新媒体与音视频编解码技术.ppt

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1、数字广播电视技术原理参考资料：参考资料：http:/ 所谓电视，就是以一定的方式将图像画面从一处传送到另一处。这个过程包括了光一电转换、信号处理与传愉、电一光转换等环节。第一节第一节 电视成像原理电视成像原理人眼的视觉惰性和闪烁感觉人眼的视觉惰性和闪烁感觉（描述人眼对光亮变化连续性感觉的特性）p 视觉惰性视觉惰性 当有光脉冲刺激人眼时，视觉的建立和消失都需要一定的过程，即具有一定的隋性会在视觉中保留一段时间，称为视觉暂留或视觉视觉暂留或视觉惰性惰性，t3-t4为视觉暂留时间，通常为通常为0.05-0.2s0.05-0.2s。实验表明，若景物以间歇性光亮重复呈现，只要重复频率大于 20Hz 即保

2、留有景像存在的印象，该重复频率可称为融合频率视觉惰性是活动画面有连续感的前提。p 闪烁感觉和临界闪烁频率闪烁感觉和临界闪烁频率 闪烁感觉闪烁感觉如果周期性重复的脉冲光源作用到视网膜上，当脉冲光的重复频率不够高时，人眼会对之产生一明一暗交替变化的闪烁感觉。临界闪烁频率临界闪烁频率把不再引起闪烁感觉的光源的最低重复频率称为临界闪烁频率临界闪烁频率，它与很多因素有关如：脉冲光源亮度、背景亮度和明暗时间占空比等。研究表明：一般的临界闪烁频临界闪烁频率为率为45.8Hz45.8Hz第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理一、图像的分解与传送一、图像的分解与传送

3、1 1 像素的概念像素的概念将景物图像化整为零的方法称为图像的分解，分解之后的小点称为像素。所谓像素，就是电视系统分解和综合图像的最小单元。所谓像素，就是电视系统分解和综合图像的最小单元。传像时，首先须将待传景像分解成一个个像素，每个像素的亮度、色调、饱和度随景物的位置和时间而不同。因此，待传景物图像诸像素的光学信息表达式为：f fB B,S,S(x,y,z,t)(x,y,z,t)，这里仅讨论黑白平面活动图像，只需传输各像素的亮度信息，其光学信息表达式简化为：f fB B(x,y,t)(x,y,t)。经传输通道传送的电信号为电压（或电流），只能是时间的一维函数为：u(t)。电视系统的任务是将各

4、像素的fB(x,y,t)，变换成u(t),实现实现 f fB B(x,y,t)(x,y,t)u(t)u(t)转换的方式转换的方式，有同时传输制同时传输制和顺序传输制顺序传输制两种。2 2 图像的传送图像的传送 同时传输每个像素信息的方式称为同时传输制同时传输制。每个像素均需占用一条传输通道，一帧画面分解成几十万个像素就需要几十万条通道，这显然是不现实的。因此，实际中同时传输制未被采用。实际电视传像是通过一条传输通道，将每个像素信息按一定顺序一个个进行传送的，这种顺序传输每个像素信息的方式这种顺序传输每个像素信息的方式称为顺序传输制称为顺序传输制。黑白电视系统中通过电子束扫描将景物分解成许多像素

5、，把每个像素的亮度信息fB(x,y,t)按时间顺序变换成相应的电信号u(t),这时传输通路只需一条。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理一、图像的分解与传送一、图像的分解与传送 2 2 图像的传送图像的传送 黑白电视系统中通过电子束扫描将景物分解成许多像素，通过电子束扫描将景物分解成许多像素，把每个像素的亮度信息fB(x,y,t)按时间顺序变换成相应的电信号u(t),这时传输通路只需一条。扫描过程即相当于开关轮流接通每一对相应的发光单元。只要轮换的速度足够快，由于人眼的视觉暂留特性，看起来即是所有的像素同时发光的效果，可显示出完整的画面。第六章第六

