电视信号数字化及演播室标准(pdf 70页)
演播室高清晰度电视数字视频信号接口
HDTV亮度公式
• 而ITU-R BT.700和SMPTE274M 以及我国使用的亮度公式是：
Y=0.2126R’+0.7152G’+0.0722B’ Pb=0.5389(B’-Y) Pr=0.6350(R’-Y)
高清晰度和标准清晰度电视的比较
宽高比 扫描行数
像素数 彩色还原 音频
HDTV
SDTV
SDI码流基本相同
• 综合起来看，高清晰度电视的最佳观看距离应该在 3H左右。如果观看距离为3H，宽高比为16: 9时， 水平视角是33度
扫描线与视距
• 如果人眼的视力为1.0，折算成视角的话 就是1分。扫描线间隔达到这个视角的扫描 线数就可以被认为是该扫描线结构的能够 看到的极限。
• 从观看距离上计算，当视距为3H时，扫描 线数为1100条是最合适的。改变电视的扫 描线数对图像质量进行评价的结果表明， 当扫描线为1000条时图像的清晰度变化就 不大了
• “高清晰度电视应是一个透 明系统，一个正常视力的观 众在距该系统显示屏高度的 三倍距离上所看到的图象质 量应具有观看原始景物或表 演时所得到的印象”
临场感与水平视角
• 观看电视画面时会产生对画面的美感、亮 度、稳定性以及临场感等的心理效果。
• 所谓临场感，就是在看电视时完全被画面 所吸引，感觉上好象自己也成为了画面中 的一部分的那种感觉。
• 亮度信号Y：正交取样，取样位置逐行、逐帧重复 • 色差信号CB、CR：与亮度取样点隔点重合（4:2:2取样） • 有效样值数：1920X1080 • 线性10（推荐）或 8 比特量化 • 视频数据：4 1019 • 黑电平：64 • 消色电平：512（消隐数据） • 同步基准数据：0 3和1020 1023 • 亮度信号Y和时分复用的色差信号CB、CR组成20比特字，
广播电视制播技术演播室的串行数字信号传输及标准接口
三、4：2：2编码参数
fs fH
fs
CB CR
1.1.6 4:2:2标准抽样点的行场定时关系
① ②
③ ④
每一行中的总样点数为抽样频率与行频之比。 对于525/60和625/50两种扫描标准其有效行样点数是相 同的,亮度有效行的样点数是720个,Cb和Cr有效行样点 数都是360个。 525/60标准的数字行消隐持续138个样点间隔,625/50标 准的数字行消隐持续144个样点间隔。 为了避免处理半行数字信号,视频数字场和模拟场的场 消隐应有所不同。
一、SDI接口电特性 二、抖动（Jitter）
三、4：2：2串行数字分量信号的接口电路 * 时钟恢复 * 电缆均衡： 校正长电缆引起的高频损耗。
1.4.4 1.4.5
4：2：2串行数字分量信号的特性参数及测量 数字音频的复用
一、音频辅助数据格式：
包组成：1、辅助数据标志字（ADF）：000 3FF 3FF 2、数据标识字（DID)：可选，标识每个数据包内容。如对音 频数据包标识。 3、数据块计数字（DBN）：可选，通过在接收端对相同DID数 据包计数，验证传送的完整性。 4、数据数目字（DC）：指示每个数据包内用户数据字数。 5、用户数据字（UDW）：可变，《255字。 6、校验和字（CS）：检查包有效性。 行辅助数据必须在 EAV 后，场辅助数据必须在 SAV 后，若辅助数据 包前 3 字不是 ADF，则无效。 二、 SMPTE 272M 标准推荐的实施标准 为插入音频辅助数据推荐了二种基本工作模式： 1、最低实施标准
二、 保持抽样频率相同的 16/9 和 4/3 有效行的样点数相同,其比特速率也相同。但 16/9 格式 的水平分辨率降低了 25% 1.5.3 数字分量信号的合法和有效问题 * 如果一套模拟分量信号，三个信号的电平都在规定的电平范围内， 则这套信号是合法的. * 如果一套合法的模拟分量信号能够编码成合法的复合信号,则此分 量信号是有效的. * 有效信号是合法的,合法的信号不一定是有效的.
