第13章 数字电视技术学习目标 掌握：电视信号的数字化过程。 理解：数字信号传输技术。 了解：数字电视的发展概况。 13.1 数字电视概述 是将模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成二进制数字信号，然后由计算机进行各种功能的处理、存储、显示和控制。 数字电视的发展： 第一步实现普通电视的数字化，利用MPEG－1的国际标准，将数据率压缩到2.048Mbit/s速率，其图像质量可优于家用录像机VHS的质量。 第二步按MPEG－2标准中的主级标准，将数据率到8.44Mbit/s，其图像质量可达现有电视演播室的质量。 第三步按MPEG－2的高级标准，将数据率压缩到20Mbit/s左右，其图像质量可达HDTV的质量。 13.2 电视信号的数字化 13.2.1取样 取样是将时域连续的模拟信号转变为时域离散信号的过程。 用一个重复频率为fs的脉冲序列对模拟信号进行取样，把本来连续的信号变成为离散信号，这也称为脉冲幅度调制（PAM）。 根据亚奈奎斯特取样定理，取样频率fs≥2fm，fm为被取样信号的最高频率，取样后的信号频谱才不会重叠，才有可能在输出端利用低通滤波器滤出F（ω），从而可以无失真恢复fm。在数字电视中，取fs≥2×2fm，使失真在误差容限之内。图13-1视频信号数字过程图13-2 信号取样后的频谱 13.2.2量化 量化是将模拟信号在幅度上离散化的过程，即将每个取样值变化的范围分成若干级，每一级用一个数字
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示，采用四舍五入的办法，将样点值用数值最接近的量化级表示。 13.2.3编码 1．彩色电视信号的PCM编码 2．彩色电视信号的预测编码（DPCM） ⑴帧内DPCM其方框图如图13-3所示。图13-3 帧内DPCM系统方框图图13-4帧间DPCM方框图 ⑵帧间DPCM编码 电视图像信号帧间的相关性比帧内更大，故可采用帧预测器组成帧间DPCM，需要延迟一帧，所以延迟器要用帧存储器。 帧间编码的优点是，编码效率高，它可把码率压缩到32Mbit/s。图13-5 正交变换编码原理框图 3．正交变换编码 利用图像像素空间的相关性，将空间域的电视图像信c号变换到由正交矢量定义的变换域中，去除相关性，以达到频带压缩的目的，这种编码方法称为正交变换编码。 4．亚奈奎斯特取样编码 黑白电视信号和取样频率选为1/2行间置时的频谱图。在（fs－fm）～fm的混迭区，混迭杂波正好落在基带频谱高频部分的间隙区。 如果采用频率特性梳状滤波器来进行滤波时，则混迭杂波可以被滤除。会使（fs－fm）～fm范围内的图像垂直清晰度降低，为了不使fs太低，一般取fs＝0.7×2fm。图13-6 亚奈奎斯特取样的频谱及梳状滤波器频率特性图 13.3 视频模/数和数/模转换器 视频用的A/D和D/A具有以下特点：转换速率快。通常取样频率在5～20MHZ，甚至高于100MHZ。 13.3.1视频A/D的种类及主要技术指标 1.分辨力（或分解力） 2.转换时间（或转换速率） 3.非线性（或称线性误差） 4.转换误差 5.码型 6.输入模拟电压的最大幅度（0～＋Vm或－Vm～0或±Vm）。 7.电源电压的范围 通常是＋5～＋15V之间的固定电压值。 13.3.2 视频D/A的种类及主要指标 1.分辨力 2.建立时间 13.3.3 A/D转换实际电路举例 模拟视频信号进行箝位放大后，经A/D变换器后，模拟的彩色全电视信号转换成数字彩色全电视信号。按图像质量要求量化的比特数应为8bit。这样需用的比较器有（28－1）＝255个，为了简化电路又要保证图像质量，这里采用一种逐行移动比较器的基准电压的办法，只用7bit量化能得到8bit的效果。图13-7 逐行移动基准电压比较器示意图 13.4 数字信号传输技术 13.4.1数字调制技术 调制是指用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。从已调信号中恢复原基带信号的过程叫解调。 将发送端调制前和接收端解调后的信号称为基带信号，将已调信号称为频带信号。不使用调制和解调过程而直接传送基带信号的系统称为基带传输系统；经调制和解调过程的传输系统称为频带传输系统。图13-8 基带传输系统的基本结构图13-9 频带传输系统的基本结构图13-10 正弦载波的三种键控波形 数字调制主要有调幅、调频和调相三种基本形式，数字调制信号也称为键控信号，在二进制时有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、移相键控（PSK）三种形式。 13.4.2数字同步原理简介 数字通信中的同步主要有载波同步、位同步、帧同步和网同步四种。 13.4.3 数字音频广播 1.数字音频广播的发展 2 数字音频广播的特点 ⑴音质好。 ⑵DAB能提供传送灵活的多种节目的能力。 ⑶覆盖面广。⑷频谱利用率高。 ⑸免受多路广播干扰。 ⑹在任何给定的同样的覆盖范围内，DAB所需发射机功率比调频发射机小。 13.4.4 数字视频广播 数字视频广播（DVB）有三种传输方式：一是使用卫星信道直接广播的数字卫星电视广播；二是采用有线电视网络传输的数字有线电视；三是地面广播的数字地面电视。 1. DVB系统的标准 针对不同的应用系统，DVB有不同的标准。 （1）DVBS卫星系统 （2）DVB－T地面传输模式 （3）DVB－C电缆传输模式 2. 视频传输技术 （1）电话线传输视频信息 （2）利用无线技术传输视频信息 （3）其他可利用的视频传输技术 3. MPEG－2传输数据流编码
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4. 卫星传输过程图13-11 信号处理流程（发送部分）图图13-12 信息流程图本章小结 1. 模拟电视信号的数字化一般经取样、量化和编码。其中编码方法多种多样，如PCM编码、DPCM编码、正交变换编码、亚奈奎斯特取样编码等。 2. 视频模/数转换器的种类有并联型、串并型和逐次反馈比较型等。数/模转换器的种类有电压激励型和电流激励型两类。 3. 数字调制主要有调幅、调频和调相三种基本形式，数字通信中的同步主要有载波同步、位同步、帧同步、和网同步四种。 4. 数字视频有三种传输方式：一是使用卫星信道直接广播的数字卫星电视广播；二是采用有线电视网络传输的数字有线电视；三是地面广播的数字地面电视。
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