数字电视技术期末复习资料3

数字电视技术期末复习资料3

第一章

1．数字电视定义：

从技术上定义的话，数字电视是指从信源开始，将图象画面的每一个像素，伴音的每一个音节等用二进制数编码成多位数码，再经过高效的信源压缩编码和前向纠错、交织与调制等信道编码后，以极高比特率进行数码流发射、传输和接受的系统工程。 与模拟电视相比，数字电视有如下优点：

1、采用数字传输技术，可提高信号的传输质量，不会产生噪声积累，信号抗干扰能力大大增强，收视质量高。

2、彩色逼真、无串色，不会产生信号的非线性和相位失真的积累。

3、可实现不同分辨率等级的接收，适合大屏幕及各种显示器。HDTV图象、伴音达电影标准。 4、可移动接收，无重影。

5、可实现5.1路数字环绕立体声，同时还有多种语种功能，收看一个节目可以选择不同语种。 6、提高信道利用率。一路模拟彩色电视信道可传送4套SDTV（甚至8套）。减少传输成本。 7、易于实现加/解密和加/解扰处理。

8、理论上电视节目可进行无数次复制和长期保存。实现节目资源共享。

9、利用数字处理技术产生特技形式，增强节目的艺术效果和视觉冲击，使节目的娱乐性和观赏性大大增强 。

10、可以实现交互式收看、条件接收。

11、可以提供其他形式的多种信息服务，如数据广播、电子节目指南等。 发展数字电视的意义：

数字电视的真正意义在于，数字电视广播系统将成为一个数字信号传输的平台，不仅使整个广播电视节目制作和传输质量得到显著改善，信道资源利用率大大提高，还可以提供其他增值业务，如：数据广播、电视购物、电子商务等。使传统广播电视媒体从形态、内容到服务方式发生革命性的改变。为“三网融合”提供了技术上的可能性。数字电视技术的发展将诱发整个广播电视产业链的深刻改革，它已经被各国视为信息时代的一项“战略技术”。 2．简述数字电视系统的组成及其关键技术 数字电视的关键技术主要有以下一些：

1）数字电视的信源编解码

信源编解码技术包括视频压缩及音频压缩编解码技术。（720*576*25*2*8=165.9Mbit/s; HDTV信号的数码率接近1G/s）（MPEG-2标准，降比特） 2）数字电视的传送复用

在数字电视的传送复用标准方面，国际上也统一采用MPEG-2标准。 3）信道编解码及调制解调

信道编码的要求是：可靠的传送数据流。

由于被传送的信息是经过高倍压缩的，所以对传输的可靠性的要求很高。DVB-S要求传输误码率在10(-10)^10(-11)。

主要采用各种纠错编码技术（加扰；RS编码；卷积交织等）（加比特）。

信道主要分为3种：卫星；有线电视和地面广播。针对不同信道的噪声来源，选择不同的调制方式。(S—QPSK; C—QAM; T—COFDM )。 3．HDTV、SDTV和LDTV的异同点：

第二章

3．1）垂直分解力：M=Ke(1-)Z Ke=0.76 2）水平分解力：N=K*M K=16：9（图象幅型比） 3）视频信号带宽：Δf=fmax-fmin=fmax=K*Ke*(1-β)fv*Z/4(1-α) fv=60Hz Z=1125

7．如何在彩色电视技术中应用大面积着色和高频混合原理？收端恢复的三基色信号与发端编

码前的三基色信号有何不同？

第三章

1．电视信号数字化的三个步骤：

1）采样：用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散，其理论基础是奈奎斯特抽样定理。

2）量化：用有限个幅度近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的幅度离散化。

3）编码：按照一定的规律，将时间和幅度上离散的信号用对应的二进制或多进制代码表示。 2．如何理解“量化是信号数字化过程中重要的一步，而这一过程又是引入噪声的主要根源”：

没有量化就没有数字化，量化误差是引入噪声的根源。 减小量化误差的途径：1）增加量化比特数n。2）采用非均匀量化（在图象处理中）。 3．对单极

4．复合编码：将彩色全电视信号直接编码成PCM形式。优点：传输数码率较低，设备较简

单，适用于在模拟系统中插入单个数字设备的情况。缺点：由于数字电视的采样频率必须

与彩色副载频保持一定的关系，而不同电视制式的副载频各不相同，难以统一。 分量编码定义：将亮度信号及两个色差信号分别编码成PCM形式。优点： 6．请画图示意说明4:4:4，4:2:2，4:1:1采样格式。 7．计算4:2:2格式的SDTV信号的数码率。

