上课 2.5视频图像信号的数字化与分量编码.pptVIP

2.5 视频图像信号的数字化 2.5.1模拟信号数字处理的优点 1、~数字处理:不改变现行模拟~传输体制前提下，对解调后的视音频基带信号采用的数字处理技术。 *2、数字电视~是一种完全脱离模拟电视的系统。 3、模拟电视数字化处理的阶段。 4、用两种物理状态传递信息的信号。 5、能够整帧地存储在存储器中。 6、为演播室的多功能节目制作和高质量接收创造的条件。 7、便于与计算机及其它数字设备接口，便于加入公用的数据通信网。 2.5.2数字电视信号产生和复原 ●A/D转换:在时间上和幅度上的离散化，转化为离散的数字电视信号。 ●D/A转换:数字处理后为使能在模拟器件上显示、记录或进一步处理，还需要D/A。 图2-28 一般电视信号数字处理方框图。 电视信号的A/D转换一般采用脉冲编码调制（PCM）方式，又称为编码器（Encoder），包括抽样、量化和编码。 D/A转换又称为解码器（Decoder），是对PCM信号的解调，包括解码和低通滤波，如2-29（a）所示。 图2-29 （a） PCM编解码框图 图2-29 （b）原始模拟信号 图2-29 （c ）抽样后的离散样点序列 图2-29 （d）原始模拟信号频谱 图2-29 （e）离散样点序列频谱 图2-29 （f）抽样后量化值判决 图2-29 （g）模拟信号的复原 图2-29 （h）后置低通泸波器频率响应特性 当信号在各分量电平上出现的概率相等时，满量化范围的单极性信号（如Y）的量化信噪比为信号峰-峰值与量化噪声的均方根值之比： 量化比特数n越多，量化信噪比就越大，再生图像的质量就越高，n受到硬件实现的限制。 除了量化间隔相等的均匀量化方式外，有时为了用较少的编码比特数取得较高的量化信噪比，还采用量化均匀不等的非均匀量化方式。 编码是指将样点幅度的量化值编成二进值数码。表3-1以3 bit编码为例表示出了两种常用的数码： 自然二进码和交替二进码（格雷码）。自然二进码是权重码，易于编、解码及算术逻辑运算。其编码公式为: *经抽样、量化、编码所得到的数字信号即为PCM信号。 * A/D转换与D/A转换由大规模集成电路ADC与DAC实现。 * ADC的外围电路:前置低通滤波、sinc校正，直流钳位、增益调整、基准电压源和抽样时钟发生器。 * DAC的外围电路:基准电压源、后置低通滤波器和输出级。 短距离传送PCM信号:采用并行传送方式，即每一个抽样的N个码位以及为收、发同步用的抽样时钟，在n+1条传输线中并行传送。 中、远距离传输:采用全串行传送方式，即对n个码位首先进行并/串转换，然后在同一条线路上依次传出。 2.5.3 彩色电视图像信号的数字编码 ~两种PCM编码方式：全信号编码和分量编码。 全信号编码:对CTV信号直接进行编码。 分量编码:对Y.R-Y.B-Y（或R.G.B）分别进行编码。 2．5．4 全信号编码 一、抽样频率 选择全信号的抽样频率，除了必须满足抽样定理外，还应考虑到处于基带频谱高端能量较大的fsc 。 量化这一非线形过程会产生的高次谐波，它与抽样脉冲的各次谐波将产生差拍，一部分差拍会落入基带频谱内。 一般将抽样频率取为三~四倍副载频。这时差拍频谱落入Y低端频谱的空隙中，从而对图像的干扰不容易察觉。 选择抽样频率还应考虑抽样点的空间点阵结构。 为便于行间、场间和帧间的信号处理，经常要求抽样点阵是逐帧固定的正交结构。 满足正交结构的条件:抽样频率是行频的整数倍。 根据fsc与行频的偏置关系，只当时fs=4fsc才形成正交抽样结构。 抽样频率较高可降低模拟低通滤波器及数字滤波器的设计难度。随着器件速度的提高和成本的下降，4fsc抽样频率被广泛地采用。 二、量化等级 在全信号编码中，一般采用四舍五入的均匀量化。实验表明，为获得满意的图像质量，一般采用8bit量化。当编解码次数较多时，考虑到量化噪波的累积，应采用9-10bit量化。 对于未经r校正的信号，为了不使黑色区域的量化信噪比降低，采取11bit以上的量化。 EBU建议用于PAL制10bit精度的量化等级如图3-3，为防止由于信号漂移、过冲等引起量化过载，在100-0-100-0彩条全电视信号最大值以上及同步电平以下都留有保护带。 PAL信号的量化等级 2．5．5 分量编码 一、抽样频率 实验表明，当Y的带宽为5.8~6MHz、R-Y和B-Y带宽2MHz时，可获得满意的图像质量。 分量编码时，一般先根据需要，用低通滤波器适当地限制三个分量信号的带宽。所选定的抽样频率应不小于2.2倍信号最高频率。 三个分量信号的