第8章--数字电视基础.ppt

1、第八章数字式电视基础、主要内容、2、8.1简介8.2产生数字式电视信号8.3数字高清视频电视8.4数字式电视信号压缩8.5数字式电视信号纠错码控制、模拟电视缺点、数字式电视优点数字式电视系统分类复合编码、分量编码四种方式， 亮度和色差信号的采样频率分别是多少(SD/HD )中国HDTV标准的主要残奥仪表营销对象和HD信号的数据率(编码率)的修正，3，8.1概要，数字式电视DTV的概念，发展，分类，优势，模拟电视的缺陷，5，亮度分辨率不足，分辨率低，色度分辨率不足光谱之间的排列引起亮度和色度之间的串扰。 联蕾丝花边扫描可引起残奥层、蠕动、闪烁等现象。 三大方式互不相容。 带宽利用率低，反而无法传

2、递有用的信息。模拟电视缺陷原因、6、采用复合信号传输。 用窄频带传输色度信号。 带宽利用效率受滤波器性能限制。 采用联蕾丝花边。 选定的行、字段频率低。 数字式电视DTV、7、数字式电视：对模拟电视信号进行数字化，并进行查询密码、调制、传输、存储等各种处理的电视系统。 3个阶段：第一阶段：离散本地数字老虎钳数字化第二阶段：数字录像机、数字信号处理通用相机等整个数字针织面料的电视装置第三阶段：数字式电视技术从单一设备向整个系统发展，开始广播数字式电视和数字高清视频电视系统。 数字式电视是系统概念全数字环境完成电视节目生产和流通的全过程。数字素材收集、数字节目制作、数字节目广播、数字信号传输、数字

3、式电视广播、数字节目发行、数字存储检索、数字式电视广播系统分块图、9、数字式电视系统的分类(P202 )、10 (1) 按信号传输方式分类：地面无线传输数字式电视(地面数字电视)卫星传输数字式电视(卫星数字式电视)电缆传输数字式电视(电缆数字式电视) (2)服务和按质量分类：低分辨率电视LDTV (视频水平分辨率大于250线) 标准分辨率电视机SDTV密度超过800线)超高清4K电视机，4种电视机的视觉感知效果，11，LDTV :支持现有VCD的影像分辨率。 SDTV :影像质量相当于演播厅等级，显示图像的分辨率为727576(PAL制)或720480(NTSC制)，普及型数字式电视、低成本且

4、具有数字式电视各种优点的HDTV :影像质量能够达到35mm的合十礼屏幕电影的等级， 显示图像的分辨率达到19201080，样式比为16:9，适用于大屏幕的4K电视：标准显示为38402160，是全程高清(19201080 )的4倍高清(1280*720 )的9倍。 此分辨率允许观众观看屏幕的细节和特写。SDTV和HDTV、12、三代电视：第一代电视-黑白电视机、第二代电视-彩电、第三代电视-高清视频电视(HDTV )。 1、SDTV :是将以往的模拟电视信号数字化的信号。 HDTV :下一代电视系统的性能和指标远远超过标准分辨率电视，扫描格式和参数与传统模拟电视系统完全不同，2 .标准分辨率

5、的数字式电视系统具有与模拟电视系统相同或相似的扫描格式和残奥仪表。数字式电视的优点(P202 )、13、1、抗扰度强，在复印或传送等处理中不存储噪声。 2 .数字信号稳定可靠，易于实现存储、校正算机处理、网络传输等功能。 3 .能够有效利用信道容量，频谱资源利用率高。 4 .收到的电视图像和声音质量接近演播厅质量。5、加密法处理容易，节省发送功率，复盖范围宽7，容易与综合数字网构成综合服务数字网，8.2数字式电视信号的发生、数字化方式，1，复合编码方式：将彩色电视信号作为一个整体进行采样、量化和编码，形成一个数字复合电视信号模拟计程仪全信号、A/D、数字信号处理、D/A、模拟计程仪全信号、y、

6、B-Y、R-Y、y、数字化方式、2、成分编码方式：分别对亮度信号和2个色差信号进行采样。16、模拟计程仪全信号、A/D、数字信号处理、D/A、模拟计程仪全信号、数字亮色分离、数字信号编码、B-Y、R-Y、复合编码与分量编码的比较、17，1、“复合编码”、8.2.2分量编码方式-采样固定正交采样结构：每行采样点位于上一字段和上一行采样点的正下方，与上一信息帧采样点相匹配。 直线采样结构，其中样本点的位置在垂直方向上一行一场地对齐，并排成一列。 1、采样、19、分量编码的采样频率必须满足4个要求：采样定理：当亮度信号的上限频率为fm6MHz时，采样频率要求2 fm12MHz。 实现固定正交采样的结

