数字电视和高清晰度电视

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1、第六章数字电视与高清晰度电视6．1数字电视概述6．1．1数字电视概念数字电视指的是将模拟的电视信号变换为数字形式的电视信号（更先进的电视摄像机应直接获取数字电视信号），然后进行传输、处理或进行存储的系统，或还原成图像（可先还原成模拟信号）。数字电视信号的存储媒质可以是各种半导体存储电路(RAM、ROM、E2PROM等)；也可以是视频激光光盘(VCD、DVD)或HDD，后者就是永久性的存储媒质。为了减小数据量，常常对数字电视信号进行压缩编码后再传输或存储。5．1．2数字电视的优点(1)数字电视的抗干扰能力强；(2)数字电视机稳定可靠，易于调整，便于生产；(3)数字电视信号便于与计算

2、机或其它数字设备接口；(4)利用数字电视信号可以实现模拟信号难以得到的信号处理功能。6．2电视信号的编码6．2．1电视信号的数字化模拟电视信号转换为数字电视信号的过程是模拟/数字转换编码过程(称可为PCM调制脉冲编码调制，由A/D转换器实现)，由数字电视信号转换为模拟信号则称PCM解调过程（由D/A转换器实现）。我们知道A/D转换是对模拟信号进行取样、量化的过程，将连续(幅度和时间)的信号变离散的n位的二进制数字码。设离散值的最大个数为M，n与M的关系为2n-1=M。A/D转换输出可以是n位平行码，也可以是数率为nfS的串行码(为采样转换频率)。量化过程（时域相乘，频域卷积）与频

3、谱根据取样定理，当信号的最高频率为fm时，应有fS≥2fm，实际上为了便于D/A后利用滤波还原信号，应有fS≥2.2fm。n=3，M=7频域时域理想低通滤波器特性取样函数fS/26．2．2图像信号的编码方案与参数确定彩色图像信号通常有两种形式：彩色全电视信号(Y/C)；亮度信号/色差信号（Y/R-Y、B-Y，也可称为分量信号）。因此对图像信号的PCM编码也有全信号编码和分量编码两种，数字电视系统宜用分量编码，电视接收机中的数字化处理宜用全信号编码。1．全电视信号编码(1)取样频率由于取样过程是非线性过程（时域相乘），在对对全电视信号采样量化时，取样频率fS的选择，除了要满足取样定

4、理外，①要考虑采样后的信号中fS与fSC的差频的影响：当fS＝3fSC或fS＝4fSC时，fS与fSC的差频将落在Y信号的频谱间隙中。②应使取样点在屏幕中的位置固定，且满足正交取样条件。以PAL制为例，当fS＝4fSC时[fSC＝(283+3/4)fH+25]，即一行中有（1135+4/625）个取样周期。每帧的取样点个数为整数{625×（1135+4/625）个取样点}，两相邻帧间取样点的位置相同。相邻行（奇、偶两场）的起始点相隔313×(1135+4/625)个采样点，也是近似整数(仅差0.0032)，满足正交结构。fS＝4fSC的另一好处是因fS/2与fm间有较大间隔，可以

5、降低模拟低通滤波器和数字滤波器的设计难度。（但码率高）(2)编码位数①量化信噪比对于经过γ校正的图像信号，一般都采用均匀量化，即用线性编码。设单极性图像信号的变化范围为0到1，分为2n个量化层，每个量化层高为2-n。由于均匀分布，量化误差的均方根值：满量程量化信噪比：即量化位数每增加一位，信噪比提高6dB。实验表明：当n=7、8（即将信号量化为127至255个层时），人们已很难感到量化的影响（但对于未经γ校正的图像信号，则需要量化位数应大于11），由上式可知，对应的量化信噪比约为50～60dB。②全信号编码时的数据速率以PAL制fS＝4fSC、n=8(8位A/D转换)为例，总数据

6、速率约为4×4.43×8=141.76Mb/s。由此可见，数字图像信号的数据速率是很高约。每一帧的数据量为5.67Mb或708.8kB。2．分量编码分量编码就是对Y、R-Y、B-Y或三个基色分量R、G、B分别编码，进行并行传输或时分复用传输。(1)取样频率fS的选定原则和标准①选定原则·fS应大于最高频率（Y：5.8～6MHz，色差2MHz）的2.2倍。·为了得到正交的点阵结构，取样频率应为行频fH的整数倍。·fS是50Hz/625行、60Hz/525两类行频的公倍数，以为了便于不同电视制式转换。·亮度信号的取样频率与色差信号的取样频率之间有整数倍的关系，以使两者的取样点能重合或

7、有固定的位置关系。②CCIR(国际无线电咨询委员会)的分量编码国际标准对Y/R-Y/B-Y的取样频率为13.5/6.75/6.75MHz，简称4:2:2标准。(fS=13.5MHz=858fS525行=864fS625行，fH525行=15734.264Hz)低标准：4:1:1/13.5/3.375/3.375MHz，2:1:1/6.75/3.375/3.375MHz(2)数字有效行(内的信号样点数)数字有效行的数据由每行必须进行处理和存储的取样点构成，有效行期间包括了正程。两种