第一章电视基本原理.ppt

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1、第一章 电视基本原理,电视是将实际的或记录的活动图像（景物）和声音变换成电信号，通过有线网络或无线电波传送至远处，在接收端即时重现活动图像和声音的技术。,电视系统由三个基本部分组成：光电、声电转换部分视频、音频电信号的传输（直接传输或调制后传输）电光、电声转换部分,电视有黑白、彩色之分,根据电视图像分解力，有标准清晰度和高清晰度电视之分,电视信号还有模拟电视信号和数字电视信号之分,模拟电视原理电视传像原理黑白全电视信号电视系统的分解力三基色原理和三基色信号PAL制彩色电视简介电视信号的调制传输数字电视原理模拟信号数字化的基本过程我国标清数字电视（SDTV）演播室标准我国高清数字电视（HDTV）

2、演播室标准,第一章 电视基本原理,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理一、电视传像原理,3、逐行扫描：是指在图像上从上到下一行紧跟一行的扫描方式。,1、像素：电视传像的方法是将光图像分解为许多小单元，这些组成图像的最小单元称为像素。,2、扫描：在电视技术中，顺序传送像素信息的过程称为扫描。电视图像的实际扫描顺序是按从左到右（行扫描）、从上到下（场扫描）一行一行进行，扫描完第一帧后再重复扫描第二帧。,4、隔行扫描：将一帧图像分为两场进行扫描，第一场扫1，3，5，7等奇数行第二场扫2，4，6，8 等偶数行，并分别称为奇数场和偶数场。,第一章 电视基本原理,6、电光转换：在显像管中，电子枪发射电子

3、束，轰击涂在荧光屏上的荧光粉使其发光实现电光转换，电信号控制电子束的强度。为实现扫描，在水平偏转线圈和垂直偏转线圈中分别锯齿波电流，在管内形成相应的偏转磁场实现。,1、模拟电视原理一、电视传像原理,5、场频：根据人眼的视觉特性，为保证图像的连续性，为使重现的图像不产生闪烁感，又考虑到电视机生产初期为减小交流电源干扰的影响，场频选为50HZ。因此隔行扫描在保证分解力不下降和画面无大面积闪烁的情况下，帧频下降一半，图像信号的带宽也下降一半。,7、行正程、行逆程；场正程、场逆程,8、扫描光栅：在电视技术中，不考虑图像内容，只由电子束扫描形成的扫描线结构称为扫描光栅。,9、幅型比：扫描光栅的水平宽度与

4、垂直高度之比，又称为宽高比。早期统一规定为4:3，且规定在画面高度的46倍的距离观看图像最为适宜。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理一、电视传像原理,10、扫描参数：我国标清电视系统（625/50系统）规定采用隔行扫描帧频fF为，帧周期为；场频fF为，帧周期为；每帧的总扫描行数为；每场的总扫描行数为；场正程为，场逆程为；行频为，行周期为，行正程为，行逆程为。,25HZ,40ms,50HZ,20ms,625行,312.5行,287.5行,25行,15625HZ,64s,52s,12s,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,全电视信号是指包含图像信号和全部辅助信号（不包括

5、声音）在内的完整的视频信号，可在一条传输通道中传输。而接收端只要接收到全电视信号就能正确地重现出发送端所传输的图像。黑白全电视信号由图像信号、复合消隐信号、复合同步信号、槽脉冲和均衡脉冲按一定方式组合在一起形成的。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,1、图像信号在黑白电视中，图像信号是携带图像明、暗信息的电信号，它是通过扫描把图像上不同明暗的像素分布变换成强弱随时间变化的电信号。按图像信号的电平高低和所反映图像亮暗的对应关系，图像信号有正极性和负极性两种。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,2、复合消隐信号（场消隐、行消隐）复合消隐信号的主要作用

6、是让显像管的电子束在行、场扫描逆程（回扫）时间截至，使荧光屏看不到电子束的回扫线。另一个作用是当将它加入图像信号时，为图像信号提供一个固定的参考电平，即图像信号是以消隐电平为基准电平的，消隐电平一般与黑电平一样。行消隐脉冲每行一个，场消隐脉冲每场一个，在我国标清电视标准中，行消隐脉冲标称宽度为12s，场消隐脉冲标称宽度为25TH 12s 1612s。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,3、复合同步信号（场同步、行同步）复合消隐信号的作用是提供保持扫描步调一致的控制指令，在电视系统中规定：行同步脉冲指示开始行扫描逆程的时间，场同步脉冲指示开始场扫描逆程的时间。我国标清模拟

