数字电视广播原理与应用-03.ppt

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1、第3章电视信号数字化原理与接口规范数字化基础3.1数字电视信号取样原理3.2数字标准清晰度电视信号接口3.4数字高清晰度电视演播室编码参数3.5声音信号数字化基础3.6数字声音信号接口3.7标准清晰度数字电视演播室编码参数3.33.1数字化基础3.1.1连续时间信号的取样3.1.2离散时间信号的量化3.1.3编码模拟信号数字化过程包括三个步骤：取样，量化和编码，取样——将时间和幅度上连续的模拟信号转变为时间离散的信号，即时间离散化。量化——将幅度连续信号转换为幅度离散的信号，即幅度离散化。编码——按照一定的规律，将时间和幅度上离散的信号用对应的二进制或多进制

2、代码表示。对时间和幅度上连续的模拟信号在时间轴上等间隔取样后，称为离散时间信号。设模拟信号为x(t)，取样频率为fs，可以证明，取样后离散时间信号x′(t)的频谱X′(f)是一个周期函数，是以原模拟信号x(t)的频谱X(f)的周期延拓形成的，周期为取样频率fs。X(f)与X′(f)之间的关系为式中n为整数，Ts为取样周期，Ts=1/fs。3.1.1连续时间信号的取样由图3-2可知：①取样后离散时间信号的频谱X′(f)是原模拟信号的频谱X(f)以取样频率fs为周期延拓形成的；②若取样频率fs足够大，取样后离散时间信号的频谱将不会发生频谱混叠；③取样后离散时间信

3、号的频谱X′(f)不发生混叠的条件是：fs≥2fh。即取样频率应大于原模拟信号带宽fh的两倍，称为取样定理；④如果取样频率满足取样定理，将取样后的离散时间信号通过一个截止频率为1/2fs的理想低通滤波器，就能够恢复出原模拟信号。量化就是把幅度连续变化的信号变换为幅度离散的信号。按照量化对象的不同，可分为标量量化和矢量量化；按照量化间隔是否均匀，又可分为均匀量化和非均匀量化。3.1.2离散时间信号的量化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，量化分层级数为M级，M=2n，其中n称为量化比特数，即A=M×ΔA=2n×ΔA1.均匀量化原理

4、设输入的连续信号为x(t)，量化后输出的阶梯信号为y(t)，则量化误差为e(t)=x(t)-y(t)当信号量化处理时，量化误差e(t)的范围为+ΔA/2～-ΔA/2。如果信号的功率密度谱为均匀分布函数，则可以证明，量化噪声功率为量化间隔ΔA越小，量化误差引起的噪声功率就越小。（1）单极性信号量化信噪比单极性信号（如视频信号）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为2.量化信噪比用分贝表示为量化比特数n每增加1比特，量化信噪比上升6dB。在数字电视中，常用的量化比特数为8，9，10。设双极性信号的最大幅度为A，动态范围是+A～-A。对它均匀量化成

5、M级，则有2A=M×ΔA=2n×ΔA其中，n为量化比特数。（2）双极性信号（如声音信号）量化信噪比量化信噪比用信号功率与量化噪声功率之比表示为用分贝表示为若输入信号幅度为a，小于最大输入幅度A，则量化信噪比又可表示为用分贝表示为当输入信号幅度下降1/2时，信噪比将下降6dB。在数字电视中，常用的音频信号的量化比特数有16bit，20bit和24bit等几种，量化噪声对图像的影响主要有以下几方面。（1）颗粒杂波（2）伪轮廓（3）边缘忙乱3.量化噪声对图像的影响在PCM编码中，一般采用二进制等长码，即每一量化等级都用相同位数n的二进制码表示，n位二进制码有2n种

6、可能的排法，用其中的一种排法表示一个量化级。按码元的排列不同，等长二进制码有多种，在数字电视中常用的有自然二进制码、格雷码、折叠码以及2的补码等。3.1.3编码自然二进制码的优点是编译码简单、直观，获得了广泛应用。自然二进制码的缺点是相邻码字的对应码元不同的个数（称为码距）多，1.自然二进制码雷码又称为交替二进制码，是由自然二进制码演变而来的。格雷码的第i位gi是由自然二进制码的第i位bi及高一位bi+1模2加而得的，即2.格雷码格折叠码也是由自然二进制码重排而成的，它的高位码元（MSB）代表信号的正负极性，0代表正值，1代表负值。其他各位都以某一中心值作上

7、下对称分布，即中心值上下两部分各位成“倒影”关系，这就是折叠之意。3.折叠码2的补码与折叠二进制码类似，适用于双极性信号。首位代表极性，其他各位按代数值从大到小。对于正值，和折叠二进制码相同，对于负值，两者的码字次序相反。4.2的补码3.2.1数字分量系统中的亮度和色差信号3.2.2取样结构3.2.3亮度信号取样频率的选择3.2.4色度取样格式3.2数字电视信号取样原理电视摄像机拾取得到的原始信号是红（R）、绿（G）、蓝（B）信号，但是在传送时，将其转换为亮度信号Y和色差信号R-Y和B-Y。由R，G，B到Y，R-Y，B-Y的变换公式如下：3.2.1数字分量系

8、统中的亮度和色差信号在分量视频中，通过对色差信号R-