數(shù)字電視基礎(chǔ)知識培訓(xùn)(有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)培訓(xùn)班)100406課件

1、2010年全疆廣播影視系統(tǒng)有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)培訓(xùn)班數(shù)字電視技術(shù)原理教學(xué)目的 數(shù)字電視技術(shù)作為廣播電視的第二次革命，目前已廣泛應(yīng)用于廣播電視系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，從節(jié)目制作、播出的電視臺、電臺到節(jié)目傳輸?shù)墓?jié)傳中心、網(wǎng)絡(luò)公司等廣電系統(tǒng)的各個臺站都已實現(xiàn)廣播電視的數(shù)字化。 本課程的目的是通過系統(tǒng)地講解數(shù)字電視關(guān)鍵技術(shù)的理論知識，并結(jié)合實際應(yīng)用，進一步提高工程技術(shù)人員數(shù)字電視理論水平，系統(tǒng)地掌握數(shù)字電視的組成結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。 教學(xué)重點與難點1、數(shù)字電視的概念2、數(shù)字電視系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)3、數(shù)字化的三要素4、信源編碼技術(shù)（編碼算法）5、傳輸流及復(fù)用技術(shù)6、信道編碼技術(shù)8、調(diào)制技術(shù) 數(shù)字電視技術(shù)課程安排第1章：數(shù)字電

2、視概述 （計劃時間0.5小時）第2章：數(shù)字電視編碼技術(shù)（信源編碼）計劃時間（1.5個小時) 第3章：傳輸碼流及其復(fù)用技術(shù)(0.5個小時)第4章：信道編碼、調(diào)制技術(shù)（計劃1個小時）參考書數(shù)字電視基本原理（機械工業(yè)出版社）數(shù)字電視基礎(chǔ) 視頻和音頻系統(tǒng)的設(shè)計與安裝（人民郵電出版社）本章要點了解數(shù)字電視的概念、優(yōu)點。了解數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。了解數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)。了解數(shù)字電視的核心技術(shù)。模擬電視系統(tǒng)的特點 在電視信號的制作處理、控制調(diào)節(jié)、記錄重放、調(diào)制解調(diào)、傳輸轉(zhuǎn)播、接收顯示等過程中，圖像信號和伴音信號都是在時間軸上和振幅軸上連續(xù)變化的模擬信號。 模擬電視最明顯的缺點是接力傳輸方式產(chǎn)生噪聲，長距離傳輸?shù)?/p>

3、信噪比惡化，使圖像清晰度越來越受到損傷；發(fā)送傳輸設(shè)備中，放大器的非線性積累使圖像對比度產(chǎn)生越來越大的畸變；相位失真的積累產(chǎn)生色彩失真，使“鬼影”現(xiàn)象愈來愈嚴(yán)重。同時，模擬電視還具有穩(wěn)定度差、可靠性低、調(diào)整繁雜、不便集成、自動控制困難等。 (1)抗干擾能力強、無噪聲積累。 模擬信號在傳輸?shù)拿總€環(huán)節(jié)，都要加入噪聲，如放大器，每級放大器的噪聲都要加進去，放大后信號大了，C/N 低了。數(shù)字信號是一連串的“0”和“1”脈沖序列，在傳輸過程中，侵入的噪聲可以通過再生的方法去除。所謂再生處理，就是收到信號后，不是直接放大，而是重新在有脈沖的位置制作一個形狀完全相同的脈沖，恢復(fù)信號中脈沖的原樣而清除了噪聲。再

4、生是基帶數(shù)字傳輸抗干擾的重要手段。其次，數(shù)字傳輸技術(shù)有非常有效的糾錯方式，如我們使用的R-S 糾錯，可以把誤碼率由10E-4 改善到10E-12。所以，我們收看數(shù)字有線電視時，主觀感覺最為明顯的是畫面清潔，沒有雜波、雪花。 (2)便于加密處理。 (3)便于存儲、處理和交換。 (4)頻譜資源利用率高：由于采用壓縮率非常高的MPEG-2 壓縮方法，使碼率降低很多，加上采用高效率的調(diào)制方式，可以在一個8Mhz的帶寬里傳送6 套以上質(zhì)量達到標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SDTV）的節(jié)目。 (5)節(jié)省發(fā)送功率，覆蓋范圍廣：數(shù)字信號對C/N 的要求也比模擬信號寬容。模擬信號C/N=43dB 時可以得到4 分的收看質(zhì)量。數(shù)字

5、電視C/N=31dB 就可以滿意收看。事實上，整個網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字信號的功率電平就是以比模擬電平低10dB來傳輸?shù)摹?(6)設(shè)備便于集成化、微型化。 (7)便于構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。 數(shù)字電視的優(yōu)點數(shù)字電視設(shè)備和技術(shù)數(shù)字電視是一個大系統(tǒng)，從橫向來說由以下四個方面組成：數(shù)字電視節(jié)目制作的設(shè)備主要有：數(shù)字攝像機、數(shù)字錄像機、數(shù)字特技機、數(shù)字編輯機、數(shù)字字幕機和非線性編輯系統(tǒng)等；數(shù)字信號處理的技術(shù)有：壓縮編碼和解碼技術(shù)、數(shù)據(jù)加擾和解擾、加密和解密技術(shù)等；信號傳輸?shù)姆绞接校旱孛鏌o線傳輸、有線(光纜)傳輸、衛(wèi)星廣播等；用于顯示的設(shè)備有：陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器(PDP)

6、、投影顯示(包括前投、背投)等。顯示器是最終體現(xiàn)數(shù)字電視效果或魅力的產(chǎn)品。 從縱向來說，是物理層傳輸協(xié)議、中間件標(biāo)準(zhǔn)、信息表述、信息使用、內(nèi)容保護等一系列的系統(tǒng)問題。 其中信源編解碼技術(shù)、傳送復(fù)用技術(shù)、信道編解碼技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、中間件技術(shù)、條件接收、大屏幕顯示技術(shù)。數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（3）信道編碼和調(diào)制：信道編解碼是負責(zé)傳輸誤碼的檢測和校正的環(huán)節(jié)，調(diào)制解調(diào)是負責(zé)信號變換和頻帶搬移的環(huán)節(jié)；（4）傳輸信道：可以是廣播電視系統(tǒng)（如地面、衛(wèi)星或有線電視廣播系統(tǒng)），也可以是電信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，或存儲媒介（如磁盤、光盤等）；（5）接收機：包括解調(diào)、信道解碼、解復(fù)用、視頻、音頻和各種輔助數(shù)據(jù)流的解碼和終端顯

