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数字信号的产生
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取样频率：在选择取样频率时，要考虑以下几 个方面： 取样频率（fs）必须大于或等于信号最高频率 （fm）的二倍 取样频率选取为色副载波的整数倍，即fs＝n fsc，这样可避免取样信号与色副载波的高次谐 波产生的差拍成分串入视频信号中形成网纹干 扰； 取样频率还必须是行频的整数倍，这样才能实 现固定正交取样结构。
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数字电视基础知识
• • 什么叫数字电视？数字电视有什么好处？ 所谓数字电视，就是将模拟电视信号经取 样、量化和编码后转换成用二进制数表示 的数字信号，然后进行各种处理，如编码、 调制、传输、存储等。采用数字技术不仅 可以使各种电视设备获得比原有模拟设备 更高的性能，而且还可以实现模拟技术不 能实现的新功能。
• 在接收端则与上述模拟信号数字化过程相 反，再经过后臵滤波又恢复成原来的模拟 信号。称为数模（D/A）转换。 将输入的每一位数字量转换为与其相对应 的模拟量，各位对应的模拟量相加则得到 D／A转换器的输出，模拟输出与数字量 输入成正比。一般的D／A转换器都是根 据这一原理设计的。 图
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数字电视信号的产生
• 量化是用有限个幅度近似原来连续变 化的幅度值，把模拟信号的幅度离散 化。 • 编码则是按照一定的规律，把量化后 的值用数字表示，然后转换成二值或 多值的数字信号流。这样得到的数字 信号可以通过电缆、微波干线、卫星 通道等数字线路传输 。
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数字电视信号的产生
数字电视信号的产生
D/A转换基本原理
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数字信号的产生
• 根据电视信号的特点，其数字化的方式有 两种，即复合编码方式和分量编码方式。 • 复合编码方式：将彩色电视信号作为一个 整体进行取样、量化和编码，得到一个数 字复合电视信号； • 分量编码方式：对亮度信号和两个色差信 号分别进行取样、量化和编码，得到三个 数字分量电视信号。
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数字信号的产生
• 编码：编码过程是将量化后的取样值用一组二 进制码表示。例如，设量化级数为256级（0～ 255级），即8比特量化，若用自然二进制码方 式进行编码，则对应这256个量化值，就可用 00000000～11111111这一组二进制码表示。 经过取样、量化和编码之后，原模拟电视信号 就变成了由一系列“0”、“1”组成的数据流。
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压缩的可能性、必要性
• 压缩的可能性：电视信号压缩的目的是减小数 据量，降低信号传输的数码率。压缩过程实际 上就是去除图像中那些与信息无关或对图像质 量影响不大的部分，即冗余部分。根据电视信 号的特点及人眼的视觉特性，电视信号中存在 很多的冗余部分，去除图像中那些与信息无关 或对图像质量影响不大的部分，这就为图像压 缩提供了可能性。电视信号的冗余性表现在以 下几个方面：时间和空间相关冗余、视觉冗余、 熵冗余。电视信号的冗余表现在以下几个部分：
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数字信号的产生
• 4:4:4编码方式：亮度信号和两个色差信号（或 R、G、B信号）的取样频率均为13.5MHz，且 取样结构完全相同。这种方式下，三个信号具 有相同的水平和垂直分解力。这种方式一般用 在对R、G、B信号进行数字化的场合。 4:1:1编码方式：亮度信号和两个色差信号的取 样频率分别为13.5MHz、3.375MHz、 3.375MHz，因此两个色差信号在垂直方向上的 分解力与亮度信号相同，但在水平方向上的分 解力是亮度信号的1/4。
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数字电视信号的数码率
HDTV系统的数码率： 4:2:2分量编码方式，采用10比特量化时，亮度信号的数 码率为： 74.25(MHz)×10(bit)＝742.5 Mbps 两个色差信号的数码率为: 2×37.125(MHz)×10(bit)＝742.5 Mbps
所以总的数码率为： 亮度信号数码率＋色差信号数码率＝1485 Mbps
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数字信号的产生
• 分量编码的优点是编码与制式无关，分量编码 方式是将亮度信号和色差信号分别进行取样、 量化和编码，因此不需考虑色副载波的影响。 只要抽样频率与行频有一定的关系，便于制式 转换和统 一，而且由于Y、(R－Y)、(B－Y)分 别编码，可采用时分复用方式，避免亮色互串， 可获得高质量的图像。在分量编码中，亮度信 号用较高的码率传送，两个色差信号的码率可 低一些 ，但总的码率比较高，设备价格相应较 贵。
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数字信号的产生
• 根据亮度信号和两个色差信号取样频率及取样 结构之间的关系，分量编码方式可分为4:2:2、 4:4:4、4:1:1和4:2:0四种： 4:2:2编码方式：亮度信号的取样频率为 13.5MHz，两个色差信号的取样频率均为 6.75MHz。显然，这种方式下色差信号的水平 分解力是亮度信号的一半。4:2:2编码方式广泛 应用于演播室节目制作和传输中。
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数字电视基础知识
信号杂波比和连续处理的次数无关。 可避免系统的非线性失真的影响。 数字设备输出信号稳定可靠。 易于实现信号的存储，而且存储时间与信 号的特性无关。 10.由于采用数字技术，与计算机配合可以实 现设备的自动控制和调整。 11.数字技术可充分利用信道容量，利用电视 信号中行、场消隐时间，可实现文字多工 广播(Teletext) 6. 7. 8. 9.
