數字電視信號,數字電視設備

數字電視信號,數字電視設備

　　將電視模擬信號轉變?yōu)?a target="_blank">數字信號并進行處理、記錄、存儲、傳輸和接收的技術。數字廣播電視包括圖像信號（同步信號和伴音信號）的數字化。數字電視系統(tǒng)與模擬電視系統(tǒng)相比，其優(yōu)點是信號經多次轉接切換和遠距離傳輸而沒有失真的積累，抗干擾性能強，圖像質量好。數字電視系統(tǒng)可實現模擬電視系統(tǒng)難以高質量實現的功能，如時軸處理、制式轉換、電視特技等。它和計算機相配合，可實現電視信號的實時處理。此外，數字電視便于圖像信號和伴音信號的時分復用傳輸。數字電視首先應用于電視中心，而在傳輸方面應用較晚。這是因為電視信號數字化后數碼率很高，占用頻帶較寬，原有的傳輸信道已不適應要求的緣故。但是，光纖通信的發(fā)明，開辟了新的寬頻帶信道。另外，數字電視壓縮編碼技術能顯著壓縮頻帶，因而數字電視的傳輸也正在迅速發(fā)展。
　　電視信號數字化系統(tǒng) 首先將模擬電視信號編碼為數字信號，然后在信道中傳輸或在設備中存儲并加工處理，最后由譯碼器(亦稱解碼器)把數字信號還原為模擬信號。為了減少信道傳輸中產生的誤碼，要加信道編碼器進行糾錯。為了適應不同特性的信道，信號應進行不同的調制和變換。
　　彩色電視信號所用PCM編碼方式有兩種 ，即復合編碼和分量編碼。復合編碼是將模擬的全電視信號直接進行模數轉換，以形成數字式全電視信號 ； 而分量編碼則是分別對Y ，(R-Y)，(B-Y) 信號進行模數轉換 ， 然后將這些信號并路合成為數字式全電視信號。為了獲得高質量的數字化電視信號和便于國際間的節(jié)目交換，國際無線電咨詢委員會( CCIR )601號建議中要求全數字化的電視中心采用分量編碼 ，以便不同彩色電視制式采用統(tǒng)一的編碼標準。其取樣頻率定為 ：Y信號用13.5兆赫，(R-Y)和（B-Y)信號用6.75兆赫，都是8比特均勻量化PCM編碼。
　　數字電視信號的記錄 利用磁盤、磁帶或其他載體實現數字記錄的技術。記錄設備有以下3種。
　　①電子靜止圖像存儲庫。將數字電視信號存儲在一個磁盤或一組磁盤上，磁盤轉速與幀頻或場頻相同，數據的寫入、讀出均用磁頭和磁盤表面的磁感應來實現。這種設備的特點是可存儲數百到數千幀圖像，并可通過計算機靈活編輯。它能代替飛點掃描器，還可供制作動畫和電子繪圖。
　?、跀底执艓т浵駲C。將數字電視信號存儲在磁帶上。它的機械結構與模擬錄像機類似。但數字圖像信息的碼率很高(106～216兆比特／秒) ， 記錄時必須采用高密度磁帶 ，增加磁頭與磁帶間的相對速度，或采用壓縮編碼技術。數字磁帶錄像機的特點是，經幾十次復制后的圖像質量無明顯下降，而模擬錄像機經數次復制后質量便明顯下降。
　?、蹟底?a href="http://www.ttokpm.com/v/" target="_blank">視頻存儲器。不同于電子靜止圖像存儲庫和數字磁帶錄像機，它用集成電路作存儲元件，主要特點是快速隨機存取，且長時間存儲圖像質量不下降。按存儲容量大小可分為行、場、幀等存儲器。數字視頻存儲器在數字電視中 ，應用相當廣泛。它常用在數字電視信號高速實時處理的各種設備，如制式轉換器、幀同步器、時基校正器等，在壓縮編碼和靜止圖像傳輸等裝置中也得到廣泛應用。此外，它也是計算機圖像處理系統(tǒng)中輸入輸出設備的重要組成部分。
　　數字電視信號處理 利用數字技術實現電視圖像信號的頻帶壓縮、圖像質量的改善和電視特技等功能的技術。它是數字圖像處理原理在電視中的應用。
　　電視信號雖 然是一維時間信號 ，但它代表的卻是空間（或平面的）圖像。因此，它具有多維信息的特征，數字化后的碼率很高。傳輸時要求很寬的信道帶寬，存儲時要求存儲器的容量很大。這就產生了圖像處理的數據壓縮問題。