第四章

1． 为什么要对图像数据进行压缩？其压缩原理是什么？图像压缩编码的目的是什么？目前

有哪些编码方法？

原因：数字化后的视频数据量十分巨大，不利于传输于存储。若不经压缩，数字视频传输所需的高传输速率和数字视频存储所需的巨大容量将成为推广应用数字视频通信的最大障碍。 原理：视频数据中存在着极强的相关性，很大的冗余度，冗余数据造成比特数浪费，消除这些冗余可以节约码字。

目的：通过数据压缩手段把信息的数据量压下来，以压缩编码的形式存储和传输，既紧缩节约了存储空间，又提高了通信信道的传输效率。 方法：熵编码（霍夫曼编码、算术编码、游程编码）、预测编码、运动估值和运动补偿预测编码、变换编码

2． 一个信号源包含6个消息，它们的出现概率分别为0.3、0.2、0.15、0.15、0.1、0.1试用二

进制码元的霍夫曼编码方法对该信源的6个符号做信源编码，并求出码字的平均长度和编

码效率。

6．请说明预测编码的原理，并画出DPCM编码器的原理框图。

原理：根据某一模型利用过去的样值对当前样值进行预测，然后将当前样值的实际值与预测值相减得到一个误差值，只对这一预测误差值进行编码.

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7．预测编码是无失真编码还是限失真编码？为什么？

8．DCT变化本身能不能压缩数据，为什么？请说明DCT变换编码的原理。

9．目前最常用的运动估值技术是什么？其假设的前提条件是什么？块大小的选择与运动矢量场的一致性是如何考虑的？

块匹配法；假设：位于同一图像子块内的所有像素都做相同的运动，且只做平移运动。 考虑：块大时，一个方块可能包含多个作为不同运动的物体，块内各像素作相同平移运动的假设难以成立，影响估计精度；但若块太小，则估计精度容易受噪声干扰的影响，不够可靠，而且传送运动矢量所需的附加比特数过多，不利于数据压缩。必须恰到好处的选择方块的大小，做到两者兼顾。

10.简述运动自适应帧内插的原理及其特点。

第五章

1.音频编码通常分为哪几类？它们各有什么优缺点？

（1）波形编码，包括自适应变换编码和子带编码：适应性强，算法复杂度低，编解码延时短，重建音频信号质量一般较高，但压缩比不高。

（2）参数编码：优点压缩比高，但计算量大，重建音频信号的质量差，自然度低，不适合高保真度要求的场合。

（3）混合编码：在较低的数码率上得到较高的音质。

2.子带编码的基本思想是什么？进行子带编码的好处？

基本思想：在编码过程中保留有用的信息而丢掉被掩蔽的信号，其结果是经编解码之后重构的音频信号与编码之前的原始音频信号不相同，但人的听觉系统很难感觉到它们之间的差别。

好处：（1）由于分割为子带后，减少了各子带内信号能量分布不均匀的程度，减少了动态范围，从而可以按照每个子带内信号能量来分配量化比特数，对每个子带信号分别进行自适应控制。（2）可根据每个子带信号在感知上的重要性，利用人对声音信号的感知模型，对每个子带内的样本值分配不同的比特数。

3.听阀：当声音弱到人的耳朵刚刚可以听见时，我们称此时的声音强度为听觉阀值。 痛阀：如果频率为1KHz的纯音的声强级在120dB左右时，人的耳朵就会感到疼痛。 频域掩蔽：一个强纯音会掩蔽与之同时发生的频率相近的弱纯音

时域掩蔽：除了同时发出的声音之间有掩蔽效应之外，在时间上相邻的声音之间也有掩蔽

效应。即在一个强音信号

之前或之后的弱音信号，也会被掩蔽。

4.声音压缩的依据是什么？MPEG－1音频编码利用了听觉系统的什么特性？

6.MPEG－1音频比特流数据帧中的比例因子起什么作用？

充分利用量化器的量化范围，通过比特分配和比例因子相配合，可以表示动态范围超过120dB的样本值。

第六章

4.MPGE-1/MPGE-2视频编码标准中定义了哪几种编码图像类型？ (1)I帧——帧内编码图像（压缩比最低） (2)P帧——前向预测编码图像

(3)B帧——双向预测编码图像（压缩比最高）

5.请画出MPEG－1视频编码的原理框图，说明框图中每一部分的功能

（1）在具有运动补偿的帧间预测编码中，如果运动矢量估计的不准，产生的后果是什么？是

否会产生图像失真？为什么？ （2）经上述编码器压缩的图像，在解压缩之后会出现“方块效应”，根源是什么?