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数字电视信号的数码率
• 数码率：在单位时间内传送的数据量。在实时 传输情况下，数码率等于取样频率与量化比特 数的乘积。在数字电视中，数码率的单位通常 为Mbps，即兆比特/秒。 量化级数越多，信躁比越高，但量化级数增加 后，量化比特数也相应增加，导致数码率的增 加，这会给后续的信号处理和传输带来很多困 难。 取样频率越高，量化比特数越大，数码率就越 高， 所需要的传输带宽就越宽。
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数字电视基础知识
数字电视的优点：
1. 2. 3. 4. 5. 信号经过多次复制、转接和远距离传输时，不会有干扰 和失真的积累，信躁比好。抗干扰性能强，图像质量好； 数字电视系统主要由数字集成电路组成，系统的性能 和可靠性可望大幅度提高； 它可以实现模拟电视不易实现的功能，譬如：时轴处 理，制式转换、特技等功能； 它也易于实现电视信号的实时处理，以完成图像质量 的改善、压缩频带、二维滤波等功能； 在传输中，它易于将图像信号和伴音信号时分复用， 充分利用数字传输的优越性。
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数字电视基础知识
12. 压缩后的数字电视信号经数字调制后，在 开路广播时，可抗多径干扰，收看到的电 视图像及声音质量非常接近演播室质量。 13. 可以合理地利用各种类型的频谱资源。 14. 很容易实现加密／解密和加扰／解扰技 术，便于增值应用(开展各类收费业务)。 15. 具有可扩展性、可分级性和互操作性， 便于在各类通信网络中传输，也便于与计 算机网络联通。
数字电视基础
• • • • • • • • 数字电视的基础知识 数字电视信号的产生 数字电视信号的数码率 压缩的可能性、必要性 数字电视信号的编码 数字电视信号的压缩标准 数字电视信号误码控制 数字电视信号传输标准
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数字电视基础知识
• 数字电视技术是近20年来发展最快的技术之一。 总体来看，数字电视技术的发展经历了三个主要 阶段。 • 第一阶段：在20世纪80年代以前，当时以研究开 发单独的局部设备为主，投入使用的有数字时基 校正器（DTBC）、数字帧同步机（DFS)、数字 特技机(DVE)等； • 第二阶段：是在80年代到90年代，这一阶段的特 点是开发成功了数字整机电视设备，如数字录像 机、数字信号处理摄像机等；
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数字电视信号的产生
• 将模拟信号变换成数字信号称为模、数 （A/D）转换。最基本的方法是所谓脉冲 编码调制（PCM）。运用该方法实现电视 信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化 和编码。 抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列 来代替原来的时间上连续的信号，也就是 在时间上将模拟信号离散，其理论基础是 奈奎斯特抽样定理。
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数字信号的产生
• 复合编码的优点是码率低些，设备较简单， 适用于在模拟系统中插入单个数字设备的 情况。 它的缺点是由于数字电视的取样 频率必须与彩色副载波频率保持一定的关 系，而各种制式的副载波频率各不相同， 难以统一。采用复合编码时由取样频率和 副载波频率间的差拍造成的干扰将影响图 像的质量。
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压缩的可能性、必要性
数字电视信号为什么要压缩：
电视信号数字化后有很多优点，但同时也有一 个缺点，即数码率很高。例如4：2：2编码、8 比特量化的SDTV信号数码率为216 Mbps。 则 传输这样一路数字电视信号需要有108MHz的通 道带宽。而对于10比特量化的HDTV信号来说， 其数码率达到1485 Mbps，所需的传输通道带 宽高达742.5MHz。因此，若不采取措施，这样 的信号无法在一般的通道中传输，更无法在现 有电视的6MHz带宽中传输。
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压缩的可能性、必要性
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数据量非常大之后，除了信号传输有问题外， 信号的存贮也有问题。 在4：2：2编码、8比特量化情况下，一帧 SDTV图像的数据量约为8.6Mb，要记录10分钟 的电视节目就需要130Gb的存储器容量；记录 10分钟HDTV的节目需要891Gb的存储器容量。 可见，若不压缩数据量，就无法在普通的存储 设备上实现数字电视信号的存储。 要实现数字电视信号的有效存储和传输，就需 要采取措施降低其数据量和数码率，也就是说 要设法对数字电视信号进行压缩，通常将这一 过程称为信源编码。 SNG