數字圖像通信系統2第8章數字圖像通信系統8.1概述8.2數字圖像通信原理8.3數字傳真通信8.4活動數字圖像通信系統第2頁,共98頁，星期六，2024年，5月38.1概述圖像通信是一種視覺通信，已成為當代通信領域主要手段之一。圖像通信傳送和接收的圖像信息可以是靜止的或活動的圖像信息可以采用模擬或數字的形式進行傳送，傳送和接收數字圖像信號的通信系統就是數字圖像通信系統第3頁,共98頁，星期六，2024年，5月48.1.1圖像通信的特點直觀性強

--圖像表示形象直觀，易于理解。數據量大

--數字圖像的數據量比語音要大一個數量級，比文本數據大兩個數量級。信息確切性好

--與聽覺獲取相比，視覺獲取的信息內容更容易確認，不易發生歧義。第4頁,共98頁，星期六，2024年，5月58.1.2圖像通信的分類按業務性質分傳真、可視電話、會議電視、圖文電視、有線電視、高清晰度電視和智能用戶電報等。按圖像信息內容的運動狀態分靜止圖像通信活動圖像通信按采用的傳輸技術分模擬圖像通信數字圖像通信第5頁,共98頁，星期六，2024年，5月68.1.3數字圖像通信系統的組成(1/5)圖8-1圖像通信系統基本組成第6頁,共98頁，星期六，2024年，5月7數字圖像通信系統的組成（2/5）輸入設備輸入設備產生靜止或活動的圖像信號，例如電視攝像機、錄像機、掃描儀、傳真掃描頭和電子黑板等都可作為產生圖像的輸入設備。第7頁,共98頁，星期六，2024年，5月8數字圖像通信系統的組成（3/5）編碼器信源編碼器模擬的圖像信號轉換為數字信號壓縮圖像信號。信道編碼器將信源編碼器輸出的比特流轉變為適合信道傳輸的形式包括差錯控制編碼和調制，以及數據打包和傳輸層控制等。第8頁,共98頁，星期六，2024年，5月9數字圖像通信系統的組成（4/5）信道提供讓信號通過的通道，同時也會對信號產生限制和損害狹義信道為傳輸媒質廣義信道還包括相關的轉換器和設備，因此，電話網、移動通信網和因特網等網絡是廣義信道。第9頁,共98頁，星期六，2024年，5月10數字圖像通信系統的組成（5/5）解碼器

解調器、解碼器分別是上述編碼器和調制器的逆過程顯示終端用來顯示被復原的圖像的設備，可以是電視熒光屏、液晶顯示屏、打印機、圖像拷貝機等第10頁,共98頁，星期六，2024年，5月118.2數字圖像通信原理模數變換圖像壓縮編碼數字傳輸、寬帶接入與交換等關鍵技術第11頁,共98頁，星期六，2024年，5月128.2.1圖像信號數字化(1/4)原始圖像的數字化包括以下三個過程空間位置的數字化幅度值的數字化編碼第12頁,共98頁，星期六，2024年，5月13圖像信號數字化(2/4)空間位置的數字化本質上就是對連續分布的空間位置進行抽樣，選取有限個位置來表示整幅圖像。在二維空間中，包括垂直和水平兩個位置或方向的數字化。在垂直位置上進行掃描，即用若干等距離的水平掃描行來表示圖像；在水平方向上進行抽樣，即按照一定的間隔選取信號

第13頁,共98頁，星期六，2024年，5月14圖8-2圖像信息的像素點圖像信號數字化(3/4)第14頁,共98頁，星期六，2024年，5月15圖像信號數字化(4/4)幅度的數字化量化：用有限的幅度值來表示連續變化的幅度值

“量化”的含義與2.2.1節所述內容相同，這里不再重述。編碼編碼原理與方法與2.2.1節相同編碼使用的碼字位數與量化級數有關，量化級數多固然可以減小量化誤差，但是編碼時使用的碼字位數也多，占用的傳輸帶寬也越大

第15頁,共98頁，星期六，2024年，5月168.2.2數字信號的壓縮與編碼(1/2)為什么要進行壓縮壓縮的必要性

數字圖像包含巨大的信息量，為了有效地存儲和在有限的信道中傳輸圖像信息，有必要對圖像信息進行壓縮壓縮的可能性圖像信息包含有用的信息和無用的多余信息，消除多余信息可以節約碼字，達到數據壓縮的目的。圖像通信允許圖像編碼存在一定失真

第16頁,共98頁，星期六，2024年，5月17數字信號的壓縮與編碼(2/2)圖像壓縮的原理和方法壓縮編碼：在保證一定的圖像質量和滿足要求的前提下，減少原始圖像數據量的處理過程兩種基本思路利用圖像固有的統計特性，從原始圖像中提取有效的信息，盡量去除冗余信息，例如減少相鄰像素之間、相鄰幀之間的冗余信息利用人的視覺特性，力圖發現人眼是根據哪些關鍵特征來識別圖像，然后根據這些特征來構造圖像模型