7、电视规定：行同步脉冲前沿为一行的开始，宽度为4.7s，行同步脉冲的前沿比行消隐脉冲前沿滞后1.5s。场同步脉冲前沿为一场的开始，幅度和行同步相同，宽度为2.5TH 160s，场同步脉冲的前沿比场消隐脉冲前沿滞后2.5TH 一个行消隐前肩（1601.5）s。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,3、复合同步信号（场同步、行同步）复合同步信号、复合消隐信号和图像信号采用电平叠加方法（即根据电平不同加以区分）组合成全电视信号传送。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,4、槽脉冲和均衡脉冲为使场同步信号期间不丢失行同步信号，采取了在场同步脉冲内每隔半行开一个

8、凹槽（称为槽脉冲）的措施，来代替行同步。每个场同步脉冲期间形成5个槽脉冲，每个槽脉冲宽度规定为4.7s（即等于行同步脉冲的宽度），并规定槽脉冲的上升沿（后沿）对应于行同步脉冲的上升沿（前沿）。为消除误差t，保证积分电路起始电平相同，从而确保奇数场、偶数场的扫描线均匀正确嵌套，在场同步期间及其前后2.5行内，将行同步脉冲的频率提高一倍，并将脉冲宽度减小一半，称为均衡脉冲。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,4、槽脉冲和均衡脉冲,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理二、黑白全电视信号,5、说明电视信号的行序号（简称行序）不是按图像上行的位置编号，而是按扫描顺序编号，即以信

9、号的时序作为行序标准。规定：奇数场场同步前沿为一帧第一行的开始，行序自此处计数。计数到312.5行，即313行的中点，是该场结束，即偶数场的起点，那里也是偶数场场同步的前沿。行序接着往下计数，直至625行，完成一帧。由此看来，所谓每帧的第一行，并非是奇数场扫描正程中显示在光栅顶部的首行，它是隐匿于场消隐期间的，而奇数场内重现出图像的首行应该是第23行的后半行。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理三、电视系统的分解力,1、分解力和清晰度电视系统的分解力是描述电视系统分解、传输图像细节的能力，是一个可测量的客观指标。清晰度是指人眼对电视系统重现图像清晰度的主观感觉，它和多个因素有关。显然，电视

10、系统对图像分解的像素越多，分解力也越高。在电视系统中，沿画面垂直方向分解图像细节的能力称为垂直分解力；沿画面水平方向分解图像细节的能力称为水平分解力。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理三、电视系统的分解力,2、垂直分解力电视系统的垂直分解力取决于一帧图像有效扫描行数，即垂直方向的像素数。在625/50系统中：有效扫描行数Z 575行，所以理想的垂直分解力M575TVL（电视线），即垂直方向最多能显示575条黑白相间的水平条纹。然而，实际的垂直分解力要小于有效扫描行数，因为摄像器件的扫描行不一定正好落在黑、白条上，往往会覆盖一部分黑条和一部分白条，所以要打个折扣。通常实际的垂直分解力可用下

11、公式计算：MKe Z Ke称为凯尔系数，0.5 Ke 1，一般取Ke 0.650.75。对于我国的625/50系统，如果取Ke 0.75，实际垂直分解力只 有431TVL。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理三、电视系统的分解力,3、水平分解力影响电视系统水平分解力的因素有三个：一是摄像器件沿水平方向的光电转换单元（像素）数；二是视频通道的通频带；三是显示器件在水平方向所能重现的像素数。电视系统对水平分解力都有一定的要求，水平分解力高，图像的清晰度会相应提高，但水平分解力过高，图像信号的带宽太宽，必然会增加传输的难度和电视设备的复杂性。最合适（称为相匹配）的水平分解力指标是等于垂直分解力（

12、即单位长度内所包含的像素数相等）。设垂直分解力为M，水平分解力为N，画面幅型比为4:3，则：N（4/3）M当理想垂直分解力为575TVL时，则理想水平分解力为N767TVL。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理三、电视系统的分解力,3、水平分解力由于图像信号的最低频率接近于0，所以图像信号的带宽近似等于它的最高频率，而图像信号的最高频率取决于图像内容，但它的上限和水平分解力有关。已知我国标清电视的行扫描正程时间为52s，如果水平分解力为104TVL，则此时扫描相邻两条黑白条纹的时间为1s，故此时图像信号的最高频率为1MHZ。因此，对于我国的标清电视，1MHZ通频带对应的水平分解力为104T

