基础通信业务概述.pdf

该【基础通信业务概述 】是由【青山代下】上传分享，文档一共【29】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【基础通信业务概述 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:..基础通信业务概述一、音频业务在现代通信技术中,音频信息主要是指由自然界中各种音源发出的可闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐。按表示媒体的不同,此类声音主要有三类,即语音、音乐声和效果声等。音频信号是随时间变化的连续媒体,对音频信号的处理要求有比较强的时序性,即较小的延时和时延抖动。对音频信号的处理涉及音频信号的获取、编解码、传输、重建与播放、语音的识别与理解、语音与音乐的合成等内容。(1)人的听觉特性在音频业务中,通信系统的信宿是人耳,传输的信息最终要由人来收听,因此人的听觉特性对音频信息的描述起着至关重要的作用。人类对自身听觉特性的描述一般是通过对大量人群的主观测试,并加以总结分析而得出的某种统计规律。在通信系统中,人对声音强弱和声音频率的感觉、人类听觉的频响特性以及掩蔽效应是影响音频通信系统特性的关键因素。1)人对声音强弱的感觉人对声音强弱的感觉表现为音量的大小,当声音信号的强度按指数规律增长时,人会大体上感到声音在均匀地增强,即将声音声强取对数后,才与人对声音的强弱感相对应。根据人类听觉的这一特点,:..通常用声强值或声压有效值的对数来表示声音的强弱,称为声强级L或声压级L,单位为分贝。IP2)人对声音频率的感觉人对声音频率的感觉表现为音调的高低,且当声音的频率按指数规律上升时,音调的感觉线性升高。这意味着只有对声音信号的频率取对数,才会与人的音高感觉呈线性关系。为了适应人类听觉的音高感规律,在声学和音乐当中表示频率的坐标经常采用对数刻度。音乐里为了使音阶的排列听起来音高变化是均匀的,音阶的划分是在频率的对数刻度上取等分得到的。3)人类听觉的频响特性人类听觉对声音频率的感觉不仅表现为音调的高低,而且在声音强度相同条件下声音主观感觉的强弱也是不同的,即人类听觉的频率响应不是平坦的。此外,人的听觉频响还随声压级的变化而变化。人类听觉频响的特点是:当声强处于人的闻阈与痛阈之间时,声压级越高,听觉频响越平直;随声音声压级的降低,听觉频响变坏,低频响应下降明显。对于高于20kHz和低于20Hz的声音信号,不论声压级多高,一般人都不会听到,即人的听觉频带为20Hz~20kHz,在此频率范围内的声音称为“可闻声”。高于20kHz的声音称为“超声”,低于20Hz的声音称为“次声”。不论声压级高低,人对3~5kHz频率的声音最敏感。4)人类听觉的掩蔽效应:..在人类听觉系统中的另一个现象是一个声音的存在会影响人们对其他声音的听觉能力,使一个声音在听觉上掩蔽了另一个声音,即所谓的“掩蔽效应”。掩蔽效应常在电声系统中被加以利用,使有用声音信号掩蔽掉那些不需要的声音信号,并根据有用信号的强度来规定允许的最大噪声强度。此外,在音频信号数字编码技术中,还可利用人类听觉系统的掩蔽效应实现高效率的压缩编码。(2)音频信号特性对于不同类型的发声体来说,其声音信号的频谱分布各不相同。一般人讲话声音的主要能量分布较窄,以频带下降25dB计大概为100Hz~5kHz,因此在电话通信中每一话路的频带一般限制在300Hz~,即可将语声信号中的大部分能量发送出去,同时保持一定的可懂度和声色的平衡。相对于语音频谱,歌唱声的频谱要宽得多,一般男低音可唱到比中央C低十三度的E音,,而女高音可唱到比中央C高两个八度的C音或更高,,它的第十次谐波已经超过10kHz。