第17頁,共98頁，星期六，2024年，5月18無失真編碼(1/2)壓縮編碼時不丟失有效信息，編碼后的復原圖像與編碼前的原始圖像完全相同

兩種典型方法：哈夫曼編碼和算術編碼

第18頁,共98頁，星期六，2024年，5月19無失真編碼(2/2)圖8-3哈夫曼編碼方法第19頁,共98頁，星期六，2024年，5月20限失真編碼圖8-4運動圖像的預測編碼壓縮編碼后可能造成失真，編碼后的復原圖像與編碼前的原始圖像有差別

預測編碼、離散余弦變換第20頁,共98頁，星期六，2024年，5月218.2.3數字圖像信號的編碼標準三大系列：H.26x、JPEG和MPEG三大組織國際電信聯盟遠程通信標準化組ITU-T:ITUforTelecommunicationStandardizationSector國際標準化組織ISO:InternationalOrganizationforStandardization國際電工委員會IEC:InternationalElectro-technicalCommission第21頁,共98頁，星期六，2024年，5月22H.261標準第一個視頻壓縮編碼國際標準，由ITU-T頒布，在ISDN上開展可視電話和會議電視數據速率為每秒64千比特~192千比特(N64kbps)僅支持CIF和QCIF兩種圖像格式圖像數據被劃分為四個層次原始圖像即為圖像層、塊組層、宏塊層、子塊層預測編碼與DCT相配合的混合編碼方式第22頁,共98頁，星期六，2024年，5月23H.263標準（1/2）H.263核心仍然是DPCM/DCT混合編碼，也采用了四層的分層結構進行編碼與H.261標準不同之處是，H.263做了一些修改或擴充支持CIF、QCIF和另外三種圖像格式，它們的分辨率分別為QCIF分辨率的一半、4倍和16倍。預測編碼估值精度可以達到半個像素增加了四種可選項以提高編碼效率采用算術編碼代替哈夫曼編碼，編碼效率更高。第23頁,共98頁，星期六，2024年，5月24H.263標準（2/2）

H.263＋進一步提高了壓縮編碼性能支持更多的圖像格式類型，允許自定義圖像的尺寸采用更好的編碼方法通過一些技術增強了圖像信息在易誤碼、易丟包的網絡環境下的傳輸

。

第24頁,共98頁，星期六，2024年，5月25JPEG標準主要用于連續彩色靜止圖像的數據壓縮以DCT技術為基礎，能夠提供較好的圖像質量和較高的壓縮率由ISO和ITU-T于1991年聯合公布第25頁,共98頁，星期六，2024年，5月26JPEG2000支持各種類型圖像壓縮，包括二值圖像、多分量圖像、遙感圖像、醫學圖像和合成圖像等在表示像素位數即每像素位低于0.25時，恢復出來的圖像具有較好的細節質量，比原標準具有更好的甚低比特率性能。對同一碼流能同時提供有損或無損壓縮。允許用戶自定義感興趣區域，并對感興趣區域的圖像提供更好的編碼質量。在通過無線信道傳輸時碼流具有良好的抗誤碼性能，并采用數字水印技術提高圖像安全保護性能。采用了壓縮率更高的小波變換方法第26頁,共98頁，星期六，2024年，5月27MJPEG標準JPEG標準也用來對活動圖像進行編碼，此時JPEG把視頻序列中的每一幀當作一幅靜止圖像來處理，即所謂MotionJPEG，簡稱為MJPEG目前JPEG被廣泛應用在各種應用場合，比如一般的圖片、醫療圖片、衛星圖片的保存和傳輸，多媒體應用和廣播電視后期制作等