(3) 在DCT变换之后进行的“之”字形扫描的目的是什么？ 6．如何理解MPEG-2视频编码中的“档次”和“等级”的含义？

“类”规定了可以使用哪些语法元素，以及如何使用这些语法元素，而“级”则规定了这些语法元素的取值范围。“级”和“类”的组合构成MPEG-2视频编码标准在某种特定应用下的子集，对某一输入格式的图像，采用特定集合的压缩编码工具，产生规定速率范围内的编码码流。

为了解决通用性和特殊行的矛盾，支持灵活的性能价格比，MPEG-2在单一语法的基础上，针对不同的应用，规定6个语法子集称为类：简单类、主类、4：2：2类、信噪比可分级类、空间可分级类、高级类。

在同一语法子集中，需要处理的输入图像格式可能有很大差别，提出“级”的概念：高级、1440-高级、主级、低级。

7．MPGE-2与MPEG-1相比，在哪些方面作了扩展和改进?

（1）MPEG-2定义了“类”与“级”的概念（2）MPEG-2有“按帧编码”和“按场编码”两种模式（3）MPEG-2增加了可分级性，包括信噪比可分级性、空间可分级性、时间可分级性

8..MPEG-2标准的系统部分为什么要定义节目流和传送流两种复用信息流，它们分别针对哪种应用场合而设计的？

为了适应传输媒体的质量不同，定义节目流和传送流两种复用信息流；

节目流：为相对无误码的环境而设计的，以基于CD-ROM的交互式媒体通过局域网的传输和诸如计算机光盘上的存储等软件处理系统为应用目标，一般用于误码率较小的演播室和存储媒质等场合。

传送流：为易发生误码的传输信道环境和有损存储媒质设计的。 9.解释MPEG-2编码解码框图。

第七章

1．信道编码和调制的作用是什么？

信道编码：为了抑制信道噪声对信号的干扰，往往还需要对信号进行再编码。形成不受干扰并适合与在

特定的信道中传输的形式。其目的进行传输差错控制，负责传输误码的检测和校正，提高传输的可靠性。

调制的作用：是负责信号变换和频带搬移。

2．请阐述交织器的工作原理和作用

交织器的作用：1）可以产生长码。2）使两个RSC编码器的输入不相关，编码过程趋于独立。 3．试分析比较DVB-C和DCB-S传输系统结构的异同点，说明用DVB-C传输系统传送来自

DVB-S卫星节目的方法。 4．为什么OFDM有较强的抗多径传输干扰能力？ 5．试分析比较DVB-C、ATSC、ISDB-T的性能特点？P167 6．DMB-T系统的传输方案有哪些主要技术特点？

主要有：分组的帧结构、快速同步、可选保护间隔、接收性能好、适应性强、出色的移动接收能力、抗哭声干扰能力强、具有可扩展性等特点。 7．请阐述收缩卷积编码器的工作原理。

8．散布导频、连续导频和TPS分别起什么作用？

散布导频：作用是向接收端提供关于信道特性的信息。连续导频：作用是向接收端提花同步和相位误差估计信息。TPS：是用于给出与传输方案参数，也即与信道编码和调制参数有关的信令。

第八章

1．请比较对称密码体系和非对称密码体系的优缺点。

对称密码体系优点：加/解密速度快。缺点：密钥传输依赖于保密通信。

非对称密码体系优点：较高的加密强度。缺点：加/解密速度慢。

3．为什么要实施数字电视的条件接收？它对数字电视的发展有何重要意义？

必要性：条件接收系统(CAS)是一种对数字电视节目的内容进行加扰／加密以建立有效收费体系的数字付费系统，同时也是开发网络多功能新业务、提供增值服务、开辟广播电视新的经济增长点的业务保障系统。

