第8章 数字电视基础

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1、第8章数字电视基础学习指导本章将介绍数字电视的基础知识，主要内容包括数字电视信号的产生及编码方式、数字高清晰度电视的信号格式、数字电视信号的数码率等。本章重点为：8.2数字电视信号的产生8.3数字高清晰度电视8.4数字电视信号的数码率本章难点为：8.2数字电视信号的产生本章选学内容为：8.5数字电视信号的压缩8.6数字电视信号的误码控制8.1概述数字电视技术的发展数字电视技术是近20年来发展最快的技术之一。总体来看，数字电视技术的发展经历了三个主要阶段。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；

2、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

3、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：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。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。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。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

4、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。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”（taboochannel），而且可采用“单频网络”（singlefrequency）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。SDTV和HDTV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；HDTV：是新一代的电视系统，其性能和指标

5、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。8.2数字电视信号的产生及编码1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。根据电视信号的特点，其数字化的方式有两种，即复合编

6、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，如图8-1固定正交取样结构所示。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

7、交取样结构量化量化过程是把取样后的信号幅值归并到有限个幅度等级上，并用一个相应的数据来表示。归并过程使得量化后的信号幅度与取样信号实际幅度之间有偏差，这称为量化误差。量化误差的存在会使重现图像上产生杂波干扰，称为量化杂波或量化噪声。为了使量化后的电视信号具有足够的信噪比，应尽量减小量化误差，即尽量增加量化级数。在电视信号的模数转换过程中，如果要保证实际图像的量化信噪比大于50dB，则量化级数至少应为256级，即量化比特数为8比特。在