第27頁,共98頁，星期六，2024年，5月28MPEG標準活動圖像及其聲音的數字編碼標準包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等多個版本比其他數據壓縮標準兼容性好，能夠提供更高的壓縮比率，對數據造成的損失小第28頁,共98頁，星期六，2024年，5月29MPEG-1用于數據傳輸率不超過每秒1.5兆比特的數字存儲媒體上活動圖像及其伴音的編碼編碼方法采用了改進的運動補償、DCT和量化等技術支持的典型數據傳輸速率為每秒1.5兆比特，此時提供的圖像質量與家用錄像系統的質量相當最高編碼速率可達每秒4兆比特~5兆比特，隨著速率的提高，解碼后的圖像質量有所降低應用于VCD、MP3和數字電話網絡上的視頻傳輸，如視頻點播，它也可被用來在因特網上傳輸音頻第29頁,共98頁，星期六，2024年，5月30MPEG-2適用于每秒1.5兆比特～60兆比特，甚至更高數據速率的編碼，編碼碼率從每秒3兆比特～100兆比特特別適用于廣播級的數字電視的編碼和傳送，被認定為標準數字電視和高清晰度電視的編碼標準應用范圍更廣，包括了MPEG-1的工作范圍區分不同類型的應用，對不同應用下的圖像提供不同級別的圖像質量，即低級、主級、高級和更高級低級圖像質量與MPEG-1相同主級圖像質量相當于演播室圖像質量高級和更高級圖像質量相當于高清晰度電視質量由于MPEG-2的功能包括了MPEG-3，后來MPEG-3被取消第30頁,共98頁，星期六，2024年，5月31MPEG-4(1/3)針對數字電視、交互式圖形應用、交互式多媒體整合和壓縮技術的需求而制定不只是具體的壓縮算法，它將眾多的多媒體應用集成在一個完整的框架內，目的是為多媒體通信及應用環境提供標準的算法和工具，從而建立起一種能被多媒體傳輸、存儲、檢索等應用領域普遍采用的統一數據格式第31頁,共98頁，星期六，2024年，5月32MPEG-4(2/3)“基于對象編碼”的概念將一幅圖像分成若干在時間和空間上相互聯系的視頻、音頻對象，分別編碼后，再經過復用傳輸到接收端，然后再對不同的對象分別解碼，再組合成所需要的視頻和音頻好處便于對不同的對象采用不同的編碼方法和表示方法，在壓縮效率與解碼質量間得到較好的平衡使得數據的接收者不再是被動的，具有操縱對象的能力，可以對不同的對象進行獨立的刪除、添加、移動等操作。第32頁,共98頁，星期六，2024年，5月33MPEG-4(3/3)其他特點提供了更高的編碼效率，在相同的比特率下，更好的視覺聽覺質量使得在低帶寬的信道上傳送視頻、音頻成為可能。MPEG-4還支持具有不同帶寬、不同存儲容量的傳輸信道和接收端，這使得它適用于許多應用場合主要應用于因特網視音頻廣播、無線通信、靜止圖像壓縮、電視電話、計算機圖形、動畫與仿真和電子游戲第33頁,共98頁，星期六，2024年，5月34MPEG-7多媒體內容描述接口是為了快速、有效地搜索用戶所需要的不同類型的多媒體信息而提出的標準規定了各種類型的多媒體信息的標準化描述，將該描述與所描述的內容相聯系，以實現快速有效地搜索和索引可以獨立于其他MPEG標準使用，但MPEG-4中所定義的音頻、視頻對象的描述適用于MPEG-7不僅包含了MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4標準現有內容的識別，還包括了更多的數據類型，可以是靜止圖像、圖形、音頻、動態視頻以及這些元素的組合。支持非常廣泛的應用第34頁,共98頁，星期六，2024年，5月35MPEG-21正式名稱是“多媒體框架”，又稱“數字視聽框架”它是在電子商務蓬勃發展的背景下應運而生的產物，是為了解決新市場所面臨的問題如何獲取數字視頻、音頻以及合成圖形等“數字商品”如何保護多媒體內容的知識產權如何為用戶提供透明的媒體信息服務如何檢索內容;如何保證服務質量等而制定的標準目標是建立一種高效、透明和互操作的真正跨平臺的多媒體框架，實現在各種不同的網絡間的數據交換，完成內容描述、創建、發布、使用、識別、收費管理、產權保護、用戶隱私權保護、終端和網絡資源抽取、事件報告等功能。第35頁,共98頁，星期六，2024年，5月368.2.4數字圖像的傳輸除了壓縮編碼，數字圖像通信系統的關鍵技術還包括用戶的接入網絡數據的傳輸網絡信息的交換網絡第36頁,共98頁，星期六，2024年，5月37數字圖像的傳輸兩種數字傳輸方式基帶傳輸直接傳輸數字化后的圖像信號實現簡單，但是傳輸距離有限頻帶傳輸長距離傳輸將基帶信號進行數字調制，然后再將調制后的信號送上信道傳輸第37頁,共98頁，星期六，2024年，5月38信道差錯編碼常規的信道差錯編碼檢錯重發、前向糾錯和混合糾錯等多種編碼方式圖像通信系統采用的差錯編碼技術前向糾錯編碼增加信源編碼差錯控制的能力聯合設計信道編碼與信源編碼以提高圖像信息傳輸的抗干擾性能第38頁,共98頁，星期六，2024年，5月39數字調制技術重要性可以在相同的信道帶寬下傳輸更多的圖像數據可以提高圖像信號傳輸的可靠性常用的數字調制方法多進制相移鍵控、多進制正交幅度調制、網格