数字电视技术基础

第二节 数字电视信号的产生
• 从摄像机的光电转换器件得到的电视信号都是模拟信号， 将模拟电视信号变成数字电视信号要经过模/数（A/D） 转换过程。模/数转换包含三个过程，即取样、量化及编 码。其中，取样的目的是将时间上连续的模拟信号变成时 间上离散的信号，量化是将幅度上连续的取样值变成幅度 上离散的取样值，而编码的作用是将离散化的取样值编成 二进制数码。
数字电视的优点
• 所谓数字电视，就是将模拟电视信号经取样、量化和编码后转换成用二进制数表示的 数字信号，然后进行各种处理，如编码、调制、传输、存储等。采用数字技术不仅可 以使各种电视设备获得比原有模拟设备更高的性能，而且还可以实现模拟技术不能实 现的新功能。数字电视技术的优势主要表现在以下几个方面： 1、在复制或传输等处理过程中，噪声不会累积。数字电视信号只有“0”、“1” 两个电平，各种处理过程中产生的噪声只要不超过某个额定电平，通过数字再生技术 就可以将其清除掉。即使无法清除，也可以通过纠错编码技术进行误码校正。因此， 数字电视信号在复制或传输等处理过程中，信噪比基本保持不变。 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，而且数字 电视信号很容易实现加/解密处理。 3、 可充分利用信道容量。数字电视信号可采用时分多路复用方式，在行、场消隐 期间实现数据广播。 4、 压缩后的数字信号经调制后可进行开路广播，在设计的服务区内（地面广播）， 观众能以较高的概论实现“无差错接收”，使收到的电视图像和声音质量接近演播室 质量。 5、 可合理利用各种类型的频谱资源。以地面广播为例，数字电视可以启用模拟电 视的“禁用频道”（taboo channel），而且可采用“单频网络”（single frequency） 技术，例如一套电视节目仅占用同一个数字电视频道就可覆盖全国。
广播电视技术基础
——数字电视基础
第一节 概论
• 数字电视技术的发展 第一阶段：在20世纪80年代以前，当时以研究开发单独的局部 设备为主，投入使用的有数字时基校正器（DTBC）、数字帧 同步机、数字特技机等； 第二阶段：是在80年代到90年代，这一阶段的特点是开发成功 了数字整机电视设备，如数字录像机、数字信号处理摄像机等； 第三阶段：是在90年代以后，在这一阶段，数字电视技术已开 始从单个设备向整个系统发展，一些研究机构提出了全数字化 的数字电视广播标准，如DVB、ATSC等，而且数字电视技术 与高清晰度电视技术结合在一起，一些发达国家已经开始进行 数字电视或数字高清晰度电视系统的试播。
数字电视包括标准清晰度电视（SDTV） 和高清晰度电视（HDTV）
• SDTV：是指对传统的模拟电视（如NTSC、PAL等）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； ຫໍສະໝຸດ BaiduDTV：是新一代的电视系统，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。 国际上通常将黑白电视称为第一代电视，将彩色电视 称为第二代电视，而将高清晰度电视（HDTV）称为第三 代电视。
• play
量化及编码
• 分量编码方式中，三个分量信号的量化级数均为256（或 1024）级，即量化比特数为8比特（或10比特）。
第三节 数字高清晰度电视
固定正交取样结构
分量编码方式
• 取样结构：固定正交结构。
• 取样频率：分量编码方式是将亮度信号和色差信号分别进行取样、量 化和编码，因此不需考虑色副载波的影响。在选择取样频率时，要考 虑以下几个方面： a.为了便于国际间的节目交换，取样频率应能同时兼容625行/50 场和525行/60场两种扫描系统。 根据取样定理，当亮度信号的上限频率为fm＝6MHz时，取样频 率fs≥2.2fm＝13.2MHz。 b.又为了实现固定正交取样结构，fs应为行频fH的整数倍。对于 625行/50场系统，行频为15.625kHz；对525行/60场，行频为 15.734264kHz。为了满足兼容要求，取样频率fs应为两种行频的公倍 数。 综合考虑上述因素后，分量编码中亮度信号的取样频率选取为 13.5MHz。因此，对于625行/50场系统，亮度信号每行取样点数为：
4:1:1编码方式：亮度信号和两个色差信号的取样频率分别为13.5MHz、 3.375MHz、3.375MHz，因此两个色差信号在垂直方向上的分解力与 亮度信号相同，但在水平方向上的分解力是亮度信号的1/4。
4:2:0编码方式：亮度信号与色差信号的取样频率与4：2：2方式相同， 但两个色差信号每两行取一行，因此在水平和垂直方向上的分解力均 为亮度信号的一半。
13.5MHz/15625Hz=864
4:2:2编码方式：亮度信号的取样频率为13.5MHz，两个色差信号的取样 频率均为6.75MHz。显然，这种方式下色差信号的水平分解力是亮度 信号的一半。4:2:2编码方式广泛应用于演播室节目制作和传输
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 率均为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。这种方式一般用在对R、G、B信号进行数 字化的场合。
• 根据电视信号的特点，其数字化的方式有两种，即复合编码方式和分 量编码方式。 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； 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。 另外，对电视信号进行取样时，为了便于行、场、帧间的信号处 理，其取样结构一般都采用固定正交结构。 取样结构：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。 由于电视画面是以帧、场、行为周期重复的，因此只要将取样频 率选择为行频的整数倍，就可保证每一行的取样点数为整数，进而实 现固定正交取样结构。