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数字电视信道处理基本原理和测量知识.pdf
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数字电视信道处理基本原理和测量知识.pdf
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数字电视信道处理基本原理和测量知识
数字电视基础知识
我们通常收看的都是模拟彩色电视, 模拟彩色电视信号是由一个亮度信号和两个色差信号组成 的。
在频域上我们看到彩色电视信号的频谱形状如下图
其中视频载波是亮度信号, 它代表模拟彩色电视的图像, 还有明暗和灰度; 彩色副载波是由两 个
色差信号组成, 代表图像的颜色, 色度信号叠加到亮度信号上显示, 伴音载波携带模拟彩色电视 信号
中的声音信息。
数字电视
(Digital TV)
是从电视信号的采集、编辑、传播、接收整个广播链路都数字化的数字 电视
广播系统。 其具体传输过程是: 由电视台送出的图像及声音信号, 经过数字编码压缩和数字调 制后,
形成数字电视信号,经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送,由数字电视接收后, 通过数字解调
和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。因为全过程均采用数字技术处理, 因此,信号损失小,
接收效果好。因为在传统的模拟电视中,所有的信号都是“连续的” ,信号在 每一时刻都代表不同的信
息, 并且在幅度上的每一个不同的数值都代表不同的信息。 但是数字信号 在时间上是离散的信息,只要
是在本周期内,各个时刻上都代表同一个信息,在幅度上, 系统指定 了几个合法幅度的数值。那么模拟
电视实现数字传输首要解决的问题就是模拟信号的数字化的问 题。
从模拟信号变为数字信号主要为以下几个步骤,如下图所示。
模拟信号经过抽样脉冲变成一定幅度的离散的脉冲以后, 用已经编码和定义好的一系列标准的 信号
去比较这些抽样脉冲, 将对应幅度的脉冲转换为幅度最接近的标准幅度的信号, 完成信号量化; 然后将
这些量化后的数据再按照指定的规则进行编码。
模拟信号转化为数字信号的基本原理如上所述, 模拟电视信号转化为数字电视信号原理上与此 类
似。因为模拟电视信号是由代表亮度的视频载波, 代表色度的彩色副载波, 携带声音信息的调频 伴音组
成,所以需要对这些信号分别进行采样,转化为数字信号实现进一步的处理。
模拟的亮度信号带宽为
6MHz
每个色差信号的带宽为
2.75MHz
模拟信号的数字化是在模拟信 号被编
码为亮度和色差信号之后进行, 根据奈奎斯特定理, 采样频率至少为被采样信号最高频率的
2
倍,所以
对亮度信号的采样为
13.5MHz
对色差信号的采样频率为
6.75MHz
采样频率都高于被 采样信号的两倍,
符合奈奎斯特定理。 对以上述采样频率对模拟电视信号进行数字化得到信号, 如 果将数字化的信号再恢
复到模拟状态可以大部分完好的恢复原来的信息。
根据上面所描述的采样频率, 如果每个采样点用
10
个比特来描述,对亮度信号要产生
135Mbps
的
数字信号,对两个色差信号要产生
135MHzbp
啲信号,一共是
270Mbps
的数据量,另外还要包括 音频信号
和一些冗余的附加信息,这样整个信道的数据速率将非常高,如此高的数据速率在
8MHz
的有线电视频道
内根本无法传送。 所以如果想要传送数字视频图像信号, 必须对信号进行压缩。 数 字电视的图像压缩
采用
MPEG-
标准对模拟视音频信号进项压缩。
图像的压缩
图像的压缩考虑了图像本身的因素和人眼视觉感受的因素。 所有图像信号中可以分为不可预见 的分
量和可以预见的分量,只有那些不可预见的分量才代表信息,而可以预见到分量则代表冗余。 冗余可以是
一幅图像中的大片相似或相同的图像, 或者是连续几幅基本相似的图像, 这些都是可以 被压缩的信息。
还有人眼的视觉感受, 人的视觉对亮度信号很敏感, 可以感受出分辨率很高的图像, 对于彩色信息人眼
的分辨率要低很多; 另外,在通常的观看条件下, 人眼不能显着的感受到色差信 号中的高频信息。通过
以上图像本身和人眼视觉系统的主要特性可以大幅度的对图像信号进行压
缩。
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