數字音原Principleof &3數字取數字壓縮技數 壓縮標22概3-數字取樣、壓縮、標1）數字基ITU-R601標YUV子取樣格數字格數字壓縮3模擬電視的不亮度分解力不實際亮度僅3.5MHz，水平分解力300線左色度分解力不色差實際帶寬0.5MHz亮度，色度信息串色度副載波fs+-電視信號的時間行場消隱期太電視信號的幅度利用率不充峰峰幅度中，信號只占聲音信號是單聲不適合的多模擬系統中，噪聲功率是累加數字電視 為什么數字化改善音質時分復用傳輸亮度和色環繞提高制作和質量和率數字攝影機，機，編輯系制作數字化，網絡化，資源共提高傳輸效一套模擬電道內傳輸4-8套數拓寬業務應用范交互電視，數據業務，網絡電視，IP電視 電 數字電視廣播

流音頻

SI數

數字電視廣播系統組信號源端：數字電視信號獲取，處理和制作壓縮編碼：去除信號源中的信息冗余，降低系統復用：將，音頻和輔助數據流（控制數據，服務信息）打包時分復用成單傳輸系統：包括信道編碼和數字調信道編碼：增加數據流的可靠性，誤碼糾，射頻傳數字模擬信號數字化三個步驟：采樣，量化，編

采樣/

TS

tt tt

SSn數字模擬音頻信號轉化為數字音頻信號：模擬音頻信號是一個在時間上1、采樣：在時間軸上對信號數字化。也就是，按照固定的時間間隔抽取模擬信號的值，這樣，采樣后就可以使一個時間連續的信息波變為在時間上取值數目有限的離散信號。2、量化：在幅度軸上對信號數字化。也就是變化的幅度值，把模擬信號的連續幅度變為有限數量的有一定間隔的3、編碼：用二進制數表示每個采樣的量化值（十進制數）模擬信號轉化為數字信號：模擬信號是一個在空間上1，這些選取的點稱為樣點（或像素）。采樣時，在圖像縱向和橫向方向上的像素總頻信號是對表示圖像的函數進行采樣的。采樣后圖像被分割成空間上離散的像素，但其灰度仍是連續1、量化：在灰度上對信號數字化，將像素灰度轉化成離散的一幅數字圖像中不同灰度值的個數稱為灰度級。例如RGB（R：red紅，G：green，B：ble藍）色彩模式中，每一種顏色的個數為256種，那么灰度級就是256。256=28，于是每一種顏色可以用8位二進制數表示，這就將圖像信息量化成了二進（6b100個灰度級。）

數字化基礎-采ττ…t

xS(nTStK采樣周期TS決定了采樣信號的質量和數對一個對一個頻率在0～fc內的連頻率fs≥2fc時，由采樣信號xs(nTs)能無失真地恢采樣定理數字化基礎-量量化采樣信號的幅值與某個最小數量單位的值的最小數量單位倍數來代替該幅值。...T ST

3TS

..T TS

3TS 將信號幅值軸分成若干層，各層之間的間隔均等于量化單位q量化信號。量化信號的精度取決于所選的量化單位q。q↓，信號精度量化始終存在著誤差，這是因為量化是用近似值代替信號確值的緣故數字化基礎-編編碼 將量化信號的電平用數字代碼來表示數字復合取樣頻率4倍副載波取樣頻14.318MHz17.72MHz4x副載波頻率易于色度重所有的分量（圖象、聲音、同步等）需要精確的相位控完美的－用于演播D-2磁帶標沒有處理NoprocessingNTSC、PAL等不一目前基本不數字磁帶格D13/4”,分量component,4:2:210bitR601 3/4”,composite,4fSC8bit,D31/2”,composite,4fSC,8bit, 1/2”,component,4:2:2,10bit,D6HDTVonD1tape,1.2Gb/s,8bit, digit.,4:1:1,8bit,5:1DV,25 digit.,4:2:2,8bit,3.3:1DV,50Betacam digit.,4:2:2,8bit,10:1,Studio-MPEG-Dig. digit.,4:2:2,10bit,數字分量ITU-RBT.601/656標80年代初由CCIR制定的演播室數字電視分量編碼標準。該準規定RGB和YCbCr兩個彩色空間之間的轉換關YCBCRColorsubsampling彩象轉換成數字圖象時使用的采樣頻率取樣頻率13.5NTSC/PAL行頻的公共倍數(62.2510bitstandard(8bit在行場逆程中傳送輔助數接口Parallel(SMPTESerial(SDI,SMPTE259M,75Ωcoax,270分量編碼采樣、量化采樣、量化編 ITU-R601標準－分量信號轉首先把,B三基色轉換為BY，即亮度和色差信號由于B-Y的數值動態范圍在-620~620mV之間，R-Y的數值動態范圍在-491~491mV之間，Y的數值動態范圍在0~700mV之間，為了把R-Y和B-Y的信號動態范圍控制在-350-350mV之間，需要引入幅度壓縮系數，為了便于數字化處理，再引入350V偏置，使得色差信號的數值動態范圍在70之間。Y=0.299R+0.587G+0.114BCR=0.713(R-Y)+350CB=0.564(B-ITU-R601標準－彩色空YUVRGB的關系公式（幅度壓縮EY=0.299ER+0.587EG+數據范圍(ER-EY)=0.701ER-0.587EG-數據范圍（+0.701～-

