第8章--数字电视基础知识讲解
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12
8.2 数字电视信号的产生
数字化方式
14
1、复合编码方式：将彩色电视信号作为一
个整体进行取样、量化和编码，得到一个数字 复合电视信号；
模拟全 信号
A/D
数字信号 处理
D/A
模拟全 信号
数字化方式
15
2、分量编码方式：对亮度信号和两个色差
信号分别进行取样、量化和编码，得到三个数 字分量电视信号。
6
数字电视是一个系统概念
在全数字环境中完成电视节目生产和流通的全过程。
7
数字 素材采集
数字 节目制作
数字
存储检索 数字
节目播出 数字
信号传输 数字
节目发行
数字 电视广播
数字电视广播系统框图
8
数字电视系统的分类（P202）
（1）按信号传输方式分类：
地面无线传输数字电视（地面数字电视） 卫星传输数字电视（卫星数字电视） 有线传输数字电视（有线数字电视）
第8章--数字电视基础
1. 模拟电视的缺点、数字电视的优点 2. 数字电视系统的分类 3. 复合编码、分量编码 4. 分量编码四种方式、亮度和色差信号的取样频
率分别是多少？（SD/HD） 5. 我国HDTV标准的主要参数 6. 标清和高清信号的数据率（码率）的计算
2
8.1 概述
数字电视DTV的概念、发展、分类、优势
727×576(PAL 制)或720×480(NTSC制)，这是一种普及型数 字电视，成本较低，具备数字电视的各种优点； HDTV：图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平，显 示图像分辨率达1920×1080，幅型比为16：9，适合大屏幕 观看； 4K电视：标准显示为3840×2160,是全高清(1920*1080)的4 倍；高清(1280*720)的9倍。在此分辨率下，观众将可以 看清画面中的每一个细节，每一个特写。
（2）按业务和质量分类：
低清晰度电视LDTV（图像水平清晰度大于250 线） 标准清晰度电视SDTV（图像水平清晰度大于500线） 高清晰度电视HDTV（图像水平清晰度大于800 线） 超高清4K电视
9
四种电视的视觉效果
LDTV：对应于现有VCD的图像分辨率。 SDTV：图像质量相当于演播室水平，显示图像分辨率为
目前，基本都采用分量编码方式。
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8.2.2 分量编码方式---取样
取样结构Fra Baidu bibliotek指取样点在画面上相对于空间和时间 的分布规律。
固定正交取样结构：每一行的样点正好处于前一 场和前一行样点的正下方，而且与前一帧的样点 重合。样点位置在垂直方向上逐行、逐场对齐， 排成一列列直线的取样结构。
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1、取样
模拟电视的缺陷
1. 亮度分解力不足，清晰度低，分辨率差。 2. 色度分解力不足，色彩无细节，欠柔和。 3. 频谱间置造成亮度和色度间串扰。 4. 隔行扫描引起并行、蠕动、闪烁等现象。 5. 三大制式互不兼容。 6. 频带利用率低，逆程不能传送有用信息。
4
模拟电视缺陷的原因
1. 采用复合信号传输。 2. 采用窄带传送色度信号。 3. 频带利用率受滤波器性能限制。 4. 采用隔行扫描。 5. 选用的行、场频率低。
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SDTV和HDTV
三代电视：第一代电视-黑白电视，第二代
电视-彩色电视，第三代电视-高清晰度电视（ HDTV）。 1、SDTV：指对传统的模拟电视信号进行数字 化后得到的信号。标准清晰度数字电视系统具 有和模拟电视系统相同或相似的扫描格式和参 数； 2、HDTV：新一代的电视系统，其性能和指标 都远远超过了标准清晰度电视，扫描格式及参 数也完全不同于传统的模拟电视系统。
5
数字电视DTV
数字电视：将模拟电视信号数字化，然后进
行各种处理（如编码、调制、传输、存储等） 的电视系统。
三个阶段：
第一阶段：单独的局部设备数字化； 第二阶段：数字整机电视设备，如数字录像机、数
字信号处理摄像机等； 第三阶段：数字电视技术从单个设备向整个系统发
展，开始进行数字电视或数字高清晰度电视系统的 播出。
2 、 4:2:2 编 码 方 式 ： 亮 度 信 号 取 样 频 率 =13.5MHz，色差信号取样频率=6.75MHz。色 差信号的水平分解力是亮度信号的一半。广泛应 用于演播室节目制作和传输中。
4. 节省码率：f s尽量靠近2fm。
综合考虑后，分量编码中亮度信号的取样频率选取 为13.5MHz。
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1、取样
对于625行/50场系统，亮度信号每行的取 样点数为：
