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数字电视技术培训教程第一章 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（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三大制式的互不兼容性：（1）频道宽度不同NTSC：6MHz，PAL：6MHz、7MHz、 8MHzSECAM：8MHz（2）视频信号带宽不同NTSC：4.2MHzPAL：5MHz、 5.5MHz、 6MHz、SECAM：6MHz（3）信号行结构不同NTSC：525行/帧，30帧/秒PAL/ SECAM： 625行/帧，25帧/秒（4）色副载波不同NTSC：3.579545MHzPAL：4.43361875MHzSECAM：4.40625MHz，4.250MHz（5）声音载波位置不同NTSC：4.5MHzPAL：5.5MHz、 6MHz、 6.5MHz、SECAM：6.5MHz2、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：4104416 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、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、数字电视的发展数字电视的发展可分为三个阶段：局部数字设备（1970）数字电视系统（1980）数字电视广播（1990）1、美国的ATSC原则：用已有的6MHz地面频道来广播HDTV1993年，4套方案综合为“大联盟（GA）”方案1996年，FCC通过数字电视地面传输标准ATSCATSC包含18种格式，包括HDTV和SDTV1998年试播全数字HDTV目前，地面数字电视的覆盖率为94，有线数字电视用户达1670万计划2006年停播模拟电视2、欧洲的DVB1993年1996年，分别确定了DVB-SDVB-CDVB-T2002年底，英国的数字电视用户已达整个电视用户的40。计划到2008年，法国、德国、西班牙、意大利及英国的数字电视用户将超过整个电视用户的503、日本的ISDB-T1999年提出2001年开播6套数字卫星HDTV节目2003年在主要城市开播地面数字HDTV节目2006年实现数字电视全国覆盖计划2010年停播模拟电视4、数字电视技术在中国的发展目前，数字电视技术已在数字演播室、非线性编辑系统、数字后期制作系统、数字转播车、全自动播出系统等环节得到广泛应用。数字电视广播首先从卫星和有线电视切入2003年开播10套以上付费影视频道和若干套有线数字广播节目，发展数字机顶盒用户100万2004年底，推出30个左右的付费影视频道2005年底，数字机顶盒用户3000万我国数字电视发展策略首先开展了数字卫星电视广播 中央电视台卫星平台，村村通平台，省平台2005年开通直播卫星平台2003-2005年大力推进有线数字电视，建立全国有线数字电视新体系清晰度电视业务2015年关闭模拟电视四、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信号t数字信号1 1 1 0 1 1t模拟处理方式的本质：波形复制噪声累积数字处理方式的本质：信息再生噪声不累积模拟信号信号噪声信号噪声噪声处理处理处理1 1 1 0 1 1判决1 1 1 0 1 1再生1 1 1 0 1 1数字信号五、数字电视广播系统的基本构成数字演播室数字摄像数字录像数字特技数字音频非线性编辑动画制作视频压缩编码视频数据流音频压缩编码音频数据流辅助数据条件接收数据系统复用信道编码数字调制信道卫星有线地面数字接收机第二章 数字电视演播室基本参数一、模拟信号的数字化模拟信号取样量化编码数字信号模拟信号：在时间和幅度上都连续的信号数字信号：在时间和幅度上都离散的信号模拟信号t数字信号1 1 1 0 1 1t1、取样取样：将时间轴上连续的信号每隔一定的时间间隔抽取出一个信号的幅度样本，使其成为时间上离散的脉冲序列。其中，样本之间的时间间隔称为取样周期（Ts），其倒数称为取样频率（fs） 取样过程相当于用一个电子开关对模拟信号进行控制。