意义：在提供高质量电视广播基本业务的同时，开展多种增值业务，提供丰富多彩的交互式多媒体应用，创建信息高速公路的平台，通过充实的业务服务创造更多价值和效益。但这需要电视运营商不断地注入资金、更新技术、增添设备和购买精彩的节目内容，而单靠广告收入已支撑不了迅速增长的网络建设和运营费用。因此，在市场经济下，让用户为自己想看的电视节目和增值服务投资，就成为运营商的首要选择。付费电视将促使广播影视产业盈利模式的一场变革，从单纯依靠广告向既靠广告又靠收视费等服务收入转变，培育新的经济增长点。

4．数字电视广播的CA系统由哪几部分组成，请画出系统原理框图，并说明各部分的功能。 CA系统组成：主要由节目信息管理系统、加扰/解扰器、加密/解密器、控制字发生器、伪随机二进制位序列发生器（PRBSG）、智能卡、用户管理系统等部分组成。 5．数字电视CA系统的安全性是如何等到保障的？

第一重保护：是用控制字对复用器输出的视频。音频和数据码流进行加扰，以扰乱正常的比特流，使得在接收端若不进行解扰就无法收看，收听到正常的图象，声音和数据信息。 第二重保护：是用业务密钥对控制字进行加密。

第三重保护：是对业务密钥加密，它使的整个系统的安全性更强，使非授权用户在即使得到加密业务密钥的情况下，也不能轻易解密。因为解不出业务密钥就解不出正确的控制字，没有正确的控制字就无法解出并获得正常信号的比特流。

第九章

3．一个完整的数字电视机顶盒由哪几部分组成？涉及哪些关键技术？

组成：硬件平台和软件系统两大部分。

关键技术：（1）解调及信道解码技术（2）解复用和解压缩技术（3）下行数据的解调与上行数据的调制编码

（4）条件接收。（5）嵌入式实时多任务操作系统（6）中间件（7）应用软件（8）显示技术（9）软件无线电。

4．什么是中间件？其核心作用是什么？

定义：是指位于机顶盒内部硬件实时操作系统与应用程序中间的软件部分，它规定了一组支持数字电视的应用程序接口（API），整个API集合被存储在机顶盒的闪存中。

作用：中间件的核心作用就是将应用程序与底层的实时操作系统、硬件实现的技术细节隔离开来，支持跨硬件和跨操作系统的软件运行，使应用程序不依赖于特定的硬件平台和实时操作系统，从而使得应用程序的开发变的更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强，为机顶盒的制造商和交互业务提供商建立一个理想的开发与应用平台。

5．MHP最核心的两个引擎是什么？

运行引擎：提供编程运行环境，它允许针对不同的硬件接收平台和操作系统，能够按一种统一的方式运行业务应用。

内容引擎：表达的关键是支持哪些内容格式。如有MPEG音视频格式和常用的图片、文字以及HTML格式。

第十章

2．交互电视的主要功能有哪些？请画出一个交互电视系统结构框图，简要分析其工作原理。

功能：观众与内容的交互、媒体内容与内容的交互、播出与接收的交互。.

交互电视业务涉及内容提供商、应用提供商、网络运营商、服务提供商的密切合作，缺一不可。

交互电视技术平台的构成包括节目播控系统、硬件平台（包括数字卫星接收机、音频/视频

压缩编码设备，多路复用器）、交互应用中间件平台、业务信息（SI）系统、条件接收（CA）系统、用户计费服务系统、网络监测管理系统等。

3．简述VOD系统的组成及其关键技术。

组成：一个典型的VOD系统由前端处理系统、传输网络和用户端系统（机顶盒加电视机

或计算机）等几个部分组成。

关键技术：VOD系统既可采用中处理结构，也可采用集中管理、分布处理的方式，并可灵活地选用HFC、FTTB、FTTC、ADSL、VDSL等多种拦住方式，用户机顶盒可根据需要采用与协商会议方式匹配的接口，通过电视机或PC机进行视频]音频和数据的通信。 4．简述视频服务器的功能和特点。 功能：

1）能够存储至少几百小时的视频节目

2）能够实时监控VOD系统运行情况，能检测哪些用户在观看，以及观看的内容和起始时间。 3）如果一个用户对VOD服务器随机的动态访问被称为“会晤“过程，那么VOD服务器须能支持上千个同时进行而又相互独立的会晤过程。具有一套加密及用户有条件接收机制来防止非法用户访问。

特点：

1） 视频服务器有特殊的专用软件

2） 服务器有特殊的体系结构

3） 视频服务器有专门的视频、音频处理设备

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pah6.html