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第10章彩色数字电视基础第10章彩色数字电视基础第10章彩色数字电视基础2019/10/12210.1彩色电视制式•10.1.1简介–现行的三种彩色电视制式:•NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee)制–是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准,称为正交平衡调幅制。–美国、加拿大等大部分西半球国家,以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式。–存在相位敏感造成彩色失真的缺点。•PAL(Phase-AlternativeLine)制彩色电视广播标准–称为逐行倒相正交平衡调幅制。–德国、英国等一些西欧国家,以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。–改进了NTSC在相位敏感造成彩色失真的缺点。第10章彩色数字电视基础2019/10/123•SECAM(法文:SequentialColeurAvecMemoire)彩色电视广播标准–法国制定,称为顺序传送彩色与存储制。–法国、前苏联及东欧国家采用这种制式。世界上约有65个地区和国家试验这种制式。•“兼容”有两层意思:–黑白电视机能接收彩色电视广播,显示的是黑白图像;–彩色电视机能接收黑白电视广播,显示的也是黑白图像,也叫逆兼容性。•彩色电视系统应满足几方面的要求:–(1)必需采用与黑白电视相同的一些基本参数,如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载频、伴音载频等等。–(2)需要将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号,以及代表色度的两个色差信号,并将它们组合成一个彩色全电视信号进行传送。在接收端,彩色电视机将彩色全电视信号重新转换成三个基色信号,在显象管上重现发送端的彩色图像。第10章彩色数字电视基础2019/10/124•10.1.2电视扫描和同步(a)逐行扫描b)隔行扫描第10章彩色数字电视基础2019/10/125–隔行扫描中•电子束扫完第1行后回到第3行开始的位置接着扫,如图7-01(b)所示,然后在第5、7、……,行上扫,直到最后一行。•奇数行扫完后接着扫偶数行,这样就完成了一帧(frame)的扫描。•隔行扫描(优越性?)的一帧图像由两部分组成:–一部分是由奇数行组成,称奇数场;–另一部分是由偶数行组成,称为偶数场;–两场合起来组成一帧。因此在隔行扫描中,无论是摄象机还是显示器,获取或显示一幅图像都要扫描两遍才能得到一幅完整的图像。•扫描的行数必须是奇数。???第10章彩色数字电视基础2019/10/126–行频、场频和帧频:•行频fH:每秒钟扫描多少行;•场频ff:每秒钟扫描多少场;•帧频fF:每秒扫描多少帧。–1.PAL制电视的扫描特性•(1)625行(扫描线)/帧,25帧/秒(40ms/帧)•(2)高宽比(aspectratio):4:3•(3)隔行扫描,2场/帧,312.5行/场•(4)颜色模型:YUV•一帧图像的总行数为625,分两场扫描。–行扫描频率是15625Hz,周期为64μs;–场扫描频率是50Hz,周期为20ms;–帧频是25Hz,是场频的一半,周期为40ms。第10章彩色数字电视基础2019/10/127图10-02一个行周期的电视信号(黑白电视系统)第10章彩色数字电视基础2019/10/128–2.NTSC制的扫描特性•(1)525行/帧,30帧/秒(29.97fps,33.37ms/frame)•(2)高宽比:电视画面的长宽比(电视为4:3;电影为3:2;高清晰度电视为16:9)????•(3)隔行扫描,一帧分成2场(field),262.5线/场•(4)在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息,因此只有485条线的可视数据。Laserdisc约~420线,S-VHS约~320线,HDTV:720,1080•(5)每行63.5微秒,水平回扫时间10微秒(包含5微秒的水平同步脉冲),所以显示时间是53.5微秒。•(6)颜色模型:YIQ–3.SECAM第10章彩色数字电视基础2019/10/129TV制式PALNTSCSECAM行周期(H)64.063.5564.0水消隐宽度11.810.811.8平同步宽度4.74.74.7定前肩1.31.31.3时色同步起点5.65.1(μs)色同步宽度2.252.67均衡脉冲宽度2.352.32.35场同步脉冲宽度27.327.127.3垂直消隐宽度25H20H25H(场)均衡脉冲数565同步场同步脉冲数565表10-01彩色电视的同步信号第10章彩色数字电视基础2019/10/1210表10-02彩色电视国际标准TV制式PALGIDNTSCMSECAM行/帧625525625帧/秒(场/秒)25(50)30(60)25(50)行/秒156251573415625参考白光C白D6500D6500声音载频(MHz)5.56.06.54.56.5γ2.82.22.8彩色副载频(Hz)443361835795454250000(+U)4406500(-V)彩色调制QAMQAMFM亮度带宽(MHz)5.05.54.26.0色度带宽(MHz)1.3(Ut)1.3(Vt)1.3(I)0.6(Q)1.0(Ut)1.0(Vt)第10章彩色数字电视基础2019/10/1211–全电视信号:•经过滤波器,可得到Y信号(虑掉ωsc频率的信号)•乘上sinωsct•则tVtUCscsccossintVtUYCscscVBScossintVtUUtVtUttVttUtCscscscscscscscscsc2sin22cos222sin2)22cos1(coscossinsinsin第10章彩色数字电视基础2019/10/1212∵U的带宽在1.3MHz以内副载波频率的二次谐波大于这个信号∴通过低通滤波器可以得到U信号。同理可得到V信号。