与人的发声器官相比,各种乐器发声的频谱范围则要宽得多,从完美传送和记录音乐的角度,电声设备的频带下限一般要到20Hz以下,而其频带上限一般要到20kHz以上。对于通信系统来讲,通常将音频信息的频率范围限制在可闻声的频率范围内加以传输。实际声音信号的强度在一个范围内随时随刻发生着改变,一个声音信号的动态范围是指它的最大声强与最小声强之差,并用分贝表示。当用有效声压级表示时,一般语音信号大概在20~40分贝的动:..态范围,交响乐、戏剧等声音的动态范围可高达60~80分贝。当按峰值声压级表示时,有些交响乐的动态范围可达100至更高分贝。,它在时间上是连续的,而数字音频则需对应一个时间离散的数字序列。音频信息的数字化包括音频信息在时间上的离散化和音频信息电平值的离散化。对音频信号而言,采样就是使音频信号在时间上离散化。现代通信技术中通常选用的音频采样频率有8kHz、、16kHz、、32kHz、。经抽样后的音频信号只是一系列时间上的离散样值,每样值的取值仍是连续的,其数字化表示须将其转换为有限个离散值,该过程称为量化。数字系统中被量化后的音频信号其每个量化电平会被赋予一个二进制码字,称为编码。音频信号通常采用8~20bit量化编码。音频信号数字化后的数据速率较高,如双声道立体声信号,,8bit量化时,,。而数字化激光唱盘的CD-,16bit量化,。因此为了提高信道利用率和在有限的信道容量下传输更多的信息,必须对音频数据进行压缩。一般来说,音频信号的压缩编码主要有以下几种主要类型。(1)波形编码:..波形编码是在信号采样和量化过程中考虑到人的听觉特性,使编码信号既尽可能与原输入信号相匹配,又能适应人的应用要求的一种编码方法,如全频带编码(包括脉冲编码调制PCM,瞬时、准瞬时压扩PCM,自适应差分ADPCM等),子带编码(包括自适应变换编码ATC、心理学模型等),矢量量化。波形编码的特点是在高码率条件下可获得高质量的音频信号,适合于高保真度语音和音乐信号的压缩。(2)参数编码参数编码是一种将音频信号以某种模型加以表示,通过抽取恰当的模型参数和参考激励信号参数实现编码过程的一类编码方法;声音重放时,再根据这些参数重建即可,这就是通常讲的声码器。用此类方法构成声码器的有线性预测声码器、通道声码器、共振峰声码器等。参数编码压缩比很高,但计算量大,且不适合高保真度要求的场合。(3)混合编码混合编码是吸取了波形编码和参数编码的优点,进行综合处理的一类编码方法,如多脉冲线性预测、矢量和激励线性预测、码本激励线性预测、短延时码本激励线性预测编码、长时延线性预测规则码激励等。,最主要的两种业务形式是双向语音通信业务和音频广播业务。(1)普通电话业务:..普通电话业务是发明最早和应用最为普及的一种通信服务,它在基于电路交换原理的网络支持下提供人们最基本的点到点双向语音通信功能。提供普通电话业务的通信系统主要由用户电话机、用户接入线、中继线、交换机及交换网络构成。为了实现电话网络中任意两个用户间的语音信息交换,电话系统需要提供语音信息的采集、处理、传输、交换和语音重建,还要完成用户状态检测、被叫用户的寻址、发出提示音及振铃等功能。普通电话业务的基本通信流程如下:主叫用户摘机,主叫侧用户交换机检测到用户摘机后发出提示音提示用户拨号;用户输入被叫号码,交换机及交换网络接收到被叫号码后根据号码规则寻找被叫地址,完成路由选择;被叫侧用户交换机向被叫用户电话机发出振铃音,提示被叫用户摘机;一旦被叫用户摘机,电话系统就为通信的双方建立起一条双向通信线路开始计费,用户可以开始通话。通话期间,用户电话机通过话筒采集用户语音,将声音转换为模拟语音电信号,通过用户线接入电话系统;通常现代电话网在用户交换机上会将模拟语音信号数字化,通过数字网络传送至通话另一方的用户交换机上,经过数模转换还原成模拟语音信号,再通过用户接入线送至通话另一侧的电话机上由其听筒完成语音电信号到声音信号的转换,供用户接听。