7、示等。廣電一體化的數(shù)字電視系統(tǒng)非線編錄像機攝像機信號源切換臺CASIEPG復(fù)用業(yè)務(wù)集成 接收衛(wèi)星有線網(wǎng)地面無線接入互聯(lián)網(wǎng)接入視頻壓縮編碼音頻壓縮編碼數(shù)字電視的主要功能免費基本數(shù)字電視業(yè)務(wù)按頻道付費的數(shù)字電視業(yè)務(wù)（PPC等）VOD視頻點播業(yè)務(wù)按次/時間付費的數(shù)字電視業(yè)務(wù)（IPPV、IPPT等）增強電視節(jié)目（EPG、電視廣告等）數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)其它業(yè)務(wù)（音樂、游戲、遠程教育、雙向互動業(yè)務(wù)）數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢 隨著HDTV技術(shù)、雙向交互式數(shù)字電視技術(shù)、IPTV技術(shù)、移動電視與手機電視技術(shù)在數(shù)字電視領(lǐng)域的應(yīng)用，目前的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)技術(shù)上可以實現(xiàn)以下功能：標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和高清晰度電視單向廣播、雙向交互固定

8、接收、移動接收和手持接收有線數(shù)字電視系統(tǒng)示意圖 廣播電視數(shù)字化與三網(wǎng)融合 國家“十一五”規(guī)劃明確指出：要“加強寬帶通信網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)和下一代互聯(lián)網(wǎng)等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進三網(wǎng)融合”。 三網(wǎng)融合的基礎(chǔ)是下一代通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字電視網(wǎng)。 傳統(tǒng)電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)主要指因特網(wǎng)和有線電視網(wǎng)正通過各種方式趨向于相互滲透和融合, 它涉及技術(shù)、業(yè)務(wù)、市場、行業(yè)、終端、網(wǎng)絡(luò)乃至行業(yè)管制和政策等方面。三網(wǎng)融合表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致, 網(wǎng)絡(luò)層上可以實現(xiàn)互聯(lián)互通, 業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉, 應(yīng)用層上趨向使用統(tǒng)一的協(xié)議, 行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統(tǒng)一。 在未來通信中, 數(shù)字化是基礎(chǔ), 個性化、綜合化是目標(biāo), 寬帶化、

9、多媒化、軟件化與智能化是實現(xiàn)的主要手段。 TV為核心的家庭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ADSL modem2M4MADSLPOTSBluetoothBluetoothWebpadKitchen mateGames playerUSB1394Email phoneBluetoothSatelliticTerrestrialOpenworldPDRA/V OutRFSTBADSLPCHUBAPBluetoothEthernet100B/TA/Vin/outHi-FiD-VCRCamcorder(POTS)USBCameraPrinterCable習(xí)題什么是數(shù)字電視？與模擬電視比有哪些優(yōu)點?簡述數(shù)字電視系統(tǒng)的組成及其關(guān)

10、鍵技術(shù)？什么是三網(wǎng)融合？本章要點了解模擬信號和數(shù)字信號的特點各種電視信號的格式和簡介熟悉模擬信號數(shù)字化的基本過程。熟悉電視圖像信號的壓縮編碼方法。熟悉音頻信號壓縮編碼方法。數(shù)字化的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題1、視頻信號質(zhì)量影響編碼后的數(shù)字信號視覺效果。（數(shù)字量化導(dǎo)致的）2、數(shù)字化后視頻信號受帶外干擾。（抽樣頻率和干擾源頻率接近導(dǎo)致的）3、碼率壓縮太低，造成畫面出現(xiàn)塊效應(yīng)。4、視頻和音頻不同步口形對不上。2.1.2數(shù)字信號的特點數(shù)字信圖2是數(shù)字信號，其特點是幅值被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)，它不是連續(xù)的而是離散的。 圖2(a)是二進碼，每一個碼元只取兩個幅值(0，A)：圖(b)是四進碼，每個碼元取四 (3、1、

11、1、3)中的一個。這種幅度是離散的信號稱數(shù)字信號。2.1.3.模擬信號數(shù)字化 模擬信號的數(shù)字化過程稱為脈沖編碼調(diào)制PCM（Pulse Code Modulation） PCM的三個步驟是：抽樣：在時間域離散化處理量化：在取值域離散化處理編碼：在時間域和取值域都離散 抽樣是指用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來在時間上連續(xù)的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。 量化是用有限個幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值。 編碼則是按照一定的規(guī)律，把量化后的值用二進制數(shù)字表示，然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號流。 在編碼處理方式上分為兩種：信源編碼編碼器中

12、實現(xiàn)信道編碼調(diào)制器中實現(xiàn) 這樣得到的數(shù)字信號可以通過電纜、微波干線、衛(wèi)星通道等數(shù)字線路傳輸 。在接收端則與上述模擬信號數(shù)字化過程相反，再經(jīng)過后置濾波又恢復(fù)成原來的模擬信號。編碼器原理1.各種電視信號的格式和簡介2.視頻基本流結(jié)構(gòu)3.取樣頻率和取樣結(jié)構(gòu)4.量化位數(shù)和量化等級的分配2.2視頻信號數(shù)字化 彩色空間轉(zhuǎn)換矩陣復(fù)合編碼器A to DConv串行器RGB270MHzYR-YB-Y6.75MHz SampleRate for B-Y and R-Y13.5MHzSampleRate for Y串行器Clock X10ITU-R BT.601-2Serial DigitalComponent27

13、0Mb/secYR-YB-Y10 Bits ParallelITU-R BT.601-2Parallel Digital Component27MB/secSerial Digital Composite143Mb/sec (NTSC)177Mb/sec (PAL)Parallel Digital Composite PAL=17.7MHzNTSC=14.3MHzMultiplexed 27MB/secB-Y/Y/R-Y/Y/B-Y/Y 10 Bits Parallel4Fsc(PAL=17.7MHz)(NTSC=14.3MHz)ComponentAnalog Video(RGB)Analog

14、 CompositeVideo(PAL/NTSC)MPEG2ProgramEncoderDVDDigital Versatile (Video) DiskA to DConvAudio Color DifferenceComponentAnalog Video(Y, B-Y, R-Y)MPEG2 Protocol Transport StreamTransmissionChannelTxTransmissionChannelRxMPEG2ProgramDecoderMPEG2 Protocol Transport StreamTransmission Channel AnalysisSDH,

15、ATM, SONET or Modulated RF Signals.MPEG2 Protocol AnalysisPictureQualityAnalysisITU-R BT.601-2 Serial DigitalComponent 270Mb/secMPEG2 Protocol Program StreamDataDataAnalog CompositeVideo (PAL/NTSC)A to DConvA to DConv2.2.1各種電視信號格式的產(chǎn)生模擬分量模擬復(fù)合數(shù)字復(fù)合數(shù)字分量MPEG電視信號的簡介 信號名稱 信號簡介模擬模擬復(fù)合信號2個色差信號經(jīng)正交調(diào)幅后與亮度信號頻率合成，