13.5MHz864 1562H5 z 对于色差信号，考虑到人眼视觉特性，对两个 色差信号的采样频率可以小于亮度信号，一般 选取为亮度信号取样频率的一般就足够。 两个色差信号选取不同的采样频率，会构成不 同的分量编码结构，即不同的分量编码方式。
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分量编码的取样结构
图像采样中，对色差信号使用的采样频率比对 亮度信号使用的采样频率低。
20
分量编码四种方式
1、4:4:4编码方式：亮度信号和两个色差信号（ 或R、G、B信号）的取样频率=13.5MHz，且取 样结构完全相同。这种方式下，三个信号具有相 同的水平和垂直分解力。一般用在对R、G、B信 号进行数字化的场合。
模拟全 信号
A/D
数 Y 数Y 数
字
字
字
亮 R-Y 信 R-Y 信
色
号
号
分 离
B-Y
处 理
B-Y
编 码
D/A
模拟全 信号
复合编码和分量编码比较
1、“复合编码”与电视制式有关 “分量编码”与电视制式无关
2、在节目后期制作中：
“复合”需解码 “分量”无需解码
3、传输时：
“复合”由于频分复用，产生亮，色串扰 “分量”采用时分复用，无亮，色串扰
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数字电视的优点（P202）
1、抗干扰能力强，在复制或传输等处理过程 中，噪声不会累积。
2、数字信号稳定可靠，易于实现存储、计算 机处理、网络传输等功能。
3、可充分利用信道容量，频谱资源利用率高 。
4、收到的电视图像和声音质量接近演播室质 量。
5、便于加密处理 6、节省发送功率，覆盖范围广 7、便于构成综合数字网和综合业务数字网
分量编码取样频率需要满足4个要求：
1. 取样定理：当亮度信号的上限频率为fm＝6MHz时，取样
频率要求≥2 fm＝12MHz；
2. 实现固定正交取样结构： f s=n× fH （行频的整数倍）
；
3. 同时兼容两种扫描系统（625行/50场和525行/60场）：
f s=m×2.25MHz（ 2.25MHz的整数倍）；
8.2 数字电视信号的产生
数字化方式
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1、复合编码方式：将彩色电视信号作为一
个整体进行取样、量化和编码，得到一个数字 复合电视信号；
模拟全 信号
A/D
数字信号 处理
D/A
模拟全 信号
数字化方式
15
2、分量编码方式：对亮度信号和两个色差
信号分别进行取样、量化和编码，得到三个数 字分量电视信号。
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数字电视是一个系统概念
在全数字环境中完成电视节目生产和流通的全过程。
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数字 素材采集
数字 节目制作
数字
存储检索 数字
节目播出 数字
信号传输 数字
节目发行
数字 电视广播
数字电视广播系统框图
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数字电视系统的分类（P202）
（1）按信号传输方式分类：
地面无线传输数字电视（地面数字电视） 卫星传输数字电视（卫星数字电视） 有线传输数字电视（有线数字电视）
第8章--数字电视基础
1. 模拟电视的缺点、数字电视的优点 2. 数字电视系统的分类 3. 复合编码、分量编码 4. 分量编码四种方式、亮度和色差信号的取样频
率分别是多少？（SD/HD） 5. 我国HDTV标准的主要参数 6. 标清和高清信号的数据率（码率）的计算
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8.1 概述
数字电视DTV的概念、发展、分类、优势
727×576(PAL 制)或720×480(NTSC制)，这是一种普及型数 字电视，成本较低，具备数字电视的各种优点； HDTV：图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平，显 示图像分辨率达1920×1080，幅型比为16：9，适合大屏幕 观看； 4K电视：标准显示为3840×2160,是全高清(1920*1080)的4 倍；高清(1280*720)的9倍。在此分辨率下，观众将可以 看清画面中的每一个细节，每一个特写。
（2）按业务和质量分类：
低清晰度电视LDTV（图像水平清晰度大于250 线） 标准清晰度电视SDTV（图像水平清晰度大于500线） 高清晰度电视HDTV（图像水平清晰度大于800 线） 超高清4K电视
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四种电视的视觉效果