6、章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理二、光电与电光的变换二、光电与电光的变换 电视图像的传送，在发端是基于光电转换器件，在收端是基于电光转换器件，实现这两种转换的器件分别称为摄像管和显像管摄像管和显像管。光电转换过程即摄像过程，其原理与所使用的摄像材料有关。可分为摄像管和 CCD 器件。k光电导摄像管：光电导摄像管：属电真空器件。由镜头、光电靶、聚焦线圈和偏转线圈组成。20世纪80年代后，CCD进人实用阶段，这种摄像器件无须电子束的扫描就能实现光电转换，且在体积、重量、功耗等方面明显优于摄像管。kCCDCCD摄像器件：摄像器件：CCD(Charge Coup

7、led DevicCCD(Charge Coupled Devic）即电荷藕合器件）即电荷藕合器件，它作为图像传感器是一个晶体半导体，它可以将入射光线转换成视频信号。CCD 是一种金属氧化物半导体(CMOS互补金属氧化物半导体）集成电路器件，具有电荷存储功能。在外加时钟脉冲的驱动下，CCD 中的电荷包按一定顺序从 CCD 中转移出去，形成图像信号输出到外电路，这就是CCD CCD 的电荷转移功能的电荷转移功能。CCDCCD是以电荷的多少代表图像信号的亮暗、以时钟信号控制代替电子束扫是以电荷的多少代表图像信号的亮暗、以时钟信号控制代替电子束扫描实现图像信号的摄取、变换和输出的固态电子器件。描实现

8、图像信号的摄取、变换和输出的固态电子器件。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理二、光电与电光的变换二、光电与电光的变换 kCCDCCD摄像器件：摄像器件：CCD 的表面包含一个像素或图像元素的阵列，排列成一系列精确的、水平的行和垂直的列。摄像机镜头所拍下的场景转化成一系列的像素，每个像素复制出画面的一部分。每一个像素都包含有一个金属氧化物或硅半导体，它们将入射光线转化成电荷。电荷的强弱是与照射到像素上光线的强电荷的强弱是与照射到像素上光线的强度及曝光时间成正比的。度及曝光时间成正比的。入射光线转化成电荷后，它被传输并存储在另一层芯片上。随后，像素上

9、所存储的信息按正常电视扫描速率被一个个逐行读出。实用的实用的CCDCCD摄像器件有三种类型：摄像器件有三种类型：行间转移式行间转移式(IT)CCD(IT)CCD；帧间转移式帧间转移式(FT)CCD(FT)CCD；帧行间转移式帧行间转移式(FIT)CCD(FIT)CCD参考资料：参考资料：http:/ 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理二、光电与电光的变换二、光电与电光的变换 kCCDCCD摄像器件：摄像器件：实用的实用的CCDCCD摄像器件有三种类型：摄像器件有三种类型：行间转移式行间转移式(IT)CCD(IT)CCD；帧间转移式；帧间转移式(FT)CCD(F

10、T)CCD；帧行间转移式；帧行间转移式(FIT)CCD(FIT)CCD第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理三、电子扫描三、电子扫描 将一幅图像上各像素的明暗变化转换为顺序传送的相应的电信号，以及将这些顺序传送的电信号再重新恢复为一幅图像的过程，都是通过电子扫描来实现的。在摄像管与显像管中，电子束按一定规律在靶面上或荧光屏面上运动，就可以完成摄像与显像的扫描过程。1 1 逐行扫描逐行扫描在电视系统中，摄像管和显像管的外部装有偏转线圈，当线圈中分别流过行、场锯齿波扫描电流时就会产生相应的垂直方向与水平方向的偏转磁场，在这两个磁场的共同作用下，使电子束作

11、水平与垂直方向的扫描运动。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理三、电子扫描三、电子扫描 1 1 逐行扫描逐行扫描在锯齿波电流作用下，电子束产生自左向右、自上而下，一行紧按一行的运动，称其为逐行扫描。逐行扫描。在电视系统中，要使传送的图像清晰，并具有活动、连续而又无闪烁感，则要求传送频率大于临界闪烁频率传送频率大于临界闪烁频率 47Hz47Hz（人眼的临界闪烁频率与图像的亮度、对比度等因素有关，即每秒传送47场以上的图像）。我国电视制式规定，场频为我国电视制式规定，场频为50Hz50Hz，每帧图像的扫描行数为，每帧图像的扫描行数为625625行行。若