7、构： f s=n fH (线频的整数倍)； 两个与云同步兼容的扫描系统(625行/50场和525行/60场):f s=m2.25MHz(2.25MHz的整数倍)； 省编码率： f s尽可能接近2fm。 综合地考虑，色分量编码中的亮度信号的采样频率设为13.5MHz。 此外，在1、采样、20、625行/50场系统，考虑针对色差信号的人眼视觉感知特性，亮度信号的每行采样点数可以小于亮度信号，并且一般只要亮度信号的采样频率选择为一盏茶即可当两个色差信号选择不同的采样频率时，构成不同的分量编码结构，即不同的分量编码方式。 色分量编码的采样结构21，图像采样中，色差信号的采样频率低于亮度信号的采样频率。

8、色分量编码的4种方式、22，1，433604-33604编码方式：亮度信号和2个色差信号(或r、g、b信号)的采样频率=13.5MHz，采样结构完全相同。 在该方式中，3个信号具有相同的水平分辨率和垂直分辨率。 一般在将r、g、b信号数字化时使用。 2、4:2:2编码方式：亮度信号采样频率=13.5MHz，色差信号采样频率=6.75MHz。 色差信号的水平分辨率是亮度信号的一半。 广泛应用于演播厅节目的制作和发布。 色分量编码的4种方式，23，3， 433601:1编码方式：亮度信号采样频率=13.5MHz，色差信号采样频率=3.375MHz，色差信号垂直方向的分辨率与亮度信号相同，水平方向的

9、分辨率为亮度信号的1/4，与4:2:0编码方式：4:2:2方式同样， 亮度信号的采样频率=13.5MHz，色差信号的采样频率=6.75MHz )，不过，2个色差信号每2行取1行，水平方向和垂直方向的分辨率是亮度信号的一半。 由于该格式编码率低，因此在数字式电视广播的原代码中通常采用该格式。SDTV分量编码方式的基本残奥参数、24、2、量化、25、量化过程：将采样后的信号振幅汇总为有限的振幅电平，用对应的数据进行表示。 量化误差：合并过程将产生经量化信号振幅与抽样信号的实际振幅之间的偏差。 量化误差的存在可导致杂波干扰作用(量化杂波或量化噪声)。 为了确保量化信噪比： SNRdB=10.76 6

10、.02n dB并且实际图像的量化信噪比大于50dB，将量化阶数设定为至少256个等级，即，量化位数为8个二进制位。、量化前的标准化处理、26、亮度方程式： Y=0.299R 0.587G 0.114B红色差方程式： R-Y=0.701R-0.587G-0.114B蓝色差方程式： b-y=-0.299r (2)在色差信号的动态范围： 0.5之间导入压缩系数： (1) kr=0.5 KB=0.5/0. 866=0.564归一化色差信号： cr=0.764过负荷保护带、27、电视信号8二进制位量化时，为了防止量化过载，不进行0到255级的全范围量化，在上下两端留有过负荷保护带。 亮度信号：信号的动态

11、范围为16235量化电平之间的黑色电平对应于16电平，白色电平对应于235电平，015电平和236255电平对应于过负荷保护频带。 色差信号：保留原被代言240级、负被代言16级、下端为015级、上端为241级255级，防止量化过载。亮度信号电平分配、28、色差信号电平分配、29、3、编码、30、编码过程：用一组二进制代码表示量化后的采样值。 例如，当将量化级的数目设置为256级(0255级)，即8二进制位量化，并且通过自然二进制代码方法来编码时，能够与这256个量化值相对应地通过一组二进制代码0000000111111来表示。 经过采样、量化、编码，原来的模拟电视信号成为由一连串的“0”、“