开关闭合时，该时刻的信号得以输出，于是就得到了该时刻的信号幅度值。开关每隔Ts闭合一次，这样就得到了间隔为Ts的取样脉冲序列，该序列在时间上已经离散化，但幅度仍然是连续变化的 取样信号的频谱取样造成信号频谱的周期延拓。取样之后的频谱相当于原信号频谱以取样频率（fs）为周期所进行的周期延拓。 取样定理要想取样后能够不失真地恢复出原信号，则取样频率必须大于信号最高频率的二倍。即fs 2fm 取样信号的恢复用截止频率为fs/2的低通滤波器可恢复原始信号的频谱 2、量化量化：在幅度轴上将连续变化的幅度值用有限个量化电平（量化等级）表示，即将幅度离散化。相邻两个量化电平之间的间隔称为量化间隔。量化比特数：量化等级通常用二进制的位数n表示，称为量化比特数。n与十进制的量化等级数M之间的关系为： n = log2 M量化噪声：由于量化过程是将连续变化的信号电平归并到有限个量化等级上，得到的数值是原幅值的近似值，因此会引入量化误差。量化误差对信号的影响类似于噪声，因此称为量化噪声。 量化比特数越多，即量化间隔越细，量化噪声越小3、编码编码：将已量化的信号幅值用二进制或多进制数码表示。二进制数码中的每一位为一个比特（bit）。 常用的二进制编码方式有自然二进制码、格雷码、折叠二进制码等。十进制数自然二进制码格雷码折叠二进制码00000000111001001010201001100130110100004100110100510111110161101011107111100111二、数字电视信号的产生复合编码方式模拟电视信号取样量化编码数字电视信号分量编码方式1、复合编码方式复合编码：将彩色复合电视信号作为一个整体进行取样、量化和编码（1）取样取样结构：取样点在画面上相对于空间和时间的分布规律。固定正交取样结构：每一行的取样点正好处于前一场和前一行取样点的正下方，而且与前一帧的样点重合 。 fsnfH固定正交取样结构固定正交取样结构奇数行偶数行奇数行样点偶数行样点取样频率fs的选择 ： fs=2.2 fm fsn fsc fsn fHfs 4 fsc17.72MHz每行取样点数为1135（2）量化为了保证量化后的信号具有足够的信噪比，应尽量减小量化误差，即增加量化比特数。但量化比特数增加会导致数码率增加，给信号处理和传输带来困难。如果要保证实际图像的量化信噪比大于50dB，则量化比特数不应少于8比特，即量化级数不少于256级。电视系统采用的量化比特数为8或10比特。（3）编码将量化后的取样值用一组二进制码表示2、分量编码方式分量编码：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Y 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：6.75MHz固定正交取样结构4：2：2 分量取样结构 4：4：4 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：13.5MHz固定正交取样结构 4：1：1 取样结构Y 的取样频率为：13.5MHzR-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：13.5MHzR-Y/B-Y的取样频率：6.75MHzR-Y/B-Y每两行取一行固定正交取样结构4：2：0 分量取样结构取样参数4：4：44：2：24：2：04：1：1取样频率（MHz）YR13.513.513.513.5R-YG13.56.756.753.375B-YB13.56.756.753.375每帧有效行数YR576576576576R-YG576576288576B-YB576576288576每行有效象素数YR720720720720R-YG720360360180B-YB720360360180（2）量化与编码量化比特数：8比特（或10比特）。