12、采用逐行扫描的话，帧频与场频相等，理论分析表明，电视图像信号的最高频率为11-12MHz。要传送这样宽的信号，会使设备复杂化，且使电视系统传输电视的频道数减少。如若为了减少带宽而降低场频，将会导致重现图像的闪烁；减少每场扫描如若为了减少带宽而降低场频，将会导致重现图像的闪烁；减少每场扫描行数，又会降低图像的行数，又会降低图像的清晰度。可见，逐行扫描是无法解决清晰度。可见，逐行扫描是无法解决带宽带宽与与闪烁感闪烁感及及清晰度清晰度的矛盾。的矛盾。2 2 隔行扫描隔行扫描就是在每帧扫描行数仍为 625 行，将每帧图像分为两场来传送，奇数场传送1、3、5 奇数行；偶数场传送2、4、6 偶数行。每秒传

13、送50场，因而将有效降低闪烁感。所以隔行扫描既减小了闪烁感，并使图像信号的带宽仅为逐行扫描的一半，因此世界各国都采用隔行扫描的扫描方式。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理三、电子扫描三、电子扫描 2 2 隔行扫描隔行扫描隔行扫描既减小了闪烁感，并使图像信号的带宽仅为逐行扫描的一半，因此世界各国都采用隔行扫描的扫描方式。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第一节第一节 电视成像原理电视成像原理三、电子扫描三、电子扫描 2 2 隔行扫描隔行扫描隔行扫描既减小了闪烁感，并使图像信号的带宽仅为逐行扫描的一半，因此世界各国都采用隔行扫描的扫描方式。

14、整个画面的变化是按场频重复的，它高于临界闪烁频率因而减少了闪烁感。但就每行而言，它仍是按帧频重复的，即每秒重复25次，这是低于临界闪烁频率的。当我们接近电视机观看时，仍会感觉到行间闪烁；但离开一定距离观看时，行间闪烁就不明显了。隔行扫描将视频带宽压缩为逐行扫描的一半，大约为 5.5MHz左右，所以我国规定视频信号带宽按照 6MHZ分析计算。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信号完整的黑白全电视信号黑白全电视信号是由黑白图像信号、复合消隐脉冲（包括场消隐脉冲和行消隐脉冲）和复合同步脉冲（包括场同步脉冲和行同步脉冲）等信号按一定方式组合在一起形成的。

15、一、图像信号一、图像信号1.1.图像信号及其特征：图像信号及其特征：黑电平高、白电平低的图像信号称为负极性图像信号。负极性图像信号。白电平高、黑电平低的图像信号称为正极性图像信号。正极性图像信号。图像信号是随机的，其特征如下图像信号是随机的，其特征如下：图像信号具有直流成分，其数值确定了图像的背景亮度。图像信号的数值总是在零值以上或零值以下的一定范围内变化，即图像信号是单极性信号。对于一般活动图像，相邻两行或相邻两帧信号间具有较强的相关性。换句话说，相邻两行或相邻两帧图像信号差别极小，可近似认为是周期信号。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信号2

16、.2.图像信号的基本参数：图像信号的基本参数：p亮度：亮度：是指单位面积的光通量。电视图像的亮度取决于电视图像信号的平均直流成分，改变电视图像信号的直流成分，可以改变其亮度。p对比度：对比度：是客观景物最大亮度 Bmax 与最小亮度 Bmin 之比。很显然，若图像信号的黑、白电平差别愈大，则对比度愈高。p灰度灰度:即亮度级差或称亮度层次。它反映电视系统所能重现的原图像明、暗层次的程度。二、辅助信号二、辅助信号在电视系统中还需要其他的辅助信号解决行场消隐、行场同步等问题，这些信号是复合消隐信号、复合同步信号、槽脉冲和均衡脉冲等。1 1 复合消隐信号复合消隐信号:无论是图像的分解还是恢复重现，都需

17、要电子扫描才能完成。电子束在回扫时，若不采取措施，无论是行或场都将出现回扫线，这将对正程所传送的图像起干扰作用。消除行、场逆程回扫线的消隐脉冲分别称为行消隐脉行消隐脉冲和场消隐脉冲冲和场消隐脉冲，二者合称复合消隐脉冲或复合消隐信号复合消隐脉冲或复合消隐信号。消隐电平值一般与黑电平一样，也可能比黑电平更“黑”。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信号二、辅助信号二、辅助信号1 1 复合复合 消隐消隐 信号信号:第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信号二、辅助信号二、辅助信号1.1.复合消隐信号复合消隐信号