編碼調制、正交頻分復用調制、編碼正交頻分復用調制和殘留邊帶調制等第39頁,共98頁，星期六，2024年，5月40正交頻分復用調制簡稱為OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing基本思想將高速率的串行數據轉換為多個低速率數據流，每個低速率數據流分別用一個載波進行調制，則組成一個使用多載波同時進行調制的并行傳輸系統優點采用大量（N個）子載波的并行傳輸，在相等的傳輸數據率下，在時域內OFDM碼字長度是單載波的N倍，抗碼間干擾的能力可顯著提高與一般的頻分多路復用方式不同，OFDM的頻率利用率較高第40頁,共98頁，星期六，2024年，5月41其他數字調制技術編碼正交頻分復用調制COFDM:CodeOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，先將圖像信號經過信道編碼，成為數據符號，再進行OFDM調制。由于COFDM調制抵抗多徑效應的能力強，所以可以用于地面傳輸固定接收，也可用于便攜和移動接收殘留邊帶調制是一種特殊的振幅調制方式，它是在雙邊帶調幅的基礎上，保留信號的一個邊帶的大部分頻率成分，而對于另一個邊帶只保留頻率成分的小部分（即殘留）。這種調制方法既比雙邊帶調幅節省頻譜，又比單邊帶調幅易于解調。它的缺點是抗多徑效應的能力差，在移動接收方面，效果令人不滿意第41頁,共98頁，星期六，2024年，5月42寬帶接入終端用戶到網絡之間的所有設備則被稱為“接入網”，由于其長度一般為幾百米到幾公里，所以也形象地被稱為“最后一公里”。用戶接入往往成為制約圖像通信發展的主要因素常見的寬帶接入技術銅線接入光纖接入光纖銅線混合接入無線接入高速以太網接入第42頁,共98頁，星期六，2024年，5月43銅線接入以現有電話網絡的雙絞線為傳輸媒質的一種寬帶接入技術，也叫數字用戶環路DSL:DigitalSubscriberLine根據具體采用的技術不同，數字用戶環路技術包括非對稱、高速和甚高速數字用戶環路等不同類型。第43頁,共98頁，星期六，2024年，5月44XDSL(1/2)非對稱數字用戶環路:AsymmetricDSL用戶線路的上行（從用戶終端到網絡）速率和下行（從網絡到用戶終端）速率不同，上行速率低，下行速率高。利用一對雙絞線同時傳輸數據和話音，提供速率從每秒32千比特到每秒8.192兆比特的下行流量和從每秒32千比特到每秒1.088兆比特的上行流量普通電話業務仍在原頻帶內傳送，經由低通濾波器和分離器插入到ADSL通路中，因此即使ADSL系統發生故障也不會影響正常的電話業務上、下行速率不一樣的特點特別適合傳輸多媒體信息業務，如視頻點播、多媒體信息檢索和其他交互式業務，ADSL的有效傳輸距離在3~5公里以內第44頁,共98頁，星期六，2024年，5月45XDSL(2/2)高速數字用戶環路（HDSL:High-bit-rateDSL）利用現有銅纜電話線的兩對或三對雙絞線，提供全雙工的數據傳輸，數據速率為每秒1.544兆比特或2.048兆比特。HDSL的優點是可以解決少量用戶傳輸每秒384千比特和每秒2.048兆比特寬帶信號的要求，缺點是目前還不能傳輸每秒2.048兆比特以上的信息，傳輸距離限于6~10公里以內。甚高速數字用戶環路（VDSL:Very-high-bit-rateDSL）采用更先進的數字信號處理技術，當通信線路為300~1000米左右時，最大下行速率可達每秒51兆比特~55兆比特，當超過1500米時，速率為每秒13兆比特左右第45頁,共98頁，星期六，2024年，5月46光銅混合寬帶接入光纖同軸銅電纜混合的傳輸系統HFC:HybridFiberCoax）改造現有的有線電視網，以光纖作為主干線，利用現有的有線電視同軸纜線作為用戶接入線有線電視網用戶覆蓋面廣，實施方便，成本低，同時利用了光纖傳輸和有線電視的優點，是一種很有前途的寬帶接入技術采用分支和樹型的連接結構樹根處放置電纜調制解調器，采用光纖連接到光節點，光節點起光電轉換的作用，光節點通過同軸電纜與用戶相連。光節點與用戶之間有一個網絡接口單元，它放在用戶家中或附近，負責將光節點送來的信號分解成電話信號、數據信號和視頻信號，然后分別送往相應的用戶設備（電話機、計算機和電視機）中第46頁,共98頁，星期六，2024年，5月47以太網接入千兆以太網以TCP/IP協議為基礎，以光纖為主要傳輸媒介的高速局域網，傳輸速率可以達到每秒千兆比特。隨著以太網技術的日益成熟，也可以使用電話線和無線電波作為傳輸媒介。使用以太網接入方式的優點是接入手段采用的是與IP協議一致的數據格式，容易與各類IP網絡實現無縫連接，從而提高運行效率，方便管理，降低成本。第47頁,共98頁，星期六，2024年，5月48無線寬帶接入無線接入是利用無線技術為固定用戶或本地區域移動用戶提供接入手段。無線接入的主要技術包括數字蜂窩技術、微蜂窩技術、數字微波技術、毫米波及一點多址技術等。近年來出現一種固定的寬帶無線接入方式，即本地多點分布系統，它的有效帶寬可達1012赫茲（GHz）