数字化语音信号时,语音信号带宽被限制在300~3400Hz,采样频率为8kHz,每样值8bits量化,因此每话路的数据速率为64kbit/s。通话结束时,通话任意一方挂机,用户交换机检测到用户挂机,则通过信令系统完成资源释放,停止计费和结束通信进程。:..通常普通电话业务是由传统电信部门来运营和管理的。从电信运营部门的角度,根据通信距离和覆盖范围,电话业务可分为市话业务、国内长途业务和国际长途业务。基于这样一个电话交换网络,除可以提供基本的点到点语音通信外,还可为用户提供来电显示、三方通话、转移呼叫、会议电话等增值功能;此外,还可以提供传真、互联网拨号窄带接入等功能。(2)卫星电话业务卫星通信系统是由空间部分的通信卫星和地面部分的通信地面站两大部分构成的。在这一系统中,通信卫星实际上是一个位于空中的通信中继站。通信卫星工作的基本原理是:从发端地面站发出无线电信号,该信号被卫星通信天线接收后在其转发器中进行放大、变频和功率放大,然后再由卫星的通信天线把放大后的无线电波重新发向接收端地面站,从而实现两个地面站或多个地面站的远距离通信。卫星电话是一种基于卫星中继通信系统实现双向语音信息交换的通信业务,主要用来填补现有其他通信基础设施(有线通信、无线通信)无法覆盖区域的语音通信需求。例如,用户要通过卫星与大洋中航行的用户通话,先要通过电话局把用户线路与卫星通信系统中的本地地面站连通,地面站把通话信号发射到卫星,卫星接收到这个信号后通过功率放大器,将信号放大再转发到在海洋中航行器载有的卫星信号收发站,收发站把通话信号取出送给用户。在卫星电话业务中,不通过地面站可与卫星实现直接通信的用户需要使用专用的卫星通:..信终端完成通话功能。目前,卫星通信覆盖范围的特性尚无法被其他通信方式所替代。(3)IP电话业务IP电话业务是一种基于IP网络实现双向语音信息交换的通信服务。以语音通信为目的而建立的PSTN电话网采用电路交换技术,可以充分保证通话质量,但通话期间始终占用固定带宽,以通话的距离和时长作为计费依据。以数据通信为目的建立起来的IP网络采用分组交换技术,所有业务共享线路,大大提高了网络带宽的利用率,主要以流量作为计费依据。但由于传统数据网络中数据包的传输是非实时的,所以IP网络通常无法保证语音传输的质量。然而人们一直在寻求利用带宽利用率更高的IP网络进行语音传输的方法,因此IP电话应运而生。由于IP网络中采用“存储—转发”的方式传递数据包,不独占电路,并且IP电话对语音信号进行了压缩编码处理,占用带宽仅为8~10kbit/s,再加上分组交换的计费方式与距离的远近无关,大大节省了长途通信费用。此外,随着IP网络通信速率的不断提高,以及各种服务质量保障措施的引入,IP电话的服务质量已逐渐接近普通电话的服务质量。(4)移动电话业务移动电话业务是一种经过由基站子系统和移动交换子系统等组成的蜂窝移动通信网为用户提供的点到点可移动状态下的双向语音信息交换服务,其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨网自动漫游功能。移动电话用户利用移动通信终端,既可实现与其他移动:..用户,又可实现与其他普通固定电话用户之间的语音通信。移动电话系统由无线收发信基站、电话交换网络和移动通信终端组成。在蜂窝移动通信系统中,把信号覆盖区域分为一个个的小区,通常是六角蜂窝状。每个小区基站均通过有线通信线路与电话交换中心连接,形成一个蜂窝移动电话网。移动电话网还与市内公用电话网以及国内、国际长途电话网相连,使移动电话用户不仅可以与网内的移动电话用户通电话,还可以与更大范围内的移动用户和固定用户通电话。移动通信终端通常有车载终端、便携机和手持机三种类型。蜂窝移动电话与其他语音通信业务相比的最大特点是支持用户在高速移动状态下的语音信息交换,并且频率资源可在不同区域重复使用。