数字电视与高清晰度电视
以PAL制为例,当 fS=4 fSC 时[ fSC=(283+3/4) fH +25 ],
fS
4
fSC
283 4 3 fH
4
fV 2
1135 fH
4 625
fH
1135
4
283 4 3 fH
4
fV 2
1135 fH
4 625
fH
1135
4 625
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n fS 的串行码(为 采样转换频率)。
量化过程(时域相乘,频域卷积)与频谱
fH
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=4 fSC的另 一好处是因fS/2与fm间有较大间隔,可以降低模拟低通滤波器和数 字滤波器的设计难度。(但码率高)
时域
频域
取样函数
理想低通滤 波器特性
n = 3,M = 7 fS/2
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 ≥2.2 fm 。
6.2.2 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。
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2 MHz)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有固定的位置关系。
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)。
② CCIR(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 = 858 fS 525行 = 864 fS 625行,
fH 525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。两种制式的数字有效行均为亮度信号样 点数:720、色度样点数:360个,便于两种制式的转换。一行的 起点定在行同步前沿脉冲的中部。PAL制的有效行由样点133至852 构成,而正程对应的样点为142至844。
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,除了要满足取样定理外,①要 考虑采样后的信号中fS与 fSC的差频的影响:当 fS=3 fSC或 fS=4 fSC 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。
(dB)
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=4 fSC、n = 8(8位A/D转换)为例,总数据速率约为 4×4.43×8=141.76Mb/s。
(3) 编码位数和排列 亮度信号和色差信号分别规一化为0~1及-0.5~+0.5的范围, 并都编为8位线性码。由于原来的R-Y最大值为0.701,B-Y的最大 值为0.886,故要对R-Y和B-Y进行压缩,压缩比分别为 k R-Y =0.5/0.701、k B-Y =0.5/0.866, 压缩后三分量Y、(R-Y)、(B-Y)的表示式为:
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。
(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:
22n 2n
Nrms
12 12
满量程量化信噪比:
S N rms
20
lg
2
n
12 6n 10.8