　　當電視圖像從一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式時，例如攝像、錄制、處理、傳輸或顯示等，輸出圖像的質量可能不及輸入圖像質量。圖像增強則是有選擇地強調和抑制圖像中的某些信息，以改善圖像的質量。因此，它在數字電視中得到較多的應用。例如γ校正（對比度增強）、輪廓校正、孔闌校正（去模糊或銳化）以及降噪等。除孔闌效應外，傳輸與顯示系統(tǒng)的高空間頻率比低空間頻率有較大衰減，還可能引起輪廓失真。
　　數字電視設備 為了提高播出圖像的質量，電視中心采用以下各種數字電視設備：
　　①數字時基校正器。用以改善錄像機重放圖像的質量 。錄像機重放的圖像信號時基誤差較大，會造成編輯和多次復制時圖像質量下降，所以必須采取校正措施。首先將被校正的信號以它的時基信號為基準寫入存儲器，然后以電視中心的時基信號為基準讀出，即可得到時基誤差較小的視頻信號。
　?、趲狡?。用以將不同來源的非同步電視信號變成同步的電視信號，以便進行切換和特技混合等處理。它能解決用同步鎖相方法不能解決的多個信號源同步的問題。它的原理與時基校正器基本相同，只是幀同步器的存儲量要求至少為一幀。寫入由輸入視頻信號形成的時基信號控制；讀出由電視中心的時基信號控制。
　?、蹟底种剖睫D換器。用以將不同制式的電視信號互相轉換，便于國際間電視節(jié)目交換。它的原理是將數字化后的視頻信號存儲起來，存儲量為一幀；然后采用空間濾波器和時間復用器，將復合編碼所產生的數字信號源變換為亮度和色度信號按時間分割的數字信號源；用場內插器改變輸入信號的場頻，用行內插器改變輸入信號的行數；最后用新的副載波對處理后的模擬信號進行重新調制，完成制式轉換。
　?、軘底忠曨l特技發(fā)生器。能將圖像作各種變換，如壓縮(將原來的寬高比縮小)、位移(壓縮后移至不同位置)、擴張(將原來的寬高比放大)、復合凍結(將一個完整的動作分成4、9或16個分解動作，同時顯示在畫面上)、裂像（可將圖像在水平方向或垂直方向分開，使第二個畫面透過裂開的畫面顯示出來）。它把幀存儲器與計算機結合起來，按編好的程序進行時基變換、取樣點數變換和起始位置變換等以實現必要的特技顯示。、
　　數字電視信號的傳輸 電視信號，特別是彩色電視信號，具有很大的信息量 。 如按CCIR601號建議作PCM數字化 ，則一套彩色電視節(jié)目需要216兆比特／秒的碼率 。 若直接傳送則需要頻帶極寬的傳輸信道。已有的微波和衛(wèi)星信道遠不能滿足需要，因而必須壓縮碼率。為了與數字電話系統(tǒng)的碼率等級相匹配，必須將碼率壓縮到 34～140兆比特／秒 。電視圖像像素間、行間、幀間的相關性較強，因而圖像信息中存在很大的多余度。在不明顯損害圖像質量的情況下，如何減少圖像信息的多余度(或解除其相關性)是實現壓縮編碼的中心問題。常用的壓縮編碼有兩類：空間域中的圖像編碼，即預測編碼(又稱差值脈碼調制，即△PCM )，和變換域中的圖像編碼，即變換編碼。
　?、兕A測編碼。對于當前像素值，用過去像素值的加權和作為它的預測值求出兩者的差值，然后對差值進行量化編碼并傳送。這一差值序列的相關性較弱，因而可用較少的量化比特數編碼達到壓縮碼率的目的。
　　②變換編碼。將一幀圖像分成若干個子圖像，然后對每一子圖像進行正交變換，基本上可解除變換系數間的相關性。然后對不同系數進行不同的量化比特數的編碼。正交變換可將子圖像從一個域(比如空間域)變換到另一個域（比如變換域）。變換后，能量集中在變換域中的少數項上，保留這些項并棄舍其他項即可達到壓縮碼率的目的。
　　預測編碼和變換編碼不僅可在幀內，也可以幀間進行。
　　電視編碼傳輸的發(fā)送端，在信源編碼器后還有信道編碼器 。它的功能是插入糾錯碼，以便對誤碼起防護作用。它是利用增加多余度來發(fā)現或糾正誤碼的。