數量級，可為用戶分配155Mbps速率，因此利用它作為寬帶接入手段，可為數字圖像通信系統用戶提供高效的圖像信息

第48頁,共98頁，星期六，2024年，5月49光纖接入(1/2)從用戶終端到網絡之間全部采用光纖作為傳輸媒介光纖接入的主要技術是光信號傳輸技術光信號傳輸采用的復用技術主要有光波分復用、光時分復用、光碼分復用、光頻分復用、光空分復用和光副載波復用等由于光纖上傳送的是光信號，因而需要在網絡與用戶接口處的交換局將電信號進行電光轉換變成光信號，再在光纖上進行傳輸。在用戶端則進行光電轉換恢復成電信號后，送至用戶設備第49頁,共98頁，星期六，2024年，5月50光纖接入(2/2)根據光纖向用戶延伸的距離，光纖接入可以分為光纖到路邊FTTC:FiberToTheCurb，在從交換局到離家庭或辦公室幾公里以內的路邊安裝和使用光纜。FTTC利用同軸電纜或其他傳輸媒質可以把信號從路邊傳遞到家中或辦公室里。目前的主要應用形式光纖到大樓FTTB:FiberToTheBuilding，將網絡接口單元放置到大樓內，單位或商業用戶可以共享各種寬帶業務光纖到家FTTH:FiberToTheHome，直接將光纖引入到每個家庭，讓每個用戶獨立享受寬帶傳輸帶來的便捷。由于成本、用戶需求和市場等方面的原因，FTTH仍然是一個長期的任務，是接入網的長期發展目標第50頁,共98頁，星期六，2024年，5月51交換網絡重要性不僅使多臺通信終端共享傳輸媒質，而且完成網絡中任意用戶的相互連接交換方式往往決定了通信網絡的總體運行方式和網絡性能，從而也對用戶終端類型和接入方式提出了相應的要求。目前通常使用的交換網絡包括公用交換電話網、綜合業務數字網、ATM網、寬帶IP網和無線網銅線接入第51頁,共98頁，星期六，2024年，5月52公用交換電話網PSTN:PublicSwitchTelephoneNetwork規模最大、歷史最長，也是最成熟的公共通信網主要是為傳輸話音信號而設計建造的電路交換網絡，在PSTN上傳輸圖像信號需要依靠調制解調器，將圖像信號轉換為適合電話線路傳輸的形式。借助現代數字通信技術，例如ADSL技術，PSTN提供的數據傳輸速率已達每秒兆比特。第52頁,共98頁，星期六，2024年，5月53綜合業務數字網ISDN:IntegratedServiceDigitalNetwork）接入、交換和傳輸都是數字的通信網絡，它提供了用戶端到用戶端的數字連接，用戶通過有限的一組標準用戶網絡接口連接到網絡上與PSTN相比，ISDN采用了更為靈活的交換方式，可以根據用戶的不同業務需求，為話音業務和非話業務提供不同的交換方式ISDN傳輸速率為每秒64千比特的整數倍，（整數倍數從1到32），最高傳輸速率僅為每秒2兆比特（準確地說，應該為每秒2.048兆比特），比較適于傳輸低速圖像，但是難以適應高速圖像通信的帶寬需要

第53頁,共98頁，星期六，2024年，5月54異步傳輸模式ATM，AsynchronousTransferMode是寬帶綜合業務數字網B-ISDN:BroadbandIntegratedServiceDigitalNetwork一種快速分組交換技術，一方面，將數據流分成固定長度的數據包或分組，稱為信元；另一方面，使用統計時分復用技術，信元像同步時分復用的時隙一樣定時地出現，從而可以對信元進行高速識別和交換處理，因此ATM既具有電路交換固定短時延的特性，又具有分組交換動態分配資源的優點。ATM提供的用戶傳輸速率從每秒1兆比特到幾吉比特，支持從窄帶話音、數據到高清晰度電視等各種廣泛的綜合業務，是圖像通信系統中最受歡迎也是使用最廣泛的交換網絡第54頁,共98頁，星期六，2024年，5月55IP網(1/2)僅次于PSTN的第二大通信網絡，使用TCP/IP協議進行工作的計算機通信網，例如，計算機局域網和因特網IP網通信過程簡單，通信效率高使用統一的IP地址，便于實現不同終端設備的互通和不同結構的網絡的互連能夠在局域和城域范圍內提供每秒千兆比特和每秒萬兆比特的傳輸速率，提供寬帶信息承載平臺可以利用為數眾多的計算機網絡開展圖像通信業務，可以方便地與各種IP網絡互連互通，既可以保證高效率、高性能，又可以降低成本第55頁,共98頁，星期六，2024年，5月56IP網(2/2)先天缺陷是沒有服務質量的保證，不能保證圖像和多媒體通信業務實時傳輸的要求。近年來人們采取了不少措施，包括因特網資源預留協議、IPv6和實時傳輸協議等