LDTV：对应于现有VCD的图像分辨率。 SDTV：图像质量相当于演播室水平，显示图像分辨率为
目前，基本都采用分量编码方式。
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8.2.2 分量编码方式---取样
取样结构Fra Baidu bibliotek指取样点在画面上相对于空间和时间 的分布规律。
固定正交取样结构：每一行的样点正好处于前一 场和前一行样点的正下方，而且与前一帧的样点 重合。样点位置在垂直方向上逐行、逐场对齐， 排成一列列直线的取样结构。
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1、取样
模拟电视的缺陷
1. 亮度分解力不足，清晰度低，分辨率差。 2. 色度分解力不足，色彩无细节，欠柔和。 3. 频谱间置造成亮度和色度间串扰。 4. 隔行扫描引起并行、蠕动、闪烁等现象。 5. 三大制式互不兼容。 6. 频带利用率低，逆程不能传送有用信息。
4
模拟电视缺陷的原因
1. 采用复合信号传输。 2. 采用窄带传送色度信号。 3. 频带利用率受滤波器性能限制。 4. 采用隔行扫描。 5. 选用的行、场频率低。
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SDTV和HDTV
三代电视：第一代电视-黑白电视，第二代
电视-彩色电视，第三代电视-高清晰度电视（ HDTV）。 1、SDTV：指对传统的模拟电视信号进行数字 化后得到的信号。标准清晰度数字电视系统具 有和模拟电视系统相同或相似的扫描格式和参 数； 2、HDTV：新一代的电视系统，其性能和指标 都远远超过了标准清晰度电视，扫描格式及参 数也完全不同于传统的模拟电视系统。
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数字电视DTV
数字电视：将模拟电视信号数字化，然后进
行各种处理（如编码、调制、传输、存储等） 的电视系统。
三个阶段：
第一阶段：单独的局部设备数字化； 第二阶段：数字整机电视设备，如数字录像机、数
字信号处理摄像机等； 第三阶段：数字电视技术从单个设备向整个系统发
展，开始进行数字电视或数字高清晰度电视系统的 播出。
2 、 4:2:2 编 码 方 式 ： 亮 度 信 号 取 样 频 率 =13.5MHz，色差信号取样频率=6.75MHz。色 差信号的水平分解力是亮度信号的一半。广泛应 用于演播室节目制作和传输中。
4. 节省码率：f s尽量靠近2fm。
综合考虑后，分量编码中亮度信号的取样频率选取 为13.5MHz。
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1、取样
对于625行/50场系统，亮度信号每行的取 样点数为：
13.5MHz864 1562H5 z 对于色差信号，考虑到人眼视觉特性，对两个 色差信号的采样频率可以小于亮度信号，一般 选取为亮度信号取样频率的一般就足够。 两个色差信号选取不同的采样频率，会构成不 同的分量编码结构，即不同的分量编码方式。
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分量编码的取样结构
图像采样中，对色差信号使用的采样频率比对 亮度信号使用的采样频率低。
20
分量编码四种方式
1、4:4:4编码方式：亮度信号和两个色差信号（ 或R、G、B信号）的取样频率=13.5MHz，且取 样结构完全相同。这种方式下，三个信号具有相 同的水平和垂直分解力。一般用在对R、G、B信 号进行数字化的场合。
模拟全 信号
A/D
数 Y 数Y 数
字
字
字
亮 R-Y 信 R-Y 信
色
号
号
分 离
B-Y
处 理
B-Y
编 码
D/A
模拟全 信号
复合编码和分量编码比较
1、“复合编码”与电视制式有关 “分量编码”与电视制式无关
2、在节目后期制作中：
“复合”需解码 “分量”无需解码
3、传输时：
“复合”由于频分复用，产生亮，色串扰 “分量”采用时分复用，无亮，色串扰
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数字电视的优点（P202）
1、抗干扰能力强，在复制或传输等处理过程 中，噪声不会累积。
2、数字信号稳定可靠，易于实现存储、计算 机处理、网络传输等功能。
3、可充分利用信道容量，频谱资源利用率高 。
4、收到的电视图像和声音质量接近演播室质 量。
5、便于加密处理 6、节省发送功率，覆盖范围广 7、便于构成综合数字网和综合业务数字网
分量编码取样频率需要满足4个要求：
1. 取样定理：当亮度信号的上限频率为fm＝6MHz时，取样
频率要求≥2 fm＝12MHz；
2. 实现固定正交取样结构： f s=n× fH （行频的整数倍）
；
3. 同时兼容两种扫描系统（625行/50场和525行/60场）：
f s=m×2.25MHz（ 2.25MHz的整数倍）；