16、缺點是彩色分辨率低、有亮色串?dāng)_亮色分離信號Y/C2個色差信號經(jīng)正交調(diào)幅后單獨傳輸，避免了亮色串?dāng)_，缺點是彩色分辨率低。俗稱“S端子信號”模擬分量Y/Cr/Cb信號亮度Y、色差Cr、色差Cb獨立處理和傳輸，彼此之間無串?dāng)_，彩色分辨率可以達到亮度的1/2模擬分量R/G/B信號R、G、B三基色信號獨立處理和傳輸，彼此之間無串?dāng)_，而且都有最高的分辨率數(shù)字數(shù)字復(fù)合信號由模擬復(fù)合信號直接A/D變換而來。早期在從模擬復(fù)合系統(tǒng)直接向數(shù)字系統(tǒng)過渡時使用。信號質(zhì)量受模擬復(fù)合信號源質(zhì)量的限制。數(shù)字分量信號可由模擬分量Y/Cr/Cb信號經(jīng)A/D變換得到。既適用于從模擬復(fù)合系統(tǒng)直接向數(shù)字系統(tǒng)過渡，也是全數(shù)字電視系統(tǒng)及全

17、數(shù)字設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)信號源。NTSC和PAL兩種制式的參數(shù)比較三基色原理自然界中的任何顏色有R、G、B三種顏色按照不同比例組成。為了實現(xiàn)黑白電視和彩色電視的兼容，將信號編碼為亮度信號Y和兩個色差信號Cr和Cb。：參數(shù)PALNTSC掃描625行525行行幀15625Hz15734Hz幀頻25Hz29.97Hz場頻50Hz59.94Hz彩色副載波4.43MHz3.58HzMPEG-2的編碼流程輸入一個I幀、P幀或B幀；在B幀或P幀的情況下進行運動預(yù)測補償；進行88像素的DCT變換；變換系數(shù)被量化(量化級安排依賴于可用的比特率)；完成變字長編碼，實現(xiàn)比特率的縮減。MPEG-2的解碼流程是MPEG-2的編碼

18、流程的反過程。DCT 量化游程編碼與VLC編碼反DCT，反量化與幀貯存反饋I-畫面 輸出 (固定速率) 之字形掃描參考畫面信息4:2:0輸入緩存+_P或B-畫面 MPEG-2的編碼器簡化框圖 2.2.2視頻基本碼流(ES)層次結(jié)構(gòu)分成6個層次：視頻序列層(Sequence)，圖像組層（GOP），圖像層，像條層，宏塊層，像塊層 視頻序列實際上是節(jié)目的隨機進入點；而GOP則是視頻編輯的隨機進入點；圖像（或幀）是編碼處理的單位；像條是用于同步的單位；宏塊是運動補償處理的單位；像塊則是DCT處理單位。 圖像組 88 圖像組 宏塊條宏塊 塊圖像組圖像視頻序列視頻基本碼流ES層次結(jié)構(gòu)宏塊結(jié)構(gòu) （a） 4：

19、4：4 （b） 4：2：2 Y CB CR Y CB CR 5 6 1 23(c) 4：2：0Y CB CR4 圖像序列層： 在起始碼后是序列頭，包括了圖像尺寸，寬高比，圖像速率等信息。在序列頭后面總是跟著包含附加數(shù)據(jù)的序列擴展數(shù)據(jù)。為了確保能在不同的時間隨時進入視頻序列，MPEG-2允許重復(fù)發(fā)送序列頭。序列層結(jié)束在序列結(jié)束碼(SEQ EC)。 圖像組層：圖像組是指相互間有預(yù)測和生成關(guān)系的一組圖像。在起始碼后面是可選的GOP頭，包括了時間信息，但這一信息并不是解碼中實際使用的信息，即便丟失，解碼也可以繼續(xù)進行。分成圖像組的一個目的是在同一序列內(nèi)可隨時進入不同的圖像。一般情況下0.5s內(nèi)必須傳一

20、次I幀，因此對于PAL制，一個GOP通常包含12幀，常見的結(jié)構(gòu)為IBBPBBPBBPBB.由于B幀為未來幀，作為預(yù)測參考幀，因此視頻碼流的傳輸要有利于解碼器的解碼，在傳輸B幀之前，傳I幀或P幀。圖像層：它包括了不同種類編碼的圖像。在MPEG2中圖像分成三種編碼類型：幀內(nèi)編碼I幀；雙向預(yù)測編碼的圖像稱為B幀；前向預(yù)測編碼的圖像稱為P幀。 I幀只進行幀內(nèi)壓縮，是作為預(yù)測基準(zhǔn)的獨立幀，具有較小的壓縮比。由I幀前向預(yù)測產(chǎn)生的P幀具有中等壓縮比，并與I幀一起成為B幀的預(yù)測基準(zhǔn)。由此產(chǎn)生的B幀則具有最高的壓縮比。 逐行掃描的圖像只能是幀格式，隔行掃描的圖像可以使幀格式，也可以使場格式。 像條層：圖像層下面

21、是像條層(slice)。每一個像條包括一定數(shù)量的宏塊，其順序和行掃描順序一致。像條可以從一個宏塊行(16行寬)的任何一個宏塊開始。在MPEG-l中，像條可以包括多個宏塊行，但在MPEG-2MPML中一個像條必須在同一宏塊行中起始和結(jié)束。一個像條至少應(yīng)包括一個宏塊。像條是最低的比特流級別，即一旦因誤碼失步可以根據(jù)起始碼重新同步。起始碼對以上各層都是相同的。宏塊層 ：像條層下面的是宏塊層(Macro block)，宏塊層已是整個結(jié)構(gòu)的最下層。最前面是宏塊層說明，表示用什么編碼模式，后面是運動矢量以及1616位數(shù)據(jù)。像條的第一個宏塊中包含了絕對運動矢量值，而其他宏塊包含的是前面宏塊運動矢量的差值。一