第56頁,共98頁，星期六，2024年，5月57無線網絡無線分組通信網以地面區域及蜂窩服務設計的網以微小區域設計的局域或廣域計算機網以低軌道衛星實現的全球移動分組數據網使用的無線信道可以是中波、短波、超短波、微波、衛星等第57頁,共98頁，星期六，2024年，5月588.3數字傳真通信8.3.1傳真分類8.3.2傳真通信系統組成及工作原理8.3.3三類傳真機

第58頁,共98頁，星期六，2024年，5月598.3.1傳真的分類對文字、圖表、相片等記錄在紙面上的圖像進行掃描、傳輸，并在接收端將圖像重現出來的一種通信方式，也常被稱為“遠程復印”多種分類方法分類方法種類按發送原稿性質分相片傳真(黑白、彩色)、真跡傳真按占用電話路數分單路文件傳真、多路傳真按用途分傳真、相片傳真、報紙傳真、氣象傳真、彩色傳真、縮微膠卷傳真第59頁,共98頁，星期六，2024年，5月60單路文件傳真根據實現技術的不同，采用單路文件傳真方式的傳真機又分為四類，如表8-4所示主要是利用公用交換電話網構成傳真通信系統新的傳真通信方式已出現利用分組交換方式數字傳真機出現，在綜合業務數字網中，開始廣泛使用數字傳真機，提出了傳真機與個人計算機相結合的未來發展方向第60頁,共98頁，星期六，2024年，5月61表8-4單路文件傳真機的分類

數據壓縮傳輸方式傳輸一頁A4幅面時間應用低速傳真機（一類機）無沒有頻帶調制

約為6分鐘

已不生產中速傳真機（二類）無幅度—相位調制

約為3分鐘

作為三類、四類機的一種功能高速傳真機（三類機）哈夫曼編碼，改進的READ碼等調制解調，電話線路20秒～1分鐘目前主流四類傳真機改進的READ碼數據網3～15秒正在迅速發展第61頁,共98頁，星期六，2024年，5月628.3.2傳真通信系統組成及工作原理(1/4)由發送機、傳輸信道和接收機三部分組成，如圖8-5所示發送機部分包括掃描裝置、信號處理和調制器接收機部分由解調器、信號處理和記錄裝置組成基本組成與前面所介紹的圖像通信系統的組成是一致的，只是根據傳真業務的特性，采用了特殊的輸入設備（掃描裝置）和輸出設備（記錄裝置）

第62頁,共98頁，星期六，2024年，5月63傳真通信系統組成及工作原理(2/4)圖8-5傳真通信系統的組成第63頁,共98頁，星期六，2024年，5月64傳真通信系統組成及工作原理(3/4)掃描裝置的主要功能是將傳真的原稿分解成像素，并把光信號轉換成電信號掃描裝置輸出的電信號在信號處理電路中進行數據壓縮，以減少傳真信號的冗余度，節約傳輸帶寬。這里的信號處理相當于圖8-1中的編碼器部分。解調器對接收到信號進行解調，經信號處理，還原成與掃描裝置輸出的原始電信號幾乎相同的信號，再進行記錄記錄裝備的作用是將還原出來的文字或圖像信號記錄在顯示介質上，以重現傳真原稿第64頁,共98頁，星期六，2024年，5月65傳真通信系統組成及工作原理(4/4)傳輸信道的概念與圖8-1圖像通信系統模型是一致的，可以采用8.2.4節中介紹的各種傳輸技術或通信網絡來提供傳真通信的傳輸信道。通常地，根據信道中傳輸的信號特性，傳真通信系統可以區分為數字傳真通信系統和模擬傳真通信系統

