数字电视技术原理讲座(三)
数字电视技术原理讲座(三)三、数字视频的基本原理数字视频是一种用二进制数进行编码、压缩、再传输的图像信源。它较传统的模拟制式图像信源相比，更适合多次中继的远间隔通讯，易于多次复制，并且抗干扰能力强，保密性好，有效地进步了电视的质量。数字化技术在视频图像中的运用成功，不仅需要二进制数的支持，而且图像变换编码及图像编码的标准也为之起着关键性的作用。视频序列力像在时间上有很强的相关性，利用块运动估计 和运动补偿技术可以比较有效地去除图像帧间冗余度，实现高码率压缩比，这种技术已广泛用于视频压缩的一些国际标准中，如H.261,H.263,MPEG-1,MPEG-2等。在这些视频压缩国际标准中视频系统编码器的复杂性最主要取决于运动估计。运动估计是活动图像编码和计算机视觉领域中的一项关键技术。计算机视觉的研究侧重于由物体的二维运动来估计其三维运动，活动图像编码的研究侧重于由物体和摄像机的相对运动而形成的二维运动。因此，数字视频是十分复杂的编码技术的支持。1.二进制数的引入在人们的日常生活中，对数的运用，总有一个进位的概念，用以表示数码的量级。在实际应用中，根据不同事物的需要，人们创立了多种数的进位制。我们最常用、最熟悉的是十进制，例如10mm为1cm,10cm为1dm,10dm为1m等。但是，日常生活中，并不都是采用十进制的，如1年即是12个月，则是十二进制；1小时即是60分钟，1分钟即是60秒，是60进制；鞋是以双计算的，即1双即是2只，是二进制。在我们最常用、最熟悉的十进制数中，共有10个不同的数字符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，由且由低位向高位是“逢十进一”。在十进制中由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号，加上正负号、小数点等就可以构成一个数。例如1999这个数，通常读为一千九百九十九。用数学公式表达，则为：1999=1×103+9×102+9×10+9在十进制中任一个正整数N都能够写成N=an×10n+an-1×10n-1+...+a3×102+a1×10+a0其中0≤ai≤9≤,而I是0到几中的任一个数.如将3475写成数学公式的表达形式时,则当i≥4时有ai=0,a3=3,a2=4,a1=7,a0=5,即3475=3×103+4×102+7×10+5。在十进制中，由于利用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号可以表示出任意大小的数，因而十进制普遍应用，似乎没有必要搞其他进位制，事实上在电子数字计算机出现以前，除了少数数学家以外，确实没有人考虑其他进位制。随着电子计算机技术的出现，十进制数已不能适应电子数字计算，为此二进制计算方法便应运而生，并且愈来愈明显起来。在二进制计数方法中，只有两个数字符号0、1，而且由低位向高位是“逢二进一”，同一个数所在的位数相差一位，其值就有二位之差。所以，在二进制的数：0就是零；1就是一；10就是二；100就是四；1000就是八；10000就是十六；100000就是三十二；1000000就是六十四；10000000就是二百二十八；......等等。由于在二进制中10就是二，1就是一，所以在十进制11=10+1即是二加一就是三。对于由1111这四个数字符号所组成的数在十进制和二进制中，它们所表示的量值是不同的。在十进制中1111是一千一百一十一，而在二进制中1111=1000+100+10+1却是八加四加二再加一，也就是十五。在数学界，当g是正整数而g不即是10时，将用（a）g来表示a是用g进位法写的，因此（a）2是表示a是用二进位法写的。为了方便起见，当a是用十进位法写时，我们还用平常的写法，也就是a。在电子计算机中采用二进制，是由于这种进位制具有下面一些优点：1.二进制数只0、1两个数字字符号，十进制却有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字符号。电子计算机不可能像人一样，一眼就识别这十个符号。在计算机内只能用物理元件的不同稳定状态来表征这些不同符号。因此，对于一个十进制数就需要一个具有十种不同稳定状态的物理元件，而对于二进制数只要一个具有两种不同稳定状态的物理元件即可。显然，后一种物理元件是轻易实现的。如电灯的“亮”与“暗”和开关的“接通”与“断开”都是电灯和开关的两种不同稳定状态，假如用“亮”或“接通”表示1，则“暗”或“断开”就表示0，所以用电灯或开关就可以表示一个二进制数。2.采用二进制，可以用较少的物理元件表示较多的数，所以采用二进制可以节省设备而使电子计算机的结构比较简单，也有利于工作可靠性的进步。
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