12、1”构成的数据流。 数字速率(P207 )、31、数字速率：每单位时间传输的数据量。 对于实时传输，数字率校正公式数字率=采样频率量化后的二进制位数字率的单位通常为Mbps，即兆比特/秒。 另外，数字速率在4:2:2编码方式中采用8比特量化时，亮度信号的编码率为13.5 MHz 8比特=108 Mbps的两个色差信号的编码率为26.75 MHz 8比特=108 Mbps，总编码率为108108 演播厅数字编码的主要残奥仪表(4:2:2格式)，33，8.3数字高清视频电视，高清视频电视HDTV (p209 ) (高清电视)，35，ITU-R给出了高清视频电视的定义。 “高清视频电视应该是透明的系

13、统，拥有正常视力的观众在该系统显视器高度的3倍距离观看的影像质量，应该有看到原始景色和表演时的印象”。 最重要的特征是高精度，即水平分解力和垂直分解力高。HDTV残奥仪表选择，36，1，扫描行数：每信息帧图像行数1000行。 2 .各样品点数： 1800。 3、画面屏幕纵横比定：=16:9。 4 .方形像素：像素的水平方向和垂直方向的大小相同。 5、伴音：由于是高品质的立体声伴音，至少需要4路数字化伴音频道。 6 .兼容性：可以相对容易地实现与SDTV信号格式的相互转换。 正方形像素，37，正方形像素：像素的水平和垂直大小相同。 电视系统具有采用方形像素的优点： (1)画面水平方向和垂直方向容

14、纳的像素数之比与画面屏幕纵横比相同。 (2)容易实现与修正计算机系统的相互运用性，格拉夫快速图像的各种变换容易。 在ITU-R BT.709的建议书中，在画面屏幕纵横比为16:9的情况下，规定了每信息帧的有效样本的数目为1080，且每行的有效样本的数目为1920。 另外，我国HDTV标准的主要残奥仪表(表8-2 )、38、HDTV系统的数字速率43:2:2分量编码方式、39、8二进制位量化时的3360亮度信号的数字速率是74.25(MHz)8(bit ) 594 Mbps的两个色差信号的数字速率为10 (比特) 742.5 Mbps的两个色差信号的数字速率为：237.125 (MHz )8(比

15、特) 594 Mbps的校正数字速率1188 Mbps 10 8.3.3数字式电视系统的分辨率、40、1、SDTV系统的分辨率SDTV与现有的模拟电视在有效扫描行数上大致一致，因此两者的垂直分辨率大致相同。在625行/50场的数字SDTV系统中，采样速率13.5MHz、每行有效采样点数720和屏幕纵横比4:3可以根据等式来将系统在1MHz频带中的水平分辨率校正为80TVL/PH。 另外，8.3.3数字式电视系统的分辨率、41、1和SDTV系统的分辨率数字式电视系统的带宽取决于采样频率，而在采样频率为13.5MHz的情况下，最大射频波数可以是6.75MHz。 在水平分辨率为6.75 80=540

16、 tvl/ph的SDTV系统中，每行的有效采样数目为720，但是系统的水平分辨率不总是达到每屏幕高度720个电视机。 2、HDTV系统的分辨率、42、HDTV系统的理想垂直分辨率为1080TVL/PH，实际垂直分辨率为0.71080756TVL/PH。 1MHz频带的水平分解力为29TVL/PH。 如果系统带宽为采样频率的二分之一(即，37.125 MHz )，则HDTV系统可以获得最大水平分辨率1080TVL/PH，并且是SDTV系统的两倍。8.4数字式电视信号压缩(原代码)、数字式电视原代码、1、数字式电视信号压缩的必要性原代码的主要目的是压缩数字信号。 电视信号数字化有很多优点，但数字化

17、效率高。 例如，43360233602和8比特的SDTV的编码率可以达到216Mbps。 如果不进行压缩，这样的信号不能通过通常的信道传输，不能通过现有的6MHz的带宽传输。 此外，数字信号的数据量大，需要较大的存储容量，如果不压缩则无法通过通常的存储媒体老虎钳进行电视信号的存储。 如上所述，为了进行电视信号的有效存储和传输，降低其数据量和数字速率，即原代码、44、数字式电视的原代码、2、有可能进行数字式电视信号压缩的电视信号压缩过程，实际上将与影像中的信息无关或没有太大影响的部分，即冗长的部分根据电视信号的特征和人眼的视觉感知听觉特性，在影像信号和声音信号中存在很多冗余信息，对电视信号的压缩提供了可能性。45、数字式电视原代码、2、数字式电视信号压缩的可能性影像信号的时间和空间相关冗馀视频信号的时间和频率相关冗馀视觉感知冗馀，如听觉冗馀校正量，46、数字式电