从模拟TV到数字TV简介.ppt

《从模拟TV到数字TV简介.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《从模拟TV到数字TV简介.ppt（33页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、数字SDTVHDTV简介,第一章 概述 一、现行模拟电视系统的缺点 1、现行模拟电视系统介绍 NTSC：美国、加拿大、日本、中美洲、南美洲等 PAL：英国、西欧国家、中国等 SECAM：法国、俄罗斯等 NTSC制：也称正交平衡调幅制，是由美国研制、并于1954年正式使用的一种兼容制彩色电视系统，其特点是将两个色差信号分别对频率相同而相位相差90度的两个副,载波进行正交平衡调幅，再将已调幅的两个色差信号叠加后穿插在亮度信号频谱的高端进行传送。其缺点是对相位失真较为敏感。 PAL制：也称逐行倒相正交平衡调幅制（简称逐行倒相制），是由原联邦德国研制并于1967年首先使用。它对信号的处理方式与NTSC

2、制基本相同，所不同的是对已调幅的红色差信号进行了逐行(180度)倒相处理，这样可以利用相邻行色彩的互补性来消除由相位失真引起的色调失真，从而克服NTSC制的相位敏感性。PAL制的主要缺点是接收机电路较为复杂。 SECAM制：又称逐行轮换、储存、调频传色制，简称调频制，是由法国研制、并于1966年首先使用的一种彩色电视制式。,在SECAM制中，两个色差信号分别对两个频率不同的副载波进行调频，然后两个调频波逐行轮流插入到亮度信号频谱的高端，与亮度信号一起传送。由于每一行只传送一个色差信号，因此克服了信号间的相互串扰。其缺点是接收机电路复杂，而且图像质量也比前两种制式略差。 以上三种制式都与黑白电视

3、兼容，但是它们之间却相互不兼容，因此，在三种制式之间进行节目交换时，需要先进行制式转换。 三大制式的特点： （1）都采用隔行扫描方式(使用两场产生完整的帧) （2）都使用残留下边带调幅方式将图像信息调制到图像载波上去 （3）声音信息调制到声音载波上，声音载波频率高于图像载波频率 （4）都从红、绿、蓝三基色分量中获得亮度信号和两个色差信号 （5）三个制式均和黑白电视系统相兼容 （6）三个制式之间互不兼容,A.频道宽度不同 NTSC：6MHz， PAL：6MHz、7MHz、 8MHz SECAM：8MHz B.电视三大制式的互不兼容性： 视频信号带宽不同 NTSC：4.2MHz PAL：5MHz、

4、 5.5MHz、 6MHz、 SECAM：6MHz C.信号行结构不同 NTSC：525行/帧，30帧/秒 PAL/ SECAM： 625行/帧，25帧/秒 D.色副载波不同 NTSC：3.579545MHz PAL：4.43361875MHz SECAM：4.40625MHz，4.250MHz E.声音载波位置不同 NTSC：4.5MHz PAL：5.5MHz、 6MHz、 6.5MHz、 SECAM：6.5MHz 2、现行模拟电视系统的缺陷 （1）亮度分解力不足 垂直分解力：取决于有效行数，我国的PAL制：5750.7 = 403 电视线 水平分解力：取决于信号带宽，1MHz视频信号带宽对

5、应104电视线 我国视频信号带宽为6MHz，但经过节目制作、播出和接收等各个环节的处理后，亮度信号的带宽通常不足4MHz。因此水平分解力：4104416 电视线,（2）色度分解力不足 色度信号带宽为1.3MHz，因此图像彩色水平分解力不足140电视线。 彩色接收机中色度通道的带宽仅为0.6MHz，因此显示的图像实际的彩色分解力低于100电视线。 （3）亮色互串 由于色差信号采用频谱搬移和频谱间置的方式与亮度信号混合在一起，而电视接收机不能把二者彻底分离开，因此会出现亮色互串。即 亮度通道中会串入色度频谱，图像上会出现细的网纹干扰 色度通道中会串入亮度频谱，在图像的细斜线条处呈现杂色干扰,（4）

