[2017年整理]从模拟TV到数字TV简介

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1、数字SDTVHDTV简介l第一章 概述 一、现行模拟电视系统的缺点 1、现行模拟电视系统介绍 NTSC：美国、加拿大、日本、中美洲、 南美洲等 PAL：英国、西欧国家、中国等 SECAM：法国、俄罗斯等 NTSC制：也称正交平衡调幅制，是由美 国研制、并于1954年正式使用的一种兼容 制彩色电视系统，其特点是将两个色差信 号分别对频率相同而相位相差90度的两个 副载波进行正交平衡调幅，再将已调幅的两个色 差信号叠加后穿插在亮度信号频谱的高端进行 传送。其缺点是对相位失真较为敏感。 PAL制：也称逐行倒相正交平衡调幅制（简称 逐行倒相制），是由原联邦德国研制并于1967 年首先使用。它对信号的处

2、理方式与NTSC制 基本相同，所不同的是对已调幅的红色差信号 进行了逐行(180度)倒相处理，这样可以利用 相邻行色彩的互补性来消除由相位失真引起的 色调失真，从而克服NTSC制的相位敏感性。 PAL制的主要缺点是接收机电路较为复杂。 SECAM制：又称逐行轮换、储存、调频传色制 ，简称调频制，是由法国研制、并于1966年首 先使用的一种彩色电视制式。 在SECAM制中，两个色差信号分别对两个频率 不同的副载波进行调频，然后两个调频波逐行轮 流插入到亮度信号频谱的高端，与亮度信号一起 传送。由于每一行只传送一个色差信号，因此克 服了信号间的相互串扰。其缺点是接收机电路复 杂，而且图像质量也比前

3、两种制式略差。以上三种制式都与黑白电视兼容，但是它们 之间却相互不兼容，因此，在三种制式之间进行 节目交换时，需要先进行制式转换。三大制式的特点： （1）都采用隔行扫描方式(使用两场产生完整的 帧)（2）都使用残留下边带调幅方式将图像信息调 制到图像载波上去 （3）声音信息调制到声音载波上，声音载波频 率高于图像载波频率 （4）都从红、绿、蓝三基色分量中获得亮度信 号和两个色差信号 （5）三个制式均和黑白电视系统相兼容 （6）三个制式之间互不兼容A.频道宽度不同 NTSC：6MHz， PAL：6MHz、7MHz、 8MHz SECAM：8MHz B.电视三大制式的互不兼容性： 视频信号带宽不同

4、 NTSC：4.2MHz PAL：5MHz、 5.5MHz、 6MHz、 SECAM：6MHz C.信号行结构不同 NTSC：525行/帧，30帧/秒 PAL/ SECAM： 625行/帧，25帧/秒 D.色副载波不同 NTSC：3.579545MHz PAL：4.43361875MHz SECAM：4.40625MHz，4.250MHz E.声音载波位置不同 NTSC：4.5MHz PAL：5.5MHz、 6MHz、 6.5MHz、 SECAM：6.5MHz 2、现行模拟电视系统的缺陷 （1）亮度分解力不足 垂直分解力：取决于有效行数，我国的PAL制： 5750.7 = 403 电视线 水平

5、分解力：取决于信号带宽，1MHz视频信号 带宽对应104电视线 我国视频信号带宽为6MHz，但经过节目制作、 播出和接收等各个环节的处理后，亮度信号的 带宽通常不足4MHz。因此水平分解力：4104 416 电视线（2）色度分解力不足 色度信号带宽为1.3MHz，因此图像彩色水平分 解力不足140电视线。 彩色接收机中色度通道的带宽仅为0.6MHz，因 此显示的图像实际的彩色分解力低于100电视线 。 （3）亮色互串 由于色差信号采用频谱搬移和频谱间置的方式 与亮度信号混合在一起，而电视接收机不能把 二者彻底分离开，因此会出现亮色互串。即 亮度通道中会串入色度频谱，图像上会出现细 的网纹干扰