KR=

(+0.5～-(EB-EY)=-0.299ER-0.587EG+數據范圍（+0.886～-

KR=

(+0.5～-矩陣表Y C 0.114R 0.500ITU-R601標準－彩色空CCIR6018bit量化，可256個量化層次，即0～255CCIR601沒有把全256量化層次都用于數字圖象數據。亮度信號共220個量化級，黑電平對應于第16級，峰值白電平對應于235級。即數字亮度信號Y219×(EY16，同理，色差信號共225個量化級，色差0電平對應于128。所以，數字CR、CB為：CR=224[0.713(ER-EY)]+128=160(ER-EY)+128CB=126(EB-EY)+128在數字域RGBYCbCr兩個彩色空間的關Y=0.299R+0.587G+Cr=(0.500R-0.4187G-0.0813B)+RG RG 00.3441C0Y R信號電平與量化級的對應關ITU-R601標準信號電平與量化級的對應關YUVYUV0&ITU-R601標準－取樣頻滿足奈采樣定理，亮度信號帶寬為，因此采樣頻率應大于為了保證采樣結構正交，行周期TH必須是采樣周為了滿足國際交流，采樣頻率應兼顧國際上頻分別為15.625KHz和15.734KHz)，兩個行頻的最小公倍數是2.25MHz，即采樣頻率必須是為了降低碼率，應該盡量降低采樣頻率，一般選ITU-R601標準－取樣頻CCIR為NTSC制、PAL制和SECAM制規定了共同的圖PAL制、SECAM制：fs=625×25×N15625×N=13.5MHzNTSC制 fs=525×29.97×N=15734×N=13.5MHz,其中，N為每一掃描行上的采樣數采樣頻率與電同步的關ITU-R601標準－有效象素對PAL、SECAM864；對NTSC的亮度信858樣對所有的制式，每一掃描行的亮度有效樣本數均為720，色差信號的樣點數均為360。這樣便于國際交換。每一掃描行的數字樣點數結構ITU-R601有效象素ITU-R601標準－采樣樣本數/掃描數字信號取Y22016-22516-Y22016-22516-注意：各個制式垂直方向行數不一601標準規定了525/59.94I和625/50I兩種掃描格式的數字電視演播編碼參數。兩種掃描格式有著相同的亮度和色差采樣頻率，在數字行有效期內的亮度采樣點統一為720個，兩個色差信號為60個(4:2:2）,通常表示為2057/50I和720*4806IYUV子取樣格在彩象壓縮技術中，最簡便的圖象壓縮技術是子取，而它的依據也利用人眼的兩條人眼對色度信號的敏感程度比對亮度信號的人眼對圖象細節的分辨能力有一定的限4:4:4取對于消費類和計算機應用，每個分量的每個樣本精度為比特；對于演播室編輯類應用，為10每個象素的樣本需要24比特或者30比特,即每個象素3示4:4:4樣格式，44個RGBYCrCb取樣13.513.5 取用于電視演播室（StudioorContribution）標在水平掃描方向上，每2個Y樣本有1個Cb樣本和一個Cr樣本，每個象素平均用2個樣本表示。Y顯示象素時，對于沒有Cr和Cb的Y樣本，使用前后相鄰的Cr和Cb樣本進行計算得Y取樣13.5