在用户使用移动电话进行通信时,每个用户都要占用一个信道,同时通话的人多了,有限的信道就可能不够使用,于是便会出现通信阻塞的现象。采用蜂窝结构可使用同一组频率在若干个相隔一定距离的小区重复使用,从而达到节省频率资源的目的。经过适当安排,不同小区群的相同编号小区的频道组是可以被重复使用的。尽管这些小区基站所使用的无线电频率相同,但由于它们相隔较远,而电波作用范围有限,彼此不会造成干扰,这样一组频率就可被重复使用。(5)无线对讲与集群通信无线电对讲机是最早被人类使用的无线移动通信设备之一,它是一种无线的可在移动中使用的一点对多点进行语音通信的终端设备,可使许多人能同时彼此交流,许多人能同时听到同一个人说话,但是在同一时刻只能有一个人讲话。这种通信方式和其他通信方式的不同:..济实用、运营成本低、不耗费通话费用,同时还具有组呼通播、系统呼叫、机密呼叫等功能。在处理紧急突发事件、进行调度指挥时,其作用是其他通信工具所不能替代的。集群通信系统是一种专用调度通信系统,通常由基站、中央控制器、调度台和移动终端四部分组成。它是从一对一对讲机的形式、同频单工组网型式、异频单(双)工组网型式到单信道一呼百应以及进一步带选呼的系统发展到多信道自动拨号系统的。而近年来,专用调度系统又向更高层次发展,成为多信道用户共享的调度系统。集群移动通信系统主要用于专业调度通信,而语音通信只是其辅助功能。(6)模拟与数字音频广播在音频业务中,除了上面提到的各种双向语音通信业务外,模拟音频广播业务则是出现更早的一类音频业务。模拟音频广播通过将音频信号调制在载频上通过发射台将音频信号广播发射出去,用户通过接收机接收后解调还原成音频播放供用户收听。在音频广播中,信号的调制方式分为调幅与调频两种;而在调幅广播中根据载波频率的不同,又分为短波、中波与长波广播。在广播信号接收质量上,调频广播明显优于调幅广播。数字音频广播(DAB)是继调幅和调频广播之后的新一代音频广播业务,它采用数字处理方式进行音频广播,有杜比降噪功能,具有失真小、噪音低、音域定位准的特点,如果用户配备功放、音箱等设备便可享受高保真立体声音乐。DAB广播方式主要有地面广播、卫星广:..数字音频广播系统与模拟调频立体声广播系统相比,具有音质好、频谱利用率高、免受多径传播干扰等优点,具有传送灵活的、多种节目的能力,在任何给定的同样的覆盖范围内,DAB所需的发射机功率比调频发射机功率小。二、视频业务在现代通信技术中,视频信息主要是指活动或运动的图像信息,它由一系列周期呈现的画面所组成,每幅画面称为一帧,帧是构成视频信息的最基本单元。视频信息在现代通信系统所传输的信息中占有重要的地位,因为人类接收的信息约有70%来自视觉,视频信息具有准确、直观、具体生动、高效、应用广泛、信息容量大等特点。,将光学图像转换为电信号进行记录或远距离传输,然后还原为光图像的一门技术。(1)视频信号与图像扫描视频技术中实现光学图像到视频图像信号转换的过程通常是在摄像机中完成的。当被摄景物通过摄像机镜头成像在摄像器件的光电导层时,光电靶上不同点随照度不同激励出数目不等的光电子,从而引起不同的附加光电导产生不同的电位起伏,形成与光像相对应的电图像。该电图像须经过扫描才能形成可以被处理和传输的视频信号。客观景物图像对于人眼的感觉来说,可以被看成是由很多有限大小的像素组成的,每一个像素都有它的光学特性和空间位置,且随时间变化。根据人眼对图像细节的分辨能力和对图像质量的要求,要得:..每幅图像通常要有几十万至几百万个的像素。显然,要用几十万至几百万个传输通道来同时传送图像信号几乎是不可能的,因此必须采用某种方式完成对图像的分解与变换,使代表像素信息的物理量能用时间的一维函数来表达。在电视系统中,对景物图像的像素分解与合成以及图像的时空转换是由扫描系统完成的。