18、:2.2.复合同步脉冲复合同步脉冲:同步脉冲的作用同步脉冲的作用：给接收端提供同步信息，以使行、场扫描电路的扫描频 率、相位与发送端一致。复合同步脉冲复合同步脉冲：行、场同步的统称。行同步脉冲行同步脉冲：每行一个，宽度为4.7s；叠加在行消隐脉冲上；一行的起 始时刻以行同步的前沿为基准。即从行同步前沿时刻开始行从行同步前沿时刻开始行 扫描电流逆程。扫描电流逆程。场同步脉冲场同步脉冲：每场一个，宽度为2.5H=160s。叠加在场消隐脉冲上；场场 同步前沿规定为一场逆程的起始时刻。同步前沿规定为一场逆程的起始时刻。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信

19、号二、辅助信号二、辅助信号3.3.开槽场同步和均衡脉冲开槽场同步和均衡脉冲:开槽场同步作用开槽场同步作用：保证在场同步期间不丢失行同步信息。均衡脉冲作用：均衡脉冲作用：保证奇偶场光栅的精确镶嵌。同时，相应均衡脉冲的前沿 仍提供行同步信息。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信号三、黑白全电视信号波形三、黑白全电视信号波形我国电视扫描标准：我国电视扫描标准：隔行扫描，每帧625行，每帧两场，每场312.5行 帧频：fF=25Hz 场频：fv=50Hz 场周期：Tv=20ms(Tvt=18.4ms，Tvr=1.6ms)行频：fH=25(帧)625(行)

20、=15625Hz 行周期：TH=64s (THt=52s，THr=12s)我国电视标准规定：我国电视标准规定：以负极性全电视的同步信号顶电平作为 100%，则黑色电平和消隐电平的相对幅度为 75%：白色电平相对幅度为10%-12.5%；图像信号电平介于白色电平与黑色电平之间。各脉冲的宽度为：各脉冲的宽度为：行同步4.7s。；场同步160s（2.5行，H表示行，V 表示场）；均衡脉冲2.35s,槽脉冲4.7s；场消隐脉冲1612s(同Tvr=1.6ms)；行消隐脉冲12s(同THr=12s)第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信号三、黑白全电视信号波

21、形三、黑白全电视信号波形帧频fF=25Hz,场频fv=50Hz,场周期Tv=20ms(Tvt=18.4ms Tvr=1.6ms)行频fH=25(帧)625(行)=15625Hz,行周期TH=64s(THt52s，THr 12s)第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第二节第二节 黑白全电视信号黑白全电视信号三、黑白全电视信号波形三、黑白全电视信号波形我国电视扫描标准：我国电视扫描标准：隔行扫描，每帧625行，每帧两场，每场312.5行 帧频：fF=25Hz 场频：fv=50Hz 场周期：Tv=20ms(Tvt=18.4ms，Tvr=1.6ms)行频：fH=25(帧)625(行)=1562

22、5Hz 行周期：TH=64s (THt=52s，THr=12s)我国电视标准规定：我国电视标准规定：以负极性全电视的同步信号顶电平作为 100%，则黑色电平和消隐电平的相对幅度为 75%：白色电平相对幅度为10%-12.5%；图像信号电平介于白色电平与黑色电平之间。各脉冲的宽度为：各脉冲的宽度为：行同步4.7s。；场同步160s（2.5行，H表示行，V 表示场）；均衡脉冲2.35s,槽脉冲4.7s；场消隐脉冲1612s；行消隐脉冲12s第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理一、彩色图像的摄取和重现一、彩色图像的摄取和重现1 1、彩色图像的