13、VL。理想水平分解力767TVL要求的通频带约为7.37MHZ。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理三、电视系统的分解力,3、水平分解力与实际垂直分解力431TVL相匹配的水平分解力是575（4314/3）TVL，此时对应的通频带宽度为5.5MHZ（575/104）。我国模拟标清电视系统规定的通频带f6MHZ，它和理想水平分解力所对应的图像信号最高频率fmax（7.37MHZ）的关系是：fKeH fmax 0.81 fmaxKeH称为水平凯尔系数。由于水平凯尔系数稍大于垂直凯尔系数，所以我国模拟标清电视系统的水平分解力稍大于垂直分解力。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理四、三基色原理

14、和三基色信号,1、三基色原理自然界中几乎所有常见的彩色都能由三种线性无关的色光混配出来，这三种线性无光的色光称为基色，该原理称为三基色原理。,三基色必须相互独立三基色按不同比例混合，可得到自然界绝大多数颜色合成彩色的亮度决定于三基色的亮度和合成彩色的色度取决于三基色的比例,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理四、三基色原理和三基色信号,2、三基色信号根据三基色原理，一幅彩色图像，可以分解为红绿蓝三幅基色图像加以传输，而每幅基色图像又和黑白图像相似，分别进行像素分解、光电转换，并通过扫描顺序读出，得到三个电信号，这三个电信号就是三基色信号，分别称为红、绿、蓝基色信号，用R、G、B表示。,第一章

15、 电视基本原理,1、模拟电视原理四、三基色原理和三基色信号,2、三基色信号在电视图像的重现端，每个像素由红、绿、蓝三个发光单元组成，电信号分别控制其亮度，便可得到彩色图像。对于彩色显像管，它有R、G、B三支电子枪或一个电子枪发射R、G、B三条电子束，分别轰击各自像素单元的荧光粉，这样，三基色信号控制电子束强度就可以产生彩色图像。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,1、亮色分离技术为实现和黑白电视兼容，并减小彩色信号的带宽，彩色电视都不直接传送三个基色信号，而是传送经线性变换的另外三个信号，它们是亮度信号和两个色差信号。亮度信号携带亮度信息，两个色差信号携带图像的色

16、调和色饱和度信息，合称色度信号。由于人眼对红、绿、蓝三基色的亮度感觉有不同的灵敏度，因此，在用三个基色电压R、G、B组成亮度信号电压（用Y表示）时应进行适当的加权，经计算Y为：y0.30R0.59G0.11B在彩色电视系统中，选定两个色度信号的原则有两个：一是两个信号都必须是有R、G、B按一定比例组合而成，而且它们之间以及与亮度信号之间都必须是线性无关的；二是两个信号不含亮度信息，只表示图像的色调和色饱和度。经分析证明，最合适的是选用RY和BY两个信号作为色度信号，称为色差信号，其表示式为：RY0.70R0.59G0.11BBY 0.30R0.59G0.89B,第一章 电视基本原理,1、模拟电

17、视原理五、PAL制彩色电视简介,1、亮色分离技术当Y、RY、BY选定后，GY信号就不用传送了，因为它不是独立的，可以由Y、RY、BY导出，经推导：GY（0.39/0.59）（RY）（0.11/0.59）（BY）根据以上关系，在接收端收到Y、RY、BY信号后，可按上式构成的矩阵电路得到GY，再按下式由加法器电路恢复出R、G、B三基色信号：R Y（RY）G Y（GY）B Y（BY）,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,2、混合高频技术由于人眼对彩色细节的分辨力是对黑白细节分辨力的1/31/5，因此，色差信号RY、BY的带宽可以减小到只有亮度信号的1/31/5。在PAL制

18、彩色电视中，色差信号的带宽选择为01.3MHZ。这就表示PAL制彩色电视只有在1.3MHZ以下的频率成分才有色调和色饱和度信号，即在大面积上是彩色的；而1.3MHZ以上的频率成分只有亮度信息，即图像的细节、轮廓是黑白的，这就是混合高频原理。也就是说，混合高频原理是利用人眼对彩色细节分辨力低的特点，对1.3MHZ以下的图像信号能保证重现出准确的色度，对1.3MHZ以上的图像细节，则由亮度信号代替。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,2、混合高频技术R、G、B三基色信号经过矩阵电路后形成Y、RY、BY信号后，两个色差信号分别经过截至频率为1.3MHZ的低通滤波器，得到

