《數(shù)字電視原理》課程教學(xué)的若干思考

秦雷 盧官明 杭平華

摘 要：本科生的專業(yè)教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是掌握本課程科學(xué)思想和關(guān)鍵技術(shù)的脈絡(luò)。本文在《數(shù)字電視原理》課程教學(xué)中注重本課程與前導(dǎo)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系、不同知識點(diǎn)之間的聯(lián)系以及課程各個層次之間的聯(lián)系，力求授人以漁，激發(fā)學(xué)生對于專業(yè)的興趣，引導(dǎo)他們在已有知識體系的基礎(chǔ)上自我探索。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視原理 課程教學(xué) 思維培養(yǎng)

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（b）-0181-01

《數(shù)字電視原理》是廣播電視工程、電子信息工程和通信工程等專業(yè)學(xué)生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程覆蓋面廣，涵蓋了模擬電視基礎(chǔ)知識、音視頻信號捕獲、信源編碼、數(shù)字通信、顯示和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。另外，近年來，廣播電視行業(yè)新概念、新技術(shù)和新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，如3DTV，超高清數(shù)字電視等。在64個學(xué)時(shí)內(nèi)面面俱到對于“教”和“學(xué)”雙方都是不太現(xiàn)實(shí)的。作者認(rèn)為，本科生的專業(yè)教學(xué)不同于職業(yè)培訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)的是掌握本課程科學(xué)思想和關(guān)鍵技術(shù)的脈絡(luò)，力求授人以漁，激發(fā)學(xué)生對于專業(yè)的興趣，引導(dǎo)他們在已有知識體系的基礎(chǔ)上自我探索，這也符合現(xiàn)代終身學(xué)習(xí)理念。作者在課程教學(xué)過程中也始終貫穿這一核心思想，授課內(nèi)容努力做到的廣度和深度的平衡，取得良好的教學(xué)效果。現(xiàn)將若干思考總結(jié)如下，希望能對以后的教學(xué)有所裨益。本課程選用的教材是《數(shù)字電視原理》[1]，由南京郵電大學(xué)盧官明教授主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，該教材是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，在源頭上保證了課程教學(xué)的質(zhì)量。

1 本課程與前導(dǎo)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系

本課程主要內(nèi)容建立在數(shù)字信號處理、通信原理和信息論等前導(dǎo)專業(yè)基礎(chǔ)課之上。所以，在講授相關(guān)知識點(diǎn)時(shí)，要強(qiáng)調(diào)知識的源頭，這樣一方面讓學(xué)生明白以前所學(xué)課程都是很有用的，同時(shí)也是鼓勵學(xué)生用所學(xué)的知識去解決問題。比如在講授電視信號數(shù)字化時(shí)，從數(shù)字信號處理中的奈奎斯特采樣定理出發(fā)，在符合人耳和視覺特性基礎(chǔ)上，選擇合適的采樣速率。為了提升學(xué)生的興趣，給學(xué)生提了一個問題，是不是采樣一定要高于最高帶寬的2倍呢？目前，學(xué)術(shù)界最熱門的研究方向—壓縮感知，能夠充分利用信號中的稀疏特性降低采樣速率，甚至比奈奎斯特采樣率低很多，信號捕獲完后直接完成壓縮，這對于超高清圖像捕獲和處理很有吸引力。視頻信號采樣中還有一個很重要的方面是量化，現(xiàn)有的技術(shù)采用8或10比特量化，隨著硬件技術(shù)和顯示能力的進(jìn)步，為了更好地顯示和還原色彩，國際最前沿的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.265和超高清數(shù)字電視系統(tǒng)已經(jīng)支持10或12比特量化。諸如此類，在講清楚基礎(chǔ)原理的前提下，盡量把相應(yīng)的最新進(jìn)展呈現(xiàn)給學(xué)生。同時(shí)，作者也一再向?qū)W生強(qiáng)調(diào)，任何專業(yè)知識都是有時(shí)效性的。比如，老教材都說ATSC不支持移動接收，而最新的ATSCM/H已經(jīng)支持移動接收。以此鼓勵學(xué)生不要迷信課本，敢于質(zhì)疑，激發(fā)他們的獨(dú)立思考能力，這是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的關(guān)鍵一步。