《广播电视安全系统播出管理系统规定》电视中心实施研究细则
《广播电视安全播出管理规定》电视中心实施细则（试行）国家广播电影电视总局二〇一〇年五月目录第一章总则 (1)第一条编写目的 (1)第二条适用范围 (1)第三条分级保障原则 (1)第二章系统配置要求 (1)第一节供配电系统 (1)第四条外部电源 (1)第五条供配电 (2)第二节播出系统 (2)第六条播出控制机 (2)第七条数据库 (3)第八条网络设备 (3)第九条播出切换 (3)第十条辅助播出设备 (3)第十一条播出信号通路 (4)第十二条磁带播出系统 (4)第十三条硬盘播出系统 (4)第十四条网络安全设备 (4)第十五条备播系统 (5)第三节新闻及直、转播系统 (5)第十六条视频系统 (5)第十七条音频系统 (5)第十八条辅助设备 (5)第十九条传输链路 (6)第二十条灯光及背景设施 (6)第二十一条重大直播活动 (6)第四节卫星新闻采集系统 (6)第二十二条基带及调制系统 (6)第二十三条射频及天线系统 (6)第二十四条辅助设施 (7)第五节总控系统 (7)第二十五条信号调度系统 (7)第二十六条时钟系统 (7)第二十七条同步系统 (7)第二十八条信号处理系统 (8)第二十九条节目传输系统 (8)第三十条内部通话系统 (8)第三十一条通讯设施 (8)第六节节目集成平台系统 (9)第三十二条基带播出系统 (9)第三十三条 TS流播出系统 (9)第三十四条传输系统 (9)第七节自台监测系统 (9)第三十五条播出监测 (9)第三十六条设备监测 (10)第三十七条电力和环境监测 (10)第八节机房环境 (10)第三十八条机房环境 (10)第三十九条安全防范 (10)第九节维护器材 (11)第四十条备品备件 (11)第四十一条维护工具 (11)第十节灾备与应急播出 (11)第四十二条灾备与应急播出 (11)第三章运维与技术管理 (11)第一节直转播管理 (11)第四十三条转播节目 (11)第四十四条直播管理 (12)第四十五条 SNG业务管理 (12)第二节播前管理 (13)第四十六条节目制作规范 (13)第四十七条节目编排管理 (13)第四十八条垫片节目管理 (13)第四十九条节目送播管理 (13)第五十条节目的播前技审 (14)第五十一条字幕管理 (14)第三节运维管理 (14)第五十二条运行指标 (14)第五十三条技术指标 (14)第五十四条规章制度 (15)第五十五条运维流程 (16)第五十六条维护管理 (16)第五十七条备件管理 (17)第五十八条代维管理 (17)第四节技术管理 (17)第五十九条试播期管理 (17)第六十条播出通道管理 (17)第六十一条应急预案 (17)第六十二条重要保障期 (18)第六十三条临时停播管理 (18)第六十四条运行变更管理 (19)第六十五条施工管理 (19)第六十六条事故管理 (19)第六十七条报表管理 (20)第六十八条技术资料 (20)第六十九条技术安全 (20)第七十条检查与考核 (21)第七十一条风险评估 (21)第五节信息安全管理 (21)第七十二条信息系统等级保护 (21)第七十三条信息系统安全管理 (21)第七十四条安全防护措施 (21)第七十五条数据安全 (22)第七十六条监控与响应 (22)第六节人员管理 (22)第七十七条岗位设置 (22)第七十八条人员要求及培训 (22)第四章附则 (23)第七十九条本实施细则下列用语的含义 (23)第八十条规范性引用文件 (24)第八十一条本实施细则由广电总局科技司负责解释 (25)第八十二条本实施细则自发布之日起施行 (25)第一章总则第一条为指导和规范电视台、节目集成平台、付费电视频道播出机构（以下统称电视中心）安全播出管理工作，根据《广播电视安全播出管理规定》，制订本实施细则。
电视信号的数字化(PowerPoint 60页)
3.2音频信号的数字化
采样频率 经常使用的采样频率有11.025kHz、
22.05kHz、32kHz、44.lkHz和48kHz等。 采样频率越高，声音失真越小、音频数据 量越大。
人耳听觉的频率上限在20kHz左右，为 了保证声音不失真，采样频率应大于40kHz。
量化比特数的确定和量化级的分配 色差信号的量化级分配 为了使色差信号电平的动态范围控制 在－0.5--0.5之内，色差信号需归一化：
ECR 0.713ERY 0.500ER 0.419EG 0.081EB ECB 0.564EBY 0.169ER 0.331EG 0.500EB
3.3.1电视信号分量数字编码参数的确定
3.2音频信号的数字化
量化比特数 经常采用的量化比特数有8bit、12bit和
16bit。量化比特数越多，音质越好，数据 量也越大。
人耳的听觉能感觉极微小的声音失真而 且又能接受极大的动态范围。由于这个特 点，所以对音频信号进行数字化所用的量 化比特数比起视频信号来要多。
3.2音频信号的数字化
3.3.2 ITU-R BT.601建议
