第6章数字电视与高清晰度电视ppt课件.ppt

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1、第6章数字电视与高清晰度电视6.1数字电视概述6.2电视信号的编码6.3频带压缩编码6.4电视信号的数字处理6.5数字电视机原理介绍6.6高清晰度电视6.1数字电视概述6.1.1数字电视的概念数字电视指的是将模拟的电视信号变换为数字形式的电视信号,然后进行传输、处理或进行存储的系统。图6―1只是数字电视系统的主要内容,并不意味上述几种方式是完全独立的。比如,在数字信号处理中一般都有数字信号存储;而在数字信号传输或存储过程中,也会有某些信号处理。图6―1数字电视系统6.1.2数字电视的优点数字电视之所以是电视技术发展的主要方向,

2、就是因为它和传统的模拟电视比较有许多突出的优点。(1)数字电视的抗干扰能力强。(2)数字电视信号能够进行存储,包括成帧图像的存储,从而能进行包括时间轴和空间的二维、三维处理,得以实现采用模拟方法难以得到的各种信号处理功能。(3)数字电视稳定可靠,易于调整,便于生产。(4)数字电视信号由于具有数字信号的共同形式,容易和其它信息链联,便于加入公用数据通信网。6.1.3数字电视的发展数字电视的一个主要缺点就是传输时所需的频带太宽,因此,难以在现有传输模拟信号的带宽内进行传输,同时,也难以实现模拟电视和数字电视的兼容。目前,在数字电视

3、技术中开展的以压缩码率为主要目标的高效编码方法,已取得很大成就,它可以大大压缩数字电视信号的传输频带,甚至可以在小于模拟电视信号的频带内,传送一般用户质量的数字电视信号。6.2电视信号的编码6.2.1电视信号的数字化模拟电视信号转换为数字电视信号的过程是一个编码过程。由于历史的原因也称为PCM调制(脉冲编码调制)。图6―2电视信号的编码与解码PAM信号经过量化,变为幅度取有限个离散值的PAM信号。然后,再根据取样点的离散值,编为n位的二进制数字码。设离散值的最大个数为M,n与M的关系为2n=M或n=lbM(6―1)式中,lbM

4、表示以2为底时M的对数。图6―3PCM的编码与解码过程6.2.2图像信号的编码方案与参数确定1.全电视信号编码(1)取样频率。全电视信号编码就是直接对此信号进行PCM编码。选择这种编码的取样频率fS,除了要满足取样定理的要求外,还要考虑下面的因素。这种空间正交取样结构,便于进行行间、场间和帧间的信号处理。现以PAL制中取fS=4fSC为例分析。在PAL制中,fSC=(283+3/4)fH+25,则图6―4正交取样结构(2)编码位数。图像信号的编码位数n是由所需的量化层数决定的。设单极性图像信号的变化范围为0到1,分为2n个量化

5、层,每个量化层高为2-n。由于均匀分布,量化误差的均方根值为对于满量程(S=1)的信噪比为(6―2)因量化产生的对图像质量的影响,最终是要由人们对图像的主观感觉来判定的。实验表明,当n=7、8,即将信号量化为128至256个层时,人们已很难感到量化的影响。由式(6―2),对应的量化信噪比的范围约为50~60dB。现在看一看,全信号编码时的数据速率。以PAL制fS=4fSC、n=8为例,总的数据速率为4×4.43×8=141.76Mb/s可见数字图像信号的数据速率是很高的。每一帧的数据量为5.67Mb或708.8kB。2.分量编

6、码分量编码就是对Y、R-Y、B-Y或三个基色分量R、G、B分别编码,进行并行传输,或者按时分复用传输。(1)取样频率。(2)数字有效行。图6―5数字有效行的时间关系(3)编码位数和排列。Y=0.299R+0.587G+0.114B(R-Y)=0.5R-0.419G-0.081B(B-Y)=-0.169R-0.331G+0.5B分量编码的数字信号在传输时,规定按下面顺序构成复合的数据序列:(B-Y)Y(R-Y)(Y)(B-Y)Y(R-Y)(Y)……这里(B-Y)Y(R-Y)是空间同一取样点的数字,而(R-Y)(Y)(B-Y)中(

7、Y)是仅有亮度取样的空间取样点的数字,它规定在一行的偶数样点上。(6―3)3.电视伴音信号的编码电视中的伴音信号也按PCM编码。由于伴音与电视体制没有确定的关系,编码比较简单。模拟伴音信号的频带为20Hz至15kHz,高质量的伴音为20Hz至20kHz。比如,在PAL的分量编码时,若仍采用48kHz取样频率,就可以保持这种关系,因13.5MHz÷375÷3×4=48kHz6.3频带压缩编码上面讨论了图像信号编码,编码信号的码率是很高的。以分量编码为例,按4∶2∶2标准,一路彩色图像的码率为(13.5+2×6.35)×8=216

8、Mb/s6.3.1预测编码预测编码是以减小空间和时间冗余信息为目的的编码方法。1.预测编码的原理现用的预测编码是线性预测编码,也称为差分脉码调制(DPCM)。图6―6是DPCM的组成框图。图中,xn是待编码的电视取样序列,x′n为量化后的数字序列,为预测器产生的预测值。预测值

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