19、带宽为（06MHZ）的Y信号和两个带宽为（01.3MHZ）的色差信号（RY）L、（BY）L。由于低通滤波器会对视频信号产生延时，所以在亮度通道中加入了相应的附加延时予以均衡。混合高频技术的使用既大大减小了传输信号的带宽，又使图像的质量令人满意。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,3、正交平衡调幅技术使用混合高频技术，已经将原来需要传输三个带宽为6MHZ的基色信号，变成了一个带宽为6MHZ的Y信号和两个带宽为1.3MHZ的色差信号。然而为了实现兼容，还必须在原亮度信号的6MHZ的频带范围内，同时传送亮度信号和两个色差信号，实现频带共用。为此，PAL制彩色电视采用了以

20、下两个措施：（1）使用正交平衡调幅技术将两个色差信号分别调制在频率相同、相位相差90的两个载波上，使它们仅占用一个信号调幅的频带，该信号称为色度副载波；（2）合理地选择选择色度副载波的载频，使色度副载波的频谱落在Y的高频端，并和Y信号频谱错开（称为频谱间置），然后将色度副载波加在Y信号中加以传输。Y信号（包括复合消隐、复合同步）加入色度副载波后称为彩色全电视信号。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,3、正交平衡调幅技术在色度副载波和亮度信号相加形成彩色全电视信号时，波形的动态范围将大大超过黑白电视规定的标准电平范围。超出白电平过多部分会使发射机过调制，低于黑电平过

21、多部分又会破坏电视机的正常同步。因此，在PAL制彩色电视中，真正对副载波进行正交平衡调幅的是经过幅度压缩的色差信号，称为U、V信号。U、V信号和RY、BY的关系如下：U0.493（BY）V0.877（RY）实践证明：使用U、V信号既不至于使色度信号变得过弱，又不会使彩色全电视信号的动态范围过多超出黑白电视规定的标准。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,4、V分量逐行倒相技术PAL制为了克服色度副载波对相位失真过于敏感的特点（也就是克服NTSC制的缺点），使用了V分量逐行倒相技术，其色度副载波信号的表达式为：FUsinstVcosstV表示V分量逐行倒相，s为副载波

22、的角频率。如果将相邻两行的色度副载波信号分开写，则为：FNUsinstVcosst，称为不倒相行或NTSC行；FPUsinstVcosst，称为倒相行或PAL行。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,5、频谱间置技术为了实现兼容，亮度信号和色度信号必须共用一个频带，即在亮度信号6MHZ的频带范围内出了传送亮度信号之外还需同时传送两个色差信号。由于电视信号是通过对图像一行一行扫描形成的，而相邻行间又有相关性，致使亮度信号和色差信号的频谱都具有以行频为间距的梳齿状结构，能量集中在行频及其行频谐波的周围。考虑到V分量的逐行倒相，要使色度副载波的频谱落在Y信号高频端频谱的空

23、隙处，实现频谱间置，实用的色度副载波载频fs为：fs（2841/4）fH25HZ4.43361875MHZ记为4.43MHZ。式中所表示的色度副载波和行频的关系称为1/4行间置。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理五、PAL制彩色电视简介,5、频谱间置技术在对正交平衡调幅信号进行解调时，必须采用同步检波。这就要求在全电视信号中提供一个能代表色度副载波频率和相位的信号，接收端依据这个信号恢复出同步检波所需的连续的基准副载波。色同步信号就是代表平衡调幅色度副载波频率和相位的信号。色同步信号被安放在行消隐脉冲的后肩上，起始时刻在行同步脉冲前沿之后5.6s，宽度约2.25s，包含约10个周期的副载

24、波信号。色同步信号相位一行为135，代表不倒相行，一行 135，代表倒相行。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理六、电视信号的调制传输,5、频谱间置技术在我国标清模拟电视系统中，彩色全电视信号（视频信号）频带宽度为06MHZ，伴音信号频带宽度为40HZ15KHZ。如果要将这两个基带信号通过无线电波（地面开路广播）或有线电视电缆传送到接收用户，必须要把它们调制在射频载波上。,第一章 电视基本原理,1、模拟电视原理六、电视信号的调制传输,5、频谱间置技术在我国地面开路广播和有线电视标准中，模拟视频信号的调制方式为残留边带调幅，并采用负极性调制（用负极性视频信号取调制载波），伴音信号的调制方式为