参数
625行/50场
525行/60场
有效扫描行数
576
480
编码信号
每行样点数
亮度信号 色差信号
Y，CB，CR
864
858
432
429
每行有效样 点数
亮度信号 色差信号
720 （行正程） 360 （行正程）
采样结构
正并交与，每按行行第场奇帧数重个复（，1，每3行，中5，的…C）R，亮C度B的的样样点点同同位位置置，
13.5MHz=15625Hz 864= 4.5 Hz 858 286
我国数字电视标准
编码产生的比特流要转换成均匀的nQAM（n：星座点数）
符号流。标准包含64QAM、32QAM、16QAM、4QAM和
4QAM-NR等五种符号映射关系。
各种符号映射加入相应的功率归一化因子，使各种符号
映射的平均功率趋同。
电 视 技 术 第九章
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64QAM 星 座 映 射
100000
100001 100011
9.2 我国数字电视标准
9.2.1 信源编码标准 9.2.2 地面广播 9.2.3 卫星广播 9.2.4 有线广播
电 视 技 术 第九九 章
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9.2.1 信源编码标准
1.数字演播室标准
（1） 主要标准
GB/T 14857-93《演播室数字电视编码参数规范》、GY/T 155-2000《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数》和 GY/T 156-2000《演播室数字音频参数》等。
该系统具有适应广播电视服务的可扩展功能，可以根据 应用业务的特性和组网环境选择不同的传输模式和参数，并 支持多业务混合模式，以达到业务特性与传输模式的匹配， 实现业务运营的灵活性和经济性。
2.原理框图
数字电视地面广播传输系统发送端完成从输入数据码
流到地面电视信道传输信号的转换。
电 视 技 术 第九章
数变换
变换域中的 帧内预测
AVS 8×8整数变换
基于8×8块， 5种亮度信号 预测模式， 4种色度信号
预测模式
电 视 技 术 第九章
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续表
运动 补偿块
大小
16×16 16×8
运动矢量 精度
1/2像素
16×16 16×8 8×16 8×8 8×4 4×4
数字电视信号处理技术及标准
数字电视信号处理技术及标准随着技术的不断发展，数字电视信号处理技术也得到了广泛应用。
数字电视技术将模拟信号转换为数字信号，使得数字电视具有了更高的画质和声音效果，也更能满足观众的需求。
本文将介绍数字电视信号处理技术及标准的相关知识。
数字电视信号处理技术数字电视信号处理技术主要包括数字编码、传输、解码和显示四个方面。
数字编码：数字电视信号编码是将模拟信号转换为数字信号，主要是为了使得信号的传输和存储更加方便和稳定。
数字编码采用的是数码采样和量化技术，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，进而进行压缩编码。
传输：数字电视信号的传输方式有很多种，如卫星传输、有线传输、数字移动电视等。
传输过程中，数字信号需要根据不同的传输方式和传输距离进行调制、调频等一系列处理，以保证信号能够无误地传输到接收端。
解码：数字电视信号解码是将数字信号转换为模拟信号，也就是将数字编码还原为扩展视频、扩展音频和数据的过程。
解码主要包括音频解码、视频解码、数据接收及解析等过程。
显示：数字电视信号的显示通过数字电视机、投影仪、电脑等设备实现，数字信号通过解码后，被显示在设备上，呈现出高清晰度、高色彩还原度、低图像噪声的效果，给观众带来更好的视觉感受。
数字电视信号处理标准为了规范数字电视信号处理技术和促进数字电视的发展，国际上制定了一系列数字电视信号处理标准。
1. MPEG-2标准MPEG-2是数字电视信号处理的关键标准之一。
MPEG-2压缩算法被广泛应用于数字电视信号编码中，它能够对音视频进行高效压缩，不仅可以提高数字电视信号的传输速度，还可以保证其画质和声音效果。
2. ATSC标准ATSC标准是美国数字电视标准委员会所制订的标准。
ATSC 标准规定了数字电视的传输模式、音视频编码方式、数据传输方式等技术参数，其主要目的是提升数码广播和数字电视的画质、音质、传输效率和服务质量。
3. DVB标准DVB标准是由欧洲数字电视联盟制定的标准，包括DVB-T、DVB-C、DVB-H、DVB-S等多个子标准。
数字电视标准(PPT 69页)
(2) DVB-C：用于8 MHz数字有线电视系统，与DVB-S兼容， 传输层的数码率最大为38.1 Mb/s。
(3) DVB-T：用于6 MHz、7 MHz、8 MHz地面数字电视系 统，传输层的数码率最大为24 Mb/s。