第65頁,共98頁，星期六，2024年，5月668.3.3三類傳真機(1/8)基本構成主要用在公用交換電話網上傳送書信、文件、表格和圖形等圖像，是目前廣泛使用的傳真機三類傳真機的基本組成如圖8-6所示第66頁,共98頁，星期六，2024年，5月67三類傳真機(2/8)圖8-6三類傳真機基本構成第67頁,共98頁，星期六，2024年，5月68三類傳真機(3/8)掃描單元采用圖像傳感器對原稿進行光電掃描，完成光電變換掃描單元輸出的模擬圖像信號經過視頻處理電路，變換成數字信號，然后由編碼器完成圖像數據壓縮系統控制器是全機的控制中心，完成國際相關建議所規定的三類傳真業務的操作程序和傳輸規程，同時實現傳真機的多種自動控制功能，以及管理、協調其他各個部件的工作網絡接口是傳真機與通信外線、電話之間的連接單位第68頁,共98頁，星期六，2024年，5月69三類傳真機(4/8)記錄單元在記錄紙上重現傳真原稿記錄控制電路產生記錄單元正常工作所需要的各種信號，比如移位時鐘、分段記錄信號等電機驅動電路為傳真機內各種工作電路提供驅動脈沖三類傳真機還提供了用戶操作傳真機的操作面板，以及傳真機自身的電源供給系統，圖中沒有給出這兩部分第69頁,共98頁，星期六，2024年，5月70三類傳真機(5/8)通信過程傳真業務的整個通信過程與話音通信過程類似，包括通信建立階段、標識和命令發送階段、報文傳送階段、報文發送結束階段和通信釋放階段等五個階段整個過程都是在系統控制器的控制下自動完成的第70頁,共98頁，星期六，2024年，5月71壓縮編碼方法兩種編碼方式在一維編碼方案中，采用改進的哈夫曼編碼，這種編碼方法對傳真信息中黑、白兩種像素的持續長度逐行進行編碼，將每條掃描線上的數據變換成一串可變長度的碼字，每個碼字表示一個全白或全黑的持續長度，黑白持續長度交替出現二維編碼方案中，采用MH和改進的READ碼的混合編碼方式。這是一種逐條掃描線編碼的方法，即本掃描線上每個變化的像素的位置，是根據參考像素的位置來編碼。參考像素可以是本掃描線上的其他像素，也可以位于參考掃描線上，每當一條掃描線的編碼結束后，它就成為下一掃描線的參考掃描線三類傳真機(6/8)第71頁,共98頁，星期六，2024年，5月72傳輸要求在公用交換電話網用戶電路或租用專線用戶電路上使用由于三類傳真機采用的是壓縮編碼和數字傳輸技術，所以圖像的傳輸質量不可避免地會受到傳輸電路的誤碼率、傳輸速率、編碼方式和掃描線密度等的影響具有四種傳輸速率（9.6kbps,7.2kbps,4.8kbps和2.4kbps）、兩種掃描線密度（3.85線/毫秒和7.7線/毫秒）和兩種編碼方式如果采用的是模擬通信網進行傳真通信，需要采用調制解調器將三類傳真機輸出的數字信號轉換成模擬信號，才能在模擬信道上傳輸三類傳真機(7/8)第72頁,共98頁，星期六，2024年，5月73傳真通信發展趨勢在普及三類傳真機的同時，ITU-T也在考慮利用公用數據網進行文件傳真，提出了基于公用數據網開展傳真業務的四類傳真機標準的完整的新建議。與三類傳真機不同的是，四類傳真機是“徹底的”數字傳真機，作為數字終端，它使用OSI網絡體系結構，能夠在包括ISDN在內的多種通信網，比如數據網、電話網上使用，可以與其他數字終端設備互通，具有傳送速度快、分辨力強等優點

三類傳真機(8/8)第73頁,共98頁，星期六，2024年，5月748.4活動數字圖像通信系統8.4.1可視電話8.4.2數字高清晰度電視系統第74頁,共98頁，星期六，2024年，5月758.4.1可視電話可視電話是指通話的同時可以看到對方的形象，顯示的是活動圖像。在實際應用中，有些可視電話顯示的是靜止圖像，聲音和圖像信號在模擬電話網中被交替傳送，即傳送圖像時不能通話。這種顯示靜止圖像的可視電話稱為靜態圖像可視電話，顯示活動圖像的可視電話稱為動態圖像可視電話，又叫電視電話。在本書中，如果沒有特別說明，“可視電話”指的都是動態圖像可視電話。第75頁,共98頁，星期六，2024年，5月76可視電話系統組成(1/5)IP上的可視電話見第9章ISDN上的可視電話遵循H.320標準系列規定了綜合業務數字網ISDN上的可視電話系統和終端，不僅包括視頻編碼（采用的是H.261標準）、分頻、信號和建立連接的系列標準，還包括音頻壓縮算法標準，它對可視電話的發展起了重要的推動作用

圖8-7是基于H.320可視電話系統示意圖第76頁,共98頁，星期六，2024年，5月77圖8-7H.320可視電話系統示意圖可視電話系統組成(2/5)第77頁,共98頁，星期六，2024年，5月78可視電話系統組成(3/5)三種不同的傳輸方案將圖像和聲音復用在一個B通道中傳輸，例如圖像使用該B通道64kb/s帶寬中的48kb/s，聲音使用剩余的16kb/s使用兩個B信道分別傳輸圖像和聲音信號將兩個B信道合并為一條128kb/s的信道同時傳輸圖像和聲音，比如圖像使用112kb/s，聲音使用16kb/s交換通信網也可以采用混合網絡的形式，在遠距離傳輸時，通信網采用ISDN的B通道或專用的64kb/s

第78頁,共98頁，星期六，2024年，5月79可視電話系統組成(4/5)PSTN上的可視電話遵循H.324標準系列H.324標準系列由國際電信聯盟在1996年制訂，可以實時傳輸視頻、音頻和數據等信息形式，其中的視頻壓縮標準是H.263

