數(shù)字電視基礎(chǔ)07476

1、數(shù)字電視基礎(chǔ)1概述數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展階段：20世紀(jì)80年代以前80年代到90年代90年代以后數(shù)字電視：是將模擬電視信號(hào)經(jīng)取樣、量化和編碼后轉(zhuǎn)換成用二進(jìn)制數(shù)表示的數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行各種處理，如編碼、調(diào)制、傳輸、存儲(chǔ)等。采用數(shù)字技術(shù)不僅可以使各種電視設(shè)備獲得比模擬設(shè)備更高的性能，且可以實(shí)現(xiàn)模擬技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的新功能。2數(shù)字電視技術(shù)的優(yōu)勢在復(fù)制或傳輸?shù)忍幚磉^程中，噪聲不會(huì)累積。數(shù)字信號(hào)穩(wěn)定可靠，易于實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ埽瑪?shù)字信號(hào)容易實(shí)現(xiàn)加解密等技術(shù)。可充分利用信道容量。壓縮后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制后可進(jìn)行開路廣播，在設(shè)計(jì)的服務(wù)區(qū)內(nèi)觀眾能實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)接收。可合理利用各種類型的頻譜資源。3標(biāo)清和高

2、清數(shù)字電視包括標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視（SDTV）和高清晰度電視（HDTV）。標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視信號(hào)是指對傳統(tǒng)的模擬電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后得到的信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視系統(tǒng)具有和模擬電視系統(tǒng)相同或相似的掃描格式和參數(shù)。高清晰度數(shù)字電視系統(tǒng)是新一代電視系統(tǒng)，其性能和指標(biāo)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視，掃描格式及參數(shù)也完全不同于傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)。4數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換過程。模數(shù)轉(zhuǎn)換包括三個(gè)過程，即取樣、量化及編碼。所得到的信號(hào)即為PCM（數(shù)字編碼調(diào)制）信號(hào)。取樣的目的是將時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。量化是將幅度上連續(xù)的取樣值變成幅度上離散的取樣值。編碼的作用是將離散

3、化的取樣值編成二進(jìn)制數(shù)碼。5數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生電視信號(hào)的數(shù)字化同樣要經(jīng)過這三個(gè)過程。根據(jù)電視信號(hào)的特點(diǎn)，其數(shù)字化的方式有兩種：復(fù)合編碼方式和分量編碼方式。復(fù)合編碼方式：將彩色電視信號(hào)作為一個(gè)整體進(jìn)行取樣、量化及編碼。分量編碼方式：對亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)分別進(jìn)行取樣、量化及編碼。6復(fù)合編碼方式：取樣取樣結(jié)構(gòu)：取樣點(diǎn)在畫面上相對于空間和時(shí)間的分布規(guī)律。為了便于行、場、幀間的信號(hào)處理，電視信號(hào)的取樣一般都采用固定正交結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是每一行的樣點(diǎn)正好處在前一場和前一行樣點(diǎn)的正下方，且與前一幀的樣點(diǎn)重合。只要將取樣頻率選擇為行頻的整數(shù)倍，就可保證每一行的取樣點(diǎn)數(shù)為整數(shù)，實(shí)現(xiàn)固定正交取樣結(jié)構(gòu)。7復(fù)合編

4、碼方式：取樣取樣頻率的選擇取樣定理的要求，大于或等于信號(hào)最高頻率的兩倍，電視信號(hào)的上限頻率為6MHz，取樣頻率為13.2MHz以上。取樣頻率為色副載波的整數(shù)倍，以避免取樣信號(hào)和色副載波的高次諧波差拍干擾。要實(shí)現(xiàn)固定正交取樣結(jié)構(gòu)，取樣頻率必須為行頻的整數(shù)倍。綜合考慮各因素后：fS=4fSC=17.72MHz8復(fù)合編碼方式：量化量化過程是將取樣后的信號(hào)幅值歸并到有限個(gè)幅度等級上，并用一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)來表示。量化誤差：為使量化后信號(hào)具有足夠的信噪比，應(yīng)盡量減少量化誤差。如果要保證量化后信噪比大于50dB，量化級數(shù)至少應(yīng)為256級，量化比特?cái)?shù)為8。有些應(yīng)用場合，量化比特?cái)?shù)為10或更高，可得到量化信噪比更