23、摄取：、彩色图像的摄取：彩色图像经物镜照射在分色棱镜上，在三角棱镜的一个表面上镀上薄膜，该薄膜使某种基色光在其表面反射，另两种基色光则透过该薄膜，然后再经另一面由表面所镀的薄膜反射出一种基色光，剩下最后的一种基色光透射过去，这样就将彩色光束分解成三基色光。三种基色光，分别由三个成像元件（三个黑白摄像管或三片 CCD）进行光一电变换，成像元件本身并无辨色能力无辨色能力，它只能辨别亮度，色度则由三者的比例关系决定色度则由三者的比例关系决定。成像元件的输出分别经过红、绿、蓝通道放大与处理，再由编码器合成为能由一个通道传送的彩色全电视信号。三只成像元件的电子束在进行扫描时，彼此间必须保持严格的同步。严

24、格的同步。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理一、彩色图像的摄取和重现一、彩色图像的摄取和重现1 1、彩色图像的摄取：、彩色图像的摄取：第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理一、彩色图像的摄取和重现一、彩色图像的摄取和重现1 1、彩色图像的摄取：、彩色图像的摄取：第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理一、彩色图像的摄取和重现一、彩色图像的摄取和重现2 2、彩色图像的重现：、彩色图像的重现：彩色显像管与黑白显像管的最大区别在于它

25、发射三个电子束，分别对应红、绿、蓝三个基色。彩色荧光粉是按红、绿、蓝组成的三色荧光点为一组，以品字形等排列布满屏面，荧光屏后面有布满小孔的金属板荫罩板，每个孔对应一组三色点每个孔对应一组三色点，根据空间相加混色原理空间相加混色原理，三色电子束通过荫罩板小孔会聚，轰击对应的R,G,B荧光点，每组呈现的颜色是三基色光的混合色。混合色的色调及饱和度，取决于由发送端送来约三个基色信号电压R、G、B的大小，亮度与被摄图像相对应像素的三基色光的亮度成比例，荧光屏上重现了发端的彩色图像。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理一、彩色图像的摄取和重现一、

26、彩色图像的摄取和重现2 2、彩色图像的重现：、彩色图像的重现：第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理二、彩色图像的传送二、彩色图像的传送1 1彩色与黑白电视信号的兼容彩色与黑白电视信号的兼容要精确地再现自然景物中的彩色是困难的。经过对彩色视觉特性的研究发现：在重显景物中彩色时，不一定要恢复景物辐射的所有光波成分，而重在重显景物中彩色时，不一定要恢复景物辐射的所有光波成分，而重要的是获得与原景物相同的彩色感觉。要的是获得与原景物相同的彩色感觉。由于技术的发展必须考虑彩色电视与黑白电视的兼容问题。2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号彩色电视制

27、式有NTSC(National TeIevion Systems Committee)、PAL(Phase Alternating Line)、SECAM三个，它们都具有兼容性。PAL、SECAM是在NTSC基础上对其改进后的制式，我国采用PAL制。为了实现兼容，彩色电视都不直接传送三个基色信号，而是为了实现兼容，彩色电视都不直接传送三个基色信号，而是传送传送带亮度信带亮度信息的息的亮度信号亮度信号和携带色调和饱和度信息的两个和携带色调和饱和度信息的两个色差信号色差信号。亮度信号：亮度信号：Y=0.30R+O.59G+O.11BY=0.30R+O.59G+O.11B色差信号：色差信号：R-Y=

28、0.70R-O.59G-O.11B R-Y=0.70R-O.59G-O.11B B-Y=-O.30R-O.59G+O.89BB-Y=-O.30R-O.59G+O.89B作为传输信号，绿色差信号G-Y数值较小不利于信噪比的改善，故选择了以上的二个色差信号！第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理二、彩色图像的传送二、彩色图像的传送2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号恒定亮度原理：恒定亮度原理：亮度信号Y是代表彩色图像的亮度信息不含有色度信息，而R-Y、B-Y只携带色度信息而不包含亮度信息，这称为恒定亮度原理。混合高频混合高频:利用人眼对彩色细

29、节分辨力低这一特点，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，则由红绿蓝混合出来的亮度信号代替。如下图所示混合高频技术的使用既大大减小了传输信号的带宽，又能使彩色图像的质量令人满意。正交平衡调幅正交平衡调幅:平衡调幅是指抑制载波的调幅，两个色差信号分别对频率相同、相位差90o的两个载波进行平衡调幅称为正交平衡调幅称为正交平衡调幅。为了防止彩色全电视信号超过规定电平，在PAL制彩色电视中，需要对将R-Y、B-Y信号进行幅度压缩，称为U、V信号：U=0.493(B-Y)U=0.493(B-Y)V=0.877(R-Y)V=0.877(R-Y)第六章第六章 电

