1、第三章 电视信号数字化原理与接口规范,本章主要内容： 电视信号数字化的原理方法 标准清晰度数字电视演播室编码参数及信号接口 数字高清晰度电视演播室编码参数及信号接口 声音信号数字化及信号接口,3.1 数字化基础,3.2 数字电视信号取样原理,复合信号编码：,一、 分量编码中的 亮度和色差信号,电视系统的传输信号：,分量视频中对色差信号进行幅度压缩和平移：,二、取样结构,摄像机获得彩色平面图像的过程可以看作是对平面活动图像在时间域和空间域垂直方向的取样。,取样方法：正交结构，取样频率fs。,三、亮度信号的采样频率（ ）,选择原则： 奈奎斯特定理 正交取样 兼顾NTSC、PAL制 考虑比特率尽可能
2、小,亮度信号的最高频率6MHz,每个像素的数据量3*8=24bit,四、色度信号的采样格式,1、4：4：4格式,采样信号：,采样频率：,采样频率之比 4：4：4,采样点的位置,高质量的信号源使用。,每帧图像的数据量：,每帧图像有效行576 每行有效采样点720,每个像素的平均数据量16bit,2、4：2：2格式,采样信号：,采样频率：,采样频率之比 4：2：2,采样点的位置,应用在电视演播室的节目制作中。,每帧图像的数据量：,每帧图像的数据量：,3、4：2：0格式,采样信号：,采样频率：,采样点的位置,每个像素的平均数据量12bit,不属于电视演播室的格式规范。,3.3 标准清晰度数字电视演播
3、室编码参数,执行标准： 1982年CCIR通过的601号建议书 （CCIR：国际无线电咨询委员会） ITU-R BT. 601-5标准（建议书的修改） （ITU-R：国际电信联盟无线电通信部门） GB/T 14857-93演播室数字电视编码参数规范,一、演播室数字编码的主要参数（4：2：2）,二、数字视频信号量化电平分配,码电平的数学表达式：,3.4 标准清晰度数字电视信号接口,目的、意义：为电视演播室中视频设备的相互连接提供一个规范，方便组成一个4：2：2数字演播环境。,国际标准：ITU-R BT 656号建议书,信号接口方式：比特并行接口比特串行接口,一、信号时分复用传输格式,1、4：2：
4、2数字分量信号的时分复用传输,数据的字速率：,2、视频数据与模拟行同步间的定时关系,数字分量视频信号是由模拟分量视频信号经A/D转换得到，所以它们有严格的定时关系：,时钟：,数字有效行：720亮度采样点1440T 数字行消隐：144采样点288T,3、视频定时基准信号SAV和EAV,XY：定义了场的奇偶标识，行场消隐期和行场正程状态的信息以及校验位。,4、场正程期和场逆程期扫描行的序号,二、 比特并行接口,1、机械特性：25芯超小型D型接插件 10bit数据及时钟并行平衡传输（双绞线） 时钟27MHz 码型为NRZ 收发设备公共地 电缆屏蔽线,2、电气特性,容许的电缆长度无电缆均衡器时50米，
5、有200米。,时钟和数据的定时关系时钟27MHz，周期37ns。,收发间的驱动特性要考虑阻抗匹配和信号幅度的 大小。,三、 串行接口（SDI）,串并转换 传输码率27MW/s变为270Mbit/s 75欧姆的同轴电缆传输，BNC型标准插头,3.5 数字高清晰度电视演播室编码参数,一、 数字高清晰度电视视频参数,1、场频：,2、扫描方式：逐行扫描、2：1隔行扫描。,3、图像的宽高比,4、像素宽高比,SDTV：,HDTV：,5、数字高清晰度电视信源参数（国际常用）,二、我国数字高清晰度电视演播室编码参数标准,标准：GY/T 155-2000高清晰度电视节目制作及交换用视频参数（广电总局行业标准）,
6、1、编码方程标准白光：D65Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B,幅度归一化到+/-0.5之间,2、主要参数,3、24P格式：（符合电影规范的逐行扫描方式）,3.6 声音信号数字化,标准：GY/T 156-2000演播室数字音频参数,一、数字声音信源参数：,44.1KHz是考虑和电视信号相适应：,2、演播室数字音频声道,5.1 声道,3.7 数字声音信号接口,音频信号接口标准： AES/EBU标准：双绞线的平衡方式传输；（美国音频工程协会/欧洲广播联盟） SMPTE 276M标准：同轴电缆的非平衡方式传输； 我国标准：GY/T 158-2000演播室数字音频信号接口（参照AES/
7、EBU制定）,要求： 音频数据以2的补码进行编码； 串行数据低位在前； 每个样值有开始标志。,一、AES/EBU数字音频接口,AES/EBU编码框图,二、接口信号格式,1、数字声音数据的帧结构（24bit量化）,每个子帧中： 前4bit：标识子帧的开始 后4bit：辅助数据，传送误码检测或同步信息（功能见表3-19）。,2、数字声音信号的块结构,192个音频帧构成一个音频块； X、Y、Z为前置码； 48KHz的采样系统，帧时间为 ，块时间为 。,3、通道编码,目的：减小信号中的直流分量，便于传输及时钟提取。 规则：在码元“0”、“1”的边沿有电平跳变；在“1”的中央也有一次跳变。,4、前置码,
8、作用：音频数据子帧、帧及块的同步和识别。 编码规则：第一个状态总是不同于前一个比特的第二个状态。4bit数据8个状态。,5、平衡传输接口电特性,带屏蔽层的双绞线平衡传输，特性阻抗110欧姆； 输入、输出变压器耦合，不接地； 传输距离100m。,6、数字音频嵌入数字视频流,方法：,数据量计算： 一行HBI可容纳的数据量：144-8-6=130B或1040bit（按8bit计算） 数字视频HBI期间可以传送的辅助数据码率为：10406252516.25Mbit/s（625/50制式） 一路立体声的码率为：48000202=1.92Mbit/s,数字视频流中可以嵌入8路无压缩的数字立体声信号。,本章小结,图像信号数字化的方法和参数确定复合信号及分量信号编码、取样频率、样点结构 SDTV电视演播室参数及接口标准4：2：2标准、串行接口、并行接口 HDTV电视演播室参数（我国标准） 音频信号数字化信源参数及接口标准（AES/EBU）,
