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数字电视系统信号编码方式
来源:星视通讯 | 作者: 聂胤和 | 发布时间: 2023-03-11 | 675 次浏览 | 分享到:
数字电视系统的信号编码方式,首先要提到CCIR 601号建议(现称为 Rec.ITU-RBT.601),这个文件是向着数字电视广播系统参数统一化、标准化迈出的第一步。

介绍数字电视系统的信号编码方式,首先要提到CCIR 601号建议(现称为 Rec.ITU-RBT.601),这个文件是向着数字电视广播系统参数统一化、标准化迈出的第一步。该建议规定了625行(PAL制)和525行(NTSC制)系统电视中心演播室数字编码的基本参数值。
601号建议单独规定了电视演播室的编码标准,它对彩色电视信号的编码方式、取样频率、取样结构都作了明确的规定。
(1)它规定了彩色电视信号采用分量编码。所谓分量编码就是彩色全电视信号在转换成数字形式之前,先被分离成亮度信号和色差信号,然后对它们分别进行编码,分量信号(Y、B-Y、R-Y、或R、G、B)被分别编码后,再合成数字信号。
(2)它规定了取样频率与取样结构。例如:在4:2:2等级的编码中,规定亮度信号和色差信号的取样频率分别为13.5MHz和6.75MHz,取样结构为正交结构,即按行、场、帧重复,每行中的R-Y和B-Y取样与奇次(1,3,5,···)Y的取样同位置,即取样结构是固定的,取样点在电视屏幕上的相对位置不变。
(3)它规定了编码方式。对亮度信号和两个色差信号进行线性PCM编码,每个取样点取8bit量化;同时,规定在数字编码时,不使用A/D转换的整个动态范围,只给亮度信号分配220个量化级,黑电平对应于量化级16,白电平对应于量化级235;为每个色差信号分配224个量化级,色差信息的零电平对应于量化级128。
综上所述,分量信号的编码数据流是很高的。以4:2:2编码标准为例,其比特流为:13.5x8+6.75x8x2=216Mbit/s。若对复合信号直接编码,其抽样频率取为13.3MHz,则PCM编码的码率为:13.3x8=106.4Mbit/s。现在尽管有了多种能够记录与重放未经压缩的全数字电视信号的录像机,使得演播室内进行高质量的记录与还原成为现实,但从上式中可以看出,即使以数字复合信号的带宽而言(在理想情况下,其带宽为53.2MHz),也比传送一路模拟电视信号所要求的带宽提高了接近一个数量级。显然,用目前的电视频道传送他们是不可能的,更不用说用普通计算机硬盘去储存这些信号。而且这只是SDTV清晰度要求的采样频率,如表1-5所示,在HDTV中采样频率进一步提高为亮度72MHz,色度36MHz,数据率也相应为1.2Gbit/s左右。因此,数字电视面临一个挑战是采用高效编码方法,消除电视信号中的多余信息(冗余量),以成倍地降低数字信号码元的传送速率(即压缩码率),这也就是下文所要重点讨论的信源压缩。
从4:2:2数字电视编码方式还变换出了4:2:0形式。当带宽有限的时候,这种形式被广泛地应用于数字电视系统中。这种形式中,色度信号通过每隔一行来采样的方法将竖直采样率降为水平采样率的一半。这一过程减少了编码后的数据量,并使得产生的图像与人类眼睛的反应和现在PAL/I制式的模拟接收机更加匹配。色度信号的竖直采样率是水平采样率的一半,导致了一个在主观上水平方向和竖直方向等同的颜色方案。这是一种很重要的,并且在MPEG-2编码器中应用很广泛的形式。