信源編解碼技術(shù)在數(shù)字電視中的應(yīng)用

陸卓南

（作者單位：廣東省云浮廣播電視臺）

信源編解碼技術(shù)在數(shù)字電視中的應(yīng)用

陸卓南

（作者單位：廣東省云浮廣播電視臺）

信源編解碼技術(shù)在數(shù)字電視中有著極其重要的作用，它將數(shù)據(jù)進行壓縮，避免其冗余的增加，為信號的傳輸帶來了更多便捷，在一定程度上防止了外界因素對數(shù)據(jù)信號的干擾。本文從數(shù)據(jù)電視編碼的概念和內(nèi)部框架的分析出發(fā)，重點論證信源編解碼技術(shù)在數(shù)字電視中的應(yīng)用。

信源編解碼技術(shù)；數(shù)字電視；信號

數(shù)字化電視現(xiàn)在已經(jīng)在越來越大的范圍內(nèi)普及，多用于數(shù)字傳媒領(lǐng)域和通信領(lǐng)域。數(shù)字電視憑著其及時性和穩(wěn)定性的優(yōu)點受到越來越多人的關(guān)注。模擬信號的數(shù)字化也帶了很多問題，普通電視信號數(shù)字化后其數(shù)碼率和占有的帶寬會增大，對于儲存功能的要去就會加大。而信源編解碼技術(shù)就很好地解決了這個問題，通過其特有的方式降低了信號所占有的頻帶，同時大大提高了數(shù)字化電視的使用的普及性。

1　數(shù)字電視編碼的概念

編碼，是通過特定比特的二進制碼來表示量化成功后的值，每一個二進制數(shù)都有它獨特對應(yīng)的二進制的值，按照一定次序排列后就能得到由二進制的符號組成的數(shù)字信號流。

信息發(fā)生的來源就是信源，信源就是提供信息的對象。信源是個復(fù)雜的概念，有很多對象可以成為信源，我們更多在意的是信源發(fā)出的信息內(nèi)容和信息的載體或者形式。對信源進行編碼的過程就是對信息數(shù)據(jù)進行壓縮的過程，將信源發(fā)出的信號按照一定的次序進行排列，這樣可以保障信息傳輸?shù)恼鎸嵭院桶踩?。在允許一定失真的情況下，信源輸出可以以最小數(shù)量的比特來進行系統(tǒng)的描述成獨立分布的輸出形式。

將模擬信號進行數(shù)字化處理，是現(xiàn)代成像技術(shù)主要采用的方法，但是單一簡單的數(shù)字化處理還不能滿足直接進行運輸和存儲的條件，還需要進行各種處理后才能進行運輸和存儲。這些處理的方式包括信源編碼和信道編碼，信源編碼主要是為了提高傳輸效率，信道編碼主要是為了保障傳輸過程中數(shù)據(jù)信息的安全性。目前，我國采用的壓縮標準是國際通用的MPEG-2視頻壓縮標準和音頻數(shù)碼率壓縮標準。

二進制數(shù)字信號是由最基礎(chǔ)的模擬信號經(jīng)過一定處理過程后才得到的量化編碼，這其中不僅包含著取樣的過程，還包含著量化的過程。在這種精密處理之后得到的就是脈沖編碼調(diào)制信號，彩色全電視可以直接識別脈沖編碼調(diào)制信號，被稱作是全電視信號編碼。分量編碼就指的是在色差方面的編碼，也就是更加針對圖像元素的亮度。另外，數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)可以根據(jù)壓縮后是否可以保持原來的模樣分成有損壓縮和無損壓縮，有損壓縮會造成圖像元素的一定程度的失真，是極少部分專業(yè)人員才能感受的到的失真現(xiàn)象。數(shù)字電視編碼器的內(nèi)部框架

數(shù)字電視編碼器是一種壓縮編碼編織器，將模擬的電視信號就行壓縮并輸出實時TS流（見圖1），適用于很多需要實時傳送或者轉(zhuǎn)播的設(shè)備。

信源編解碼技術(shù)主要利用了圖像元素的空間相關(guān)性和時間相關(guān)性的兩個特點，這項技術(shù)去除了多余復(fù)雜和重復(fù)啰嗦的信息，只保留了數(shù)量極少的部分關(guān)聯(lián)性不大的數(shù)據(jù)信息進行出傳輸，大大節(jié)省了傳輸過程中所需要的帶寬和頻率，而接收到的這些關(guān)聯(lián)性不大的數(shù)據(jù)信息被按照一定的解碼算法進行，就能更高效地實現(xiàn)原始圖像的生成并可以保障原圖像的質(zhì)量。

