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(jìn)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(jìn)制碼來表示量化成功后的值，每一個二進(jìn)制數(shù)都有它獨特對應(yīng)的二進(jìn)制的值，按照一定次序排列后就能得到由二進(jìn)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(jìn)行編碼的過程就是對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的過程，將信源發(fā)出的信號按照一定的次序進(jìn)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(jìn)行系統(tǒng)的描述成獨立分布的輸出形式。

將模擬信號進(jìn)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(jìn)行運輸和存儲的條件，還需要進(jìn)行各種處理后才能進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)是國際通用的MPEG-2視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)和音頻數(shù)碼率壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

二進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行壓縮，才能在數(shù)字電視中進(jìn)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(dá)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(yuǎn)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(dá)到在接收端進(jìn)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(jìn)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(jìn)入信道編碼器進(jìn)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(jìn)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(jìn)行最后的調(diào)制。而接收端與復(fù)合環(huán)節(jié)的機(jī)理剛好相反，他將電視信號數(shù)據(jù)信號進(jìn)行整合處理之后，使這些數(shù)據(jù)更容易擴(kuò)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(jìn)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).