30、视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理二、彩色图像的传送二、彩色图像的传送2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号PAL制又称逐行倒相正交平衡调幅制。逐行倒相正交平衡调幅制。其特点是编码时己调U分量不变，己调V分量逐行倒相。PAL PAL 制的色同步信号作用：制的色同步信号作用：为接收机恢复基准副载波提供基准频率和相位；提供V分量逐行倒相顺序的信息，色同步信号相位135o代表不倒相行，-135o代表倒相行。色同步信号被安放在行消隐脉冲的后肩上，约10个周期的副载波信号，初相位一行为135o，下一行为-135o，逐行交替。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与

31、发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理二、彩色图像的传送二、彩色图像的传送2.2.彩色全电视信号彩色全电视信号PAL 制的色同步信号：三、电视频道与电视制式三、电视频道与电视制式1.1.电视的频道：电视的频道：全电视信号的频谱宽度：视频0-6MHz,音频40-15KHz一路电视频道宽度：国家标准：8MHz频道的分配：VHF、UHF第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理三、电视频道与电视制式三、电视频道与电视制式2 2、彩色电视信号的类型、彩色电视信号的类型复合电视信号：复合电视信号：包含亮度信号、色差信号和所有定时信号的

32、单一信号叫做复合电视信号，或者称为全电视信号。分量电视信号：分量电视信号：指每个基色分量作为独立的电视信号。每个基色既可以分别用RGB，也可以用亮度一色差信号。使用分量电视信号是表示颜色的最好方法，但需要比较宽的带宽和同步信号。S-VIDEO S-VIDEO 信号：信号：是亮度和色差分离的一种电视信号，是分量模拟电视信号和复合模拟电视信号的一种折中方案，使用它有两个优点：使用它有两个优点：1.1.减少亮度和色差信号之间的交叉干扰。减少亮度和色差信号之间的交叉干扰。2.2.不需要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮不需要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮度信号的

33、带宽。度信号的带宽。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第三节第三节 彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理三、电视频道与电视制式三、电视频道与电视制式3 3、彩色电视制式、彩色电视制式彩色电视制式有NTSC(National TeIevion Systems Committee)、PAL(Phase Alternating Line)、SECAM三个，它们都具有兼容性。PAL、SECAM是在NTSC基础上对其改进后的制式，我国采用PAL制。这三种制式的共同点都是传送亮度信号和红色差信号及蓝色差信号，且都采用以色差信号调制在彩色副载波上的方式实现频谱间置，以达到兼容的目的。这三种制式的主

34、要区别是色差信号调制载波的方式不同。虽然这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。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统一、数字电视技术的发展一、数字电视技术的发展1.1.数字电视的产生和发展数字电视的产生和发展黑白电视称为第一代电视；彩色电视为第二代电视，数字电视和高清晰度电视是第三代电视。数字电视技术的发展经历了三个主要阶段。p第一阶段：第一阶段：在20世纪8O年代以前，以研究开发单独的局部设备为主，如：数字时基校正器（DTBC）、数字帧同步机、数字特技机等；p第二阶段：第二

35、阶段：80-90年代成功开发了数字整机电视设备，如数字录像机、数字信号处理摄像机等；p第三阶段：第三阶段：90年代以后，开始从单个设备向整个系统发展，一些研究机构提出了全数字化的数字电视广播标准，如 DVB、ATSC 等，一些发达国家已经开始进行数字电视或数字高清晰度电视系统的试播。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统一、数字电视技术的发展一、数字电视技术的发展2.2.数字电视的特点：数字电视的特点：数字电视基本概念：数字电视基本概念：数字电视是数字电视系统的简称，是指音频、视频和数据信号从信数字电视是数字电视系统的简称，是指音频、视频和数据信

