从模拟TV到数字TV简介

五、数字电视及其定义 高清晰度数字电视（HDTV）是美国首先提出的， 经过八年的技术开发，美国联邦委员会(FCC)终 于在1995年正式确定HDTV地面广播方式和产品 的规格。1998年，美国已正式开播数字高清晰度 节目，到2006年美国完全淘汰模拟电视，取而代 之的是数字高清晰度电视。 数字电视和现行的模拟电视最大的区别是数字电 视的图像清晰而稳定，在覆盖区域内图像质量不 会因信号传输距离的远近而变化，在信号传输整 个过程中外界的噪声干扰都不会影响电视图像。 而模拟电视会随着信号传输距离越远，图像质量 越差。

4：4：4 取样结构 R /G / B 的取样频率均为：13.5MHz
4：1：1 取样结构 Y 的取样频率为：13.5MHz R-Y / B-Y 的取样频率为：3.375MHz 固定正交取样结构
4：2：0 取样结构 Y 的取样频率：13.5MHz R-Y/B-Y的取样频率：6.75MHz R-Y/B-Y每两行取一行 （2）量化与编码 量化比特数：8比特（或10比特），每一样值用8 位二进制数表示，也称8比特（或10比特）量化。 量化级数：256（或1024） 在量化之前，为了将三个分量归一化到相同的
4:02:00分量 8 bit 帧内压缩 DCT方式 5:01 25Mb/s 16bit/48KHz 不压缩，4 通道
4:02:02分量 8 bit 帧内压缩 DCT方式 3.3:1 50Mb/s 16bit/48KHz 不压缩，4通 道
16bit/48K 16bit/48 Hz不压缩， KHz不 2通道 压缩，4 通道
（4）亮色增益差和亮色延时差 在复合电视信号的频谱中，亮度信号能量主要集 中在中、低频部分，已调色差信号的能量主要集 中在高频部分。如果视频通道的线性不好，即幅 频特性不平，相频特性不呈直线，则会造成亮色 增益差和亮色延时差。 亮色增益差：使色饱和度失真 亮色延时差：使图像中亮度和色度成分位置不一 致，形成彩色镶边 （5）微分增益和微分相位 由于亮色频带共用，色度信号叠加在亮度信号上 一起传送，视频通道的非线性会使不同亮度电平 上的色度副载波产生不一致的增益和相移，称为 微分增益（DG）和微分相位（DP）
载波进行正交平衡调幅，再将已调幅的两个色 差信号叠加后穿插在亮度信号频谱的高端进行传 送。其缺点是对相位失真较为敏感。 PAL制：也称逐行倒相正交平衡调幅制（简称逐 行倒相制），是由原联邦德国研制并于1967年 首先使用。它对信号的处理方式与NTSC制基本 相同，所不同的是对已调幅的红色差信号进行了 逐行(180度)倒相处理，这样可以利用相邻行色 彩的互补性来消除由相位失真引起的色调失真， 从而克服NTSC制的相位敏感性。PAL制的主要 缺点是接收机电路较为复杂。 SECAM制：又称逐行轮换、储存、调频传色制， 简称调频制，是由法国研制、并于1966年首先 使用的一种彩色电视制式。
图像分辨率/像素
数码传输速率（R）
共220个量化级（黑电平对应第16级，峰值白电平对应 235级）
按照CCIR601标准，模拟电视信号以4:2:2取样，取样后 进行8比特量化和线性PCM编码，即可得到符合数字演播 室标准的基带数字信号，其码率为 Mbit/s=(864+432+432)X625X25X8=216Mbit/s。这种速 率在一般计算机上很难处理。每分钟数字视频所占用的 空间为：216Mbit/s×60s/8=1620MB，如果把这种视频 流存放在650MB的光盘中，一张光盘只能存放20多秒， 而一块100GB的硬盘也存储不了几十分钟的视频图像。 因此必须对数字视频图像进行压缩，用尽可能少的数据 来表达信息，节省传输和存储的开销。 于是，数字视频码率压缩得以普及，数字设备也从天 价的非压缩D1、D2、D3、D5发展到现在JPEG、M-JPEG、 MPEG-2、MPEG-4等压缩标准、小波编码和帧间压缩为 各界广泛接受广为使用的索尼Digital-Betacam、 Betacam SX、MPEG IMX、DVCAM；松下公司的
信号标准（见下表）。
其中：每行总像素数=13.5MHZ/15625KHZ=864T 有效像素720*576=414720个/帧
