高清晰度电视广播概述

高清晰度和标准清晰度电视的比较高清晰度演播室信号标准高清晰度电视数字视频信号接口高清晰度电视广播概述高清晰度电视是数字电视中的一种业务•数字电视系统的业务–低清晰度电视业务–常规清晰度电视业务–高清晰度电视–增强电视业务–交互电视业务–声音业务–数据业务高清晰度电视的定义•“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。•基础研究表明，当视野在水平画角上超过20度时，就会开始产生这种“身临其境”的现象，当视野在水平画角上达到60度时，这种现象就将会出现饱和。•因此要想增加看电视时的临场感，最好就是让水平画角处于30度以上。画面尺寸和水平视角•观看电视时的水平视角大约在大于30度时比较合适。•如果画面过小，不可能获得临场感和震撼感。•因此画面具有足够大的绝对尺寸也是非常重要的因素。•研究结果表明，画面的尺寸越大，临场感也就越强。•考虑到家庭中看电视的距离（视距）以2.5m左右为最多，当宽高比为16:9时，作为家庭用的电视来说，屏幕在60～70英寸左右最为合适。最佳观看距离•必须从绝对距离和相对距离两方面加以考虑。•如果绝对的观看距离过近，为了调节眼睛的焦点，眼球的肌肉经常处于紧张状态，眼睛容易疲劳，因此最好观看距离最好在2m以上才较为合适。•根据主观评价结果，观看静止画面最合适的相对距离为2H～3H（相当于画面高度的2倍～3倍的距离）。•而观看动作剧烈的画面时，如果距离画面过近会感到头晕，所以比较合适的观看相对距离是4H。•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扫描格式•图象在时间上和空间上的抽样参数，即每行多少像素，每帧多少行，每秒有几帧，是隔行扫描还是逐行扫描•525／59.94和625／50•1080×1920×F，720×1280×F，F是25或50Hz；23.976Hz，24Hz，29.97Hz，30Hz，59.94Hz或60Hz•1152×1920×F和1080×1920×F，F是25或50Hz；24000/1001、30、60000/1001或60Hz宽高比•常规清晰度电视：4:3或1.33•高清晰度电视(HDTV)和扩展清晰度电视的宽高比是16:9或1.78•电影的宽高比从早期的1.333到宽银幕的2.35到动感宽银幕3D格式的2.77清晰度•画面的垂直方向清晰度主要由扫描线数决定，而水平方向的清晰度则主要由信号带宽决定。根据研究发现，当垂直和水平的清晰度大体相等时，在一定的信号带宽时画面看上去最为清晰。•主观评价结果表明，增加信号带宽后图像质量提高，但在20MHz附近就出现了饱和的倾向，因此说只要取得大于20MHz的亮度信号就可以了。•关于色差信号，人眼对于色度变化的感觉比对于明暗变化的感觉要迟钝一些，因此，带宽可以再窄些。•考虑到制作节目时的原素材的清晰度和在照片、打印方面的应用，国际标准将R，G，B的信号带宽分别设定为30MHz。•同时将亮度信号和色差信号的带宽比例设定为2:1。彩色信息的表述•R，G，B；•Y，(R-Y)，(B-Y)；Y=0.299R’+0.587G’+0.114B’•Y，Pr，Pb；Pr=0.71327(R’-Y)，Pb=0.56433(B’-Y)•Y，U，V；U=0.492(B’-Y)，V=0.877(R’-Y)•Y，C；C=Usin(2fsct+SCH0)±Vcos(2fsct+SCH0)SDTVHDTV亮度公式•而ITU-RBT.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尽管在亮度的动态范围和彩色还原方面胶片仍优于电视。但是1997年CBS所做主观评价实验的结论是：“高清晰度电视的分辨率与35毫米胶片的放映质量相当”HDTVSDTV宽高比16:94:3扫描行数1125(x3)625(x7)像素数1920x1080720x576音频立体声/环绕立体声单声道/立体声彩色还原扩展色域标准色域关于数字（高清晰度）电视标准问题1999年，广电总局组织成立了数字（高清晰度）电视标准工作组，组织国内专家开展数字电视标准的研究制订工作。确定数字（高清晰度）电视标准体制为：1、演播室参数标准；2、视频编码及复用标准；3、音频编码标准；4、信道编码及调制标准；5、频率规划标准。2000年10月，国家计委批准了将国家质量技术监督局和广电总局关于数字电视标准研究制定的实施方案和数字电视系统测试实验室项目列入2000年国家数字技术产业发展计划和国家数字（高清晰度）电视研究开发及产业化专项工程计划。