25、调频。伴音信号的载频比图像载频高6.5MHZ。图像信号和伴音信号在两个通道分别对各自的载波进行残留边带调幅和调频后，由一幅发射天线发射出去。一路残留边带调幅的图像信号和其调频的伴音信号组成一路电视广播信号，占用8MHZ的带宽，称为一个频道。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理,随着视频数字压缩技术和计算机技术的突飞猛进，广播电视的发展已经进入了全面数字化、网络化并开始向数字高清晰度电视过渡的崭新阶段。电视信号的数字化有以下优点：信号的处理、存储不会影响信噪比：由于数字信号只有高低两个电平，所以只要在处理、传输和存储过程中引入的杂波不影响最后高低电平的判决，就不会降低信噪比。节省频带：电视信

26、号数字化后可以进行数据压缩，使数据量大大减少，加上使用先进高效的数字调制技术，可在一个标准模拟电视频道（8MHZ）传输46套标准数字电视节目，大大提高频带的利用率。数字电视经过数据压缩后可在网上传输，实现资源共享、视频点播。电视信号数字化后可使电视节目的表现手法更加丰富，很容易通过改变算法来制作出丰富多彩的特技效果，以达到最佳的艺术效果。模拟电视信号数字化的基本过程包括取样、量化、编码三个部分。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,1、取样把时间上连续的模拟信号变成时间上离散的模拟信号,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,1、取样

27、把时间上连续的模拟信号变成时间上离散的模拟信号,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,1、取样说明：要从经取样的模拟信号中恢复出模拟信号f（t），必须通过截止频率为fm的低通滤波器，即低通滤波是取样的逆过程。为了使取样频率基波的下边带不干扰f（t），要求取样脉冲的频率fs大于或等于2fm。如果取样频率fs 2fm，将产生频谱重叠，从而对恢复的原模拟信号会产生干扰（称为混叠干扰）。为了防止出现混叠失真，在取样频率确定后，必须由一个低通滤波器（称为前置滤波器）来限定被取样信号的上限频率，以避免不必要的高频成分（包括杂波）带来的混叠干扰。由于前置滤波器以及在恢复原模拟信

28、号时用的低通滤波器，其截止特性不可能很陡，截止边沿总有一定宽度，所以一般取样频率fs 取2.2fm2.7fm。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,1、取样说明：由于取样脉冲有一定的宽度，它对模拟信号进行取样所得到样值实际上是其宽度内的平均值，这就意味着取样过程抹平了取样脉冲宽度期间信号电平的变化，其结果是使信号的高频有所衰减，为此，需要在数/模转换时进行适当的补偿。在对电视信号数字化时，取样频率的选择还应考虑使取样结构正交。所谓正交取样结构是指每场、每帧的取样点沿垂直方向上下对齐排列。正交取样结构对信号的延时、存储和特技处理都有好处，因为延时和存储一行、一场或

29、一帧都比较简单，它是取样周期的整数倍。显然，为了保证取样结构正交，要求取样频率为行频的整数倍。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,2、量化：将每个取样点的电平值用离散的有限个电平值表示，即使幅度上连续变化的模拟值变为幅度上离散变化的模拟值。量化通常采用四舍五入法，例：假设模拟信号的动态范围为0V1.6V，取8个量化电平（即量化电平数M为8），它们是0.1V、0.3V、0.5V、0.7V、0.9V、1.1V、1.3V、1.5V。相邻两个量化电平的差值称为量化间距，用Q表示，本例的Q 0.2V。量化过程如下：凡是0V 0.2V之间的样值都用0.1V表示，凡是0.2

30、V 0.4V之间的样值都用0.3V表示，凡是0.4V 0.6V之间的样值都用0.5V表示，依次类推。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,2、量化在上例中所有的量化间距都是相等的，这种量化方式称为均匀量化或线性量化。另外，经量化后所得到的样点电平值与原取样值是有误差的，这种误差称为量化误差。显然，量化误差的最大值为|Q/2|。量化误差对信号的影响相当于在信号中增加了杂波（噪声），所以也称为量化杂波（量化噪声）。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,3、编码编码是将量化后的每一个样值用一个对应的二进制数来表示。若输入信号的动态范围为

