数字视频信号源的编码器和解码器的设计研究
数字视频信号源的编码器和解码器是数字电视广播系统中的关键组件,主要解决电视信号数字化后所带来的海量数据量如何能够有效地存储和传输的问题。近20年来,视频/音频压缩编码技术一直处于快速发展之中,新技术和新标准不断涌现,现代视频/音频压缩编码技术已经比较成熟,可以在保持较好图像质量前提下,达到较高的压缩比。
数字化技术的发展和成熟已使数字高清晰度电视(HDTV)成为现实。高清晰度电视是新一代电视,其扫描线在1000行以上,每行1920个像素,宽高比为16:9,较常规电视更符合人们的视觉特性,使图像质量与35mm首映电影相当。但是由于像素数大幅度增加,使本来数码位就较高的二进制编码形成极大的编码数据,使HDTV的信息量可达常规电视的5倍以上,传输时占用频带宽,存储时占用媒体容量大,特别是对计算量最为庞大的运动估算的运动算法来说,编码器无疑要有非常高的处理速度,这样给实际应用开发带来了极大困难。
因此,必须对HDTV图像进行压缩编码。本文主要针对数字视频信号源的编码器和解码器的研究,着重介绍了数字电视的优点和发展概况及其基本结构、视频压缩编码的方法、MPEG-2编码器原理等知识点。
数字电视的优点和发展概况
数字电视相比于传统的模拟电视,有很多优点,例如图像质量高、声音质量好、抗干扰能力强、可以实现交互式服务等。数字电视的发展可以分为三个阶段:第一阶段是数字电视的实验阶段,第二阶段是数字电视的试验阶段,第三阶段是数字电视的商业阶段。
数字电视的基本组成
数字电视系统主要由以下几个部分组成:视频编码器、音频编码器、多路复用器、调制器、传输介质、接收机、解码器等。其中视频编码器是数字电视系统的核心组件,负责将视频信号压缩编码,以便于存储和传输。
视频压缩编码的方法
视频压缩编码的方法有很多,常见的有莫尔斯码与信源编码、差值脉冲编码、预测编码、游程长度编码、霍夫曼编码、运动估计的运动补偿编码等。
莫尔斯码与信源编码是视频压缩编码的基本方法,莫尔斯码是一种变长编码方式,可以实现较高的压缩比。信源编码是根据信源的统计特性对信源进行编码,可以实现较高的压缩比。
差值脉冲编码是一种将视频信号转换为差值信号的编码方式,能够减少视频信号的数据量。预测编码是根据视频信号的统计特性对视频信号进行预测的编码方式,可以实现较高的压缩比。
游程长度编码是一种将视频信号转换为游程长度信号的编码方式,能够减少视频信号的数据量。霍夫曼编码是一种变长编码方式,可以实现较高的压缩比。
运动估计的运动补偿编码是将运动估计结果与视频信号结合的编码方式,能够减少视频信号的数据量。
MPEG-2编码器原理
MPEG-2是一种国际标准的视频压缩编码技术,能够将视频信号压缩到很高的压缩比。MPEG-2编码器的原理是将视频信号分解为不同的频率分量,然后对每个频率分量进行压缩编码,最后将所有频率分量组合起来形成最终的压缩编码视频信号。
数字视频信号源的编码器和解码器是数字电视广播系统中的关键组件,视频压缩编码技术是数字电视系统的核心技术。只有通过对数字视频信号源的编码器和解码器的研究和开发,才能实现高速、低延迟、高清晰度的数字电视广播系统。