5、高的信號(hào)。9復(fù)合編碼方式：編碼和數(shù)碼率編碼過程是將量化后的取樣值用一組二進(jìn)制碼表示。數(shù)碼率是系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量。在實(shí)時(shí)傳輸情況下，數(shù)碼率等于取樣頻率與量化比特?cái)?shù)的乘積。單位通常為Mbps。采用8bit量化時(shí)，數(shù)碼率為17.72(MHz)X8(bit)=141.76(MHz)采用10bit量化時(shí)，數(shù)碼率為17.72(MHz)X10(bit)=177.2(MHz)10分量編碼方式:取樣分量編碼方式是將亮度信號(hào)和色差信號(hào)分別進(jìn)行取樣、量化和編碼。為了國際間節(jié)目交換，取樣頻率應(yīng)能同時(shí)兼容625/50和525/60兩種掃描系統(tǒng)。根據(jù)取樣定理，亮度信號(hào)的取樣頻率應(yīng)大于13.2MHz。為實(shí)現(xiàn)固定正

6、交取樣結(jié)構(gòu)，fS應(yīng)為行頻fH的整數(shù)倍。為滿足兼容要求，取樣頻率為兩種行頻的公倍數(shù)。綜合考慮各因素：亮度信號(hào)的取樣頻率為13.5MHz。11分量編碼方式:取樣對于色差信號(hào)取樣頻率為亮度信號(hào)取樣頻率的一半就足夠了，即6.75MHz。色差信號(hào)的水平分解力是亮度信號(hào)的一半。由于亮度信號(hào)和色差信號(hào)的取樣頻率間的比例關(guān)系為4:2:2，這種分量編碼方式稱為4:2:2編碼方式。4:2:2編碼方式主要用于演播室的節(jié)目制作。其它編碼方式有4:4:4、4:2:0、4:1:1編碼方式，它們都采用固定正交取樣結(jié)構(gòu)。12分量編碼方式:量化及編碼分量編碼方式中，三個(gè)分量信號(hào)的量化級數(shù)均為256（或1024）級，即量化比特?cái)?shù)

7、為8bit（或10bit）。為防止量化過載，不采用從0到255的全范圍量化，而是在上下兩端都留出過載保護(hù)保護(hù)帶。13分量編碼方式:數(shù)碼率在4:2:2編碼方式下，8bit量化時(shí)亮度信號(hào)的數(shù)碼率為13.5(MHz)X8(bit)=108Mbps兩個(gè)色差信號(hào)的數(shù)碼率為2X6.75(MHz)X8(bit)=108Mbps總的數(shù)碼率為： 216Mbps在4:2:2編碼方式下，8bit量化時(shí)總的數(shù)碼率為：270Mbps14電視伴音信號(hào)的編碼伴音與電視體制沒有確定的關(guān)系。模擬伴音信號(hào)的頻率為20Hz到15kHz，高質(zhì)量的伴音為20Hz到20kHz。對15kHz信號(hào)，取樣頻率為32kHz；對20kHz信號(hào)，取

8、樣頻率為48kHz。由于伴音信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍大且要求信噪比高，通常要求量化信噪比為65dB到85dB，伴音信號(hào)的量化比特?cái)?shù)可達(dá)14bit16bit，甚至20bit24bit。伴音信號(hào)也可以采用非線性編碼。15數(shù)字高清晰度電視高清晰度電視的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀模擬高清晰度電視數(shù)字高清晰度電視數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)參數(shù)選擇：掃描行數(shù)，每行取樣點(diǎn)數(shù)，畫面寬高比，方形像素，伴音，兼容。我國的HDTV基本參數(shù)HDTV數(shù)碼率16數(shù)字電視信號(hào)的壓縮17數(shù)字電視信號(hào)壓縮的必要性數(shù)碼率很高，無法在一般的通道中傳輸。數(shù)據(jù)量大，無法在存儲(chǔ)普通的存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)。18數(shù)字電視信號(hào)壓縮的可能性時(shí)間和空間相關(guān)冗余視覺冗余熵冗余19壓縮編碼方式按無損和有損壓縮編碼進(jìn)行分類無損壓縮編碼有損壓縮編碼按幀內(nèi)和幀間壓縮編碼進(jìn)行分類幀內(nèi)壓縮編碼幀間壓縮編碼20壓縮編碼方式按壓縮編碼原理進(jìn)行分類預(yù)測編碼變換編碼熵編碼21預(yù)測編碼預(yù)測編碼的基本原理幀內(nèi)預(yù)測編碼幀間預(yù)測編碼22變換編碼變換編碼的基本原理離散余弦變換23視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEGH.261MPEG1MPEG2MPEG4MPEG4MPEG2124數(shù)字電視信號(hào)的誤碼控制誤碼控制的必要性誤碼控制的基本原理誤碼控制的分