信源编解码技术在数字电视中的应用

陆卓南

（作者单位：广东省云浮广播电视台）

信源编解码技术在数字电视中的应用

陆卓南

（作者单位：广东省云浮广播电视台）

信源编解码技术在数字电视中有着极其重要的作用，它将数据进行压缩，避免其冗余的增加，为信号的传输带来了更多便捷，在一定程度上防止了外界因素对数据信号的干扰。本文从数据电视编码的概念和内部框架的分析出发，重点论证信源编解码技术在数字电视中的应用。

信源编解码技术；数字电视；信号

数字化电视现在已经在越来越大的范围内普及，多用于数字传媒领域和通信领域。数字电视凭着其及时性和稳定性的优点受到越来越多人的关注。模拟信号的数字化也带了很多问题，普通电视信号数字化后其数码率和占有的带宽会增大，对于储存功能的要去就会加大。而信源编解码技术就很好地解决了这个问题，通过其特有的方式降低了信号所占有的频带，同时大大提高了数字化电视的使用的普及性。

1　数字电视编码的概念

编码，是通过特定比特的二进制码来表示量化成功后的值，每一个二进制数都有它独特对应的二进制的值，按照一定次序排列后就能得到由二进制的符号组成的数字信号流。

信息发生的来源就是信源，信源就是提供信息的对象。信源是个复杂的概念，有很多对象可以成为信源，我们更多在意的是信源发出的信息内容和信息的载体或者形式。对信源进行编码的过程就是对信息数据进行压缩的过程，将信源发出的信号按照一定的次序进行排列，这样可以保障信息传输的真实性和安全性。在允许一定失真的情况下，信源输出可以以最小数量的比特来进行系统的描述成独立分布的输出形式。

将模拟信号进行数字化处理，是现代成像技术主要采用的方法，但是单一简单的数字化处理还不能满足直接进行运输和存储的条件，还需要进行各种处理后才能进行运输和存储。这些处理的方式包括信源编码和信道编码，信源编码主要是为了提高传输效率，信道编码主要是为了保障传输过程中数据信息的安全性。目前，我国采用的压缩标准是国际通用的MPEG-2视频压缩标准和音频数码率压缩标准。

二进制数字信号是由最基础的模拟信号经过一定处理过程后才得到的量化编码，这其中不仅包含着取样的过程，还包含着量化的过程。在这种精密处理之后得到的就是脉冲编码调制信号，彩色全电视可以直接识别脉冲编码调制信号，被称作是全电视信号编码。分量编码就指的是在色差方面的编码，也就是更加针对图像元素的亮度。另外，数据压缩编码技术可以根据压缩后是否可以保持原来的模样分成有损压缩和无损压缩，有损压缩会造成图像元素的一定程度的失真，是极少部分专业人员才能感受的到的失真现象。数字电视编码器的内部框架

数字电视编码器是一种压缩编码编织器，将模拟的电视信号就行压缩并输出实时TS流（见图1），适用于很多需要实时传送或者转播的设备。

信源编解码技术主要利用了图像元素的空间相关性和时间相关性的两个特点，这项技术去除了多余复杂和重复啰嗦的信息，只保留了数量极少的部分关联性不大的数据信息进行出传输，大大节省了传输过程中所需要的带宽和频率，而接收到的这些关联性不大的数据信息被按照一定的解码算法进行，就能更高效地实现原始图像的生成并可以保障原图像的质量。

2　信源编解码技术在数字电视中的应用

信源编解码技术在数字电视中得应用主要是通过信源编码和信道编码两种重要的编码技术来实现的，这两种技术都采用了相同的技术原理，信源编码的重点在于更好地压缩图片和保存文档内容，而信道编码顾名思义，主要解决的问题是信号的传输问题。图片的信号量大且信号的传输形式比较复杂。因此，只有进行压缩，才能在数字电视中进行迅速的信号的传输。删除掉信号中多余的重复或者啰嗦内容，也就是与信息联系性差的内容。

2.1空间上

组成一幅图片的图像元素有很多，甚至有的图片的图像元素多达十几万个，因此有图像元素就有可能有很大的相似性，这种现象多存在于两个相邻的图像元素之间。在这种情况下，图像元素在传输的时候就会有很多相同数据的传送，这就是空间上存在着的多余的重复或者啰嗦内容。采用信源编码技术，去掉数字电视图片传输中多余的重复的数据信息，就可以尽可能地加快数据的传输速率。

2.2时间上

数字电视在时间上也会出现多余的重复现象。在很多情况下每一帧的图片信息的数据差别都很小，这一点与空间相同，尤其是相邻的图片的信息和内容基本上都是有很大共同点的，相隔越远的图片，相同点就越少，每一帧的图片都是根据前一帧图片的信息而改变的，也就是说，每一帧图片的变化都是可以估量的。

2.3统计上

数字电视的图像和声音的信号数据中肯定是有着一定的规律的，尤其是再对其进行数字规划之后，图像元素是可以估计或者预测出来的，根据几个相邻的图像元素，信源编码技术就可以分许出未知的图像元素。根据前面所述的时间上和空间上的相关性预测，大大减小了未知信号出现错误的概率。可以主要采用信源编码技术中的统计编码的方法，加以长码和短码分别使用在概率大和概率小的误差信号上，这样一来就可以去除掉信号上的多余的重复信息。

2.4知觉上

人类的听觉能力总还是有限的，总有着对于图像和声音感受不到或者不敏感的部分，知觉上的多余的信号是指这些人类分辨力难以达到的图像或者声音的信号，人类并不会察觉的这部分图像和声音的失真，就算是这些图像和声音消失了，也不会影响整体的感觉。

2.5数字电视的信源解码

信源解码也是一个消去信息数据中多余重复的内容，只不过是通过压缩的形式，可以有效地实现信源码率和信道容量之间的配合，保障了数据在传输过程中的完整性。而编解码的目的就是对错误的编码进行纠错从而提高其稳定性和自卫能力。信道编码的过程是在原数据码流中加插一些码元，从而达到在接收端进行判错和纠错的目的。

2.6数字电视的复用技术

信号及数据经过信源编码后，进入到多路复用中与数字音频信号多路复用的环节中，最后进入信道编码器进行识别。传统的模拟信号电视没有复用系统，声音和图片的信息都是进行不同道路的传送的。在数字电视中就有了新的改变，增加了复合的环节。将视频、图片和声音经过数据比特流的共同编之后，形成单路串行的比特流，最终传送给信道编码进行最后的调制。而接收端与复合环节的机理刚好相反，他将电视信号数据信号进行整合处理之后，使这些数据更容易扩展和被分级。

3　结语

数字电视信号通过信源编解码技术进行压缩并且去掉了很大一部分冗余，大大加快数据的抗干扰能力和传播速度。

[1]利静荣.数字电视信源编解码技术.中国有线电视,2011(7).

[2]池秀清.信源编码技术在广播电视信号数字化中的应用.山西电子技术,2013(3).