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进行压缩归一化后Y：01CR：0.50.5CB：0.50.51.0000.9220.0630.00025523516011111111111010110001000000000000Y1.0000.9410.0000.5020.063CR2552401601281111111111110000100000000001000000000000CB1.0000.9410.0000.5020.0632552401601281111111111110000100000000001000000000000（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，如图所示。OH为每行开始的第一个取样点的位置，也是模拟电视信号行同步开始的位置。数字有效行由133852之间的720个样值组成。 3、SDTV演播室参数（ CCIR 601 ）参数625/50 扫描格式编码信号Y，CR，CB取样结构固定正交， CR，CB取样点位置与Y的奇数取样点位置重合取样频率：Y CR，CB13.5MHz6.75MHz取样点数 / 行：Y CR，CB864432取样点数 / 数字有效行：Y CR，CB720360编码方式均匀量化，8bit、10bit PCM编码视频信号电平与量化等级之间的对应关系（8bit）量化等级范围：0255Y共220个量化等级，消隐电平：16，峰值白电平：235CR，CB共225个量化等级，0电平：128，最大正电平：240最大负电平：16 OH模拟行同步前沿1/2幅值处基准点三、数字高清晰度电视1、HDTV的发展历史及现状模拟HDTV系统数字HDTV系统MUSE制HD-MAC制ATSC标准DVB标准ISDB方案国内情况2、HDTV系统的定义高清晰度电视系统应能使观看者在图像高度的大约3倍距离处观看图像细节时，能达到或接近具有正常视觉锐度的观看者观看原始景物的感觉。也就是说，HDTV系统在垂直和水平方向上的分解力都应比SDTV系统提高一倍。另外，HDTV在图像色彩、声音等方面也都有明显的改善。3、HDTV系统的技术参数选择a.扫描行数为了使垂直分解力增加一倍，HDTV系统的每帧图像行数不应少于1000行。ITU-R BT.709建议书中曾给出两种扫描行数，即1125行/帧和1250行/帧。b.每行取样点数水平分解力也应增加一倍。ITU-R BT.709建议书中给出的每行取样点数为2200和2304，其中每行有效样点数为1920。 c.画面宽高比根据双眼的视场清晰范围，HDTV画面宽高比应象宽银幕电影那样在（1.661.85）：1的范围内，目前已公认为16:9d.像素形状如果像素在水平和垂直方向上的大小是相同的，则称为方形像素。HDTV系统采用方形像素有利于实现与计算机系统的互操作性。ITU-R BT.709建议书中专门规定了方形像素的帧格式，即每帧有效行数为1080，每行有效样点数为1920。 （1080i）4、我国HDTV演播室标准的基本参数1080每帧有效行数81125每帧总行数7方形（1：1）像素形状616：9宽高比528125行频（Hz）425帧频（Hz）32：1（隔行）隔行比2从左到右，从上到下隔行时，第一场的第一行在第二场的第一行之上图像扫描顺序1数值参数30模拟信号标称带宽（MHz）13固定正交取样结构1237.125CR-Y、CB-Y74.25R、G、B、Y取样频率(MHz)11960CR-Y、CB-Y1920R、G、B、Y每行有效取样点数101320CR-Y、CB-Y2640R、G、B、Y每行总取样点数90 和 25503 和10201023同步基准125441019视频数据8比特编码10比特编码量化电平分配1516和24064和860CR-Y、CB-Y 标称峰值电平235940R、G、B、Y 标称峰值电平128512CR-Y、CB-Y 消色电平1664R、G、B、Y黑电平8比特编码10比特编码量化电平141080每帧有效行数81125每帧总行数7方形（1：1）像素形状616：9宽高比527000行频（Hz）424帧频（Hz）31：1（逐行）隔行比21125每帧总行数1数值参数24p30模拟信号标称带宽（MHz）13固定正交取样结构1237.125CR-Y、CB-Y74.25R、G、B、Y取样频率(MHz)11960CR-Y、CB-Y1920R、G、B、Y每行有效取样点数101375CR-Y、CB-Y2750R、G、B、Y每行总取样点数9四、数字电视信号的数码率1、复合编码方式数码率：系统在单位时间内传送的数据量实时传输情况下：数码率fs量化比特数复合编码、8比特量化时：数码率17.72（MHz）8（bit）141.76Mbps10比特量化时：数码率17.72（MHz）10（bit）177.2Mbps2、分量编码方式（ 4：2：2 ）SDTV系统10bit量化时：亮度信号数码率13.5（MHz）10（bit）135 Mbps色差信号数码率2 6.75 （MHz） 10（bit）135 Mbps总数码率 135 135 270 Mbps8比特量化时：总数码率 108 108216 Mbps有效数码率：单位时间内传输的与视频信号有关的数据量。