6、亮色增益差和亮色延时差 在复合电视信号的频谱中，亮度信号能量主要集中在中、低频部分，已调色差信号的能量主要集中在高频部分。如果视频通道的线性不好，即幅频特性不平，相频特性不呈直线，则会造成亮色增益差和亮色延时差。 亮色增益差：使色饱和度失真 亮色延时差：使图像中亮度和色度成分位置不一致，形成彩色镶边 （5）微分增益和微分相位 由于亮色频带共用，色度信号叠加在亮度信号上一起传送，视频通道的非线性会使不同亮度电平上的色度副载波产生不一致的增益和相移，称为微分增益（DG）和微分相位（DP）,微分增益过大，会引起图像彩色饱和度失真 微分相位过大，会引起图像色调失真 （6）电视信号的时间利用率不充分 行

7、逆程系数：18.75% 场逆程系数：8 在行、场逆程期间只能传送消隐脉冲和同步脉冲 （7）电视信号的幅度利用率不充分 基带全电视信号的峰峰值幅度为1.0Vpp，其中，同步脉冲占30。没有充分利用视频通道的动态范围来传送有效的视频信息。 （8）只有单声道 （9）不适合磁带节目的多带复制 （10）宽高比不适合人类视觉特性,二、数字电视的基本概念 什么是数字电视 凡是在电视信号的获取、产生、处理、传输、接收和存贮的过程中使用了数字电视信号的设备或系统都可以称为数字电视 数字电视设备 数字摄像机、数字录像机、数字切换台、数字电视机、数字机顶盒 数字电视系统 数字演播室系统、非编系统、数字播出系统 数字

8、电视广播系统 数字卫星电视广播系统 数字有线电视广播系统,数字地面电视广播系统 三、数字电视广播的优点 在图像和声音质量改进方面 在节目制作手段方面 在业务融合方面 在传输方面 四、模拟和数字的根本区别 模拟信号：在时间和幅度上都连续变化的信号 数字信号：在时间和幅度上都为离散值的信号 模拟处理方式的本质：波形复制噪声累积，磁带每复制一次，其信噪比降低一倍（-3dB）。 数字处理方式的本质：信息再生噪声不累积,五、数字电视及其定义 高清晰度数字电视（HDTV）是美国首先提出的，经过八年的技术开发，美国联邦委员会(FCC)终于在1995年正式确定HDTV地面广播方式和产品的规格。1998年，美国

9、已正式开播数字高清晰度节目，到2006年美国完全淘汰模拟电视，取而代之的是数字高清晰度电视。 数字电视和现行的模拟电视最大的区别是数字电视的图像清晰而稳定，在覆盖区域内图像质量不会因信号传输距离的远近而变化，在信号传输整个过程中外界的噪声干扰都不会影响电视图像。而模拟电视会随着信号传输距离越远，图像质量越差。,数字电视就是拍摄、编辑、制作、播出、传输、接收等电视信号播出和接收的全过程都使用数字技术。数字高清晰度电视是数字电视(DTV)标准中最高级的一种，简称HDTV(HighDefinisionTV)。 数字电视具有优质的音响系统，在接收模拟电视时，具有高、低调整、左右声道平衡，环绕声、等响度

10、控制开关等功能。 数字电视（DigitalTV）包括数字HDTV、数字SDTV和数字LDTV三种。三者区别主要在于图像质量和信道传输所占带宽的不同。从视觉效果来看，数字HDTV（1000线以上）为高清晰度电视（HighDefinition Television）的简称，,第二章 数字电视演播室基本参数 分量编码：对亮度信号和两个色差信号分别进行取样、量化和编码。 （1）取样 4：2：2 取样结构 采用正交取样：每行、每场的取样点都是整数，图像的样点结构在垂直方向上逐行逐场对齐。 Y 的取样频率：13.5MHz（是625/50及525/60系统行频的整数倍） R-Y/B-Y的取样频率：6.75M

11、Hz 4：4：4 取样结构 R /G / B 的取样频率均为：13.5MHz 或Y/CR/CB的取样频率均为：13.5MHz,4：1：1 取样结构 Y 的取样频率为：13.5MHz R-Y / B-Y 的取样频率为：3.375MHz 固定正交取样结构 4：2：0 取样结构 Y 的取样频率：13.5MHz R-Y/B-Y的取样频率：6.75MHz R-Y/B-Y每两行取一行 （2）量化与编码 量化比特数：8比特（或10比特），每一样值用8位二进制数表示，也称8比特（或10比特）量化。 量化级数：256（或1024） 在量化之前，为了将三个分量归一化到相同的,动态范围，需要对红色差信号R-Y和蓝色