22、個宏塊包括亮度分量和空間位置上相對應(yīng)的色度分量。MPEG-2定義了三種宏塊結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)為：4:2:0宏塊；4:2:2宏塊和4:4:4宏塊，分別包括6，8，16個像塊，實際上對應(yīng)于三種亮度和色度的采樣格式。 4:2:2中每隔一個像素對色差信號采一次樣。 4:2:0每隔一行對兩個色差信號采一次樣，每采樣行中，每隔一個像素對兩個色差信號采樣一次。盡管像塊是最低一層，但從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說除了有塊結(jié)束碼外，已無結(jié)構(gòu)描述碼，因此把宏塊作為結(jié)構(gòu)的最下層。像塊層： 在MPEG-2中，塊“Block”可以是88樣值，既可稱為像塊，也可以是88 DCT系數(shù)或重組數(shù)據(jù)，這時應(yīng)稱為系數(shù)塊或數(shù)據(jù)塊。它是亮度信號、兩個色

23、差信號之一。 所有上述各個層次都與一定的信號處理有關(guān)。如視頻序列實際上是節(jié)目的隨機進入點；而GOP則是視頻編輯的隨機進入點；圖像（或幀）是編碼處理的單位；像條是用于同步的單位；宏塊是運動補償處理的單位；像塊則是DCT處理單位。2.2.3 抽樣 把模擬信號變成數(shù)字信號時，先用一個周期為T的窄脈沖流對模擬信號幅度進行抽取, 把時間上連續(xù)變化的模擬信號變成時間上離散的信號。 打個比方：氣溫是逐漸變化的，每時每刻都在變化，因而它是隨時間連續(xù)變化的模擬量。但觀測氣溫不必每分每秒都測量，隔一定時間測一點畫在坐標(biāo)圖上，連一條線，就表示了氣溫的變化。如果時間間隔合適，這條線的形狀與連續(xù)不間斷測量的曲線形狀會基

24、本吻合，即，用離散量可以表示連續(xù)的模擬量。這種間隔測量的方式，叫做在連續(xù)變化的模擬量上的取樣。這是把模擬信號數(shù)字化的第一步。 圖（a）是時間上連續(xù)變化的模擬信號f（t）；圖（b）是抽樣脈沖序列；圖（c）是抽樣后的信號fs（t）(d)(e)(f)相應(yīng)的頻譜。抽樣頻率的選擇原則 首先的原則是能基本如實的代表原來的連續(xù)模擬量。間隔太遠了要漏去重要的信息，比如測氣溫，最高氣溫出現(xiàn)在每天的14：00，取樣間隔太大，偏偏漏掉了14：00，就會發(fā)生大錯。因而，取樣間隔與信號性質(zhì)有關(guān)，要符合奈奎斯特定理：即取樣頻率要大于信號最高頻率的二倍。這樣抽取的樣值就包含了原來模擬信號的全部信息而不遺漏。 取樣的實現(xiàn)也簡

25、單，讓信號經(jīng)過一個電子開關(guān)，開關(guān)每秒鐘接通13.5M 次（當(dāng)然每次接通時間都很短），就實現(xiàn)了在模擬信號中每秒取13.5M 個離散了的樣值。這些樣值，不再是連續(xù)的了。取樣的結(jié)果，僅是把模擬信號進行時間上的離散。 抽樣頻率fS的選擇要考慮以下3個條件：（1）滿足奈奎斯特準(zhǔn)則：fS 2fm ，不產(chǎn)生混失真 。fs=（2.22.7）fm； fm =5.8-6 MHz；fs12.7613.2 MHz（2）需要有正交的樣值結(jié)構(gòu)：應(yīng)取行頻的整數(shù)倍使抽樣樣點位置形成正交結(jié)構(gòu)使行與行、幀與幀之間的樣點位置都能對齊，稱為正交結(jié)構(gòu)。fs=mfH, m為整數(shù)。（3）兼顧不同的掃描制式。2.2.4量化 量化：將抽樣的樣

26、值變?yōu)榉壬想x散的有限個二進制信號。 抽樣使時間上連續(xù)的信號變?yōu)殡x散信號，量化又使幅度上的連續(xù)變?yōu)殡x散。圖中Q代表量化間距；n, n+1，代表量化電平的級序。例如，n指的位置表示量化電平為nQ。 量化間距都相等，稱為均勻量化或線性量化。 量化后的樣值電平與原來的模擬信號電平之間有誤差，稱為量化誤差。 量化過程是一個有損處理過程，會引入量化失真，在重構(gòu)圖像上增加塊效應(yīng)。技術(shù)參數(shù)標(biāo)清電視SDTV高清電視HDTV分辨率每幀576有效行每行720有效像素每幀1080有效行每行1920有效像素寬高比4/316/9掃描方式50場/秒隔行掃描信號源標(biāo)準(zhǔn)：50場/秒隔行掃描;制作和交換：24幀/秒逐行掃描圖像

27、碼率（不壓縮）270Mbps取樣頻率 X 量化比特數(shù) = 13.5MHz X 10bit = 135Mbps 2個色差信號的碼率為2 X 6.75MHz X 10bit = 135Mbps SDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個色差信號碼率 = 135Mbps + 135Mbps = 270Mbps1.5Gbps亮度信號的碼率為 取樣頻率 X 量化比特數(shù) = 74.25MHz X 10bit = 742.5Mbps 2個色差信號的碼率為 X 37.125MHz X 10bit = 742.5Mbps HDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個色差信號碼率 = 742.5Mbps+742.5

28、Mbps= 1485Mbps標(biāo)清電視和高清晰度電視信號的比較 串行數(shù)據(jù)接口SDI 串行數(shù)字復(fù)合信號的圖像質(zhì)量仍受制于彩色電視編碼。SDI信號指符合ITU-R BT601建議的數(shù)字視頻信號。我國已將該建議等同為國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17953-2000，其中規(guī)定了比特并行和比特串行兩種接口信號格式。 并行數(shù)字分量信號因傳輸距離短及采用25針“D”型接插件連接，給系統(tǒng)檢修帶來諸多不便，實用性不強。因此串行數(shù)字分量信號已成為當(dāng)前數(shù)字演播室普遍采用的格式。 對SDI信號而言，它是一種10bits字長的復(fù)用數(shù)據(jù)流，以27MS/s的符號率傳送，即它的傳輸速率為270Mb/s。2.3數(shù)字電視的信源編碼1.數(shù)字視頻

29、信號壓縮的必要性2.常用的數(shù)字視頻編碼方式3.MPEG2標(biāo)準(zhǔn)2.3數(shù)字電視的信源編碼2.3.1數(shù)字視頻信號壓縮的必要性電視信號數(shù)字化后易與計算機結(jié)合,因而有很多優(yōu)點，如方便存儲和復(fù)制、信號處理多樣化、提高信號質(zhì)量和抗干擾能力強。問題：數(shù)據(jù)量大，要求大容量存儲器，傳輸數(shù)據(jù)率高（270Mb/s）。 4：2：2采樣，10bit量化的一幀圖象數(shù)據(jù)量為：（13.510 + 2 6.75 10）/25 =10 .8Mb=1.35MB 1GB硬盤存：1GB/（1.35MB*25幀）= 29.6s的節(jié)目 結(jié)論：要使數(shù)字電視信號適合于實際存儲和傳輸，必須壓縮數(shù)據(jù)量，降低傳輸數(shù)據(jù)碼率。 前提：壓縮后圖象質(zhì)量保證滿