圖8-8是基于H.324可視電話系統基本組成框圖第79頁,共98頁，星期六，2024年，5月80可視電話系統組成(5/5)圖8-8H.324可視電話系統基本組成框圖第80頁,共98頁，星期六，2024年，5月81可視電話終端(1/3)可視電話系統中的重要部件分類獨立式的可視電話終端機頂盒型可視電話終端基于個人計算機的可視電話終端第81頁,共98頁，星期六，2024年，5月82可視電話終端(2/3)獨立式的可視電話終端，又叫桌面式可視電話，它將普通電話機、數碼攝像頭、高清晰液晶顯示器和多媒體壓縮處理系統集于一體，可以在PSTN或ISDN上實現語音和彩色圖像的高速同步傳輸。機頂盒型可視電話終端在普通電話機之外，配置了帶有數字攝像頭的外置式電視機頂盒，機頂盒內置了視頻、音頻等處理芯片和高性能調制解調器等。這種終端需要與一臺電視機配合使用，可以工作在PSTN和ISDN上第82頁,共98頁，星期六，2024年，5月83可視電話終端(3/3)基于個人計算機的可視電話終端是指在計算機上安裝攝像頭、圖像處理板、語音輸入和輸出設備（例如麥克風和揚聲器），以及可視電話應用軟件后的可視電話終端。目前上市的此類終端主要有符合H.324標準和H.323標準的可視電話系列。符合H.324標準的可視電話工作在PSTN上，通過普通電話線實現雙方可視電話通信；符合H.323標準可視電話通過因特網和局域網實現雙方可視電話通信第83頁,共98頁，星期六，2024年，5月848.4.2數字高清晰度電視系統

數字高清晰度電視（HDTV），指電視節目的制作、傳輸和接收等各個環節都是以數字方式進行的電視系統，所以它是全數字化的電視，清晰度可以達到傳統電視的一倍以上。

采用兩種掃描方式，既可以是水平方向為1920個像素點，垂直方向為1080個像素點（表示為1920×1080）的隔行掃描，也可以采用1280×720逐行掃描。顯示方式采用大屏幕和寬高比（例如16:9），在觀看距離為屏幕高度的3倍時，為觀眾提供接近或相當于觀看真實景物的效果，并相當于35毫米電影放映的圖像質量

第84頁,共98頁，星期六，2024年，5月85特點垂直和水平分辨率是現行的模擬電視的兩倍，因此，與模擬電視相比，HDTV顯示畫面的清晰度更高克服了現行電視重影、同頻干擾嚴重、圖像不穩定、圖像清晰度低等缺陷，不存在現行電視的一切圖像損傷16:9的寬高比顯示方式更接近人類自然視域，數字聲音壓縮技術又能夠傳輸5.1聲道環繞聲，突破了現有電視聲音的模擬聲道限制，伴音質量相當于激光唱片，因此，HDTV實現的現場感更接近于真實景物采用了數字制作、數字傳輸、數字存儲和數字顯示技術，作為全數字化電視，它與現行的電視制式不能兼容第85頁,共98頁，星期六，2024年，5月86系統組成(1/4)系統組成三個主要的HDTV系列標準來自日本、歐洲和美國

HDTV系統組成如圖8-9所示，主要由信源壓縮編碼子系統、業務復用與傳輸子系統、射頻發送子系統三個部分組成。第86頁,共98頁，星期六，2024年，5月87圖8-9HDTV系統組成系統組成(2/4)第87頁,共98頁，星期六，2024年，5月88系統組成(3/4)信源壓縮編碼子系統使用不同的壓縮標準對視頻流、音頻流及其輔助數據進行壓縮編碼。視頻壓縮編碼采用MPEG-2標準，完成視頻信號的壓縮編碼和相關輔助數據的處理。音頻壓縮編碼采用DolbyAC-3數字音頻壓縮標準，完成聲音的壓縮編碼及其相關輔助數據的處理。業務復用與傳輸子系統的主要功能是對壓縮編碼子系統輸出的視頻碼流、音頻碼流和輔助數據碼流進行分組和標識，并將這些不同的信號流復用成單一碼流進行傳輸。同時，在傳輸過程中考慮各種數字傳輸媒體，例如地面廣播、有線分配、衛星分配和數字存儲媒體的特性和互操作性。復接和傳輸標準采用MPEG-2的傳輸碼流語法

第88頁,共98頁，星期六，2024年，5月89系統組成(4/4)射頻發送子系統包括信道編碼和調制。信道編碼的目的是通過在傳送的碼流中附加冗余信息，以檢測或糾正傳送過程產生的差錯。調制部分將要傳輸的數字碼流變換成適合相應信道特性的射頻信號，發送出去。在采用地面廣播傳輸時，調制技術通常采用八進制殘留邊帶調制；當使用的是高碼率的有線傳輸時，通常使用十六進制殘留邊帶調制技術。

由射頻發送子系統發射出來的信號通過信道到達用戶端。位于用戶端的接收機一般由機頂盒和顯示器組成。機頂盒負責接收和解調射頻信號，并完成信道信源解碼。顯示器主要完成高清晰度圖像顯示和