《数字电视原理》课程教学的若干思考

秦雷 卢官明 杭平华

摘 要：本科生的专业教学强调的是掌握本课程科学思想和关键技术的脉络。本文在《数字电视原理》课程教学中注重本课程与前导基础课之间的联系、不同知识点之间的联系以及课程各个层次之间的联系，力求授人以渔，激发学生对于专业的兴趣，引导他们在已有知识体系的基础上自我探索。

关键词：数字电视原理 课程教学 思维培养

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）03（b）-0181-01

《数字电视原理》是广播电视工程、电子信息工程和通信工程等专业学生一门重要的专业基础课。该课程覆盖面广，涵盖了模拟电视基础知识、音视频信号捕获、信源编码、数字通信、显示和系统设计等内容。另外，近年来，广播电视行业新概念、新技术和新应用不断涌现，如3DTV，超高清数字电视等。在64个学时内面面俱到对于“教”和“学”双方都是不太现实的。作者认为，本科生的专业教学不同于职业培训，强调的是掌握本课程科学思想和关键技术的脉络，力求授人以渔，激发学生对于专业的兴趣，引导他们在已有知识体系的基础上自我探索，这也符合现代终身学习理念。作者在课程教学过程中也始终贯穿这一核心思想，授课内容努力做到的广度和深度的平衡，取得良好的教学效果。现将若干思考总结如下，希望能对以后的教学有所裨益。本课程选用的教材是《数字电视原理》[1]，由南京邮电大学卢官明教授主编，机械工业出版社出版，该教材是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，在源头上保证了课程教学的质量。

1 本课程与前导基础课之间的联系

本课程主要内容建立在数字信号处理、通信原理和信息论等前导专业基础课之上。所以，在讲授相关知识点时，要强调知识的源头，这样一方面让学生明白以前所学课程都是很有用的，同时也是鼓励学生用所学的知识去解决问题。比如在讲授电视信号数字化时，从数字信号处理中的奈奎斯特采样定理出发，在符合人耳和视觉特性基础上，选择合适的采样速率。为了提升学生的兴趣，给学生提了一个问题，是不是采样一定要高于最高带宽的2倍呢？目前，学术界最热门的研究方向—压缩感知，能够充分利用信号中的稀疏特性降低采样速率，甚至比奈奎斯特采样率低很多，信号捕获完后直接完成压缩，这对于超高清图像捕获和处理很有吸引力。视频信号采样中还有一个很重要的方面是量化，现有的技术采用8或10比特量化，随着硬件技术和显示能力的进步，为了更好地显示和还原色彩，国际最前沿的视频压缩标准H.265和超高清数字电视系统已经支持10或12比特量化。诸如此类，在讲清楚基础原理的前提下，尽量把相应的最新进展呈现给学生。同时，作者也一再向学生强调，任何专业知识都是有时效性的。比如，老教材都说ATSC不支持移动接收，而最新的ATSCM/H已经支持移动接收。以此鼓励学生不要迷信课本，敢于质疑，激发他们的独立思考能力，这是培养创新能力的关键一步。

2 不同知识点之间的联系

有些老师认为，从世界发展趋势看，数字电视马上全面取代模拟电视，那么模式电视的知识部分可以大幅减少，多讲新技术。作者认为模拟电视虽然过时了，但是模拟电视的知识没有过时。电视系统进化的目的就是为了提供更好的视觉体验，不管是模拟电视还是更高级的电视系统，最基本问题就是确定图像格式，其图像格式是根据当时所能达到的技术能力决定的。如果不对光的特性、色度学中三基色原理和配色方程、人眼视觉特性，电视信号的扫描方式等模拟电视知识阐述清楚，学生就很难深入理解数字电视的相关内容。比如直接讲高清晰度数字电视格式是1920×1080p，学生在潜意识中就非常困惑，为什么定这个数字呢，其它不可以吗？事实上也确实如此，超高清数字电视研究还是从图像格式、彩色编码和彩色管理等最基本的内容开始。为了增加课堂的趣味性，作者举例了夏普电视的四色原理是如何在传统三基色原理基础上进一步改进视觉体验。

信源压缩编码方法有多种，除了熵编码中的哈夫曼编码、算术编码、游程编码，还有预测编码和变换编码等，这些编码方式的基本原理貌似各不相同，实施的方法更是多样化，学生觉得内容繁多，难于掌握。我们在讲解哈夫曼编码基本原理后，举例：一组等概分布的符号和另一组非等概分布的符号，通过计算发现哈夫曼编码对于非等概分布符号压缩效率更高，而且概率分布越不均匀，压缩效率就越高。在讲解后续算术编码和游程编码时，我们再一次强调“不均匀性”这个概念，只不过“不均匀性”的表现方式不同而已。预测编码和变换编码的基本原理可以理解为对于原始信号做预处理，把“不均匀性”更好地表现出来，便于后续的熵编码更好地压缩。有了这种认识，学生就能从更高层次以统一的观点来看待各种压缩技术。在此基础上，在信源编码标准章节中，学生就能很自然地理解混合编码框架。这个框架在H.261标准中开始采用，成为后续的一系列视频编码标准（包括最近马上颁布的H.265）的基石。综上，我们看到只有把离散的知识点组成一颗完整的知识树，理出其脉络，才能举重若轻地掌握知识。

3 课程各个层次之间的联系

对于专业基础课乃至专业课，作者的观点是课程教学不是简单的知识传授，应该尽量向学生介绍这些知识的产业应用，让学生学会“学以致用”，而不是考完试就忘记，实际工作时又茫然，觉得在学校中学到的知识没什么用。因此，从本课程讲授的一开始，我们就强调四个层次：理论、标准（技术）、产品和市场。在讲授相关章节时，我们会向学生指出这部分内容属于哪个层次。特别在讲授标准相关的章节中，我们向学生展示理论如何转化为技术，通过剖析现有产品中的关键技术，阐明技术如何转化为产品。当然，课堂的重点还是理论和标准两个层次，在必要的时候，也提一点产品和市场，学生听了后就很有兴趣。通过这种教学方式，我们把课堂教学延生开来，强调的是知识的应用和价值的创造，激发学生对于专业的兴趣。

4 结语

广播电视行业的新技术新应用更新很快，由于学校本身和产业界多少有脱节，不能指望课堂上学的专业知识管用多少年。所以，本科生的专业教学不同于职业培训，强调的是掌握本课程科学思想和关键技术的脉络，要授人以渔，激发学生对于专业的兴趣，引导他们在已学知识的基础上自我探索，这也符合现代的终身学习理念。作者在《数字电视原理》的课程教学过程中一直贯穿这一核心思想，注重本课程与前导基础课之间的联系、不同知识点之间的联系以及课程各个层次之间的联系，根据学生的反馈，达到良好的教学效果。

参考文献

[1] 卢官明，宗昉.数字电视原理[M].机械工业出版社.