36、号从信源编码、调制到接收和处理均采用数字技术的电视系统。源编码、调制到接收和处理均采用数字技术的电视系统。国际上的精确定义：国际上的精确定义：将活动图像、声音和数据，通过数字技术进行压缩、编码、传输、存储，实时发送、广播，供观众接收、播放的视听系统。从广义上说，数字电视是数字传输系统，是原有电视系统的数字化。数字电视广播系统基本构成：数字电视广播系统基本构成：第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统一、数字电视技术的发展一、数字电视技术的发展2.2.数字电视的特点：数字电视的特点：数字电视技术的优势：数字电视技术的优势：u在复制或传输等处理过程中，

37、噪声不会累积。信噪比基本保持不变。u数字信号稳定可靠，易于实现存储、计算机处理、网络传输等功能，而且数字电视信号很容易实现加解密处理。u可充分利用信道容量。数字电视信号可采用时分多路复用方式，在行、场消隐期间实现数据广播。u压缩后的数字信号经调制后可进行开路广播，在设计的服务区内（地面广播），观众能以较高的概率实现“无差错接收”，使收到的电视图像和声音质量接近演播室质量。u可合理利用各种类型的频谱资源。以地面广播为例，数字电视可以启用模拟电视的“禁用频道”，而且可采用“单频网络”。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统一、数字电视技术的发展一、数

38、字电视技术的发展2.2.数字电视的特点：数字电视的特点：第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：A.PCM编码编码:模拟信号的数字化过程主要是取样、量化和编码。又称PCM编码编码。p取样取样是将时间上连续的模拟信号变成时间上离散的信号，是将时间上连续的模拟信号变成时间上离散的信号，p量化量化是将幅度上连续的取样值变成幅度上离散的取样值，是将幅度上连续的取样值变成幅度上离散的取样值，p编码编码是将离散化的取样值编成二进制数码。是将离散化的取样值编成二进制数码。B.数字化方

39、式数字化方式:根据电视信号的特点，有两种：根据电视信号的特点，有两种：复合编码方式：复合编码方式：将彩色电视信号作为一个整体进行取样、量化和编码，得到一个数字复合电视信号。分量编码方式：分量编码方式：对亮度信号和两个色差信号分别进行取样、最化和编码，得到三个数字分量电视信号。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：分量编码方式：分量编码方式：数字分量方式是分别对三基色信号 ER、EG、EB 或分别对亮度信号EY和色差信号ER-Y、EB-Y进行数字化处理的方式，1982

40、年CCIR第15次全会上通过了著名的601号建议书，后来经过多次修正、扩展，现己发展到包含 16:9宽高比在内的ITU-R BT.6O1-5标准。我国于1993年制定了国标“GB/T14857-93演播室数字电视编码参数规范”等同采用了601 建议。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：C.C.取样结构：取样结构：是指取样点在空间与时间上的相对位置。是指取样点在空间与时间上的相对位置。对电视信号进行取样时，有两种取样结构：正交结构和行交叉结构。正交结构和行交叉结构。一

41、般采用正交结构。正交结构正交结构是在图像平面上沿水平方向取样点等间隔排列，沿垂直方向取样点上下对齐排列，这样有利于帧内和帧间的信号处理。行交叉结构行交叉结构是在每行内的取样点数为整数加半个。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：C.C.取样结构：取样结构：考虑到取样定理要求、取样结构的正交性、兼顾各国电视的扫描格式以及编码后的比特率等因素，CCIR601CCIR601建议建议“亮度信号的取样频率亮度信号的取样频率”为为13.5MHz13.5MHz。D.D.色度取样格式

42、：色度取样格式：由于色度信号的带宽(1.3MHz)要比亮度的窄很多,且考虑到取样点正交结构的要求，有几种色度取样格式：422422格式格式 色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的一半6.75MHz,数字SDTV演播室采用这种格式。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：D.D.色度取样格式：色度取样格式：422422格式格式 色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的一半6.75MHz,数字SDTV演播室采用这种格式。第六章第六章 电视原理与发展电视

43、原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础422422格式格式4 4：2 2：2 2数字分量信号的时分复用传输：数字分量信号的时分复用传输：SDTV：每帧有效行x有效像素/行=576x720每帧的数字视频以Cb1Y1Cr1,Y2,Cb2Y3Cr2,Y4,Cb3Y5Cr3,Y6,.Cb360 Y719 Cr360,Y720的顺序进行传输。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：D.D.色度取样格式：色度取样格式：444444格式