31、S。量化间距为Q，则总的量化电平级数MS/Q。以二进制数编码时，所需要的比特数n与M的关系为：M2n在视频系统中，电视信号量化信噪比S/N的定义是：输出信号的峰峰值SP-P 和量化噪声的有效值Nrms之比：S/N SP-P/Nrms dB 6.02n10.8dB从上式可以看出，量化比特数n每增加1比特，量化信噪比提高6dB。若量化电平数为256级，则量化比特数为8，即每个样值用8位二进制数表示，量化信噪比为58.96dB。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,说明：（1）在模拟信号到数字信号转换的实际电路中，如下图所示，只包括取样保持和模/数转换两个部分。取样保

32、持电路完成取样并由保持电容将取样值保持到下一个取样脉冲到来之前，为下面的数模转换过程提供足够的时间；模/数转换电路将每个样点的模拟电平转换为相应的二进制数。虽然中间没有单独的量化过程，但无限多个电平变成有限位数的数字信号本身就完成了量化，因此，模/数转换电路完成量化和编码两项任务。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理一、模拟信号数字化的基本过程,说明：（2）数据率（简称码率）是数字信号的一个重要参数，它是指数字信号在每秒钟内所传输的二进制位数（bit数），单位是kbps（kb/s）或Mbps（Mb/s）。数据率是衡量数字信号最高频率（带宽）的参数。数据率量化bit数取样频率，即：码率nfs

33、,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,在数字电视发展初期，电视信号数字化有彩色全电视信号数字化和分量信号数字化之分，前者称为复合数字编码，后者称为分量数字编码。复合数字编码和模拟电视一样，仍有NTSC、PAL和SECAM制式之分，给节目交换带来不便。1982年，CCIR（国际无线电咨询委员会，现已纳入国际电信联盟ITU）第15次全会上通过了601号建议书（现改称为ITUR BT.601），规定数字演播室采用分量编码标准，这样就只有525/60和625/50两种制式的区别了。我国于1993年制定了国标“GB/T 14857-93演播室数字电视编码参数

34、规范”，等同于采用了CCIR601号建议书标准。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,1、编码信号需编码的信号有三个：亮度信号EY0.299 ER 0.587 EG 0.114 EB红色差信号ECr0.713（ER EY）蓝色差信号ECb0.564（EB EY）ER、EG、EB是经过校正的三基色电信号。量化前Y/R-Y/B-Y应归一化到相同的动态范围，KR=0.5/0.701 0.713，KB=0.5/0.886 0.564和模拟分量接口的幅度标准相同：亮度信号峰峰值为1VPP，其中视频信号为700mV，同步顶为300mV；色差信号为双向信号，幅度

35、为700mVPP（350mV）；亮度信号的带宽为06MHZ，色差信号的带宽为02.75MHZ。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,2、取样标准取样标准为4:2:2标准，即亮度信号（Y）的取样频率为13.5MHZ，两个色差信号（用Cr、Cb表示）的取样频率都为6.75MHZ。13.5MHZ为625/50 标准行频的864倍，525/60标准行频的858倍。取样频率的选取即满足（2.22.7）fm的要求，又能保证取样结构正交。同时，又由于625/50 和525/60两种制式的取样频率相同，每一行的有效样点数也相同，可简化两种节目的交换。对于我国的62

36、5/50制式，Y信号每行的总样点数为864个，Cr、Cb每行的总样点数分别为432。每行的有效样点数，Y为720个，Cr、Cb各为360个，每行两个亮度样点对应一个色度样点。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,2、取样标准除了4:2:2取样标准外，电视设备使用的其他取样标准主要还有：4:1:1取样标准：Y信号的取样频率为13.5MHZ，Cr、Cb的取样频率为3.375MHZ。对于625/50制式，Y信号每行的总样点数为864个，Cr、Cb每行的总样点数分别为216。每行的有效样点数，Y为720个，Cr、Cb各为180个，每行四个亮度样点对应一个色

37、度样点。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,2、取样标准除了4:2:2取样标准外，电视设备使用的其他取样标准主要还有：4:2:0取样标准：Y信号的取样频率为13.5MHZ，Cr、Cb的取样频率为6.75MHZ。对于625/50制式，Y信号每行的总样点数为864个，Cr、Cb每行的总样点数分别为432。每行的有效样点数，Y为720个，Cr、Cb各为360个，在水平方向上每两个Y样点对应1个Cr和1个Cb样点，和4:2:2取样标准相同。但4:2:0取样标准在垂直方向上则是每两行Y样点含一行Cr、Cb样点，即色差信号隔行传输。,第一章 电视基本原理,2