参数名称
编码信号（分量信号） 全行亮度信号采样点数 全行色差信号采样点数 取样结构 取样频率/MHz 亮度 信号 色差 信号 编码方式 亮度信 号
PAL (625/50)
Y,U,V 864 432
数字地面电视广播系统 三、数字电视广播的优点 在图像和声音质量改进方面 在节目制作手段方面 在业务融合方面 在传输方面 四、模拟和数字的根本区别 模拟信号：在时间和幅度上都连续变化的信号 数字信号：在时间和幅度上都为离散值的信号 模拟处理方式的本质：波形复制－噪声累积，磁 带每复制一次，其信噪比降低一倍（-3dB）。 数字处理方式的本质：信息再生—噪声不累积
第二章 数字电视演播室基本参数 分量编码：对亮度信号和两个色差信号分别进行 取样、量化和编码。 （1）取样 4：2：2 取样结构 采用正交取样：每行、每场的取样点都是整数， 图像的样点结构在垂直方向上逐行逐场对齐。 Y 的取样频率：13.5MHz（是625/50及525/60系 统行频的整数倍） R-Y/B-Y的取样频率：6.75MHz
二、数字电视的基本概念 什么是数字电视 凡是在电视信号的获取、产生、处理、传输、接 收和存贮的过程中使用了数字电视信号的设备或 系统都可以称为数字电视 数字电视设备 数字摄像机、数字录像机、数字切换台、数字电 视机、数字机顶盒 数字电视系统 数字演播室系统、非编系统、数字播出系统 数字电视广播系统 数字卫星电视广播系统 数字有线电视广播系统
A.频道宽度不同 NTSC：6MHz， PAL：6MHz、7MHz、 8MHz SECAM：8MHz B.电视三大制式的互不兼容性： 视频信号带宽不同 NTSC：4.2MHz PAL：5MHz、 5.5MHz、 6MHz、 SECAM：6MHz C.信号行结构不同 NTSC：525行/帧，30帧/秒 PAL/ SECAM： 625行/帧，25帧/秒 D.色副载波不同 NTSC：3.579545MHz
规格/ 格式 图像 编码 量化 图像 压缩 方式 压缩 比 视频 码率 音频 标准
Digital Betacam 4:02:02 分量 10 bit 场内压 缩DCT 方式 2:01 88Mb/s 20bit/48 KHz不 压缩，4 通道
Betacam SX MPEG IMX
DVCAM
DVCPRO 25 4:01:01分 量 8 bit 帧内压缩 DCT方式 5:01 25Mb/s
）
4:2:2串行数字分量输出接口电路
并串转换器为10比特移位寄存器，工作时钟频率为10倍的输入 信号速率，270MHZ。 串行时钟信号发生： 压控振荡器（VCO）产生串行时钟信号, 振荡频率10倍输入并行 时钟频率。 通过锁相环路与并行时钟信号锁定。 滤波器参数决定于锁相环的捕捉范围和同步范围。 通过锁相产生的串行时钟信号保留了输入并行时钟的低频抖动 和漂移。 电缆推动 NRZI变换器的输出端接有多个线路推动放大器，数字输出需每
微分增益过大，会引起图像彩色饱和度失真 微分相位过大，会引起图像色调失真 （6）电视信号的时间利用率不充分 行逆程系数：18.75% 场逆程系数：8％ 在行、场逆程期间只能传送消隐脉冲和同步脉冲 （7）电视信号的幅度利用率不充分 基带全电视信号的峰峰值幅度为1.0Vpp，其中， 同步脉冲占30％。没有充分利用视频通道的动态 范围来传送有效的视频信息。 （8）只有单声道 （9）不适合磁带节目的多带复制 （10）宽高比不适合人类视觉特性
路单独用一个输出推动器。
（2) 4:2:2串行数字分量输入接口电路

音频嵌入简介
采用标准： GB/T14857-1993 演播室数字电视编码参数规范 GB/T17953-2000 4:2:2数字分量图像信号的接口 GY/T158-2000 演播室数字音频信号接口 GY/T160-2000 数字分量演播室接口中的附属数 据信号格式 GY/T161-2000 数字电视附属数据空间内数字音 频和辅助数据的传输规范 输入信号 · 视频输入： SDI数字视频信号，75Ω非平衡 · 音频输入： AES/EBU数字音频信号, 75Ω非平衡 输出信号 · 视频输出： SDI 数字编码输出，8声道-音频嵌入，0.8Vpp，75Ω 非平衡