30、足要求。 數(shù)字視頻信號壓縮的可行性視頻數(shù)據(jù)壓縮的可行性來自兩個方面：一是視頻信號中存在大量冗余度可供壓縮，并且這種冗余度在解碼后還可無失真地恢復(fù)；二是利用人的視覺特性，在不被主觀視覺察覺的容限內(nèi)，通過減少表示信號的精度，以一定的客觀失真換取數(shù)據(jù)壓縮。視頻信號的編碼方式： 復(fù)合編碼（composite video）：將彩色全電視信息直接編成PCM碼，變成一個數(shù)字復(fù)合電視信號 分量編碼（component video）：將亮度信號Y，色差信號R-Y和B-Y分別編碼成三個數(shù)字分量電視信號 二者比較： “復(fù)合編碼”與電視制式有關(guān) “分量編碼”與電視制式無關(guān) 在節(jié)目后期制作中： “復(fù)合”需解碼 “分量”

31、無需解碼 傳輸時：“復(fù)合”由于頻分復(fù)用，產(chǎn)生亮，色串?dāng)_ “分量”采用時分復(fù)用，無亮，色串?dāng)_2.3.2壓縮編碼方法 1) 利用圖象時間的相關(guān)性與時間冗余度的壓縮 電視圖象中相繼各幀對應(yīng)象素點的值往往相近或相同，具有時間相關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可以減小信息量，從而實現(xiàn)與時間有關(guān)的壓縮。 2) 利用圖象空間的相關(guān)性與空間冗余度的壓縮 一幅圖象相鄰各點的取值往往相近或相同，具有空間相關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可以減少信息量，從而實現(xiàn)與空間有關(guān)的壓縮。 3)利用事件的統(tǒng)計特性與統(tǒng)計冗余度的壓縮 對經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用短碼組表，對不經(jīng)常 出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用長碼組表示，則最終用于表示這一串?dāng)?shù)據(jù)的總碼位就減少了。從而實現(xiàn)與

32、統(tǒng)計冗余有關(guān)的壓縮。 4)利用人眼的視覺特性與視覺冗余度的壓縮 人眼的視覺特性：對亮度信號比對色度信號敏感 對低頻信號比對高頻信號敏感 對靜止圖象比對運動圖象敏感 對圖象中水平和垂直線條比對斜線條敏感 包含在色度信號、圖象高頻信號和運動圖象中的一些數(shù)據(jù)并不能對增加圖象相對于人眼清晰度作出貢獻，而被認為是多余的數(shù)據(jù)，這就是視覺冗余度。 壓縮視覺冗余度就是去掉那些相對人眼而言是看不到的或可有可無的圖象數(shù)據(jù)。 基本的圖象壓縮編碼技術(shù) 1) 分類 冗余度壓縮技術(shù)，無損傷壓縮技術(shù)，無失真，數(shù)學(xué)上可逆。即它是可還原的。 信息量壓縮技術(shù)，有損傷壓縮技術(shù)，有失真，數(shù)學(xué)上不可逆。即它是不可還原的。2)基本壓縮編

33、碼方法 預(yù)測編碼（DPCM）差分脈沖編碼調(diào)制 DPCM不直接傳送圖象樣值本身，而是對實際樣值與它的一個預(yù)測值之間的差值進行再次量化、編碼。 這種方法可消除圖象信號的空間相關(guān)冗余幀內(nèi)預(yù)測）和時間相關(guān)冗余（幀間預(yù)測）。利用象素的相關(guān)性還可進一步減小差值。運動預(yù)測I 幀B 幀P 幀全幀編碼利用I幀的運動矢量對球編碼只有運動被編碼球取自I幀和P幀（雙向）膝取自P幀運動矢量運動矢量加于圖像上 離散余弦變換（DCT） 變換編碼的基本思想是，把空間域描寫的圖象變換到一個正交的變換域簡單描寫?？臻g域的一個NN個象素的像塊正交變換后，在變換域變成NN變換系數(shù)塊。原象素塊的象素間相關(guān)性很強,變換系數(shù)近似統(tǒng)計獨立，

34、能量集中在直流和少數(shù)低頻系數(shù)上，降低相關(guān)性(冗余度)。 DCT(Discrete Cosine Transform)是數(shù)碼率壓縮的一種常用的變換編碼方法。DCT是先將整體圖像分成NN 像素塊，然后對NN 像素塊逐一進行DCT變換（時域到頻域的變換，利用頻譜的特性傳輸圖像信息）。由于多數(shù)圖像高頻分量較少，相應(yīng)圖像高頻分量的系數(shù)經(jīng)常為零，加之人眼對高頻成分的失真不太敏感，所以可用更粗的量化。因此傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率，要大大小于傳送像素所用的數(shù)碼率。到達接收端后通過反離散余弦變換回到樣值。雖有失真，但人眼是可以接受的。去空間相關(guān)性變換編碼系統(tǒng)框圖分塊DCT變換量化編碼解碼反量化 反DCT變換消除分塊

35、輸入數(shù)據(jù)接收輸出信道DCT 分塊90 blocks ( 720 pixels )72 blocks ( 576 pixels ) 8 pixels1 DCT blockY signal in one frame8 pixels88亮度塊的DCT變換、量化例 0 i 7 0 u 7j7av7 量化 DCT變換 0 u 7 0 u 7v798 92 95 80 75 82 68 5097 91 94 79 74 81 67 4995 89 92 77 72 79 65 4793 87 90 75 70 77 63 4591 85 88 73 68 75 61 4389 83 86 71 66 73

36、 59 41 87 81 84 69 64 71 57 3985 79 82 67 62 69 55 37591 106 -18 28 -34 14 18 3 35 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40 10 -2 2 1 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

37、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b c88亮度塊的DCT反變換、反量化處理例 d 反量化后的DCT系數(shù) e 重建的像素樣值f 重建樣值與原始值之差 591 110 20 32 24 0 0 0 36 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 98 97 90 81 80 79 67 50 97 96 89 80 79 78 66 49 95 94 87 78 77 77 64 47 93 92 8