6、色度通道中会串入亮度频谱，在图像的细斜线 条处呈现杂色干扰（4）亮色增益差和亮色延时差 在复合电视信号的频谱中，亮度信号能量主要 集中在中、低频部分，已调色差信号的能量主 要集中在高频部分。如果视频通道的线性不好 ，即幅频特性不平，相频特性不呈直线，则会 造成亮色增益差和亮色延时差。 亮色增益差：使色饱和度失真 亮色延时差：使图像中亮度和色度成分位置不 一致，形成彩色镶边 （5）微分增益和微分相位 由于亮色频带共用，色度信号叠加在亮度信号 上一起传送，视频通道的非线性会使不同亮度 电平上的色度副载波产生不一致的增益和相移 ，称为微分增益（DG）和微分相位（DP）微分增益过大，会引起图像彩色饱和

7、度失真 微分相位过大，会引起图像色调失真 （6）电视信号的时间利用率不充分 行逆程系数：18.75% 场逆程系数：8 在行、场逆程期间只能传送消隐脉冲和同步脉 冲 （7）电视信号的幅度利用率不充分 基带全电视信号的峰峰值幅度为1.0Vpp，其中 ，同步脉冲占30。没有充分利用视频通道的 动态范围来传送有效的视频信息。 （8）只有单声道 （9）不适合磁带节目的多带复制 （10）宽高比不适合人类视觉特性二、数字电视的基本概念 什么是数字电视 凡是在电视信号的获取、产生、处理、传输、 接收和存贮的过程中使用了数字电视信号的设 备或系统都可以称为数字电视数字电视设备 数字摄像机、数字录像机、数字切换台

8、、数字 电视机、数字机顶盒 数字电视系统 数字演播室系统、非编系统、数字播出系统 数字电视广播系统 数字卫星电视广播系统 数字有线电视广播系统数字地面电视广播系统三、数字电视广播的优点 在图像和声音质量改进方面 在节目制作手段方面 在业务融合方面 在传输方面 四、模拟和数字的根本区别 模拟信号：在时间和幅度上都连续变化的信号 数字信号：在时间和幅度上都为离散值的信号模拟处理方式的本质：波形复制噪声累积， 磁带每复制一次，其信噪比降低一倍（-3dB） 。 数字处理方式的本质：信息再生噪声不累积五、数字电视及其定义 高清晰度数字电视（HDTV）是美国首先提出的 ，经过八年的技术开发，美国联邦委员会

9、(FCC) 终于在1995年正式确定HDTV地面广播方式和 产品的规格。1998年，美国已正式开播数字高 清晰度节目，到2006年美国完全淘汰模拟电视 ，取而代之的是数字高清晰度电视。数字电视和现行的模拟电视最大的区别是数字 电视的图像清晰而稳定，在覆盖区域内图像质 量不会因信号传输距离的远近而变化，在信号 传输整个过程中外界的噪声干扰都不会影响电 视图像。而模拟电视会随着信号传输距离越远 ，图像质量越差。 数字电视就是拍摄、编辑、制作、播出、传输 、接收等电视信号播出和接收的全过程都使用 数字技术。数字高清晰度电视是数字电视 (DTV)标准中最高级的一种，简称 HDTV(HighDefini

10、sionTV)。数字电视具有优质的音响系统，在接收模拟 电视时，具有高、低调整、左右声道平衡，环 绕声、等响度控制开关等功能。 数字电视（DigitalTV）包括数字HDTV、数字 SDTV和数字LDTV三种。三者区别主要在于图 像质量和信道传输所占带宽的不同。从视觉效 果来看，数字HDTV（1000线以上）为高清晰 度电视（HighDefinition Television）的简称， l第二章 数字电视演播室基本参数 分量编码：对亮度信号和两个色差信号分别进 行取样、量化和编码。 （1）取样 4：2：2 取样结构 采用正交取样：每行、每场的取样点都是整数 ，图像的样点结构在垂直方向上逐行逐场

11、对齐 。lY 的取样频率：13.5MHz（是625/50及525/60 系统行频的整数倍） R-Y/B-Y的取样频率：6.75MHz4：4：4 取样结构 R /G / B 的取样频率均为：13.5MHz 或Y/CR/CB的取样频率均为：13.5MHz4：1：1 取样结构 Y 的取样频率为：13.5MHz R-Y / B-Y 的取样频率为：3.375MHz 固定正交取样结构4：2：0 取样结构 Y 的取样频率：13.5MHz R-Y/B-Y的取样频率：6.75MHz R-Y/B-Y每两行取一行 （2）量化与编码 量化比特数：8比特（或10比特），每一样值用 8位二进制数表示，也称8比特（或10比

