模塊18-數(shù)字電視技

模塊18數(shù)字電視技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握：電視信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程。理解：數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)。了解：數(shù)字電視的發(fā)展概況。是將模擬電視信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣、量化和編碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種功能的處理、存儲(chǔ)、顯示和控制。數(shù)字電視的發(fā)展：第一步實(shí)現(xiàn)普通電視的數(shù)字化，利用MPEG－1的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)率壓縮到2.048Mbit/s速率，其圖像質(zhì)量可優(yōu)于家用錄像機(jī)VHS的質(zhì)量。第二步按MPEG－2標(biāo)準(zhǔn)中的主級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)率到8.44Mbit/s，其圖像質(zhì)量可達(dá)現(xiàn)有電視演播室的質(zhì)量。第三步按MPEG－2的高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)率壓縮到20Mbit/s左右，其圖像質(zhì)量可達(dá)HDTV的質(zhì)量。18.1數(shù)字電視概述取樣取樣是將時(shí)域連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)域離散信號(hào)的過(guò)程。用一個(gè)重復(fù)頻率為fs的脈沖序列對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行取樣，把本來(lái)連續(xù)的信號(hào)變成為離散信號(hào)，這也稱(chēng)為脈沖幅度調(diào)制（PAM）。根據(jù)亞奈奎斯特取樣定理，取樣頻率fs≥2fm，fm為被取樣信號(hào)的最高頻率，取樣后的信號(hào)頻譜才不會(huì)重疊，才有可能在輸出端利用低通濾波器濾出F（ω），從而可以無(wú)失真恢復(fù)fm。在數(shù)字電視中，取fs≥2×2fm，使失真在誤差容限之內(nèi)。18.2電視信號(hào)的數(shù)字化圖18-1視頻信號(hào)數(shù)字過(guò)程圖18-2信號(hào)取樣后的頻譜量化量化是將模擬信號(hào)在幅度上離散化的過(guò)程，即將每個(gè)取樣值變化的范圍分成若干級(jí)，每一級(jí)用一個(gè)數(shù)字表示，采用四舍五入的辦法，將樣點(diǎn)值用數(shù)值最接近的量化級(jí)表示。編碼1．彩色電視信號(hào)的PCM編碼2．彩色電視信號(hào)的預(yù)測(cè)編碼（DPCM）⑴幀內(nèi)DPCM圖18-3幀內(nèi)DPCM系統(tǒng)方框圖⑵幀間DPCM編碼電視圖像信號(hào)幀間的相關(guān)性比幀內(nèi)更大，可采用幀預(yù)測(cè)器組成幀間DPCM，需要延遲一幀，所以延遲器要用幀存儲(chǔ)器。優(yōu)點(diǎn)是，編碼效率高，它可把碼率壓縮到32Mbit/s。

圖18-4幀間DPCM方框圖圖18-5正交變換編碼原理框圖3．正交變換編碼利用圖像像素空間的相關(guān)性，將空間域的電視圖像信c號(hào)變換到由正交矢量定義的變換域中，去除相關(guān)性，以達(dá)到頻帶壓縮的目的，這種編碼方法稱(chēng)為正交變換編碼。4．亞奈奎斯特取樣編碼黑白電視信號(hào)和取樣頻率選為1/2行間置時(shí)的頻譜圖。在（fs－fm）～fm的混迭區(qū)，混迭雜波正好落在基帶頻譜高頻部分的間隙區(qū)。采用頻率特性梳狀濾波器來(lái)進(jìn)行濾波時(shí)，則混迭雜波可以被濾除。會(huì)使（fs－fm）～fm范圍內(nèi)的圖像垂直清晰度降低，為了不使fs太低，一般取fs＝0.7×2fm。圖18-6亞奈奎斯特取樣的頻譜及梳狀濾波器頻率特性圖視頻用的A/D和D/A具有以下特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速率快。通常取樣頻率在5～20MHZ，甚至高于100MHZ。