38、5 76 75 74 62 45 90 89 82 74 72 72 59 43 88 87 80 71 70 69 57 40 86 85 78 70 68 68 55 39 85 84 77 69 67 67 54 38 0 5 5 1 5 3 1 0 0 5 5 1 5 3 1 0 0 5 5 1 5 2 1 0 0 5 5 1 5 3 1 0 1 4 6 1 4 3 2 0 1 4 6 0 -4 4 2 1 1 4 6 1 4 3 2 0 0 5 5 2 5 2 1 -1de f DCT變換 例922-150-25-5-6-12-6-1-208-10624133-29312-32-1-

39、20-191-3-633320-5-4212000-4651421-11-24-1143010230-3-1DCT52100000000000000000000000000000000000000000000000000000000-158-4-100100DCT 之字形掃描是從左上角的直流（DC）系數(shù)開始，沿之字形路徑掃描到右下角，將量化后的二維系數(shù)轉(zhuǎn)換為一維數(shù)據(jù)序列，以便后面進行熵編碼。 優(yōu)點：大多數(shù)圖象信號的DCT系數(shù)從左上角到右下角，由低頻到高頻排列，因此采用之字形掃描得到的一維數(shù)據(jù)序列中，會出現(xiàn)很多連零的數(shù)據(jù)，有利于游程編碼。尤其在序列最后，如果都是零，可用專門符號結(jié)束，或記為EOB

40、。之字形（Zig-Zig）掃描231-74-12-1-1-2-10-102-5101000-137000000-400-100000-1-1000000-11000000000000000000000Zig-zag 掃描231-74-12-1-1-2-10-102-5101000-137000000-400-100000-1-1000000-11000000000000000000000EOB ( End Of Block )EOBEOB is transmitted instead of zeros 游程長度編碼（Runlength Encoding） 是指一個碼可同時表示碼的值和前面有幾個

41、零。在用之字形讀出方式情況下，出現(xiàn)連零的機會較多，尤其在最后，如果都是零，在讀到最后一個數(shù)后只要給出“塊結(jié)束”（EOB）碼，就可以結(jié)束輸出，從而節(jié)省很多碼率。 通常，DCT系數(shù)量化之后，都采用之字形方式讀出。 霍夫曼（Hoffman）編碼 霍夫曼(Hoffman)編碼(屬于統(tǒng)計編碼)是可變字長編碼(VLC: Variable-Length Coding)的一種，相當(dāng)于對概率大的符號給短碼，對概率小的符號給長碼?；舴蚵幋a示例符號 概率 碼字 碼長X1 0.20 1 0 01 2X2 0.19 0 0.39 00 2 X3 0.18 1 1 1 111 3X4 0.17 0 0.35 1 110

42、 3X5 0.15 1 0 0.61 101 3 X6 0.10 1 0 0.26 100 4 X7 0.005 1 0 0.11 10001 5 X8 0.005 0 0.01 10000 5對于霍夫曼編碼，首先應(yīng)知道信源符號的概率分布，而各種信源符號的概率分布是不同的。通常是利用查表的方法，根據(jù)信源數(shù)據(jù)符號直接查出相應(yīng)的碼字。所用的碼表是根據(jù)概率分布并對大量典型圖像素材進行統(tǒng)計制成的。1.信源編碼標(biāo)準(zhǔn)的簡介2.MPEG 2視頻編碼的“級”與“類”3.圖像數(shù)據(jù)壓縮的概念和方法4. MPEG.2視頻編碼的主要特點2.3.3 MPEG 2視頻壓縮編碼簡介信源編碼標(biāo)準(zhǔn)1)第一代視頻壓縮編碼主要包含

43、:靜止圖片的JPEG;活動圖像的MPEG - 1 (用于VCD、光盤存儲、視頻監(jiān)控等) 、MPEG - 2 (用于數(shù)字電視、有線電視、衛(wèi)星電視以及HDTV 等) ;面向通信的H. 261 (用于ISDN視頻會議等) 、H. 263 (用于POTS (傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù))視頻電話、桌面視頻電話、移動視頻電話等) 。(2)第二代視頻壓縮編碼主要包含:靜止圖片的PEG2000 (用于移動通信中的靜止圖片、數(shù)字照相與打印、電子商務(wù)等) ;活動圖像的MPEG - 4 (用于交互式視頻、因特網(wǎng)、移動視頻、2D /3D計算機圖形等) ,適用于多媒體技術(shù)的MPEG - 7 和MPEG - 21; 基于H. 363和

44、MPEG - 4基礎(chǔ)上改進、融合并適用于多媒體通信的H. 264。 第一代視頻編碼是基于圖像基本單元像素、基于信源客觀統(tǒng)計特性的壓縮編碼。而第二代視頻編碼不僅基于信源客觀統(tǒng)計特性,更重要的是基于對象、基于語意內(nèi)容的主、客觀冗余。其編碼的基本單元不再是像素,而是包含紋理、形狀和運動的3類信息的對象。它具有可操作、可編輯、可選擇等一系列交互多媒體技術(shù)的特點。 a）MPEG-2的類與級 1、MPEG-2有4種輸入格式，稱為級(Levels或等級)。從有限清晰度的VHS(家用錄像系統(tǒng))質(zhì)量圖像直到HDTV圖像，每一種輸入格式編碼后都有一個相應(yīng)的范圍。 除了在源格式提供這種靈活性之外，MPEG-2還有不

45、同的處理方法，稱為類(profiles或?qū)用?，每一類都包括壓縮和使用方法的一個集合。不同的類意味著使用不同集合的碼率壓縮工具。 2、MPEG2共分類，較高的類編碼更精細，而且每升高一類將提供前一類沒有使用的附加工具。 甲）簡單類(SP) 乙）主類(MP) 丙）信噪比可分級類SNRP 丁）空間可分級類SSP 戊）高級類(HP) 己）：格式 在主類上的類是信噪比可分級類(SNRP)、空間可分級類(SSP)、高級類和4:2:2格式。這允許將編碼的視頻數(shù)據(jù)分為基本層和另一個或更多的上層信號?；緦颖硎揪幋a圖像的基本數(shù)據(jù)但代表的圖像質(zhì)量較低。上層信號則可用來改進信噪比或清晰度。 b）圖像的4個級別：

46、甲）低級(LL：Low Level)的輸入格式的像素是ITU-R 601格式的1/4，即35224030 (代表圖像幀頻為每秒30幀，每幀圖像的有效掃描行數(shù)為240行，每行的有效像素為352個)或35228825，相應(yīng)編碼最大輸出碼率為4M b/s。 乙）主級(ML：Main level)：輸入格式完全符合ITU-R Rec.601格式，72048030或72057625，輸出最大碼率除高級類和4:2:2外是15Mb/s，高級類主級是20Mb/s，4:2:2 是50Mb/s。 丙）高1440級(H14L：High1440 Level)：是每行1440有效像素的高清晰度格式。除高級類 外，最大輸

