Page 89 - 新时期广播电视工程技术研究

第三章 数字电视节目制作基础知识

（一）预测编码
预测编码：又称差分脉冲调制编码（Differential Pulse Code Modulation，
DPCM）。利用某种数学模式和已经传输的像素值（数据）进行预测，预测出一

个与当前传输的像素值相接近的估计值，进而把当前要传输的像素值减去预测值，
得到一个误差值，将误差值编码后传输出去。在接收端将收到的误差值解码后，
再与预测值相加，即可得到当前要传输的像素值。
（二）变换编码

变换编码：基本思想是不直接对空间域图像数据进行编码，而是首先将原来
空间域上的图像数据变换到另一个正交向量空间（变换域或频域）中，得到相应
的一组变换系统，然后对这些变换系数进行量化、编码和传输，又称为正交变换
编码。常用的变换编码有离散傅立叶变换和离散余弦变换 DCT（Discrete Cosine

Transform）。为了避免傅立叶变换的复数运算，常采用 DCT 变换，将一幅图像
分为多个 8x8 个像素样值的子像块，即 64 个点的离散信号，通过 DCT 输出 64
个正交基信号，每个正交基信号的幅值称为 DCT 系数。由于高频分量 DCT 系数
经常为 0，仅对低频分量系数进行量化编码，大大压缩了数据量。

变换是变换编码的核心。理论上最理想的变换应使信号在变换域中的样本相
互统计独立。实际上一般不可能找到能产生统计独立样本的可逆变换，人们只能
退而要求信号在变换域中的样本相互线性无关。满足这一要求的变换称为最佳变

换。“卡一洛变换”是符合这一要求的一种线性正交变换，并将其性能作为一种
标准，用以比较其它变换的性能。卡一洛变换中的基函数是由信号的相关函数决
定的。对平稳过程，当变换的区间 T 趋于无穷时，它趋于复指数函数。
变换编码中实用的变换，不但希望能有最佳变换的性能，而且要有快速的算
法。而卡一洛变换不存在快速算法，所以在实际的变换编码中不得不大量使用各

种性能上接近最佳变换、同时又有快速算法的正交变换。正交变换可分为非正弦
类和正弦类。非正弦类变换以沃尔什变换、哈尔变换、斜变换等为代表，其优点
是实现时计算量小，但它们的基矢量很少能反映物理信号的机理和结构本质，变

换的效果不甚理想。而正弦类变换以离散傅里叶变换、离散正弦变换、离散余弦
变换等为代表，其最大优点是具有趋于最佳变换的渐近性质。例如，离散正弦变
换和离散余弦变换已被证明是在一阶马氏过程下卡一洛变换的几种特例。由于这
一原因，正弦类变换已日益受到人们的重视。

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