有效数码率每行有效样点数每帧有效行数 量化比特数帧频4：2：2 分量信号的有效数码率10bit量化时：720576102536057610252207.360 Mbps8 bit 量化时：165.888 MbpsHDTV系统10bit量化时：亮度信号数码率74.25（MHz）10（bit）742.5 Mbps色差信号数码率2 37.125 （MHz）10（bit）742.5 Mbps总数码率 742.5 742.5 1485 Mbps8比特量化时：总数码率 594 5941188 MbpsHDTV信号有效数码率10bit量化时：1920108010259601080102521036.8 Mbps8比特量化时：829.44 Mbps第三章 数字分量视频接口一、概述演播室中，电视节目制作和编辑等各个环节都需要在不同的数字视频设备之间相互连接。采用电缆连接时有两种接口方式： 比特并行方式：将8比特（或10比特）的视频数据字同时传送。需使用多芯电缆将各个比特位通过各自的专用芯线传送。 比特串行方式：将视频数据字的各个比特以及相继的数据字通过单一芯线顺序传送。可使用75欧姆的同轴电缆传送。1、名词解释接口（Interface）:指单个发送器和单个接收器之间的单向连接。接口包括机械连接和通过接口的数字信号接口标准定义了机械连接方法和通过接口的数字信号格式目前有比特并行接口和比特串行接口两种方式通过接口的数字信号包括：有效视频信号；数字消隐信号；定时基准信号；辅助数据信号； SAV（Start of Active Video）有效视频起始（标志），由4个字组成，每个字为8比特或10比特。有效视频结束（标志），由4个字组成，每个字为8比特或10比特。NRZ非归零码2、数的表示方法接口中的数据字通常用16进制表示。例如：1001 0001表示为91h为了避免10比特和8比特表示之间的混淆，数据字的头8个最高有效位被当作整数部分，如果有后两个附加比特，则被当作小数部分。例如：1001 0001 01 可表示为 91.4h没有小数部分时，应将其假定为二进制00例如： 1001 0001 应当作 1001 0001 00所以，可表示为 91.0h视频电平二进制表示16进制表示消隐电平0001 0000 0010.0h白电平1110 1011 00EB.0h消色电平1000 0000 0080.0h3、视频数据格式8比特数据字在10比特接口中传输时，占用最高8位有效比特。此时剩余的两个最低比特位应设定为零。数据字的8个最高有效位全为1或全为0时，用于同步基准，其相应的数据值不能用作视频数据编码。即：1111 1111 xx 和 0000 0000 xx不能用于表示视频数据。8比特情况下，有254个字用于表示视频数据10比特情况下，有1016个字用于表示视频数据二、SDTV 4：2：2数字分量视频接口1、接口的通用信号格式1）视频数据编码特性视频数据符合ITU-R BT. 601的规定，并满足下表所规定的场消隐和场识别的定义。场消隐和场识别定义624开始（V=1）场123结束（V=0）311开始（V=1）场2336结束（V=0）313625F=1场21312F=0场1F数字场识别行号V数字场消隐奇数场（场1）：312行，场消隐24行偶数场（场2）：313行，场消隐25行（2）视频数据复用结构每个取样点的三个数据Y / CB /CR按以下顺序复用每个取样点的三个数据Y / CB /CR按以下顺序复用CB，Y，CR，Y，CB，Y，CR，Y CB，Y，CR，Y 1 2 3 719 720视频数据的复用传输速率为：13.5 + 6.75 + 6.75 = 27 （MW/s）Y1234567891011121312345671234567CRCBCB1 