tUtVVttVtUtCscscscscscsc2sin22cos22cos)cossin(cos第10章彩色数字电视基础2019/10/1213•10.1.3彩色电视10-03彩色图像重现过程第10章彩色数字电视基础2019/10/1214•10.2.1复合电视信号–复合电视信号(compositevideosignal)•或者称为全电视信号,包含亮度信号、色差信号和所有定时信号的单一信号。10.2彩色电视信号的类型第10章彩色数字电视基础2019/10/1215图10-04一个行周期的黑白全电视信号第10章彩色数字电视基础2019/10/1216图10-05彩色电视系统的水平消隐间隔第10章彩色数字电视基础2019/10/1217•10.2.2分量电视信号–分量电视信号(componentvideosignal)•是指每个基色分量作为独立的电视信号•10.2.3S-Video信号–分离电视信号S-Video(Separatedvideo-VHS)•是亮度和色差分离的一种电视信号,是分量模拟电视信号和复合模拟电视信号的一种折中方案。•两个优点:–(1)减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。–(2)不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号,这样可提高亮度信号的带宽。第10章彩色数字电视基础2019/10/1218图10-06S-Video连接器表10-03S-Video工业标准4针连接器规格插座号信号信号电平阻抗1地(亮度)--2地(色度)--3亮度(包含同步信号)1V75ohms4色度0.3V75ohms第10章彩色数字电视基础2019/10/121910.3电视图像数字化•10.3.1数字化的方法–先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量,然后数字化。–首先用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化,然后在数字域中进行分离,以获得所希望的YCbCr,YUV,YIQ或RGB分量数据。第10章彩色数字电视基础2019/10/1220•10.3.2数字化标准–1.彩色空间之间的转换–2.采样频率•对PAL制、SECAM制,采样频率fs为–fs=625×25×N=15625×N=13.5MHz,N=864其中,N为每一扫描行上的采样数目。•对NTSC制,采样频率fs为–fs=525×29.97×N=15734×N=13.5MHz,N=858其中,N为每一扫描行上的采样数目。12812816'''0832.04282.05114.05114.03388.01726.01140.05870.02990.0'219219219601BGRCCYrb第10章彩色数字电视基础2019/10/1221图10-07采样频率第10章彩色数字电视基础2019/10/1222–3.有效显示分辨率•对PAL制和SECAM制的亮度信号,每一条扫描行采样864个样本;•对NTSC制的亮度信号,每一条扫描行采样858个样本。•对所有的制式,每一扫描行的有效样本数均为720个。图10-08ITU-RBT.601的亮度采样结构第10章彩色数字电视基础2019/10/1223–4.ITU-RBT.601标准摘要采样格式信号形式采样频率样本数/扫描行数字信号取值(MHz)NTSCPAL范围(A/D)Y13.5858(720)864(720)220级(16~235)4:2:2Cr6.75429(360)432(360)225级(16~240)Cb6.75429(360)432(360)(128±112)Y13.5858(720)864(720)220级(16~235)4:4:4Cr13.5858(720)864(720)225级(16~240)Cb13.5858(720)864(720)(128±112)第10章彩色数字电视基础2019/10/1224–5.CIF、QCIF和SQCIF•CIF(CommonIntermediateFormat)特性:–(1)电视图像的空间分辨率为家用录象系统(VideoHomeSystem,VHS)的分辨率,即352×288。–(2)使用非隔行扫描(non-interlacedscan)。–(3)使用NTSC帧速率,电视图像的最大帧速率为30000/1001≈29.97幅/秒。–(4)使用1/2的PAL水平分辨率,即288线。–(5)对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr)分量分别进行编码,它们的取值范围同ITU-RBT.601。即黑色=16,白色=235,色差的最大值等于240,最小值等于16。第10章彩色数字电视基础2019/10/1225CIFQCIFSQCIF行数/帧像素/行行数/帧像素/行行数/帧像素/行亮度(Y)288360(352)144180(176)96128色度(Cb)144180(176)7290(88)4864色度(Cr)144180(176)7290(88)4864MPEG电视会议低宽带电视会议表10-05CIF和QCIF图像格式参数第10章彩色数字电视基础2019/10/122610.4图像子采样•7.4.1图像子采样概要–两种采样方法:•一种是使用相同的采样频率对图像的亮度信号和色差信号进行采样;•另一种是对亮度信号和色差信号分别采用不同的采样频率进行采样。–图像子采样(subsampling):•对色差信号使用的采样频率比对亮度信号使用的采样频率低。第10章彩色数字电视基础2019/10/1227–图像子采样压缩方法的基本根据:•一是人眼对色度信号的敏感程度比对亮度信号的敏感程度低,利用这个特性可以把图像中表达颜色的信号去掉一些而使人不察觉;•二是人眼对图像细节的分辨能力有一定的限度,利用这个特性可以把图像中的高频信号去掉而使人不易察觉。–目前使用的子采样格式有如下几种:•(1)4:4:4•(2)4:2:2•(3)4:1:1•(4)4:2:0第10章彩色数字电视基础2019/10/1228图10-09彩色图像YCbCr样本空间位置第10章彩色数字电视基础2019/10/1229•7.4.24:4:4YCbC
本文标题:10第10章彩色数字电视基础12
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