样时)。4⑥块：块是MPEG码流的最底层，每个块是一个8×8像素的数据矩阵。每个块中只含有一种信号元素，即它或是亮度数据矩阵，或是某中色度数据矩阵。块是进行DCT运算的单位，宏块在进行DCT运算之前要被分成若干个块。4数字电视系统常用的几种调制方式各是什么？说明其调制意义。答：数字电视系统常用基本调制方式有QAM、VSB、QPSK和COFDM等四种。在具体应用中，根据不同的传输介质，采用了不同的调制参数。QAM(QuadratureAmplitudeModulation:正交调幅;16-QAM：16状态/电平正交调幅)VSB(VestigialSide-Band：残留边带；8-VSB：Trellis-Coded8-LevelVestigialSide-Band：8电平残留边带)QPSK(QuadraturePhase-ShiftKeying：四相／正交移相键控，与四状态QAM相同)COFDM(CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing：编码正交频分复用)5画图说明数字视频信号的发送和接收实现过程，并用图解释其信源编解码的实现过程。答：56数字电视接收机框图如下图所示，说明其工作原理。答：电视接收天线接收下来的信号经高频通道、中频放大，然后，送至视频检波得到模拟信号。再经A/D变换，变为数字信号，送入数字处理器中，进行数字降噪、数字轮廓校正、数字去重影、行频加倍、去闪烁处理、画中画处理等，最后送入D/A变换器中，变成模拟信号供显象管显示。7下图为万利达DVD—N980型影碟机电路原理图，按照电路中各器件的编号说明各个视频模块电路的作用，并说明整机的工作原理和过程。6答：该机视频信号处理电路，由MPEG2解码器U15(ZiVA-3)、视频编码器U31(Bt864)和DRAM存储器U16、U18等组成。MPEG-2解码过程如图所示，由DVD数字信号处理电路IC7001输出的MPEG数据流从送入ZiVA—3内部的节目流解码器，经节目流解码器后分离出视频数据包和音频数据包。视频数据包送入视频解码电路，根据盘片的不同类型进行相应的MPEG1/MPEG2解码，以恢复成压缩前的图像数据信号，并处理成8位YCbCr像素格式，从视频接口输出数字图像信号和行、场同步信号。视频编码器该机视频编码器由U31（Bt864）及外围元件组成（如图所示）。由ZiVA—3解码器输出的数字视频数据分别被送入Bt864，经内部PAL/NTSC制式编码、DAC转换得到复合视频信号或S-视频信号，分别输出到视频显示器上。整机的工作原理和过程：当光盘装载到位后，激光头识读的盘片类型信号，经微处理器IC6201识别确认后，输出控制信号至伺服处理IC2001，使其进入相应的VCD或DVD伺服方式，分别对主轴和聚焦伺服进行控制，激光头从光盘上读取的信息，经IC5202进行RF放大和伺服预放处理。伺服预放处理的聚焦、循迹、进给与主轴误差信号送入IC2001进行数字伺服处理，对各种机构进行伺服控制，以保证激光头准确地读取光盘的信息。该信息经IC5202RF放大后，送入IC7001进行解调处理。对于播放CD，VCD光盘的数据流进行EFM解调与CIRC纠错，处理成CD-ROM格式的数据流。对播放DVD光盘的数据流进行EFM+解调与纠错及地区码解密，恢复其DVD光盘格式的本来顺序。DVD-ROM格式变换和接口电路将光盘上读出的数字信号按DVD-ROM的格7式形成数据流，再经ECC误差校正处理电路，由IC7001内的ATAPI接口处理成8位数字信号，从180、182、184～189脚送入MPEG2解码芯片U15（ZiVA-3），与外挂的两只16MBSDRAM构成解码电路，在播放DVD光盘时，可解压还原成500线以上的视频数据，可解杜比AC—3，混成两声道输出，支持DTS数字输出，以及杜比前逻辑（Prologic）的数字多声道环绕声信号。经U15解压后得到的8位视频数据送入视频编码器U31（BT864），经U31内部D/A转换，PAL/NTSC编码，从其输出视频信号。8说明数字电视机顶盒的组成和工作原理。答：数字电视机顶盒的主要工作原理是通过天线或其他介质接收各种数据信息，然后通过解调、解复用、解码和音视频编码，在模拟电视机上观看数字电视节目和各种数据信息。机顶盒由调谐器、QAM解调器、解复用器、MPEG-2解码器、PAL视频编码器等组成。调谐器接收来自有线电视网的射频信号并变频为中频信号,然后进行Ａ／Ｄ转换为数字信号，经QAM解调器解调,输出包含音、视频和其他数据信息的传送流,传送流中一般包含多个音、视频流及一些数据信息。解复用模块接收MPEG传输流，从中分离出一个节目的PES数据，包括视频PES、音频PES以及数据PES。解复用模块中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，其输出是已解扰的PES。视频PES送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MPEG视频数据进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器输出立体声模拟音频信号，经音频输出电路输出。这样还原出来的模拟音、视频信号就可以在常规彩色电视机上显示出高质量图像和伴音效果。