Y1 CR1 Y2 CB2 Y3 CR2 Y4 CB3 Y5 CR3 Y6CB360 Y719 CR360 Y720 OH数字有效行最后取样数字有效行第一个取样71972072172273386386412YCRCB36136736736136036043243211CB 367Y 733CR 367CB 432Y 863CR 432Y 864CB 1Y 1CR 1Y 2CB 360Y 719CR 360Y 720CB 361Y 721CR 361Y 722EAVSAV辅助数据空间（3）视频定时基准信号（SAV, EAV）SAV ：有效视频起始标志，位于每个有效行起始处EAV：有效视频结束标志，位于每个有效行结束处SAV 和EAV分别由4个字组成，格式为：FF.C 00.0 00.0 XY.0 （16进制）其中，前三个字为固定前缀，用于定时基准XY.0包含了场识别、场消隐和行消隐信息。数据比特位第一字 FF.C第二字 00.0第三字 00.0第四字 XY.0D9 (MSB)1001D8100FD7100VD6100HD5100P3D4100P2D3100P1D2100P0D11000D01000F=0：第一场期间； F=1：第二场期间V=0：其它位置； V=1：场消隐期H=0：在SAV中； H=1：在EAV中为了与8比特接口相兼容，D0和D1比特的值不作规定P0、 P1、 P2、 P3为保护比特，其值与F、V、H的值有关FVHP3P2P1P000000000011101010101101101101000111101101011011001110001在接收端，这种排列允许校正1比特的误码和捡出2比特的误码（4）消隐期中的数据字数字消隐期间除了传送SAV, EAV之外，可传送辅助数据。在没有SAV, EAV及辅助数据的空间则按以下方式填充数据字：亮度数据字设置为消隐电平，量化等级为10.0h色差数据字设置为消色电平，量化等级为80.0h2、比特并行接口（1）接口描述每帧的视频数据按以下顺序传送：CB1 Y1 CR1 Y2 CB2 Y3 CR2 Y4 CB3 Y5 CR3 Y6CB360 Y719 CR360 Y720接口使用25芯的D型超小型接插件10对导线平衡传输10个并行比特位，码型为NRZ码1对导线传输27MHz的时钟信号1对导线为公共地电位连接线1个导线用于电缆屏蔽层防止电磁辐射的接地线不使用电缆均衡器时，允许电缆长度为50米；使用电缆均衡器时，允许电缆长度为200米。（2）时钟与数据的定时关系时钟：27MHz方波周期：1/27(MHz) 37 ns时钟与数据的定时关系：时钟信号的上升沿应出现在数据持续期的中间位置数据和时钟定时基准37ns18.5ns18.5ns数据时钟3、比特串行接口接口描述每帧的视频数据按以下顺序传送：CB1 Y1 CR1 Y2 CB2 Y3 CR2 Y4 CB3 Y5 CR3 Y6CB360 Y719 CR360 Y720其中每个10比特的数据字经并/串转换电路后变成串行的数据流，码率为270Mbit/s，用单芯的75欧姆同轴电缆传送传送时先传数据字的最低有效位电缆的接插件为BNC接头不使用电缆均衡器时允许电缆长度为250米使用电缆均衡器时允许电缆长度为1千米三、SDTV 4：4：4数字分量视频接口1、接口的通用信号格式（1）视频数据编码特性视频数据符合ITU-R BT. 601的规定，并满足下表所规定的场消隐和场识别的定义。场消隐和场识别定义V数字场消隐行号场1开始（V=1）624结束（V=0）23场2开始（V=1）311结束（V=0）336F数字场识别场1F=01312场2F=1313625奇数场（场1）：312行，场消隐24行偶数场（场2）：313行，场消隐25行（2）视频数据复用结构4:4:4接口由两个连接构成，每个连接都相当于一个4:2:2接口4:4:4接口可传送R，G，B，K，也可以传送Y，CB，CR，K传送R，G，B，K时的复用结构为：连接1：B1G1R1G2B3G3R3G4B5连接2：B2K1R2K2B4K3R4K4B6RGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBKKKKKKKKK123456789连接1连接2取样序号传送Y，CB，CR，K时的复用结构为：连接1：CB1Y1CR1Y2CB3Y3CR3连接2：CB2K1CR2K2CB4K3CR4CRYCBYYYYYYYYKKKKKKKKK123456789连接1连接2CRCBCRCBCRCBCRCBCRCBCRCBCRCBCRCB取样序号12345678910111213123456789101112132468101224681012135791113135791113CB1 