数字视频技术总复习题

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f H是指（每秒钟扫描多少行）；场频f f是指（每秒钟扫描多少场）；每秒扫描多少帧称为（帧频）f F。

5 PAL制式电视的场扫描频率是（50 Hz）,周期为（20 ms）；帧频是25 Hz，是场频的（一半），周期为（40 ms）。

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CCIR 601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）。

8 NTSC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（ATSC DTV、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）。

17 VCD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。

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

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。

3 MPEG-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（Video Sequence layer）

Ⅱ图像组层（Group of Picture）

Ⅲ图像层（Picture）

Ⅳ宏块条/片层（Slice）

Ⅴ宏块层（Macro block）

Ⅵ块层（Block layer）

图像序列

图像组图像组

宏块条

图像宏块块

MPEG视频数据流结构

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) 。

⑥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 ( Quadrature Amplitude Modulation:正交调幅;16-QAM：16状态/电平正交调幅 )

VSB ( Vestigial Side-Band：残留边带；8 -VSB：Trellis-Coded 8-Level Vestigial Side-Band：8电平残留边带 )

QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying ：四相／正交移相键控，与四状态QAM相同 )

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing：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：