44、格式 色差信号Cr和Cb的取样频率与亮度信号取样频率一样,在演播室要求高质量的信号源时采用这种格式。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：D.D.色度取样格式：色度取样格式：442020格式格式 色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的四分之一，即3.375MHz，这不是演播室的信号格式，是压缩编码中常用的格式。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数

45、字电视信号的产生：D.D.色度取样格式：色度取样格式：441111格式格式 色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的四分之一，即3.375MHz，这不是演播室的信号格式，是某种摄录设备中用的格式。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：D.D.色度取样格式：色度取样格式：第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础1.1.数字电视信号的产生：数字电视信号的产生：E.E.数字标准清晰度电视

46、中常用的编码参数：数字标准清晰度电视中常用的编码参数：第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础2.2.数字电视信号压缩：数字电视信号压缩：p压缩编码：压缩编码：由于电视信号数字化后码率太高，必须先对数据进行压缩编码，然后再进行存储和传输。压缩编码的主要任务，就是要在人眼不能察觉有失真条件下，尽可能采用比较简单有效的编码方法，降低码率。图像数据的压缩机理：图像数据的压缩机理：利用图像中存在大量冗余度可供压缩；利用图像中存在大量冗余度可供压缩；利用人眼的视觉特性。利用人眼的视觉特性。p图像信号的冗余度：图像信号的冗余度：

47、为了提出有效的数据压缩方法，首先必修搞清楚图像数据中存在哪些冗余。空间冗余：空间冗余：在同一幅图像中规则的物体和规则的背景都具有很强的相关性 ，称之为空间冗余。时间冗余：时间冗余：在图像序列中的两幅相邻的图像之间有较大的相关性，称之为 时间冗余。结构冗余：结构冗余：有些图像从大面积上看存在着非常强的纹理结构。视觉冗余：视觉冗余：人眼的视觉系统对于图像的感知是非均匀和非线性的，对图像 的变化并不都能查觉出来，这称之为视觉冗余。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础2.2.数字电视信号压缩：数字电视信号压缩：p数据压缩

48、编码方法的分类数据压缩编码方法的分类根据解码后的数据与原始数据是否完全相同来进行分类，可分为两类：无损压缩：无损压缩：解码后的图像与原始图像严格相同，即压缩是完全可以恢复的没有误差的有损压缩：有损压缩：解码后的图像与原始图像存在一定的误差，但视觉效果一般是可被接受的根据压缩方法的原理又可大致分为：根据压缩方法的原理又可大致分为：预测编码（predictive coding）、变换编码（transform coding）、信息熵编码（entropy coding）等。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础3.3.视频

49、压缩标准：视频压缩标准：JPEG(Joint Photographic Experts Group)是联合图像专家组的英文缩写。JPEG主要是针对静止图像的压缩编码标准，但是在电视图像序列的帧内压缩中也常采用，是一个适用范围广泛的通用标准。H.261标准主要应用于在综合数字业务网ISDN上传输电视电话会议。随着多媒体技术的发展，CCITT又提出了H.263和H.263建议，建议，它既适应低速通信网又适应高速通信网，将成为多媒体通信的主要视听业务编码标准。MPEG(Moving Pictures Expert Group）是ISO和IEC两个国际组织领导下的标准组织。1992年制定了MPEG-1

50、标准。MPEG-1在 VCD中广泛的应用。为满足广播电视对图像质量的要求，专家组制定了MPEG-2。MPEG-2主要的三个部分：主要的三个部分：第一系统部分：第一系统部分：主要涉及多路音频、视频和数据的复用和同步；第二视频部分：第二视频部分：主要涉及各种比特率的数字视频编码；第三音频部分，第三音频部分，扩充了MPEG-1的音频标准，达到了5.1声道之多。MPEG-2MPEG-2己在多媒体技术和广播电视领域中得到广泛的应用。己在多媒体技术和广播电视领域中得到广泛的应用。第六章第六章 电视原理与发展电视原理与发展 第四节第四节 新一代电视系统新一代电视系统二、数字电视基础二、数字电视基础3.3.视