視頻A/D的種類(lèi)及主要技術(shù)指標(biāo)1.分辨力（或分解力）2.轉(zhuǎn)換時(shí)間（或轉(zhuǎn)換速率）3.非線(xiàn)性（或稱(chēng)線(xiàn)性誤差）4.轉(zhuǎn)換誤差5.碼型6.輸入模擬電壓的最大幅度（0～＋Vm或－Vm～0或±Vm）。7.電源電壓的范圍通常是＋5～＋15V之間的固定電壓值。18.3視頻模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器視頻D/A的種類(lèi)及主要指標(biāo)1.分辨力2.建立時(shí)間A/D轉(zhuǎn)換實(shí)際電路舉例

模擬視頻信號(hào)進(jìn)行箝位放大后，經(jīng)A/D變換器后，模擬的彩色全電視信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字彩色全電視信號(hào)。按圖像質(zhì)量要求量化的比特?cái)?shù)應(yīng)為8bit。這樣需用的比較器有（28－1）＝255個(gè)，為了簡(jiǎn)化電路又要保證圖像質(zhì)量，這里采用一種逐行移動(dòng)比較器的基準(zhǔn)電壓的辦法，只用7bit量化能得到8bit的效果。圖18-7逐行移動(dòng)基準(zhǔn)電壓比較器示意圖數(shù)字調(diào)制技術(shù)

調(diào)制是指用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化。從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)的過(guò)程叫解調(diào)。將發(fā)送端調(diào)制前和接收端解調(diào)后的信號(hào)稱(chēng)為基帶信號(hào)，將已調(diào)信號(hào)稱(chēng)為頻帶信號(hào)。不使用調(diào)制和解調(diào)過(guò)程而直接傳送基帶信號(hào)的系統(tǒng)稱(chēng)為基帶傳輸系統(tǒng)；經(jīng)調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的傳輸系統(tǒng)稱(chēng)為頻帶傳輸系統(tǒng)。18.4數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)圖18-8基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖18-9頻帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖18-10正弦載波的三種鍵控波形數(shù)字調(diào)制主要有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式，數(shù)字調(diào)制信號(hào)也稱(chēng)為鍵控信號(hào)，在二進(jìn)制時(shí)有振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）三種形式。數(shù)字音頻廣播1.數(shù)字音頻廣播的發(fā)展2數(shù)字音頻廣播的特點(diǎn)⑴音質(zhì)好。⑵DAB能提供傳送靈活的多種節(jié)目的能力。⑶覆蓋面廣。⑷頻譜利用率高。⑸免受多路廣播干擾。⑹在任何給定的同樣的覆蓋范圍內(nèi)，DAB所需發(fā)射機(jī)功率比調(diào)頻發(fā)射機(jī)小。數(shù)字同步原理簡(jiǎn)介數(shù)字通信中的同步主要有載波同步、位同步、幀同步和網(wǎng)同步四種。數(shù)字視頻廣播數(shù)字視頻廣播（DVB）有三種傳輸方式：一是使用衛(wèi)星信道直接廣播的數(shù)字衛(wèi)星電視廣播；二是采用有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字有線(xiàn)電視；三是地面廣播的數(shù)字地面電視。1.DVB系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同的應(yīng)用系統(tǒng)，DVB有不同的標(biāo)準(zhǔn)。（1）DVBS衛(wèi)星系統(tǒng)（2）DVB－T地面?zhèn)鬏斈Ｊ剑?）DVB－C電纜傳輸模式2.視頻傳輸技術(shù)（1）電話(huà)線(xiàn)傳輸視頻信息（2）利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)傳輸視頻信息（3）其他可利用的視頻傳輸技術(shù)3.MPEG－2傳輸數(shù)據(jù)流編碼方案4.衛(wèi)星傳輸過(guò)程圖18-11信號(hào)處理流程（發(fā)送部分）圖圖18-12信息流程圖本章小結(jié)1.模擬電視信號(hào)的數(shù)字化一般經(jīng)取樣、量化和編碼。其中編碼方法多種多樣，如PCM編碼、DPCM編碼、正交變換編碼、亞奈奎斯特取樣編碼等。2.視頻模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的種類(lèi)有并聯(lián)型、串并型和逐次反饋比較型等。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的種類(lèi)有電壓激勵(lì)型和電流激勵(lì)型兩類(lèi)。