64QAM情况下字节到符号变换的示意图，
自交织器输出
字节 V
字节 V ＋1
字节 V ＋2
(字节) b7b6b5b4b3b2b1b0 b7b6b5b4 b3b2b1b0 b7b6 b5b4b3b2b1b0
M SB
至差分编码器 (6b符号) b5b4b3b2b1b0 b5b4b3b2b1b0
符号 Z
符号 Z＋1
1 DVB-S的信道编码与调制 DVB-S 是 1994 年 12 月 由 ETSI(European Telecommunications
Standards Institute，欧洲电信标准学会)制定的
我国国家标准与上述国际标准的差异是：
① 我国将使用范围扩展到了C波段（4／6 GHz）固定卫星业务中 的相应业务；
我国的数字电视标准
• 卫星数字电视广播系统信道编码与调制规范：GB/T 17700-1999，基本采用DVB-S。
• 有线数字电视广播系统信道编码与调制标准： GY/T170-2001，基本采用DVB-C。
• 地面波传输系统标准：GB20600-2006。于2006年8月 18日正式批准为强制性国家标准，2007年8月1日实施。
数字电视标准
• 数字电视传输方式主要有：地面无线广播，有线广播，卫星广播。 • 不同的传输媒质，不同特性，应采用不同的信道编码和调制方案，
1演播室高清数字电视信号标准整理文档
数字高清电视标准整理文档━幻影一、数字高清晰电视演播室参数标准我国于2000年颁布了《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》GY T 155-2000。
该标准主要内容如下。
表1 HDTV节目制作数字参数表2 HDTV节目制作图像特性表3 HDTV节目制作图像扫描特性二、数字高清晰度电视演播室视频信号接口GY T 157-2000《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》该标准主要内容如下。
2.1数字接口（1）通用信号格式数字演播室的数据信号为二进制编码,其中包括视频数据10比特字(或8比特字)、定时基准码10比特字（或8比特字）、辅助数据等。
（2）视频数据亮度信号Y和经过时分复用的色差信号Cb/Cr被处理为20比特字。
每个20比特字对应一个色差取样和一个亮度取样，复用组合方式如下：其中Y i.表示每行的第i个亮度有效取样,而C Bi和C Ri表示与Y i.取样点位置相同的色差C B和C R分量的取样。
由于色差信号取样频率是亮度信号取样频率的一半，因此色差取样的序号“i”仅取奇数值。
除上述Y、C B和C R信号被处理成20比特数据流之外，R，G和B信号也被处理成30比特数据流。
图1 数字视频信号与模拟视频信号波形的定时关系（3）数字视频信号与模拟视频信号波形的定时关系①行定时关系一个数字行占m个时钟周期,数字行开始于相应行的模拟同步信号的基准点(O H)前f个时钟周期处。
数字有效行结束于相应行的模拟同步信号的基准点(O H)后的g个时钟周期处。
行期间的详细定时关系见图1和表4。
表4 行周期定时规范②场定时关系数字场的起点由数字行的起点位置确定，场期间的详细定时关系如图2和表5。
表5 隔行扫描系统场周期定时规范③视频定时基准码（SAV和EAV）有两种定时基准码，一种在每个视频数据块的开始（有效视频起始SAV），另一种在每个视频数据块的终止（有效视频结束EAV）。
这些码与视频数据相邻，在帧/场消隐期间内仍然存在，如图2所示。
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信号每个量化等级的电平幅度。 16比特的系统，可以表达的最大正向音频编码为 0111 1111 1111 1111，用16进制数为7FFF 16比特的系统，可以表达的最大负向音频编码为 1000 0000 0000 0000，用16进制数为8000
中国传媒大学
60
GY/T 192-2003 《数字音频设备的满度电平》 对数字音频最大电平的定义
中国传媒大学
54 13/05/2013
章文辉
AES/EBU数字音频信号形成
fs=48kHz
模拟音 频信号
（ 1） 16bitA/D 转换器
（ 2） 串行器
（ 3） AES/EBU 格式化器
（ 5） 双相标志 码编码
（ 4） 同步比特
中国传媒大学
55 13/05/2013
章文辉
1、音频信号的取样和量化
0FFF 0CCD
-20dBFS的 峰值 -20dBFS的 准峰值
+32767 +32766 +32765 +32764 +4095 +3277 +3 +2 +1 0 -1 -2 -3
0dBFS
允许的最大正弦波峰值
中国传媒大学
57
二进制补码
二进制补码：平时我们接触到的计算机编码实际
