电视信号的数字化.ppt

数字电视原理 3.1信号的数字化 模拟信号的数字化过程主要是采样、量化和编码。 采样——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。 3.1信号的数字化 采样----时间上的离散化 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----幅度离散化 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。即幅度离散化。 3.1信号的数字化 编码---离散值的数字表示 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。 模拟信号数字化框图如图3-1所示，其中fc为滤波器的截止频率，fs为取样频率。  图3-1模拟信号数字化框图 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： 亚音(Subsonic)信号（次音信号）20Hz 超声波(Ultrasonic)信号 20kHz 音频(audio)信号: 在20Hz~20kHz之间的声波 人的发音:在80Hz ~3400Hz之间 人的说话:在300Hz~3400Hz之间----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、22.05kHz、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。 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（数据量）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 1. 取样频率 在PAL制的625行/50场/2∶1隔行电视信号中，利用每场312.5行中的294行记录数字音频信号，每行记录3个音频样值，于是取样频率为 fs＝50（场）×294（行）×3（样值）= 44.1kHz 2. 量化比特数 3.演播室数字音频声道 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（等间隔） 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 结果： 数字电视图像帧----由二维空间排列的像素点组成； 视频序列----由时间上一系列的数字图像帧组成。 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化，编码成 PCM形式（已被淘汰）。 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，且编码几乎与电视制式无关—世界统一的数字编码标准 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fm＝5.8~6MHz 为保证足够小的混叠噪声，采样频率fs应取（2.2 ~ 2.7）* fm