38、、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,3、量化bit数：8bit或10bit，即量化电平数为256或1024,在Y信号（包括视频和同步）中，视频信号的电平通常都高于消隐，所以消隐以下分配的量化电平少；,消隐电平以上为均匀量化；,量化电平留有少量的余量电平，允许信号峰值电平瞬间超出额定值；,数字电平000003和3FC3FF为保护电平，保护电平在视频信号数字化过程中是绝对不能出现的，其中的000和3FF用于传送同步信息；,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,3、量化bit数演播室标清数字电视的总码率：在采用10bit量化时为（）在

39、采用8bit量化时为（）若采用10bit量化，Y信号的有效码率为：若采用8bit量化，总有效码率为（）,？,？,270MHZ（Y信号为10bit13.5MHZ135Mbps，Cr、Cb分别为67.5Mbps）,？,216MHZ,一行的有效样点数一帧的有效行数每秒的帧数一个样点的bit数720 576 25 10103.68MbpsCr、Cb的有效码率为51.84Mbps，总的有效码率为207.36Mbps,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,4、数字信号取样点和模拟行的定时关系对于625/50制式，Y信号一行有864个样点，用0863号表示，如下图

40、所示。,规定：0号为一行数字正程（有效样点）的开始，719号为一行数字正程（有效样点）的结束。数字有效行持续时7201/13.5MHZ53.33s，比模拟行正程52s多了1.33s，共18个样点。其中第09号样点持续时间为101/13.5MHZ 0.74s，在数模变换时用来形成行消隐的后肩；最后的712719个样点持续时间为81/13.5MHZ 0.59s，用于形成模拟行消隐的前肩。数字有效行内的第10711个样点持续时间为7021/13.5MHZ 52s，传送图像内容。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,5、数字信号的场消隐对于625/50制式

41、的标清电视，每一场的有效行数为288行（模拟为287.5行），奇数场（第一场）为模拟信号的第23行第310行，偶数场（第二场）为模拟信号的第336行第623行。奇数场的场消隐为奇数场有效行前的24行，偶数场的场消隐为偶数场有效行前的25行，如下图所示。数字奇数场共312行，数字偶数场共313行。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,6、数据串行接口（SDI）数据串行传输是指将视频数据字通过时分复用由单芯电缆逐比特传输。按照ITUR BT.601建议，亮度和色差数据字传送的顺序为：Cb1、Y1、Cr1、Y2、Cb2、Y3、Cr2、Y4 即每一行奇数样

42、点按Cb、Y、Cr字的次序传输，偶数样点只有Y一个字。每个字（10bit）按从低位到高位的顺序传输。在625/50制式中，经过时分复用后一行有1728个字（Y为864个字，Cb、Cr 各432个字），编号为0号1727号。样点编号和模拟信号的时间关系如下图所示，每行有效样点数为1440，编号为 0号1439号。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,6、数据串行接口（SDI）为了表示视频行、场有效数据的起始和结束，在传输的数据流中还加入定时基准信号（TRS），定时基准信号包括有效视频起始（SAV）和有效视频结束（EAV）。EAV在模拟信号行消隐的前肩

43、，共4个字，编号为1440号至1443号，正好位于有效视频字的后面；SAV在模拟信号行消隐的后肩，共4个字，编号为1724号至1727号，正好位于有效视频字的前面。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,6、数据串行接口（SDI）这4个字的数列可用16进制计数符号表示为：3FF 000 000 XYZ前3个字3FF、000和000是固定前缀，为定时标志符号，是唯一的。XYZ代表一个可变的字，它包含确定的信息：B9：固定1；B8：场序标志符号，0表示数字奇数场，1表示数字偶数场；B7：场正程、逆程标志，0表示场正程，1表示场消隐；B6：SAV、EAV标

44、志，0表示SAV，1表示EAV；B5 B2：B8、B7、B6纠错编码，采用汉明（7，3）码 B5 B7 B6；B4 B8 B6；B3 B8 B7；B2 B8 B7 B6 B1、B0：为0。SDI的传输码率为270Mbps。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,6、数据串行接口（SDI）SDI的传输码率为270Mbps。在行、场消隐期间可传输辅助数据（ANC）。辅助数据有数字声音（可传达多达16路数字声音信号）、场消隐时间码（VITC）、监测与诊断信息等。根据辅助数据插入位置的不同，辅助数据分为行辅助数据（HANC）和场辅助数据（VANC）。HANC