12、差信号B-Y进行压缩。 （3）数字有效行 数字有效行相当于模拟电视信号的行正程，但时基上略有不同 数字视频信号的标准和格式 我国于1993年制定了国标GB/T 14857-93演播室数字电视编码参数规范，等同采用了国际标准CCIR-601（也称ITUR601），该标准定义了数字视频的信号标准（见下表）。 其中：每行总像素数=13.5MHZ/15625KHZ=864T 有效像素720*576=414720个/帧,按照CCIR601标准，模拟电视信号以4:2:2取样，取样后进行8比特量化和线性PCM编码，即可得到符合数字演播室标准的基带数字信号，其码率为Mbit/s=(864+432+432)X6

13、25X25X8=216Mbit/s。这种速率在一般计算机上很难处理。每分钟数字视频所占用的空间为：216Mbit/s60s/8=1620MB，如果把这种视频流存放在650MB的光盘中，一张光盘只能存放20多秒，而一块100GB的硬盘也存储不了几十分钟的视频图像。因此必须对数字视频图像进行压缩，用尽可能少的数据来表达信息，节省传输和存储的开销。 于是，数字视频码率压缩得以普及，数字设备也从天价的非压缩D1、D2、D3、D5发展到现在JPEG、M-JPEG、MPEG-2、MPEG-4等压缩标准、小波编码和帧间压缩为各界广泛接受广为使用的索尼Digital-Betacam、Betacam SX、MP

14、EG IMX、DVCAM；松下公司的DVCPRO25、DVCPRO50；JVC公司的Digital-S等（见下表）。,SDI串行数据接口： 它是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道（BNC接头75的同轴电缆）顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高，在传送前必须经过处理。用扰码的不归零倒置（NRZI），NRZI码是极性敏感码来代替早期的分组编码，其标准为SMPTE-259M和EBU-Tech-3267，标准包括了含数字音频在内的数字复合和数字分量信号。在传送前，对原始数据流进行扰频，并变换为NRZI码确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调

15、制,音频嵌入简介,采用标准： GB/T14857-1993 演播室数字电视编码参数规范 GB/T17953-2000 4:2:2数字分量图像信号的接口 GY/T158-2000 演播室数字音频信号接口 GY/T160-2000 数字分量演播室接口中的附属数据信号格式 GY/T161-2000 数字电视附属数据空间内数字音 频和辅助数据的传输规范 输入信号 视频输入： SDI数字视频信号，75非平衡 音频输入： AES/EBU数字音频信号, 75非平衡 输出信号 视频输出： SDI 数字编码输出，8声道-音频嵌入，0.8Vpp，75非平衡,第三章 HDTV技术标准 2000年8月公布GY/T 1

16、55-2000高清晰度电视节目制作及交换用视频参数标准，对应国际标准ITU-R BT.709，这是我国规定的高清晰度数字电视（英文缩写HDTV）标准。（简称“高清”）。 HDTV：分辨率19201080、总有效像素207万、画幅宽高比16:9、场频50Hz、隔行扫描， 取样频率 亮度: 74.25 MHz 色度: 37.125 MHz 标称带宽 亮度: 30 MHz 色度: 15 MHz 量化电平 8或10比特 记做1080/50i。 10bit量化时： 亮度信号数码率74.25（MHz）10（bit）742.5 Mbps 色差信号数码率2 37.125 （MHz）10（bit）742.5 M

17、bps 总数码率 742.5 742.5 1485 Mbps （ SDTV ：135+135=270Mbps） HDTV系统码率,8比特量化时： 总数码率 594 5941188 Mbps HDTV信号有效数码率 10bit量化时： 1920108010259601080102521036.8 Mbps 8比特量化时： 829.44 Mbps 像素 屏幕上能够显示的像素数量可以体现出一台电视机的图像表现能力，比如最高规格的HDTV电视机能够显示19201080个像素，也就是具备了207万像素，高清画面像素数5倍于标清（41万），或者说，观看同样清晰度的电视，屏幕可以增大5倍，所以他更适应大屏幕

18、观看。16:9画幅比标清宽了1/3。其画面细节的丰富度和色彩还原能力有了极大的提高。当我们使用大屏幕宽屏电视机观看高清节目时，那恢宏辽阔的宽幅画面、清晰细腻的逼真图像、丰富分明的层次、自然亮丽的色彩，无不带给我们身临其境的真实感和极大的视觉享受。,镜头 标清镜头成像面积58.1平方毫米，宽高比4:3；高清镜头成像面积51.8平方毫米，宽高比16:9。两者具有不同的感光成像面积，使得两者的感光灵敏度不同。另外由于镜头折射特性基本不变，而拍摄同样大小的实景转到不同面积的成像面上时，镜头焦距就要不同，这样拍摄的景深也就不同了。和标清比较，用高清镜头拍摄时灵敏度降低、景深范围缩小。另外由于高清图像像素