上都是2进制补码表示法 0和正数的补码：同原码 [+0]补码= 000； [+1]补码= 001； [+2]补码= 010 ； [+3]补码 = 011 负数的补码： （1）写出与该负数相对应的正数的补码 （2）按位求反 （3）末位加1
中国传媒大学
章文辉
三、声音信号数字化
AES(Audio Engineering Society) EBU(European Broadcasting Union) 开发的一个数字音频传输标准，即AES/EBU标准 传输和接收数字音频信号的数字设备接输时先传输最低有效位； 加入字节时钟标志以表明每个样值的开始； 串行传输的数据流进行双相标志码编码；
0FFF 0CCD
-20dBFS的 峰值 -20dBFS的 准峰值
+32767 +32766 +32765 +32764 +4095 +3277 +3 +2 +1 0 -1 -2 -3
0dBFS
允许的最大正弦波峰值
数字峰值表显示的是准峰值 ,因此如 保证正弦波的峰值信号不过载,仪表 应保持不超过-3dBFS时为宜
三、声音信号数字化
行业标准GY/T156-2000《演播室数字音频参数》 取样频率：44.1kHz (50×294×3与电视信号记录有关); 48kHz; 32kHz。 量化比特数(n): 20、16、18、24 bit； 量化信噪比：
S max Nq
53 13/05/2013
= 1 . 76 + 6 n ( dB )
0011 0010 0001 0000
8000
-32765 -32766 -32767 -32768
正弦波负峰值位置
图6 16比特有效位编码的二进制、十六进制编码、量化级和相对满度电平的对应关系
中国传媒大学
62
得到音频信号幅度与编码的关系
二进制编码 十六进制编码 量化级 相对满度电平 参考信号幅度
-18.06 dBFS
EBU R 68-2000基准电平位置 -20dBFS SMPTERP155标准基准电平位置
数字峰值表显示的是准峰值 ,因此正 弦波基准电平的实际峰值还将高3dB
0000
正弦波幅度0值
1000 1000 1000 1000
0000 0000 0000 0000
0000 0000 0000 0000
中国传媒大学
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数字音频编码原理简述
二进制编码最基本原理 用3个比特（3个2进制数）来表达10进制数的[0]至[7] [0]= 000 [1]= 001 [2]= 010 [3]= 011 [4]= 100 [5]= 101 [6]= 110 [7]= 111 3个比特只能表达到7，大于７就要用4个比特才够了
0111 0111 0111 0111
1111 1111 1111 1111
1111 1111 1111 1111
1111 1110 1101 1100
7FFF
0000 1111 1111 1111 0000 1100 1100 1101 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 0010 0010 0001 0000 1111 1110 1101
中国传媒大学
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音频信号编码
GB/T 158-2000规定：
音频样值字表示数字音频取样的幅度，用线性2 的 补码表示，正数对应于模拟/数字转换器输入端的 正模拟电平。
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音频信号编码
以16比特为例说明。 用16个比特来表示的有正负极性的音频信号 第1个比特用来表示音频信号的正负极性 另外15个比特用来表达实际电平值 16比特的系统，就是用16个2进制编码来表示音频
GY/T 192标准规定一个16比特系统的最大电平的正 峰值为7FFF（十六进制），负峰值为8000（十六进 制）,记为0dBFS. 同时规定基准电平比系统最大电平低20dB 记为 -20dBFS. 根据计算可知，-20dBFS的电平编码为： 正向信号 0CCD 负向信号 F333
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音频信号幅度与编码的关系
二进制编码 十六进制编码 量化级 相对满度电平 参考信号幅度
0111 0111 0111 0111
1111 1111 1111 1111
1111 1111 1111 1111
1111 1110 1101 1100
7FFF
0000 1111 1111 1111 0000 1100 1100 1101 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 0010 0010 0001 0000 1111 1110 1101