45、允许插在所有的数字行消隐内，即从EAV后开始代SAV前结束的期间，可以传送一个或几个小辅助数据块，总长不超过280个字（625/50）。VANC只允许插在场消隐期间的各行有效部分（从SAV后到EAV开始前），可能传输多达1440个字的大辅助数据块。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理二、我国标清数字电视（SDTV）演播室标准,6、数据串行接口（SDI）为了区别于视频数据，每个辅助数据块（包）前面都有一个包头（6字节的识别码）。前3个字节为000、3FF、3FF，作为辅助数据标志，表示辅助数据包的开始。第4个字为数据标识（DID），它表示该数据包的内容，是音频数据还是其他。第5个字为数据块记

46、数字（DBN），它表示该包在同类辅助数据中属第几个包。第6个字（DC），用于表示该数据包内用户数据的字数。此外，每个辅助数据包的最后还有一个校验字，用于确定数据包的有效性。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理三、我国高清数字电视（HDTV）演播室标准,1、HDTV的特点和SDTV相比，垂直和水平分解力各提高一倍，使观众看到更清晰的图像；由于HDTV分解力高，可使用大屏幕显示，而且允许近距离（3倍的画面高度）观看，画面的宽高比为16:9，水平视角可达3045，临场感非常强；可提供多声道优质声音（环绕声，带宽达20HZ20KHZ）；展宽色域，提高电视色彩的感染力。,第一章 电视基本原理,2、数

47、字电视原理三、我国高清数字电视（HDTV）演播室标准,2、我国HDTV的演播室标准我国于2000年颁布了高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值标准GY/T155-2000，规定演播室有两个标准：一是用于电视广播的标准，称为1080/50i；一个是用于电视节目制作的标准，称为1080/24p。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理三、我国高清数字电视（HDTV）演播室标准,2、我国HDTV的演播室标准（1）1080/50i1080表示一帧的有效扫描行数为1080行，50表示场频为50HZ，i表示2:1隔行扫描。该标准一帧总扫描行数为1125行，帧频为25HZ，行频为28125HZ。数字化的取样

48、频率：Y为74.25MHZ（2.25MHZ的33倍），Cr、Cb都为37.125MHZ。每行的总样点数：Y为2640，Cr、Cb各为1320。每行的有效样点数：Y为1920（像素宽高比为1:1），Cr、Cb各为960。量化bit数：8bit或10bit，线性量化。量化电平和模拟信号的关系与标清数字信号相同，视频数据的量化电平对于8bit量化可达1254（0和255用于同步基准），10bit量化可达41019（03和10201023用于同步基准）。总码率（采用10bit量化）为：10(bit)74.25（MHZ）21485Mbps有效码率为：1920 1080 25 10 2 1036.8Mbp

49、s规定的标称模拟信号带宽为30MHZ。,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理三、我国高清数字电视（HDTV）演播室标准,2、我国HDTV的演播室标准（2）1080/24p1080表示一帧的有效扫描行数为1080行，24表示帧频为24HZ，P表示逐行扫描。该标准一帧总扫描行数为1125行，帧频为24HZ，行频为27000HZ。数字化的取样频率：Y为74.25MHZ（2.25MHZ的33倍），Cr、Cb都为37.125MHZ。每行的总样点数：Y为2750，Cr、Cb各为1375。每行的有效样点数：Y为1920（像素宽高比为1:1），Cr、Cb各为960。量化bit数：8bit或10bit，线性量

50、化。量化电平和模拟信号的关系与1080/50i相同,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理三、我国高清数字电视（HDTV）演播室标准,3、数字高清电视演播室信号的接口（1080/50i）（1）通用信号格式包括视频数据、定时基准信号和辅助数据。一帧画面亮度像素为1920 1080，两个色差信号的像素各为960 1080，当数字设备向外传输视频数据时，Y和时分复用的色差信号Cr/Cb被处理成20bit的数据字。每个20bit数据字对应一个色差信号样点和一个亮度样点：（Cb1、Y1）、（Cr1、Y2）、（Cb3、Y3）、（Cr3、Y4）,第一章 电视基本原理,2、数字电视原理三、我国高清数字电视（H