12、特）量 化。 量化级数：256（或1024） 在量化之前，为了将三个分量归一化到相同的动态范围，需要对红色差信号R-Y和蓝色 差信号B-Y进行压缩。 （3）数字有效行 数字有效行相当于模拟电视信号的行正程，但时基上略 有不同l 数字视频信号的标准和格式 我国于1993年制定了国标GB/T 14857-93演播室 数字电视编码参数规范，等同采用了国际标准CCIR-601 （也称ITUR601），该标准定义了数字视频的信号标准（见下表）。 其中：每行总像素数=13.5MHZ/15625KHZ=864T有效像素720*576=414720个/帧参数名称PAL (625/50)NTSC (525/60

13、) 编码 信号（分量信号）Y,U,VY,I,Q 全行亮度信号采样点数864858 全行色差信号采样点数432429取样结 构 正交结构，即行、场和帧重复Cr、Cb的样点同位，并 和每行奇数个Y样点同位取样频 率/MHz亮度 信号13.5色差 信号6.75编码 方式均采用每采样点8bit均匀量化脉码调 制（PCM） 全数字行有效点数亮度信 号720色差信 号360图像分辨率/像素亮度信 号720576720480色差信 号360576360480数码传输 速率（R）216Mbit/s或27MB/s * 216/8=27(M) 视频 信号电平与量化 级间 的对应 关系亮度信 号共220个量化级（黑

14、电平对应 第16级，峰值白电平对 应235级） 色差信 号共224个量化级按照CCIR601标准，模拟电视信号以4:2:2取样，取样 后进行8比特量化和线性PCM编码，即可得到符合数字 演播室标准的基带数字信号，其码率为 Mbit/s=(864+432+432)X625X25X8=216Mbit/s。这种 速率在一般计算机上很难处理。每分钟数字视频所占 用的空间为：216Mbit/s60s/8=1620MB，如果把这种 视频流存放在650MB的光盘中，一张光盘只能存放20 多秒，而一块100GB的硬盘也存储不了几十分钟的视频 图像。因此必须对数字视频图像进行压缩，用尽可能 少的数据来表达信息，

15、节省传输和存储的开销。于是，数字视频码率压缩得以普及，数字设备也从 天价的非压缩D1、D2、D3、D5发展到现在JPEG、M- JPEG、MPEG-2、MPEG-4等压缩标准、小波编码和帧 间压缩为各界广泛接受广为使用的索尼Digital-Betacam 、Betacam SX、MPEG IMX、DVCAM；松下公司的 DVCPRO25、DVCPRO50；JVC公司的Digital-S等（见 下表）。 规格/ 格式Digital Betaca mBetacam SXMPEG IMXDVCAMDVCPR O25DVCP RO50Digital-S图像 编码4:02:02 分量4:02:02分 量

16、4:02:02分量4:02:00分 量4:01:01 分量4:02:02 分量4:02:02分 量量化10 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit8 bit图像 压缩 方式场内压 缩DCT 方式帧间压缩 DCT方式帧内压缩 DCT方式帧内压缩 DCT方式帧内压 缩DCT 方式帧内压 缩DCT 方式帧内压缩 DCT方式压缩 比2:0110:013.3:15:015:013.3:13.3:1视频 码率88Mb/s18Mb/s50Mb/s25Mb/s25Mb/s50Mb/s50Mb/s音频 标准20bit/4 8KHz 不压缩 ，4通 道16bit/48K Hz不压缩 ，4通道24bit/48KHz 不压缩 ，4通 道；or 16bit/48KHz 不压缩 ，8通 道16bit/48KH z不压缩 ， 4通道16bit/48 KHz不 压缩 ，2 通道16bit/4 8KHz 不压缩 ，4通 道16bit/48KH z不压缩 ， 4通道磁带 标准1/2金 属带1/2金属带1/2金属带1/4金属带1/4金属 粒子带1/4金属