数字电视与高清电视.ppt

第六章 数字电视与高清晰度电视 ;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）。 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; 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。 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。;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） ; (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：; 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。 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。 ; (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： Y＝0.299R+0.587G+0.114B (R-Y)=0.5R-0.419G-0.081B； (B-Y)＝-0.16