19、数5倍于标清，其像素点细小到只有标清的一半左右，而观看高清图像时一般都采用大屏幕电视机，使得图像对调焦误差非常敏感。调焦稍有偏差，立刻就能在屏幕上看出来。这样一来，高清镜头本身景深就小，拍摄的图像对调焦误差又敏感，再加上由于灵敏度低需开大一挡光圈，景深就更小了。因此高清拍摄对聚焦操作提出了更高更严格的要求。,曝光 调整光圈的目的就是准确地控制曝光量。曝光量直接影响到画面的层次、细节、色彩饱和度。只有准确把握曝光量，才能得到更完美的图像。因为高清摄像机水平清晰度提高，其画面宽容度更接近电影胶片，层次比标清更加丰富。在拍摄景物时，需认真观察被摄景物的明暗程度及明暗部分的分布范围，根据亮部和暗部的取

20、舍及与拍摄主体的关系，确定曝光量并调整光圈的大小。 高清摄像机还提供了伽马曲线的调整。当拍摄的景物高亮度部分比较大且超过了CCD所能表现的范围时，图像的高光部分就会出现泛白现象，导致高光部分层次和细节丢失。当被摄景物处于比较暗的环境中，如果超过CCD的最低照度范围，图像暗部就会层次减少甚至丢失，表现为画面一片漆黑。这时可以通过调整拐点、伽马曲线和黑伽玛曲线进行画面的补偿和修饰。 为了充分表现高清晰的画面，更需要发挥照明的作用。如果光用得不好，画面上有可能会模糊不清，这类似于焦点不实的现象。特别是如何有效地利用画面水平方向的扩展部分，这就更需要合理运用灯光照明技术。在阴天或多云天气下拍摄时，需要

21、灯光辅助以达到较好的成像效果。在亮度反差很大的晴天拍摄时，使用反光板等会得到效果较好的图像。总而言之，高清拍摄时照明用灯量要比标清多。,要比标清多。高清拍摄时照明光线性质的硬与软对物体外观的清晰度会产生很大的影响。从画面的总体效果来说，由于硬光能勾划出被摄景物的轮廓，质感十分明显，所以使我们感到空间感强。而柔光照明很容易产生平淡的无立体感的图像，因而就不能提供最佳清晰度。但从画面的局部效果来说，可能由于硬光造成过大的明暗反差，而使物体细部的再现能力降低。而柔光所造成的细腻的影调层次，相反能提高我们对物体细部的分辨能力，故此感觉画面清晰度高。因此高清摄像照明时宜使用较软的光线，这对提高画面的清晰

22、度是有利的。布光要均匀，光比要小，注意营造透视感。在拍摄现场为保证精确曝光，要使用专业监视器和波形监视器。波形监视器的参数值可为曝光提供客观标准，专业监视器可得到现场实拍图像的主观感觉。观看图像时要注意保持观看环境黑暗，一般采用黑布将监视器和观看者头部完全遮盖住，观看图像层次是否丰富，亮度是否适中。 构图 高清电视比标清电视画幅变宽，16:9的宽画幅比4:3标清横向加长了1/3，视角很宽。16:9的构图方式显得大气，而且包含了更多的信息量，这在拍摄大场面或大全景时非常有表现力，更接近电影的视觉效果。,从电视画面的角度看，构图就是镜头语言，通过画面讲述拍摄者要表达的内容。在视觉效果上，须要掌握一

23、些规律，尤其是使用16:9画幅比进行构图时。从突出主题出发，画面离不开线、形、色调、影调这4大元素。根据上述要求，在16:9的构图中，由于水平视角的增大，更需要留意线条在画面上的延伸感，形成视觉上的透视感。由于画幅变宽，景物增加，构图上要注意主体和陪衬体的合理位置，既要有对比、又不失平衡，虚实的比例也要控制恰当。 采用摇摄时，由于水平方向视角变大导致水平运动的物体在屏幕上停留的时间变长，若按一般速度进行横向摇摄，观众就会感觉节奏缓慢拖沓。此时适当加快摇摄速度，可加快镜头节奏及加强镜头动感。 聚焦 由于高清摄像机水平视场角大，清晰度高，景深范围又比标清小。画面包容景物多，就使我们容易忽略某些细节