利用人眼的视觉惰性,在发送端可以将代表图像中像素的物理量按一定顺序一个一个地传送,而在接收端再按同样的规律重显原图像。只要这种传送顺序进行得足够快,人眼就会感觉图像上的所有像素在同时发亮。在电视技术中,将这种传送图像的既定规律称为扫描。如图1所示,摄像管光电导层中形成的电图像在电子束的扫描下顺序地接通每一个像素,并连续地把它们的亮度变化转换为电信号;扫描得到的电信号经过单一通道传输后,再用电子束扫描具有电光转换特性的荧光屏,从电信号转换成光图像。在电视系统应用的早期,普遍使用的电真空摄像和显像器件均采用电子束扫描来实现光电和电光转换;D/CMOS摄像机和平板显示器件的使用,利用各种脉冲数字电路便可实现上述扫描转换功能,基本消除了在图像采集和重建时产生的几何失真,使图像质量大大提高。图1电视系统扫描原理示意图:..一行地扫描图像的。扫描行数越多,对图像的分解力越高,图像越细腻;但同时视频信号的带宽也就越宽,对信道的要求也越高。和在电影中一样,为了能够得到连续的、没有跳跃感的活动图像,视频系统也需在每秒内传输20帧以上的图像,才满足人眼对图像连续感的要求。由于历史原因,目前国际上存在25帧/秒和30帧/秒两种主要的帧频制式。然而,每秒20~30帧的图像显示速率尚不能满足人眼对图像闪烁感的要求。为了在不增加电视系统传输帧率和带宽的条件下减小闪烁感,现有各种制式的电视系统均采用了隔行扫描方式。隔行扫描方式将一帧电视图像分成两场:第一场传送奇数行,称为奇数场;第二场传送偶数行,称为偶数场。隔行扫描方式的采用较好地解决了图像连续感、闪烁感和电视信号带宽的矛盾。在电视系统中除传送图像信号本身以外,还需要传送行同步和场同步信号以标记图像行、场扫描的开始与结束。因此,图像信号、行场同步信号等经过合成,构成复合电视信号。(2)彩色电视系统根据人眼的彩色视觉特性,在彩色重现过程中并不要求还原原景物的光谱,重要的是获得与原景物相同的彩色感觉。彩色电视系统是按照三基色的原理设计和工作的。三基色原理指出,任何一种彩色都可由另外的三种彩色按不同的比例混合而成。这意味着,如果选定了三种标准基色,则任何一种彩色可以用合成它所需的三种基色的数量:..彩色电视系统正是基于人眼机能和三基色原理,设计出了彩色摄像机和彩色显示器。在通常的彩色电视摄像机中,模仿人眼中的三种锥状细胞利用三个摄像管分别拾取景物光学图像中的红、绿、蓝分量,形成彩色电视信号中的红、绿、蓝三个基色分量信号。加性混色法则构成了显示器彩色显示的基本原理。在传统彩色荧光屏的内表面涂有大量的、由红、绿、蓝三种颜色为一组构成的荧光粉点。荧光粉是一种受电子轰击后会发光的化合物,其发光强度取决于电子束的强度。图像重现时,将接收到的彩色电视信号中的红、绿、蓝分量信号分别控制三个电子枪轰击相应颜色的荧光粉点发光;由于荧光粉点很小,在一定距离观看时三种基色发出的光经过人眼的混合作用,看到的是均匀的混合色。而最终人眼所看到的颜色,则是由三种基色的比例所决定的。在混色原理方面,主动发光型的平板显示器件(如等离子显示)大致与彩色荧光屏相同;但被动发光型的平板显示器件(如液晶显示),其三种基色是由三种颜色的滤光片在白色背光的照射下发出的,三种基色信号通过控制每种基色滤光片的通光量实现混色。在彩色电视发展的初期,由于已经存在了相当数量的黑白电视机和黑白电视台,为了保护消费者和电视台的利益并扩大彩色电视节目的收视率,要求彩色电视系统的设计必须考虑与已有黑白电视的兼容。为此,在彩色电视系统中不是传送彩色电视信号中的红、绿、蓝三个基色分量,而是传送一个亮度分量和二个色差分量。在发送端,亮度分量和二个色差分量通过对红、绿、蓝三个基色分量的矩阵变换:..接收端再通过矩阵逆变换还原成三个基色分量显示。