4:1:1取這是數字電視磁DVC使用的格在水平掃描方向上，每4個Y樣本各有1個Cb樣本Cr本，每個象素1.5樣本表 YOnlyY Y顯示象素時，對于沒有Cr和Cb的Y樣本，使用前后相鄰的Cr YOnlyY Y取樣取樣13.54:2:0MPEG-1取在水平方向的2個樣本和垂直方向上的2個Y樣本，共4個樣本有1個Cb樣本和一個Cr樣本。每個象素平均用1.5個樣本表示。CbCr計算得到 4:2:0MPEG-2取用于電視分配MPEG-2MPEG-14:2:0，但它們的含義有所不同。與MPEG-1的4:2:0相比，MPEG-2的子采樣在水平方向上沒有半個象素的偏移。YYY不同色度取樣格式的數據量720像素*576行，如果每個樣值用10bits編碼，那么一幀畫面的數據量為Y4:4:4格式720*576*10*3Y4:2:2格式：720*576*10*2Y YY4:1:1格式：720*576*10*1.5Y4::2:0格式YY標清數字電視信號接在電視演播室系統和電視制作各個環節，需要將不同的數字設備相互連接，因此需要規定接口的機械連接特性、數字信號電特性和數據流的傳輸規范，統稱為信號接口標準信號接口的國際標準是ITU-R并行方式：將8bit(10bit)的 數據字同時傳送，需要使用多串行方式：將 數據字的各個比特及相繼的數據字通過單一芯線順序傳送分量信號時分復用傳每一行的像素數據按照以下順序傳CB1Y1CR1 Y3 Y4…CB360Y719CR360BT-第一個得到使用Rec656數據和時鐘使110Ohm雙絞ECL電平信號@27數據寬度10bitsNRZ1clock時鐘在設備中使用標準DB-25Female（陰所有的電纜都使DB-25MaletoMalepinfor所有的電纜都 ，以防止EMI最大長50m（沒DA），200m（有均SDIBT-異步串行數據接口-656的現行版使用標準75Ohm同軸電也定義1300nm光纖接10bit數據270Mb/s串行數據碼X9+X4+1置亂用于數據保接口碼型和電平NRZI800mVpk-電纜采用4聲道聲音編碼為附加數據，放在消SPIDVB同步并行接并行BT656壓縮前物理接口，SPI是壓縮后的物理接數據和時鐘使110Ohm雙絞LVDS電平信號@27數據寬度8bitsNRZ3控制信DB-25物理接所有的電纜都有，以防止EMI接收發送接收發送數 有 同 ASIDVB異步串行接基本與SDI相同，ASI是壓縮后的物理接使用標準75Ohm同軸電也定義1300nm光纖接數據270Mb/s8X9+X4+1置亂用于數據保接口碼800mVpk-電纜接頭采用色差色差的16和240格式－H26xCIFCIFCommonIntermediateFormat(公用中間格式QCIF=Quarter-CIF(1/4CIF式特電視圖象的空間分辨率接VHS分辨率使用非隔行掃描(progressive，non-interlaced使用NTSC速率，電視圖象的最大幀速率29.97使用1/2PAL平分辨率，即288對亮度和兩個色差信號(Y、CbCr)分量分別進行編碼，它們的取值范圍同ITU-RBT.601，即黑色=16,白色=格式MPEGSIFHalfPAL352x25NTSC352xHalf Pixelx FramePAL 352x 25NTSC 352x 格式SDTV50PixelxBitrate704x5.0-544x3.5-352x2.5-544x1.5-352x1.0-這些格式都是隔行的格式HDTV50Pixelx Pixels/PictureBitrate1920x108019-1920x103518-1440x115215-x7208-x5766-x4805-HD格

HD公共圖像格式CIFHDCommonImageFormat1920pixelsx1080lines現在被認為是世界公共圖像式CIF.HDTV系統都需要支持這種圖像格式，中國：推薦的格式為1920x1080隔行50/60Hz（？），總行數SDTV需要和現有的顯示兼容，因此，DVB中缺SDTV色度為:25Hz系統和PAL相30Hz系統NTSC相HDTV世界范圍內有統一的色度，并且沒有與現25Hz30Hz系統，缺省是同播允許SDTV所用色度和HDTVBT.709混合 HDTV采用了SDTVHDTV顯示熒光粉和SDTV的不BT-709定義了HDTV參數HDTV的色度等式稍微Y=0.2126R+0.7152G+0.0722U=0.539(B-V=0.635(R-

數字的應數VCD:MPEG-1CD方面的應用DVD:HD-DVB(EBU):MPEG-2,<15Mb/s,AAC, lite,Cable,DMB-TH多通onDemand:MPEG-2onATM流Call可視、會議電不同終端的帶分辨不壓縮帶數字12680晰度電133016530.79.3CD-ROMADSL寬線網57.62-856K比率/壓縮比-4:2:2采樣格165216 13.5兆樣本/8比特/樣本165216CbCr：26.75兆樣本/8比特/樣本＝1244:2:2去掉行、場逆程數據后，有效的圖象碼率： 720×576×25×8＝82.944Mb/s(PAL)色差(Cr，Cb):2×360×576×25×8＝1244:2