GY/T162高清晰度电视串行接口中作为附属数据信号的24比特数字音频格式演播室参数标准GB/T14857演播室数字电视编码参数规范GB/T179534:2:2数字分量图像信号的接口GY/T155高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值GY/T157演播室高清晰度电视数字视频信号接口GY/T156演播室数字音频参数GY/T163数字电视附属数据空间内时间码和控制码的格式GY/T160演播室数字电视辅助数据信号格式GY/T161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GY/T1594:4:4数字分量视频信号接口GY/T164演播室串行数字光纤传输系统GY/T158演播室数字音频信号接口数字（高清晰度）电视标准完成情况复用标准视频及GB/T17975信息技术-运动图像及其伴音信号的通用编码第2部分：视频MPEG-2视频标准在数字（高清晰度）电视广播中的实施准则(征求意见稿)MPEG-2系统标准在数字（高清晰度）电视广播中的实施准则(征求意见稿)码标准音频编信息技术-运动图像及其伴音信号的通用编码第2部分：音频（报批）AC-3音频编码标准(征求意见稿)数字（高清晰度）电视广播音频技术规范(征求意见稿)调制标准信道编码及GB/T17700-1999卫星数字电视广播信道编码及调制标准有线数字电视广播系统信道编码及调制标准（报批）地面数字电视广播系统信道编码及调制标准(在研)标准频率规划地面数字电视频率规划参数标准(在研)地面数字电视频率规划方法标准(在研)高清晰度演播室信号标准1、根据《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》标准，我国高清电视演播室采用1080/50/2:1和1080/24/1:1格式。2、《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》是高清晰度电视信号基带传输标准。规定了数字信号与模拟信号波形的定时关系、视频数据格式、视频定时基准码、辅助数据和消隐数据的格式。与SMPTE292M和ITU-RBT.1120-2建议书内容基本一致。3、《演播室数字音频参数》和《演播室数字音频信号接口》与视频信号格式无关的音频基带传输标准，称AES/EBU数字音频。4、《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》规定了在数字高清晰度电视信号中嵌入数字音频和辅助数据的规范。高清晰度电视数字视频信号接口数据取样结构（1125/50/2:1格式）•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，复用组合方式如下：•(CB1Y1)(CR1Y2)(CB3Y3)(CR3Y4)…高清晰度电视数字视频信号接口数字信号与模拟信号的定时关系取样频率：74.25MHzT=1/74.25=0.013468μS数字全行：2640T数字有效行：1920T数字消隐行：720T同步字EAV：4T同步字SAV：4T分辨率估算：1MHZ带宽对应29TVL9.697微秒50%模拟行消隐720TOH模拟全行35.556微秒528T192T4T4T数字行消隐视频数据块视频数据Y、R、G、B数字有效行1920T数字全行2640T模拟行正程25.859微秒复用视频数据CB/CREAVSAVEAVSAVEAVEAV高清晰度电视数字视频信号接口数字视频的帧/场结构（隔行扫描）切换行：7、569行场消隐中有：定时基准码行序号码校验码辅属数据空间相当于2X21.9兆字节/秒的传输码率SAV和EAV在场消隐期仍存在EAV行序号02202266446612021560561563564583584112311241125775577331133数字行消隐SAV一帧第一场第二场第一场有效视频第二场有效视频F/V/H的取值数字全行（2640T）数字有效行（1920T）•数字视频信号使用定时基准码（SAV和EAV）实现信号的行、场同步，在帧/场消隐期仍然存在。•定时基准码由四个字组成：有效视频起始（SAV）：3FF/000/000/XXX有效视频结束（EAV）：3FF/000/000/XXX高清晰度电视数字视频信号接口视频定时基准码（SAV和EAV）H比特“SAV”或“EAV”V比特“帧/场正程”或“帧/场消隐”F比特场识别（逐行扫描F=“0”）P比特4个保护比特与H/V/F相关的纠错码1FVHP3P2P1P000XXX：高清晰度电视数字视频信号接口串行接口（HDSDI）•串行数据流包括：视频数据、定时基准码、行序号码、校验码、辅助数据和消隐数据•亮度数据Y和复用的色差数据CB/CR经过复用、并/串转换和加扰转换成串行比特码流•传输顺序为：CB、Y、CR、Y、CB、Y、CR、Y...…•行序号码：LN0、LN1•校验码CRCC占两个数据字，用于检测视频有效行、EAV和行序号数据中的误码，其生成多项式为：EDC(x)=x18+x5+x4+1•串行接口数据码率为：74.25X10X2=1.485Gb/s高清晰度电视数字视频信号接口串行接口（HDSDI）•信道编码：加扰的反转非归零码（NRZI），加扰生成多项式：G(x)=(x9+x4+1)(x+1)•使用同轴电缆和BNC连接器，特性阻抗是75Ω•信号幅度：800mV•在高于1/10时钟频率时的输出抖动应小于0.2眼图间隔•使用Belden1649或VS2001同轴电缆，传输距离约300米•单模光接口：用于长距离传输，GY/T164-2000《演播室串行数字光纤传输系统》•以上特性与标准数字电视串行接口（ITU-RBT.656）的SDI码流基本相同