当黑白电视机接收到彩色电视信号时,它只利用其亮度分量实现黑白图像显示;而彩色电视机接收黑白电视信号时,它将黑白电视信号当作其亮度信号同样实现黑白图像显示,进而实现彩色电视与黑白电视的上下兼容。在彩色电视中,由三种基色R、G、B构成亮度信号的比例关系如下:式(2-1)即为彩色电视系统的亮度方程。至于二个色差信号,则是分别传送红基色分量和蓝基色分量与亮度分量的差值信号,即U和V。式(2-2)中,k、k为加权系数。12为满***色电视与黑白电视在传输时的兼容性,还需在原有黑白电视信道相同带宽下同时传送亮度信号Y和两个色差信号U、V。由于人眼对彩色细节的分辨力低于对亮度细节的分辨力,因此色差信号U和V可以用比亮度信号窄的频带来传送。从数据压缩的角度来看,也希望传送的是Y、U、V而不是R、G、B,因为Y、U、V之间是解除了一定相关性的三个量。彩色电视系统中的一个重大问题就是如何用一个通道来传送上述三个信号Y、U、V。在模拟电视阶段,对这三个信号的不同传输方式形成了三种不同的彩色电视制式,即PAL制、NTSC制和SECAM制,这三种制式的不同之处主要在于对色度信号传送所采取的不同处理方式。:..(3)视频信号频谱特点电视系统是通过行、场扫描来完成图像的分解与合成的,尽管图像内容是随机的,但视频信号仍具有行、场或帧的准周期特性,其频谱结构呈现抽样信号的频谱特点。通过对静止图像电视信号进行频谱分析可知:它是由行频、场频的基波及其各次谐波组成的,其能量以帧频为间隔对称地分布在行频各次谐波的两侧。而对活动图像的电视信号,其频谱分布为以行频及其各次谐波为中心的一簇簇连续的梳状谱。对于实际的视频信号,谐波的次数越高,其相对于基波振幅的衰减越大。在整个视频信号的频带中,没有能量的区域远大于有能量的区域。根据这一性质,模拟彩色电视系统利用频谱交错原理将亮度信号和色差信号进行半行频或1/4行频间置,完成彩色电视中亮度信号和色度信号的同频带传输。我国采用的PAL-D制彩色电视信号,亮度信号带宽为6MHz;在美国、日本等国采用的NTSC制电视系统中,。由于人眼对色度信号的分辨率远低于对亮度信号的分辨率,,且将两个色差信号正交调制在彩色副载频上置于亮度信号频谱的高端,以减少亮色信号之间的串扰。,即图像信息在时间上及二维空间位置上的离散化,以及图像灰度电平值的离散:..化。上述过程涉及视频信号的采样与量化,为完成数字化表达还需对其样值进行二进制编码。就视频图像而言,对其时间轴的离散化过程在视频采集时便已完成,采样频率由电视系统的帧频和场频所决定;对其二维空间的离散化包含了水平和垂直两个方向的离散化过程。实际上,在通过扫描系统进行视频信号采集时,便已经完成了图像信息垂直方向的离散化过程,其垂直方向的采样率由电视系统的每帧电视扫描行数所决定。因此,在已给特定制式视频信号的情况下,其离散化过程主要是完成视频信号在水平方向的离散化。对于视频信号的采样频率选择,既要考虑满足奈克斯特取样定律,以避免重建图像信号产生混叠;还要考虑取样图像的取样结构,以便于数字图像的后续处理。通常,为了后续图像处理上的方便常采用矩形取样结构,这就要求视频信号的采样频率必须与其行频保持正倍数的关系。经过抽样后的视频信号,只是一系列时间或空间上的离散样值,而每个样值的取值仍是连续的,还需将它转换为有限个离散值称之为量化。在量化过程中,模拟值与量化值间的误差称为量化误差或量化失真。对图像信号而言,在图像亮度平坦区域这种量化噪声看起来像颗粒状,故称之为颗粒噪声;图像量化带来的另一种失真称为伪轮廓现象。显然,量化噪声与伪轮廓现象都与量化精度有关,量化越精细,量化噪声越小,伪轮廓现象就会减轻,但这是以增加电平数(码率)为代价的。被量化之后的视频信号其每个量化电平最终被赋予一个二进制码字,称为编码。视频信号通常采用6~10bit量化编码。:..