数字电视编码原理

1、数字电视原理 品质管理中心 QE team二零一六年一月数字电视数字电视方框图模拟信号的数字化编码格式目录目录123数字电视系统方框图模拟信号的数字化数字电视方框图A/D转换采样:将连续的模拟信号变成时间上离散的信号量化:将采样后的幅值连续信号变成离散的信号编码:每个采样点的幅度用二进制码表示，然后 将每个采样点的幅度（二进制码）合成一串二进 制码流采样 为了避免产生如右图的混迭现象，则 为了兼顾制式不同，减少干扰，将视频信号分成亮度信号（Y）、色度信号（pb、pr）,传输视频信号的亮度信号为6M，色度信号为6M,加起来占用带宽18M，为了节省带宽，由于R、G、B间有以下关系UR-Y=UR-U

2、Y；UB-Y=UB-UY；UG-Y=UG-UY所以可以只采用pb、pr，带宽变成12M在后期显示时可以通过运算将G信号运算出来。 综合考虑P制和N制：亮度信号采样频率为13.5M，色度信号为6.75M，所以采用的采样格式为4：2:2。采样点排列如右图 音频信号采样频率，根据后期的编码标准。比如AC-3的采样频率是最大的，为48KHZ。采样格式格式/像素P1P2P3P4P5P6P7P8.4:4:4YUV4:2:2YUV4:1:1YUV4:2:0YUVYUv量化 量化比特数的确定 考虑传输码率、量化信噪比、伪轮廓效应及边缘散乱效应等量化级视频量化选择8或10bit。音频信号量化一般采 用1624b

3、it。 量化前的归一化处理 根据ITU-R BT.601的建议，对电视信号采用分量信号编码，应先对Y、R-Y、B-Y这3个分量信号进行gamma校正。 校正后的亮度信号及两个色差信号可表示为： Y=0.299R+0.587G+0.114B；R-Y=0.701R-0.587G-0.14B；B-Y=-0.299R-0.587G-0.866B 在传送标准彩条信号(100/0100/0)时，从以上3式可得到视频信号不经压缩时的标称值。亮度信号Y有1-0的动态 范围，但色差信号R-Y和B-Y分别在0.701和0.866范围内变化。为对其进行归一化，应将色差信号R-Y、B-Y分 别在0.5之间变化，则色差

4、信号必须引入压缩系数：KR=0.5/0.701=0.703；KB=0.5/0.866=0.564 归一化后的色差信号为： CR=0.713(R-Y)=0.5R-0.419G-0.081B；CB=0.564(B-Y)=-0.169R-0.331G+0.5B 均匀量化后亮度信号码电平的分配图2.14（a）是亮度模拟电平0-1进行8bit量化的情况。8bit量化共256个量化级，每一量化级对应一个码电平Y，码电平范围为0-255，相当于二进制的00000000-11111111。为了避免信号动态范围的扩大，在256个量化级中上端留下20级、下端留下16级作为防止超越动态范围的保护带。其中亮度模拟黑电

5、平Y=0时，对应码电平为Y=16，亮度模拟白电平为Y=235。于是，可求得量化前的亮度模拟信号电平Y和码电平Y之间的关系：Y=219（Y）+16根据在黑、白区之间的Y值，按上式求得Y，取其最近的整数值为码电平，其中219=235-16量化 均匀量化后色差信号码电平的分配经归一化处理后色差信号的动态范围为-0.5-+0.5，如图2.14（b）及（c）所示，色差模拟电平的零电平即CR=CB=0对应的码电平为CR=CB=256/2=128。色差信号总共分配224个量化级，上端和下端各留下16个量化级作为防止过载的保护带。于是可求出量化前的色差信号CR、CB和码电平CR、CB之间的关系为：CR=224

6、 CR+128CB=224 CB+128其中224=240-16.若将CR、CB值代入上两式中可得码电平为：CR =224【0.713（R-Y）】+128=160（R-Y）+128CB =224【0.564（B-Y）】+128=126（B-Y）+128传红色时：R-Y=0.701，CR=240传青色时：R-Y=0.701，CR=16传蓝色时：B-Y=0.866，CB=240传黄色时：B-Y=0.866；CB=16传白和黑时：R-Y=0，B-Y=0，CB= CB=128在计算时应将四舍五人取整后的值作为码电平。标准规定，对8bit系统，码电平0和255，专供同步基准数据使用，不能用作视频数据 量化考虑：量化会产生量化噪声，级数越大，量化噪声越大小，并且还需要考虑伪轮廓效应和边缘散乱现象。 编码编码方式分类分类方式类型解码重建与原始图像是否相同有损压缩无损压缩压缩编码算法基于图形的统计特性基于人的视觉特性基于内容基于模型主流方式预测编码变换编码编码图像数据的冗余01空间冗余02时间冗余03统计冗余04视觉冗余编码音频数据的冗余01统计冗余02听觉冗余编码标准 音视频编码标准为：H.264、MPENG-2、MPENG-4、H.320、H.323、AVS。 行业正