1、数字电视原理,第3章 电视信号的数字化,3.1信号的数字化 3.2音频信号的数字化 3.3视频信号的数字化,3.1信号的数字化,采样采样是指用每隔一定时间（或空间）间隔的信号样本值序列代替原来在时间（或空间）上连续的信号，也就是在时间（或空间）上将模拟信号离散化。,3.1信号的数字化,量化量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量、有一定间隔的离散值。,3.1信号的数字化,编码编码则是按照一定的规律，把量化后的离散值用二进制数字表示，以进行传输或记录。,3.2音频信号的数字化,声音是通过空气传播的一种连续的波，叫声波。声音的强弱体现在声波压力的大小上，音调的
2、高低体现在声音的频率上。因而，声音信号的两个基本参数是频率和幅度。,3.2音频信号的数字化,声波信号按频率划分： 频率小于20Hz的信号称为亚音(Subsonic)信号，或称为次音信号 频率高于20kHz的信号，称为超声波(Ultrasonic)信号 频率在20Hz20kHz之间的声波是人耳可以听到的声音，称之为音频(audio)信号 人的发音器官发出的声音频率约在80Hz 3400Hz之间，但人说话的信号频率通常在300Hz3400Hz之间，人们把这种频率范围的信号称为语（话）音信号(speech，voice),3.2音频信号的数字化,采样频率经常使用的采样频率有11.025kHz、22.0
3、5kHz、32kHz、44.lkHz和48kHz等。采样频率越高，声音失真越小、音频数据量越大。人耳听觉的频率上限在20kHz左右，为了保证声音不失真，采样频率应大于40kHz。,3.2音频信号的数字化,量化比特数经常采用的量化比特数有8bit、12bit和16bit。量化比特数越多，音质越好，数据量也越大。人耳的听觉能感觉极微小的声音失真而且又能接受极大的动态范围。由于这个特点，所以对音频信号进行数字化所用的量化比特数比起视频信号来要多。,3.2音频信号的数字化,声道数记录声音时，如果每次生成一个声波数据，称为单声道；每次生成二个声波数据，称为立体声（双声道），立体声更能反映人的听觉感受。,
4、3.2音频信号的数字化,音频数字化的采样频率和量化精度越高，音质越好，恢复出的声音越接近原始声音，但记录数字声音所需存储空间也随之增加。可以用下面的公式估算声音数字化后每秒所需的存储量（假定不经压缩）： 存储量=(采样频率量化比特数声道数)/8 其中，存储量的单位为B（字节）,3.2音频信号的数字化,3.3视频信号的数字化,在时间轴上(t轴)分为一系列离散的帧 每帧图像在垂直方向(y轴)上离散为一条一条的扫描行 每行在水平方向(x轴)上采样，得到一个一个像素。,3.3视频信号的数字化,对彩色电视信号的数字化处理主要有分量数字编码和复合数字编码两种方式。复合数字编码是将彩色全电视信号直接进行数字
5、化，编码成 PCM形式。分量数字编码方式是分别对亮度信号Y和两色差信号B-Y、R-Y分别进行PCM编码。,3.3视频信号的数字化,分量数字编码优点： 避免了复合数字编码时因反复解码所引起的质量损伤和器件的浪费，而且编码几乎与电视制式无关 后期制作的处理方便 时分复用方式，不会像复合数字编码那样因频分复用带来亮、色串扰，可获得高质量的图像 亮度信号和色度信号的带宽根据需要取不同,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,分量数字编码采样频率的确定 亮度信号的采样频率 各国主观测试亮度信号带宽fm5.86MHz 为保证足够小的混叠噪声，采样频率fs应取（2.2 2.7） fm 。采样频率fs至少应
6、等于12.76 13.2MHz 采用每帧固定的正交采样结构，有利于行间、场间和帧间的信号处理。因此，应使fs满足fsmfH的关系 为了使625行/50场及525行/60场这两种扫描制式实现行兼容应采用同一采样频率,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,亮度信号的采样频率 625行/50场扫描制式行频(15625Hz) 525行/60场扫描制式行频(4.5MHz/286),亮度信号的采样频率为13.5MHz,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,色差信号的采样频率 主观测试色度信号的带宽应选为2.8MHz，若色差信号采样频率为6 7 MHz时能满足色键处理等对图像质量的较高要求 为保证足
7、够小的混叠噪声 采样频率为行频的整数倍 为了使625行/50场及525行/60场这两种扫描制式实现行兼容,色差信号的采样频率为6.75MHz,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,采样结构,a)420 b)422 c)444,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,量化比特数的确定和量化级的分配 量化比特数量化比特数是指要区分所有量化级所需的二进制码位数。其大小直接影响到数字图像的质量，每增加或减少1bit，就使量化信噪比增加或减少6dB。CCIR601建议中，规定对亮度和色差信号都采用8 bit的均匀量化。8 bit的量化精度在某些场合是不够的，在后来的数字演播室中又扩展到10 bit
8、的量化。,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,量化比特数的确定和量化级的分配 亮度信号的量化级分配,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,量化比特数的确定和量化级的分配 色差信号的量化级分配为了使色差信号电平的动态范围控制在0.5 0.5之内：,3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定,量化比特数的确定和量化级的分配 色差信号的量化级分配,3.3.2 ITU-R BT.601建议,1982年2月，在CCIR 第15次全会上，在通过的CCIR 601建议建议中，确定了以分量数字编码422标准作为演播室彩色电视信号数字编码的国际标准。该建议考虑到现行的多种彩色电视制式，提出了一种世界范围兼容的数字编码方式，是向数字电视广播系统参数统一化、标准化迈出的第一步。,3.3.2 ITU-R BT.601建议,作业,P69 6请画图示意说明444、422、420采样格式。,