视频信息数字化后数据量比音频信息更大,以分量编码的标准清晰度数字视频信号为例,其数码率高达216Mbit/s。在此情况下,1小时的电视节目需要近80GB左右的存储容量;要远距离传送这样一路高速率的数字视频信号,通常要占用很大的信道带宽。显然,这样大的数码率在现有的数字信道中传输或在现有的媒体上存储,其成本都是十分昂贵的。虽然表示图像需要大量的数据,但图像数据本身是高度相关的,一幅图像内部以及视频序列中相邻帧图像之间均有大量的冗余信息,通过适当的算法解除其相关性去除冗余便可得到高效率的压缩编码。对于一幅二维图像,可以观察到图像中的许多部分的灰度或颜色差别并不是太大,某些区域是均匀着色或高度相关的。例如,图像的背景可能是一堵墙,它是均匀上色的或显示出规则的模式,这称为空间相关或空间冗余。对于没有场景切换或镜头快速推拉摇移的视频序列,画面中的背景一般并无变化,只有移动的物体产生画面的差异,因而各帧图像间的差别极小,即视频序列中的图像是高度相关的,这称为时间相关或时间冗余。静止图像压缩的一个目标是在保持重建的图像的质量可以被接受的同时,尽量去除空间冗余信息。对于活动视频压缩,在去掉空间冗余的同时去除时间冗余,可以达到较高的压缩比。除空间冗余和时间冗余外,在一般的图像数据中,还存在着其他各种冗余信息,主要表现为以下几种形式。(1)信息熵冗余:..信息熵冗余也称为编码冗余。由信息论的有关原理可知,为表示图像数据的一个像素点,只要按其信息熵的大小分配相应比特数即可。然而对于实际图像数据的每个像素,很难得到它的信息熵,因此在数字化一幅图像时,对每个像素是用相同的比特数表示,这样必然存在冗余。(2)结构冗余在有些图像的部分区域内存在着非常强的纹理结构,或是图像的各个部分之间存在某种关系,如自相似性等,这些都是结构冗余的表现。(3)知识冗余在有些图像中包含的信息与某些先验的基础知识有关,例如,在一般的人脸图像中,头、眼、鼻和嘴的相互位置等信息就是一些常识,这种冗余称为知识冗余。(4)视觉冗余在多数情况下,重建图像的最终接收者是人的眼睛,为了达到较高的压缩比,可以利用人类视觉系统的特点得到高压缩比。人类的视觉系统对图像的注意是非均匀和非线性的,特别是人类的视觉系统并不是对图像中的任何变化都能感知。例如,图像系数的量化误差引起的图像变化,在一定范围内是不能为人眼所察觉的。(1)模拟广播电视:..模拟电视信号在通过地面无线广播发射或通过有线电视系统传输时,对图像信号采用残留边带调幅、对伴音信号采用调频的发送方式。我国规定地面开路广播电视每一套节目所占频带为8MHz,在VHF和UHF频段共划分68个频道,图2所示是其中一套节目占用的频谱分配结构示意图。地面广播电视将每一路电视节目所对应的视频和伴音分别以残留边带调幅和调频的方式调制到事先分配好的载频上,各路射频节目信号混合后统一送到发射台实现电视信号的视距广播电视节目覆盖。受发射天线高度等因素影响,通常地面广播电视节目的覆盖范围只有几十千米,一般局限在一个城市的范围。广播电视用户在接收节目时,可使用室外或室内天线接收电视信号,然后输入电视接收机对接收到的射频信号进行解调,恢复视频和伴音信号并播放供用户收听收看。图2广播电视信号频谱分配结构示意图在有线电视系统中,调制好的射频信号不再被送去广播发射,而是被送入有线电视网络进行节目信号的分配。有线电视系统是由有线电视前端、干线传输与分配网络,以及入户网络等部分组成。前端完成节目信号的调制和节目混合;干线传输与分配网络完成信号的远程传输、信号放大、信号分配,它既可以全部由同轴电缆和干线放大器:..构成,也可以由光纤和同轴混合网络构成;入户网络完成最后的信号入户接入,主要由入户同轴电缆和分支分配器构成。在地面开路广播电视中,各频段之间均留有一定的间隔,这些频率被分配给调频广播、电信业务和军事通信等应用。对于这些频率,开路广播电视是不能使用的,否则