数字电视原理与应用 02.ppt

第2章 数字电视信号参数的选择及演播室标准; 模拟信号数字化框图如图2-1所示，其中fc为滤波器的截止频率，fs为取样频率。  图2-1模拟信号数字化框图;2.1 取 样 定 理 2.2 二维信号的取样 2.3 数字电视信号参数的选择 2.4 量 化 2.5 标准清晰度数字电视演播室标准 2.6 数字高清晰度电视; 如果对一个时间连续信号f(t)进行等时间间隔取样，取样时间间隔(取样周期)为Ts，取样频率为fs＝1/Ts。;(1) 经过理想取样后，输出信号的频谱Fs(ω)是原模拟信号的频谱F(ω)以ωs为周期延拓形成的，如图2-2所示。 (2) 如果原模拟信号频谱F(ω)的频谱范围在ωh之内，则满足ωs≥2ωh时，则取样后的信号fs(t)通过一个截止频率为ωs/2的理想低通滤波器后，可以无失真地恢复原信号f(t)。;图2-2 模拟信号理想取样前后的频谱; 只要满足取样定理并且τ/Ts足够小，仍可以从取样信号的频谱中精确地恢复出原模拟信号。 图2-3 模拟信号实际取样前后的频谱 ;2.2 二维信号的取样;图2-4 图像平面和二维取样脉冲; 在水平方向上的取样间隔为Δx，在垂直方向上的取样间隔为Δy, 取样后的信号为 其频谱为  式中：Δv=1/Δy为垂直取样频率；Δu=1/Δx为水平取样频率；δ(x,y)为单位冲激序列。 取样前后的频谱示意图如图2-5所示。 ;图2-5 水平、垂直取样前后的二维频谱;2.3 数字电视信号参数的选择;2.3.1 取样结构的选择 取样结构是指取样点在空间与时间上的相对位置，有正交结构和行交叉结构等。在数字电视中一般采用正交结构，如图2-6(a)所示。这种结构在图像平面上沿水平方向取样点等间隔排列，沿垂直方向取样点上下对齐排列，这样有利于帧内和帧间的信号处理。图2-6(b)所示为行交叉结构，每行内的取样点数为整数加半个。 ;图2-6 取样结构图;为了保证取样结构是正交的，要求行周期TH必须是取样周期Ts的整数倍，即要求取样频率fs应等于行频fH的整数倍，即 ;2.3.2 取样频率的选择 在数字电视中，亮度信号取样频率的选择应该从以下4个方面考虑。 (1) 首先应该满足取样定理，即取样频率应该大于视频带宽的两倍。; (2) 为了保证取样结构是正交的，取样频率应该是行频fH的整数倍，即 ;(3) 为了便于节目的国际间交流，亮度信号取样频率的选择还必须兼顾国际上不同的扫描格式。 fs=m·2.25MHz (4) 编码后的比特率Rb=fs·n，其中n为量化比特数。;2.3.3 色度格式 1． 4∶2∶2格式 在4∶2∶2格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的一半，即;2． 4∶4∶4格式 在4∶4∶4格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率与亮度信号取样频率相同，即 亮度取样频率和两个色差信号的取样频率之比为 ;3． 4∶2∶0格式 本格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的四分之一，即 ;4． 4∶1∶1格式 在4∶1∶1格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的四分之一，即 ;2.4 量 化;标量量化是一维量化，所有取样使用同一个量化器进行量化，每个取样的量化都和其他所有取样无关，因此也称为无记忆量化。 矢量量化是多维量化，是先将K个取样值序列形成K维空间中的一个矢量，然后将此矢量进行量化。;2.4.1 量化器的设计 量化器的设计原则可以分为两种： (1) 给定量化器的量化电平数M，根据量化误差的均方值为最小来设计量化器； (2) 给出固定量化误差要求，设计量化器使其量化电平总数M尽量小。;2.4.2 均匀量化器 1． 均匀量化器原理 设在输入信号的动态范围A内进行均匀量化，每一量化间隔ΔA是相等的，共分为M级，设M=2n，其中n为量化比特数，即 A=M×ΔA=2n×ΔA M和n的取值主要是由量化信噪比决定的。 ;2． 视频信号(单极性信号)的量化信噪比 电视信号量化信噪比一般用信号峰-峰值与量化噪声有效值之比表示，即 一般常用分贝表示为 ;3． 声音信号(双极性信号)量化信噪比 设声音信号的最大幅度为A，动态范围是+A～-A。对它均匀量化成M级，则有 2A=M×ΔA=2n×Δ