Y1 CR1 Y2 CB3 Y3 CR3 Y4 CB5 Y5 CR5 Y6CB2 K1 CR2 K2 CB4 K3 CR4 K4 CB6 K5 CR6 K64:2:2分量接口数据流4:2:2分量接口数据流（3）定时基准信号每个连接的定时基准信号SAV和EAV与4：2：2 接口相同（4）消隐期中的数据字或R,G,B数据字设置为消隐电平，量化等级为10.0h色差数据字CB,CR设置为消色电平，量化为80.0h在没有传送键信号K时，键信号K的取样值设置为峰值白电平，量化等级为EB.0h2、比特并行接口使用2个25芯的D型超小型接插件接口描述及时钟数据关系与4:2:2接口相同在接收端，两个连接的时钟跳变误差在10ns以内3、比特串行接口使用2个75欧姆的同轴电缆接口描述与4:2:2接口相同在接收端，两个连接的时钟跳变误差在10ns以内四、HDTV 数字分量视频接口（1080i）1、接口的通用信号格式（1）视频数据复用结构先将Y、CR、CB处理成两个码流，即亮度码流：Y1、 Y2、 Y3、 Y4、 Y5、 Y6 色差码流：CB1、 CR1、 CB3、 CR3、 CB5 两个码流中都有：EAV和SAV（各4个字） 行序号（2个字） 校验码（2个字）也可将R、G、B或Y、CB/CR、辅助数据处理成三个码流，即R码流：R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6 G码流：G1、 G2、 G3、 G4、 G5、 G6 B码流：B1、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6 并行传输时，两个码流以20比特（或三个码流以30比特）并行方式同时传送。传输速率为： 148.5 MW/s串行传输时，将两个码流（或三个码流）复用成一个码流（复用顺序为CB1，Y1，CR1，Y2，CB3，Y3 ）。然后经并/串转换进行传输传输速率为1.485Gbit/s（2）行序号数据行序号由两个数据字表示行序号直接跟在EAV之后行序号数据的比特分配LN1LN0字b8b8b9b9MSBMSB0L6b80L5b70L4b6L10L3b5L9L2b400L7L800L0L1b0 LSBb1b2b3L0 L10 ：以二进制码表示的行序号（3）校验码校验码由两个数据字表示，紧跟在行序号之后作用：检测有效行视频数据、EAV和行序号数据中的误码（4）帧场期间定时关系56458367第二场有效视频58411234455112411256756156323第一场有效视频21560001112023EAVSAV数字行消隐数字全行一帧第一场第二场每帧有1125行，有效行为1080行，场消隐有45行第一场有563行，第二场有562行SAV和EAV中的数字代表F/V/H的值例如：7表示F/V/H为111即F=1，V=1，H=1表示“第二场”，“在场消隐期”，“在EAV中”又例如：4表示F/V/H为100即F=1，V=0，H=0表示“第二场”，“不在场消隐期”，“在SAV中”（5）定时基准信号SAV和EAV的定义与SDTV数字分量接口相同（6）消隐期中的数据字与SDTV 4：2：2数字分量接口相同Y或R,G,B数据字设置为消隐电平，量化等级为10.0h色差数据字CB,CR设置为消色电平，量化为80.0h2、比特并行接口接口使用93芯接插件20对（或30对）导线平衡传输20（或30）个并行比特位1对导线传输74.25MHz的时钟信号15对导线为公共地电位连接线1个导线用于电缆屏蔽层防止电磁辐射的接地线3、比特串行接口1、接口描述每帧的视频数据按以下顺序传送（以传送Y，CB，CR为例）CB1，Y1，CR1，Y2，CB3，Y3 ，CR3 ，Y4，其中每个10比特的数据字经并/串转换电路后变成串行的数据流，码率为1.485Gbit/s，用单芯的75欧姆同轴电缆传送传送时先传数据字的最低有效位数字行消隐（720T）Y1EAVSAVLNCRCC辅助数据空间 708TY1920YCB1EAVSAVLNCRCC辅助数据空间708TCR1919RBBRRBBRCB/CR数字行消隐（720T）YYYYYYYYYBRYYBRY复用后的并行数据流EAVSAVLNCRCC第四章 数字电视压缩原理一、数字电视信号压缩的必要性和可能性1.1 压缩的必要性：电视信号数字化后：数码率高，数据量大。