彩色数字电视基础

彩色数字电视基础主要内容
视觉的时间域响应特性
YUV、YIQ与YCrCb颜色空间
彩色电视制式
彩色电视信号的类型
电视图像数字化
图像子采样
数字电视简介
视觉的时间域响应特性
让观察者观察按时间重复的亮度脉冲，如果闪烁频率比较低，人眼就有一亮一暗的感觉。如果闪烁频率足够高，人眼看到的则是一个恒定的亮点。闪烁感刚好消失的重复频率叫做临界闪烁频率，经测定为46HZ。
电影播放过程中，每秒投射24幅画面，每幅画面投射过程中用机械挡光阀遮挡一次，这样就得到了48HZ的闪烁频率。
要保持画面中物体运动的连续性，要求每秒钟摄取的画面数约为25帧左右。
YUV、YIQ与YCbCr颜色空间
人眼对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节的分辨能力低，通常把RGB空间表示的彩色图像变换到YUV或者YIQ颜色空间。每一种彩色空间都产生一种亮度分量信号和两种色度分量信号，而且亮度信号(Y)和色度信号(U、V)是相互独立的，每一种变换使用的参数都是为了适应某种类型的显示设备。
彩色电视信号中采用YIQ或者YUV空间一是为了兼容黑白电视，二是为了实现压缩。
YUV、YIQ与YCbCr颜色空间
YUV模型用于PAL制式的电视系统，Y表示亮度，UV并非任何单词的缩写。
     Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
     U = 0.493 (B – Y)
     V = 0.877 (R – Y)
YUV空间相当于对RGB空间做了一个解相关的线性变化。U和V的比值决定色调，而(U2+V2)1/2代表颜色的饱和度。
YUV、YIQ与YCbCr颜色空间
YUV、YIQ与YCbCr颜色空间
YIQ模型与YUV模型类似，用于NTSC制式的电视系统。YIQ颜色空间中的I和Q分量相当于将YUV空间中的UV分量做了一个33度的旋转。
YCbCr颜色空间是由YUV颜色空间派生的一种颜色空间，主要用于数字电视系统中。从RGB到YCbCr的转换中，输入、输出都是8位二进制格式。
YUV、YIQ与YCrCb颜色空间
电视扫描和同步
彩色电视制式
NTSC彩色电视制的主要特性是：
(1) 525行/帧, 30帧/秒
(2) 高宽比：电视画面的长宽比为4:3
(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。
(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
(7)美国、加拿大等大部分西半球国家，及日本、韩国、菲律宾和中国的台湾采用这种制式。
彩色电视制式
彩色电视信号的类型
复合电视信号：包含亮度信号、色差信号和所有定时同步信号的单一电视信号。
分离电视信号（S－Video信号）：是亮度和色差分离的一种电视信号，它可以（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。
分量电视信号：是指每个基色分量作为独立的电视信号，使用分量电视信号是表示颜色的最好方法，但需要比较宽的带宽和同步信号。
彩色电视信号的类型
电视图像数字化
电视图像数字化常用的方法有两种：
先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化。大多数电视信号源都是彩色全电视信号，如来自录象带、激光视盘、摄象机等的电视信号。对这类信号的数字化，通常的做法是首先把模拟的全彩色电视信号分离成YUV，YIQ或RGB彩色空间中的分量信号，然后用三个A/D转换器分别对它们数字化。
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。
ITU-RBT.601数字化标准
1、采样频率
    CCIR为NTSC制、PAL制和SECAM制规定了共同的电视图像采样频率。这个采样频率也用于远程图像通信网络中的电视图像信号采样。
    亮度信号采样频率 fs = 13.5 MHZ
    色度信号采样频率 fc＝6.75MHZ 或 13.5MHZ
    每行采样点数 N = 864  (PAL) ，858（NTSC）
     对于所有制式，每个扫描行的有效样本数均为720。
ITU-RBT.601数字化标准
2、数字信号取值范围：
     亮度信号220级，色度信号225级。
3、颜色空间之间的转换公式
4、图像子采样格式：4：4：4，4：2：2、
       4：1：1、4：2：0
CIF、QCIF和SQCIF
图像子采样
如果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，这种采样就称为图像子采样(subsampling)。
图像子采样
数字电视
数字电视的定义：
    数字电视（DTV），是指从电视节目采集、录制、播出到发射、接收全部采用数字编码与数字传输技术的新一代电视技术。它可以划分为 3大部分：信源部分（发送端）、信道部分（传输/存储过程）和信宿部分（接收端）。
数字电视
数字电视分类
    数字电视系统业务可以按照其活动的图像比特率的大小，粗略划分为标准清晰度数字电 视（SDTV）和高清晰度数字电视（HDTV）。SDTV和HDTV的数字电视业务都可以应用于不同的 领域和场合，以满足广大消费者多层次的需要。它们两者将长期共存。
数字电视
数字电视比原来的模拟电视，有以下优点:
高清晰度的电视画面：可以可与DVD相媲美（最低：1280×720，最高：1920×1080）。
优质的音响效果：伴音可以达到CD质量。
丰富的节目内容，有线网的带宽利用率更高。
抗干扰功能力强，画面更稳定。
扩展功能多：机顶盒除了一些基本功能外，还有许多扩展功能如上网、点播、股票查询、在线交易、远程教育等。
高清晰度电视
原则上讲，HDTV是由它所能提供的画面质量定义的。
分辨率:HDTV画面水平和垂直的像素目都差不多是常规系统的2倍。垂直方向的高清晰度是由1 000多行的扫描线获得的。大约为传统5倍的视频带宽使灰度层次更加丰富，再加上有一些带宽用于单独传输色彩值，使得总带宽就是现有彩色电视系统的5～8倍。
宽高比:HDTV画面的指定宽高比为16:9=1.777。
采用高清晰显像管，点节距（即荧光点的大小）应小于０·７毫米；
观看距离:由于人眼分辨细节的能力是有限的，所以观看细节更丰富的HDTV画面，观看距离要更近一些。