第2章数字电视信号参数的选择及演播室标准模拟信号数字化框图如图2-1所示，其中fc为滤波器的截止频率，fs为取样频率。图2-1模拟信号数字化框图2.1取样定理2.2二维信号的取样2.3数字电视信号参数的选择2.4量化2.5标准清晰度数字电视演播室标准2.6数字高清晰度电视如果对一个时间连续信号f(t)进行等时间间隔取样，取样时间间隔(取样周期)为Ts，取样频率为fs＝1/Ts。(1)经过理想取样后，输出信号的频谱Fs(ω)是原模拟信号的频谱F(ω)以ωs为周期延拓形成的，如图2-2所示。(2)如果原模拟信号频谱F(ω)的频谱范围在ωh之内，则满足ωs≥2ωh时，则取样后的信号fs(t)通过一个截止频率为ωs/2的理想低通滤波器后，可以无失真地恢复原信号f(t)。2.2二维信号的取样图2-4图像平面和二维取样脉冲在水平方向上的取样间隔为Δx，在垂直方向上的取样间隔为Δy,取样后的信号为其频谱为式中：Δv=1/Δy为垂直取样频率；Δu=1/Δx为水平取样频率；δ(x,y)为单位冲激序列。取样前后的频谱示意图如图2-5所示。图2-5水平、垂直取样前后的二维频谱2.3数字电视信号参数的选择2.3.1取样结构的选择取样结构是指取样点在空间与时间上的相对位置，有正交结构和行交叉结构等。在数字电视中一般采用正交结构，如图2-6(a)所示。这种结构在图像平面上沿水平方向取样点等间隔排列，沿垂直方向取样点上下对齐排列，这样有利于帧内和帧间的信号处理。图2-6(b)所示为行交叉结构，每行内的取样点数为整数加半个。图2-6取样结构图为了保证取样结构是正交的，要求行周期TH必须是取样周期Ts的整数倍，即要求取样频率fs应等于行频fH的整数倍，即2.3.2取样频率的选择在数字电视中，亮度信号取样频率的选择应该从以下4个方面考虑。(1)首先应该满足取样定理，即取样频率应该大于视频带宽的两倍。(2)为了保证取样结构是正交的，取样频率应该是行频fH的整数倍，即(3)为了便于节目的国际间交流，亮度信号取样频率的选择还必须兼顾国际上不同的扫描格式。fs=m·2.25MHz(4)编码后的比特率Rb=fs·n，其中n为量化比特数。2.3.3色度格式1．4∶2∶2格式在4∶2∶2格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的一半，即2．4∶4∶4格式在4∶4∶4格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率与亮度信号取样频率相同，即亮度取样频率和两个色差信号的取样频率之比为3．4∶2∶0格式本格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的四分之一，即4．4∶1∶1格式在4∶1∶1格式中，色差信号Cr和Cb的取样频率均为亮度信号取样频率的四分之一，即2.4量化标量量化是一维量化，所有取样使用同一个量化器进行量化，每个取样的量化都和其他所有取样无关，因此也称为无记忆量化。矢量量化是多维量化，是先将K个取样值序列形成K维空间中的一个矢量，然后将此矢量进行量化。2.4.1量化器的设计量化器的设计原则可以分为两种：(1)给定量化器的量化电平数M，根据量化误差的均方值为最小来设计量化器；(2)给出固定量化误差要求，设计量化器使其量化电平总数M尽量小。2.4.2均匀量化器1．均匀量化器原理设在输入信号的动态范围A内进行均匀量化，每一量化间隔ΔA是相等的，共分为M级，设M=2n，其中n为量化比特数，即A=M×ΔA=2n×ΔAM和n的取值主要是由量化信噪比决定的。2．视频信号(单极性信号)的量化信噪比电视信号量化信噪比一般用信号峰-峰值与量化噪声有效值之比表示，即一般常用分贝表示为3．声音信号(双极性信号)量化信噪比设声音信号的最大幅度为A，动态范围是+A～-A。对它均匀量化成M级，则有2A=M×ΔA=2n×ΔA其中，n为量化比特数。2.4.3量化噪声对图像的影响如果量化比特数n选得过小，量化噪声对图像的影响主要有以下几方面。(1)颗粒杂波(2)伪轮廓(3)边缘忙乱2.4.4电视信号的量化1．量化前的归一化处理在对模拟电视分量信号EY、E(R-Y)和E(B-Y)进行量化和编码前，必须进行归一化处理。由电视原理可知，亮度和色差信号的构成如下：令信号值归一化(即最大电平为1.0V)，则100％彩条信号的各值如表2-2所示。2.码电平分配及数字表达式(1)亮度信号量化后码电平分配在对分量信号进行8比特均匀量化时，共分为256个等间隔的量化级，其二进制的范围是00000000～11111111，相应的十进制范围为0～255。(2)色差信号量化后码电平