例如：4：2：2编码、8比特量化的SDTV信号，其数码率为216 Mbps。若按每2bit构成一个周期，则传输这样一路数字电视信号需要有108MHz的通道带宽。4：2：2编码、8比特量化时，一帧SDTV图像的数据量约为8.6Mb，要记录10分钟的电视节目就需要130Gb的存储器容量。综上所述，要实现数字电视信号的有效存储和传输，就需要采取措施降低其数据量和数码率1.2 压缩的可能性：压缩过程：去除图像中与信息无关或对图像质量影响不大的部分，即冗余部分。电视信号中存在很多这样的冗余部分，这就为压缩提供了可能性。电视信号的冗余性表现在以下几个方面： 空间相关冗余 时间相关冗余 视觉冗余 熵冗余空间相关冗余水平相关 垂直相关时间相关冗余（帧间相关冗余）tt1tt2人眼视觉冗余人眼视觉特性：对静止或缓慢运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力高对快速运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力低观察大面积图像时，对灰度等级分辨力高，对细节分辨力低观察细节时，对灰度等级分辨力低，对细节分辨力高利用人眼的视觉特性对静止或缓慢运动图像： 减小帧率 在图像细节部分选择较高的取样频率和较低的量化比特数 在大面积像块区域选择较低的取样频率和较高的量化比特数对快速运动图像： 提高帧率 降低取样频率和量化比特数熵冗余自信息量定义：指某个随机事件（或消息）发生后所提供的信息数量的多少任意随机事件的自信息量为该事件发生概率的倒数的对数。信源熵（信源每个符号的平均信息量）：P(xi)是符号xi出现的概率平均码长（每个符号的平均编码长度）：li 是符号xi 的编码码长熵冗余平均码长信息熵例如：某一图像总共可出现4个灰度级，对每个灰度级进行二进制定长编码时，码长为2比特，即 L 2bit / 符号。当每个灰度级出现的概率相等，即都为1/4时：熵冗余 L H 220 bit / 符号当每个灰度级出现的概率不相等时：设灰度级14的概率分别为1/8、3/8、3/8、1/8，熵冗余L H 21.810.19 bit / 符号若采用变长编码方式，对概率大的符号赋予短码，对概率小的符号赋予长码，则可降低平均码长L例如，灰度级1 3/8 1 灰度级2 3/8 01 灰度级3 1/8 001 灰度级4 1/8 000熵冗余1.8751.810.065 bit / 符号所以，采用变长编码可降低信源熵冗余二、压缩编码方式2.1 压缩方式分类按无损压缩和有损压缩进行分类：无损压缩编码、有损压缩编码按帧内压缩和帧间压缩进行分类：帧内压缩编码、帧间压缩编码按压缩编码原理进行分类：预测编码、变换编码、熵编码2.2 预测编码2.2.1 预测编码的基本原理预测编码传送的不是实际像素值，而是实际值与其预测值之间的差值，即预测误差。像素的预测值由其在时间和空间上相邻的若干个像素的线性组合产生，它反映了在预测区域内各像素的共性部分，因此用像素的实际值减去其预测值就可基本去除像素间的相关性。预测器enXn预测器Xnenen量化器编码器传输通道x：量化误差码器输入输出x：量化误差en en x Xn en Xn x Xn x若不考虑量化器的影响，则有Xn Xn （无损压缩）预测编码的压缩效果取决于预测器的预测精度，精度越高，预测误差越小，量化时所需的量化比特数就越少，压缩率也就越高。一般来说，参与预测的像素数越多，预测值就越精确，但同时预测器电路组成也就越复杂。利用相关像素值x1、 x2 xn-1来预测当前像素值：a1、a2an-1称为相关系数，且满足： 2.2.2 帧内预测编码X1X2X3X4X5X6X7上一行相隔行当前行当前像素由距X7最近的四个像素X6、X4 、X3、X2参与对X7的预测。相关系数为：a61/2、