第2章 数字电视信号参数的选择及演播室标准课件.pptVIP

第2章 数字电视信号参数 的选择及演播室标准 模拟信号的数字化过程主要是取样、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代码 表示。 模拟信号数字化框图如图所示，其中fc为滤波器的截止频率，fs为取样频率。 2.1 取 样 定 理 2.2 二维信号的取样 2.3 数字电视信号参数的选择 2.4 量 化 2.5 标准清晰度数字电视演播室标准 2.6 数字高清晰度电视 2.1 取 样 定 理 对一个时间连续信号f(t)进行等时间间隔取样，取样时间间隔为Ts，取样频率为fs＝1/Ts。 只要满足取样定理并且τ/Ts足够小，仍可以从取样信号的频谱中精确地恢复出原模拟信号。 2.2 二维信号的取样 对于一个彩色平面活动图像来说，图像中任一点的亮度Y是光波长λ、水平位置x、垂直位置y和时间t的函数。发端通过摄像机将光图像转换成电图像，光电转换器件是具有积分作用的器件，因此有如下的积分关系： 在水平方向上的取样间隔为Δx，在垂直方向上的取样间隔为Δy, 取样后的信号为 其频谱为  式中：Δv=1/Δy为垂直取样频率；Δu=1/Δx为水平取样频率；δ(x,y)为单位冲激序列。 取样前后的频谱示意图如图所示。 2.3 数字电视信号参数的选择 电视信号的数字化处理有数字分量编码和数字复合编码两种方式。 数字分量编码方式是对三基色信号ER，EG和EB或对亮度信号和色差信号EY，ER-Y与EB-Y分别进行数字化处理。 为了保证取样结构是正交的，要求行周期TH必须是取样周期Ts的整数倍，即要求取样频率fs应等于行频fH的整数倍，即 (3) 为了便于节目的国际间交流，亮度信号取样频率的选择还必须兼顾国际上不同的扫描格式。 fs=m·2.25MHz(15625/15734.265) (4) 编码后的比特率Rb=fs·n，其中n为量化比特数。 几种取样格式 2.3.3 色度格式 1． 4∶2∶2格式 在4∶2∶2格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的一半，即 2． 4∶4∶4格式 在4∶4∶4格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率与亮度信号取样频率相同，即 亮度取样频率和两个色差信号的取样频率之比为 3． 4∶2∶0格式 本格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的四分之一，即 2.4 量 化 量化就是把幅度连续变化的信号变换为幅度离散的信号，这是模拟信号到数字信号的映射变换 显然，一个量化器只能取有限多个量化级，因此量化过程将不可避免地带来量化误差。 2.4.1 量化器的设计 量化器的设计原则可以分为两种： (1) 给定量化器的量化电平数M，根据量化误差的均方值为最小来设计量化器； (2) 给出固定量化误差要求，设计量化器使其量化电平总数M尽量小。 2.4.2 均匀量化器 1． 均匀量化器原理 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，共分为M级，设M=2n，其中n为量化比特数，即 A=M×ΔA=2n×ΔA M和n的取值主要是由量化信噪比决定的。 2． 视频信号(单极性信号)的量化信噪比 电视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，即 一般常用分贝表示为 2.4.3 量化噪声对图像的影响 如果量化比特数n选得过小，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 2.4.4 电视信号的量化 1． 量化前的归一化处理 在对模拟电视分量信号EY、E(R-Y)和E(B-Y)进行量化和编码前，必须进行归一化处理。由电视原理可知，亮度和色差信号的构成如下： 2. 码电平分配及数字表达式 (1) 亮度信号量化后码电平分配 在对分量信号进行8比特均匀量化时，共分为256个等间隔的量化级，其二进制的范围11111111，相应的十进制范围为0～255。 (3) 码电平数字表达式 亮度和色差信号量化以后取其最邻近的整数作为码电平值，其数字化表达式为 DY=INT［(219EY+16)×2n-8］ DCB=INT［(224ECB+128)×2n-8］ DCR=INT［(224ECR+128)×2n-8］ 其中n为量