2 不同知識點(diǎn)之間的聯(lián)系

有些老師認(rèn)為，從世界發(fā)展趨勢看，數(shù)字電視馬上全面取代模擬電視，那么模式電視的知識部分可以大幅減少，多講新技術(shù)。作者認(rèn)為模擬電視雖然過時(shí)了，但是模擬電視的知識沒有過時(shí)。電視系統(tǒng)進(jìn)化的目的就是為了提供更好的視覺體驗(yàn)，不管是模擬電視還是更高級的電視系統(tǒng)，最基本問題就是確定圖像格式，其圖像格式是根據(jù)當(dāng)時(shí)所能達(dá)到的技術(shù)能力決定的。如果不對光的特性、色度學(xué)中三基色原理和配色方程、人眼視覺特性，電視信號的掃描方式等模擬電視知識闡述清楚，學(xué)生就很難深入理解數(shù)字電視的相關(guān)內(nèi)容。比如直接講高清晰度數(shù)字電視格式是1920×1080p，學(xué)生在潛意識中就非常困惑，為什么定這個數(shù)字呢，其它不可以嗎？事實(shí)上也確實(shí)如此，超高清數(shù)字電視研究還是從圖像格式、彩色編碼和彩色管理等最基本的內(nèi)容開始。為了增加課堂的趣味性，作者舉例了夏普電視的四色原理是如何在傳統(tǒng)三基色原理基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)視覺體驗(yàn)。

信源壓縮編碼方法有多種，除了熵編碼中的哈夫曼編碼、算術(shù)編碼、游程編碼，還有預(yù)測編碼和變換編碼等，這些編碼方式的基本原理貌似各不相同，實(shí)施的方法更是多樣化，學(xué)生覺得內(nèi)容繁多，難于掌握。我們在講解哈夫曼編碼基本原理后，舉例：一組等概分布的符號和另一組非等概分布的符號，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)哈夫曼編碼對于非等概分布符號壓縮效率更高，而且概率分布越不均勻，壓縮效率就越高。在講解后續(xù)算術(shù)編碼和游程編碼時(shí)，我們再一次強(qiáng)調(diào)“不均勻性”這個概念，只不過“不均勻性”的表現(xiàn)方式不同而已。預(yù)測編碼和變換編碼的基本原理可以理解為對于原始信號做預(yù)處理，把“不均勻性”更好地表現(xiàn)出來，便于后續(xù)的熵編碼更好地壓縮。有了這種認(rèn)識，學(xué)生就能從更高層次以統(tǒng)一的觀點(diǎn)來看待各種壓縮技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，在信源編碼標(biāo)準(zhǔn)章節(jié)中，學(xué)生就能很自然地理解混合編碼框架。這個框架在H.261標(biāo)準(zhǔn)中開始采用，成為后續(xù)的一系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（包括最近馬上頒布的H.265）的基石。綜上，我們看到只有把離散的知識點(diǎn)組成一顆完整的知識樹，理出其脈絡(luò)，才能舉重若輕地掌握知識。

3 課程各個層次之間的聯(lián)系

對于專業(yè)基礎(chǔ)課乃至專業(yè)課，作者的觀點(diǎn)是課程教學(xué)不是簡單的知識傳授，應(yīng)該盡量向?qū)W生介紹這些知識的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，讓學(xué)生學(xué)會“學(xué)以致用”，而不是考完試就忘記，實(shí)際工作時(shí)又茫然，覺得在學(xué)校中學(xué)到的知識沒什么用。因此，從本課程講授的一開始，我們就強(qiáng)調(diào)四個層次：理論、標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)）、產(chǎn)品和市場。在講授相關(guān)章節(jié)時(shí)，我們會向?qū)W生指出這部分內(nèi)容屬于哪個層次。特別在講授標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的章節(jié)中，我們向?qū)W生展示理論如何轉(zhuǎn)化為技術(shù)，通過剖析現(xiàn)有產(chǎn)品中的關(guān)鍵技術(shù)，闡明技術(shù)如何轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。當(dāng)然，課堂的重點(diǎn)還是理論和標(biāo)準(zhǔn)兩個層次，在必要的時(shí)候，也提一點(diǎn)產(chǎn)品和市場，學(xué)生聽了后就很有興趣。通過這種教學(xué)方式，我們把課堂教學(xué)延生開來，強(qiáng)調(diào)的是知識的應(yīng)用和價(jià)值的創(chuàng)造，激發(fā)學(xué)生對于專業(yè)的興趣。

4 結(jié)語

廣播電視行業(yè)的新技術(shù)新應(yīng)用更新很快，由于學(xué)校本身和產(chǎn)業(yè)界多少有脫節(jié)，不能指望課堂上學(xué)的專業(yè)知識管用多少年。所以，本科生的專業(yè)教學(xué)不同于職業(yè)培訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)的是掌握本課程科學(xué)思想和關(guān)鍵技術(shù)的脈絡(luò)，要授人以漁，激發(fā)學(xué)生對于專業(yè)的興趣，引導(dǎo)他們在已學(xué)知識的基礎(chǔ)上自我探索，這也符合現(xiàn)代的終身學(xué)習(xí)理念。作者在《數(shù)字電視原理》的課程教學(xué)過程中一直貫穿這一核心思想，注重本課程與前導(dǎo)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系、不同知識點(diǎn)之間的聯(lián)系以及課程各個層次之間的聯(lián)系，根據(jù)學(xué)生的反饋，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧官明，宗昉.數(shù)字電視原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社.