24、。再加上摄像机的寻像器尺寸小，分解力低，使得我们在寻像器中看起来很清楚的画面，放到大屏幕监视器上会发现焦点并未调实。因此我们在拍摄现场要尽量使用专业监视器，而且屏幕越大越好。比如屏幕20英寸，分解力1000线以上的专业监视器就可以保证拍摄画面清晰。,标清拍摄聚焦时，一般先将镜头变焦至最大推上去聚焦。因为此时景深最小，焦点是否调实较容易判断。调实后再将镜头变焦拉回来到所需景别，这样焦点就算调实了。而在高清拍摄时就不能这样了。因为变焦镜头在变焦时，普遍存在着微量的像面漂移现象，不同焦距处的最佳焦点位置并不精确一致。这在标清拍摄时不成问题，而在高清拍摄时就不允许了。因此高清拍摄时要先把镜头变焦至所需

25、景别，把它作为定焦镜头直接在该焦距状态下精确调焦，此时当然离不开专业监视器了。在没有专业监视器的情况下，我们可以借鉴电影拍摄的方法，用皮尺直接测量调焦距离，再将镜头上的调焦基线转动至该调焦刻度值上。 清晰度 高清技术要求在整个制作环境、制作态度等方面要更加严谨。对美工、道具、服装、化妆、头套每一个环节，都不能像标清一样做法。因为所有东西都是清清楚楚地重现出来，所以制作各个环节都要更加认真。 高清拍摄出来的人物比较细腻，也很漂亮，因此对化妆的要求更高更细了。即使演员脸上的小包、浅斑之类，都要下功夫给予弥补，否则在画面中就特别明显。打暗影时脸上左右两边多刷一下或少刷一下，马上两边就黑白分明。化妆的

26、时候要更加仔细，还要经常补妆，只要稍微冒一点油，就要马上去补。,特写的时候毛孔都能看得清楚，因此有的演员甚至都怕高清拍摄。 由于图像清晰度提高，高清拍摄时对布景、道具、服装的要求也大大增加了。一些细小的缺陷，比如布景、服装上的一点水渍、脏污、皱褶，在标清时看不出来，而在高清大屏幕监视器上却非常刺眼。甚至一只蚊虫落在头上或者布景上，就会导致拍好的镜头前功尽弃。另外为使高清图像亮丽，选择道具时要注重质感。比如干净的玻璃器皿里再加上一些清水，拍出来就会产生玲珑剔透的感觉，这在标清图像中是表现不出来的。 兼容性 我国的现状为绝大部分家庭使用的都是标清接收机，而且短时间内不可能都换成高清接收机。两种电视

27、标准还要长期并存下去。为适应由标清到高清的平稳过渡，高清节目制作也要考虑标清接收机收看的问题。除去清晰度下变换问题，主要问题还是16:9画幅如何转为4:3画幅。 我们可以将16:9画面横向直接收缩为4:3画面，但画面要产生变形（变窄），此方法不可取。不变形的转换方法有两种：,A.信箱模式：也就是常见的上下有两道黑条遮挡的画面。画面完整，但不满屏。为适应这种模式，高清制作时不要将同步字幕直接制作在画面上。而是制作一个字幕文件，高清播出时键入到画面中，而标清播出时键入到画面下方的黑条上，以使画面最大限度的无遮挡展现在屏幕上。 B.切边模式：也就是将原画面左右两边切去，只保留中间4:3画幅部分。画面

28、满屏，但不完整。为适应这种模式，高清制作摄影构图时，要打开16:9寻像器中的4:3标识框，尽量将主要部分放在中部4:3画幅范围。如拍摄两人对话，要保证人脸都在中部4:3画幅范围内。拍摄一座建筑物正面，要保证大门和标志门牌在中部4:3画幅范围内。字幕要居中放置，长度要限制在4:3画幅范围。总之要兼顾高清和标清观众，既能使高清观众欣赏到宽广大气的画面，又能使标清观众尽管画面切幅也能基本满足观看。 对于高清电视技术的运用，我们仍然处于尝试和探索中。我们相信，随着高清电视技术的发展与成熟，电视工作者将伴随科学技术的进步，与时俱进，在创作实践中不断积累经验，提高认识，努力实现技术与艺术的完美结合，为广大电视观众奉献更多丰富多彩、精美绝伦的电视节目。,