数字电视就是拍摄、编辑、制作、播出、传输、 接收等电视信号播出和接收的全过程都使用数字 技术。数字高清晰度电视是数字电视(DTV)标准 中最高级的一种，简称HDTV(HighDefinisionTV)。 数字电视具有优质的音响系统，在接收模拟电 视时，具有高、低调整、左右声道平衡，环绕声、 等响度控制开关等功能。 数字电视（DigitalTV）包括数字HDTV、数字 SDTV和数字LDTV三种。三者区别主要在于图像 质量和信道传输所占带宽的不同。从视觉效果来 看，数字HDTV（1000线以上）为高清晰度电视 （HighDefinition Television）的简称，
NTSC (525/60)
Y,I,Q 858 429
正交结构，即行、场和帧重复Cr、Cb的样点同位，并 和每行奇数个Y样点同位
13.5 6.75 均采用每采样点8bit均匀量化脉码调制（PCM） 720
全数字行有效点数
色差信 号
亮度信 号 色差信 号 亮度信 号
360
720×576 360×576 216Mbit/s或27MB/s 720×480 360×480 * 216/8=27(M)
磁带 标准 记录 时间
1/2金属 带 124分钟 Βιβλιοθήκη Baidu40分钟
1/2金属带 194分钟/60 分钟
1/4金属带 184分钟/40 分钟
1/4金属粒 子带 123分钟
1/4金属 粒子带 123分钟
1/2金属涂敷 带 最长104分钟

SDI串行数据接口： 它是把数据字的各个比特以及相应的数据通 过单一通道（BNC接头—75Ώ的同轴电缆）顺序 传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高， 在传送前必须经过处理。用扰码的不归零倒置 （NRZI），NRZI码是极性敏感码来代替早期的 分组编码，其标准为SMPTE-259M和EBU-Tech3267，标准包括了含数字音频在内的数字复合和 数字分量信号。在传送前，对原始数据流进行扰 频，并变换为NRZI码确保在接收端可靠地恢复 原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理 解为一种基带信号调制
（2）色度分解力不足 色度信号带宽为1.3MHz，因此图像彩色水平分解 力不足140电视线。 彩色接收机中色度通道的带宽仅为0.6MHz，因此 显示的图像实际的彩色分解力低于100电视线。 （3）亮色互串 由于色差信号采用频谱搬移和频谱间置的方式与 亮度信号混合在一起，而电视接收机不能把二者 彻底分离开，因此会出现亮色互串。即 亮度通道中会串入色度频谱，图像上会出现细的 网纹干扰 色度通道中会串入亮度频谱，在图像的细斜线条 处呈现杂色干扰
DVCPR O50 4:02:02 分量 8 bit 帧内压 缩DCT 方式 3.3:1 50Mb/s
Digital-S
4:02:02分量 4:02:02分量 8 bit 帧间压缩 DCT方式 10:01 18Mb/s 16bit/48KH z不压缩，4 通道 8 bit 帧内压缩DCT 方式 3.3:1 50Mb/s 24bit/48KHz不 压缩，4通道； or 16bit/48KHz不 压缩，8通道 1/2金属带 220分钟/71分 钟
动态范围，需要对红色差信号R-Y和蓝色差 信号B-Y进行压缩。 （3）数字有效行
数字有效行相当于模拟电视信号的行正程，但时基上略有 不同
数字视频信号的标准和格式
我国于1993年制定了国标GB/T 14857-93演播室数 字电视编码参数规范，等同采用了国际标准CCIR-601
（也称ITU－R601），该标准定义了数字视频的
在SECAM制中，两个色差信号分别对两个频率不 同的副载波进行调频，然后两个调频波逐行轮流 插入到亮度信号频谱的高端，与亮度信号一起传 送。由于每一行只传送一个色差信号，因此克服 了信号间的相互串扰。其缺点是接收机电路复杂， 而且图像质量也比前两种制式略差。 以上三种制式都与黑白电视兼容，但是它们 之间却相互不兼容，因此，在三种制式之间进行 节目交换时，需要先进行制式转换。 三大制式的特点： （1）都采用隔行扫描方式(使用两场产生完整的 帧)