47、出碼率為60Mb/s，相應(yīng)的高級類輸出碼率為80Mb/s。 ?。└呒?HL)：輸入是每行1920有效像素的高清晰度格式，輸出最大碼率為80Mb/s，相應(yīng)的高類輸出碼率為100Mb/s。MPEG-2簡化的編、解碼方框圖MPEG-2的編碼流程是：輸入一個I幀、P幀或B幀；在B幀或P幀的情況下進行運動預(yù)測補償；進行88像素的DCT變換；變換系數(shù)被量化(量化級安排依賴于可用的比特率)；完成變字長編碼，實現(xiàn)比特率的縮減。MPEG-2的解碼流程是MPEG-2的編碼流程的反過程。以下分別示出了MPEG-2編碼器和解碼器的簡化方框圖。DCT 量化游程編碼與VLC編碼反DCT，反量化與幀貯存反饋I-畫面 輸出

48、(固定速率) 之字形掃描參考畫面信息4:2:0輸入緩存+_P或B-畫面 MPEG-2的編碼器簡化框圖變字長 解碼反之字 形掃描反量化反DCT運動 補償I-畫面運動矢量幀貯存P或B-畫面解碼的像素 MPEG-2的解碼器簡化框圖視頻數(shù)字化的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題1、視頻信號質(zhì)量影響，編碼器輸出效果。（數(shù)字量化導(dǎo)致的）2、數(shù)字化后視頻信號受帶外干擾或電源干擾等。（抽樣頻率和干擾源頻率接近導(dǎo)致的）3、碼率壓縮太低，造成畫面出現(xiàn)塊效應(yīng)。（采樣點數(shù)太少，碼率1、圖象信號質(zhì)量對數(shù)字編解碼設(shè)備處理信號的影響存在某電視臺編碼節(jié)目的微分增益較大，在7-12%左右大于指標(biāo)要求的低于5%的要求。微分增益不達標(biāo)，將影響信號的

49、色飽和度，比如影響某一個顏色的深淺程度。色度延時也大于指標(biāo)要求的20n秒的要求（在更換不同解碼器時測試結(jié)果也不同，20-40n秒左右。）色度延時不達標(biāo)，影響信號畫面出現(xiàn)彩色波紋。解碼器輸出的接入增益比標(biāo)準(zhǔn)彩條信號偏高，大于30-40mv左右，可能造成傳輸畫面比實際畫面發(fā)亮。視頻信號頻響差，5MHz以上信號電平普遍低3-4dB左右。視頻電平群時延和增益的頻率響應(yīng)色同步載波的響應(yīng)多波群測試每個頻率包的響應(yīng)嚴(yán)格保證圖像信號標(biāo)準(zhǔn)幅度是節(jié)目播出和傳輸質(zhì)量的最基本的要求。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了全電視信號幅度的標(biāo)準(zhǔn)值是1Vpp，當(dāng)用l000750彩條信號作為基準(zhǔn)信號時，圖像信號峰值白電平幅度為0.7V20mV；同步

50、脈沖幅度為0.3Vpp0.009，色同步脈沖幅度為0.3Vppi0.009；黑電平與消隱電平差為0-0.05V。標(biāo)準(zhǔn)的一行視頻圖如下：電視節(jié)目中的視頻幅度是隨著圖像內(nèi)容而變化的，圖像亮度信號瞬間峰值電平不應(yīng)超過770mV，迭加色度信號后的圖像信號最高峰值電平不應(yīng)超過800mV，底電平以050mV為正常。在PAL制電視信號中，彩色信號是調(diào)制在頻率為4.43MHz的色副載波上，而色副載波又是迭加在亮度信號上的，色副載波的幅度決定彩色信號的飽和度。在不同的亮度電平上,色度信號的幅度發(fā)生變化，導(dǎo)致色飽和度發(fā)生變化。 有線數(shù)字電視前端中，將本地節(jié)目基帶信號通過編碼器編碼后送入有線數(shù)字系統(tǒng)中。通過一段時間

51、的測試，在有線數(shù)字系統(tǒng)機頂盒解碼時,發(fā)現(xiàn)某一套本地節(jié)目色彩失真、發(fā)白、圖像沒有層次，懷疑編碼器工作不正常，調(diào)整編碼器參數(shù)和更換編碼器都沒有改善。 根據(jù)編碼器技術(shù)指標(biāo)要求,編碼器復(fù)合視音頻輸入時，亮度幅度在700mV 100mV（峰-峰值）、行同步幅度在300mV 40mV（峰-峰值）范圍內(nèi)。 通過對該節(jié)目視頻信號進行波形的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該視頻信號幅度為1.3Vp-p左右，同步頭電平在0.20.25V，色同步信號幅度也較高，接近于0.4V，電平動態(tài)范圍已嚴(yán)重超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，為此，通過調(diào)整播出設(shè)備中的視頻幅度，消除了該現(xiàn)象。以下是產(chǎn)生該現(xiàn)象原因的具體分析過程。 數(shù)字編碼設(shè)備對模擬基帶信號數(shù)字化處理一

52、般需要完成采樣、量化和編碼三個步驟。根據(jù)ITUR BT.601取樣標(biāo)準(zhǔn),亮度信號和色差信號分別采用8比特量化即256個量化級的均勻量化,之后進行線性PCM編碼。同時，為了防止過載切割把視頻信號調(diào)整在1V（峰-峰值），并為了避免圖象信號直流分量變動所引起的信號動態(tài)范圍的擴大，在量化前進行了嵌位。但是，視頻信號因陡峭的前置濾波器和孔闌校正電路造成的過沖以及嵌位過程中的過度過程等引起的視頻電平的不穩(wěn)定性而造成過載，對256級量度信號的量化級16為黑電平，量化級235代表白電平，上下端留下的量化級作為防止超越動態(tài)范圍的保護帶。同時，色差信號也分配225個量化級,上下端分別留15、16個量化級，第128

53、個量化級為黑電平。 標(biāo)準(zhǔn)PAL100/0/75/0彩條信號波形中，白色信號的亮度幅度為700mv、色度幅度為0mv；黃色信號的亮度幅度為465mv、色度幅度為470mv；青色信號的亮度幅度為368mv、色度幅度為664mv；依次類推。256量化級中，圖象各種顏色都規(guī)定為各自標(biāo)準(zhǔn)的量化級。根據(jù)ITU-R BT.601比色法標(biāo)準(zhǔn)中指定的100%顏色條分量信號電平,算出了相應(yīng)的100/0/100/0彩條信號和100/0/75/0彩條信號的亮度、色差信號的量化級別 (參考數(shù)字電視基礎(chǔ)-視頻和音頻系統(tǒng)的設(shè)計與安裝第二版368頁)。 100/0/100/0彩條信號和100/0/75/0彩條信號的亮度、色差