2　信源編解碼技術(shù)在數(shù)字電視中的應(yīng)用

信源編解碼技術(shù)在數(shù)字電視中得應(yīng)用主要是通過信源編碼和信道編碼兩種重要的編碼技術(shù)來實現(xiàn)的，這兩種技術(shù)都采用了相同的技術(shù)原理，信源編碼的重點在于更好地壓縮圖片和保存文檔內(nèi)容，而信道編碼顧名思義，主要解決的問題是信號的傳輸問題。圖片的信號量大且信號的傳輸形式比較復(fù)雜。因此，只有進行壓縮，才能在數(shù)字電視中進行迅速的信號的傳輸。刪除掉信號中多余的重復(fù)或者啰嗦內(nèi)容，也就是與信息聯(lián)系性差的內(nèi)容。

2.1空間上

組成一幅圖片的圖像元素有很多，甚至有的圖片的圖像元素多達十幾萬個，因此有圖像元素就有可能有很大的相似性，這種現(xiàn)象多存在于兩個相鄰的圖像元素之間。在這種情況下，圖像元素在傳輸?shù)臅r候就會有很多相同數(shù)據(jù)的傳送，這就是空間上存在著的多余的重復(fù)或者啰嗦內(nèi)容。采用信源編碼技術(shù)，去掉數(shù)字電視圖片傳輸中多余的重復(fù)的數(shù)據(jù)信息，就可以盡可能地加快數(shù)據(jù)的傳輸速率。

2.2時間上

數(shù)字電視在時間上也會出現(xiàn)多余的重復(fù)現(xiàn)象。在很多情況下每一幀的圖片信息的數(shù)據(jù)差別都很小，這一點與空間相同，尤其是相鄰的圖片的信息和內(nèi)容基本上都是有很大共同點的，相隔越遠的圖片，相同點就越少，每一幀的圖片都是根據(jù)前一幀圖片的信息而改變的，也就是說，每一幀圖片的變化都是可以估量的。

2.3統(tǒng)計上

數(shù)字電視的圖像和聲音的信號數(shù)據(jù)中肯定是有著一定的規(guī)律的，尤其是再對其進行數(shù)字規(guī)劃之后，圖像元素是可以估計或者預(yù)測出來的，根據(jù)幾個相鄰的圖像元素，信源編碼技術(shù)就可以分許出未知的圖像元素。根據(jù)前面所述的時間上和空間上的相關(guān)性預(yù)測，大大減小了未知信號出現(xiàn)錯誤的概率?？梢灾饕捎眯旁淳幋a技術(shù)中的統(tǒng)計編碼的方法，加以長碼和短碼分別使用在概率大和概率小的誤差信號上，這樣一來就可以去除掉信號上的多余的重復(fù)信息。

2.4知覺上

人類的聽覺能力總還是有限的，總有著對于圖像和聲音感受不到或者不敏感的部分，知覺上的多余的信號是指這些人類分辨力難以達到的圖像或者聲音的信號，人類并不會察覺的這部分圖像和聲音的失真，就算是這些圖像和聲音消失了，也不會影響整體的感覺。

2.5數(shù)字電視的信源解碼

信源解碼也是一個消去信息數(shù)據(jù)中多余重復(fù)的內(nèi)容，只不過是通過壓縮的形式，可以有效地實現(xiàn)信源碼率和信道容量之間的配合，保障了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的完整性。而編解碼的目的就是對錯誤的編碼進行糾錯從而提高其穩(wěn)定性和自衛(wèi)能力。信道編碼的過程是在原數(shù)據(jù)碼流中加插一些碼元，從而達到在接收端進行判錯和糾錯的目的。

2.6數(shù)字電視的復(fù)用技術(shù)

信號及數(shù)據(jù)經(jīng)過信源編碼后，進入到多路復(fù)用中與數(shù)字音頻信號多路復(fù)用的環(huán)節(jié)中，最后進入信道編碼器進行識別。傳統(tǒng)的模擬信號電視沒有復(fù)用系統(tǒng)，聲音和圖片的信息都是進行不同道路的傳送的。在數(shù)字電視中就有了新的改變，增加了復(fù)合的環(huán)節(jié)。將視頻、圖片和聲音經(jīng)過數(shù)據(jù)比特流的共同編之后，形成單路串行的比特流，最終傳送給信道編碼進行最后的調(diào)制。而接收端與復(fù)合環(huán)節(jié)的機理剛好相反，他將電視信號數(shù)據(jù)信號進行整合處理之后，使這些數(shù)據(jù)更容易擴展和被分級。

3　結(jié)語

數(shù)字電視信號通過信源編解碼技術(shù)進行壓縮并且去掉了很大一部分冗余，大大加快數(shù)據(jù)的抗干擾能力和傳播速度。

[1]利靜榮.數(shù)字電視信源編解碼技術(shù).中國有線電視,2011(7).

[2]池秀清.信源編碼技術(shù)在廣播電視信號數(shù)字化中的應(yīng)用.山西電子技術(shù),2013(3).