54、信號的量化級別表 幅度比例 信號分量白色黃色青色綠色品紅紅色藍色黑色100%EY 幅度700620491411289209800EY量化級235210170145106814116100%ECB幅度0-36084-277277-843600歸一化幅度0-35081.6-269269-81.63500ECB量化級128161544221410224012875%ECB幅度0-269.263-207.7207.7-63269.20歸一化幅度0-262.561.2-202202-61.2262.50ECB量化級044148641921082120100%ECR幅度043-393-350350393-

55、430歸一化幅度038.3-350-312312350-38.30ECR量化級128140162822824011612875%ECR幅度032.2-294.7-262.5262.5294.7-32.20歸一化幅度028.7-262.5-234-234262.5-28.70ECR量化級1281194453203212137128在數(shù)字系統(tǒng)中超過動態(tài)范圍的過載性導(dǎo)致的限幅等效于模擬信號的限幅和限幅后的信號的數(shù)字變換。在進行量化時，視頻信號幅度超過允許值的20、30時，亮度和色度信號幅度同時偏高于ITUR BT.601取樣標(biāo)準(zhǔn)所要求電平范圍,為此,超出的部分將進行切割，且對切割后的灰度級發(fā)生嚴(yán)重失

56、調(diào)的1Vpp內(nèi)圖象信號,量化器按照異常量化級的信號進行編碼，如，黃色信號的亮度幅度接近于甚至超過白色信號的亮度幅度時，按白色信號的量化級進行編碼，為此，黃色信號變成深黃，依次類推，將青色信號的亮度幅度量化為黃色信號量化級編碼。在解碼時，解碼器也遵循ITUR BT.601取樣標(biāo)準(zhǔn)，將編碼器過來的已失調(diào)的量化的數(shù)字信號認為正常的信號進行D/A轉(zhuǎn)換。結(jié)果，無法恢復(fù)正常色彩，造成白限幅、過調(diào)制，畫面高亮度區(qū)呈現(xiàn)光點閃爍、白區(qū)邊緣拉黑道、無畫面的層次感等信號失真現(xiàn)象。 對以上故障,除了要求節(jié)目錄制過程中,嚴(yán)格按照視頻信號標(biāo)準(zhǔn)進行節(jié)目的錄制,對高亮度信號進行相應(yīng)的幅度降低措施,在播出設(shè)備上,對幅度不標(biāo)準(zhǔn)的

57、信號的最小和最大幅度偏移維持在限定范圍內(nèi), 確保視頻電壓幅度不會超出量化器的工作范圍。盡量避免白限幅而造成色彩失真、發(fā)白，甚至圖象沒有層次。2、為什么數(shù)字化視頻信號受干擾？數(shù)字編碼器的抗干擾能力非常重要，視頻帶外信號通過數(shù)字化處理后進入到帶內(nèi)信號中產(chǎn)生干擾。數(shù)字編碼處理過程為對復(fù)合模擬視頻信號進行亮度、色度信號的分離處理后進行亮度、色度信號的分別抽樣、量化和編碼。由于PAL制式視頻信號帶寬在0-5.75MHz，為此選擇的視頻亮度濾波器頻譜特性為允許在0-6.75Mhz的信號無損通過，帶外抑制度在8MHz頻譜處為40dB。應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)數(shù)字編碼設(shè)備與廣播短波發(fā)射臺在一起時，雖然短波頻率在8MHz-

58、15MHz左右，由于短波信號發(fā)射功率較強，超過編碼器帶外抑制能力。為此，輸入的視頻信號中除了有用的視頻信號外還攜帶著脈沖接近或超過視頻幅度的短波信號。根據(jù)柰奎斯特抽樣原理，亮度抽樣率為13.5MHz，抽樣頻譜可覆蓋至6.75MHz到20MHz處。編碼器抽樣處理后將這帶外的無用信號一并回折到視頻通帶內(nèi)，從而導(dǎo)致了編碼器中出現(xiàn)干擾。為此，對此類干擾要求機房接地達到標(biāo)準(zhǔn)，視頻處理設(shè)備抗干擾性好，編碼器器輸入濾波器性能要好，或者根據(jù)地區(qū)的特殊性選擇抽樣率更高的編碼器來解決。 1.取樣頻率、量化位數(shù)2.音頻編碼的必要性和可行性3.MUSICAM編碼方式2.4音頻信號數(shù)字化數(shù)字音頻信號特點 在數(shù)字傳輸時，

59、聲音信號數(shù)字化也包括取樣、量化和編碼。由于聲音信號的帶寬、動態(tài)范圍及信雜比的要求等與圖像信號相比有很大的區(qū)別-它能感覺極小的聲音失真，而且又能接受極大地動態(tài)范圍，所以聲音信號的取樣頻率標(biāo)準(zhǔn)及量化電平數(shù)均與圖像信號不同。一般大于圖像信號的量化比特。另外，由于電視伴音在與視頻單通道傳輸時采用了時分復(fù)用方式，故在選擇聲音的取樣頻率參數(shù)時，還應(yīng)考慮與圖像信號的掃描行頻、場頻及取樣頻率的關(guān)系。 音頻信號取樣頻率選擇原則也是根據(jù)取樣定理，即=Fs2Fm。演播室內(nèi)的高保真音頻信號Fm一般為20kHz，傳輸用或普通音頻信號Fm一般為15kHz。為了防止取樣頻譜混疊，通常取樣頻率選為：Fs=(2.1-2.5)F

60、m。在復(fù)合編碼方式中，為了滿足聲音與圖像時分復(fù)用，音頻取樣頻率選為行頻的整數(shù)倍，由于PAL/SECAM和NTSC制的行頻最小公倍數(shù)的2倍為4.5MHz，為此音頻取樣頻率選為：Fs=4.57715=44.1kHz。在分量編碼方式中，亮度信號取樣頻率為13.5MHz，而且13.5MHz=3 4.5MHz，即與各種電視制式行頻成整數(shù)倍關(guān)系，音頻取樣頻率為：Fs=13.5MHz33754=48kHz。 音頻信號的量化和碼率由于人耳對聲音強度比較敏感，因此音頻信號量化常取16或32比特。對于音頻信號，兩個子幀組成一個幀，第一個子幀包含來自通道A中的取樣值，或立體聲中左聲道的取樣值；第二個子幀則為通道B或