5.1數(shù)字演播室系統(tǒng)模擬電視向數(shù)字電視過渡，數(shù)字設(shè)備逐漸替代模擬設(shè)備，使模擬演播室成為數(shù)字演播室。在數(shù)字演播室內(nèi)，設(shè)備之間流通的信號為串行數(shù)字接口（SDI，SerialDigitalInterface）信號。未壓縮的10位量化視頻信號，數(shù)據(jù)傳輸速率270Mb/s，可以提供高質(zhì)量的信號以滿足對播出信號的要求。第5章電視信號的形成、處理與記錄串行數(shù)字視頻接口信號彩色電視圖像信號有兩種PCM編碼方式：分量編碼和全信號編碼，數(shù)字演播室采用全信號編碼。全信號編碼：對彩色電視信號直接進(jìn)行編碼，形成數(shù)字信號。對全信號編碼必須滿足的條件：采樣點(diǎn)滿足正交結(jié)構(gòu)。采樣頻率一般選取4fsc，既滿足正交結(jié)構(gòu)又克服了色度副載波對亮度的影響。串行信號不單獨(dú)傳送時鐘，接收端需要從接收信號中恢復(fù)出時鐘。為避免過多的連“0”和連“1”，加入擾碼。用偽隨機(jī)碼加擾的方法也稱為隨機(jī)化的方法，是采用偽隨機(jī)碼（PRBS）對輸入的MPEG-2碼流進(jìn)行隨機(jī)化處理。就是用較長的偽隨機(jī)序列與MPEG-2序列送入移位寄存器一個比特一個比特地“模2加”，使原來的信號規(guī)律也具有了偽隨機(jī)性質(zhì)。這樣連“0”、連“1”的現(xiàn)象就被消滅了。SDI信號在傳輸中采用反轉(zhuǎn)的不歸零碼（NRZI）跳變代表“1”，不跳變代表“0”111001005.1數(shù)字演播室系統(tǒng)數(shù)字演播室的主要設(shè)備：各類視頻源，視頻矩陣，切換臺，同步信號發(fā)生器，數(shù)字特技機(jī)，非線性編輯機(jī)，視頻分配器，監(jiān)視器。設(shè)備之間采用串行數(shù)字接口（SDI，SerialDigitalInterface）。SDI信號在傳輸中采用反轉(zhuǎn)的不歸零碼（NRZI），不單獨(dú)傳送時鐘，接收端需要從接收信號中恢復(fù)出時鐘。為避免過多的連“0”和連“1”，加入擾碼。未壓縮的10位量化、串行傳輸?shù)囊曨l信號，數(shù)據(jù)傳輸速率270Mb/s。5.2彩色電視攝像機(jī)完成光電轉(zhuǎn)換并形成電視信號的主要設(shè)備。彩色電視攝像機(jī)的基本組成（3大部分）：①攝像機(jī)頭——鏡頭、分光系統(tǒng)、攝像管、預(yù)放器、掃描電路、尋像器、電源及附屬設(shè)備等。②視頻信號處理部分——模擬處理：黑斑校正、γ校正、增益提升、白平衡調(diào)節(jié)、雜散光校正、黑電平調(diào)整等；數(shù)字處理：A/D轉(zhuǎn)換、彩色校正、精細(xì)的γ校正、三維濾波、輪廓校正等。③編碼器、同步機(jī)。三片式彩色CCD攝像機(jī)方框圖5.3.1圖像信號中直流分量的恢復(fù)電視信號各幀的直流分量反映景物的背景亮度，通常是緩慢變化的。視頻通道多采用交流放大，使直流分量丟失，在重現(xiàn)圖像中看不到背景亮度的緩慢變化，造成圖像亮度的畸變。5.3圖像信號的處理（a）具有直流分量的圖像信號（b）圖像信號中的直流分量（c）丟失直流分量后的圖像信號通常采用三極管強(qiáng)迫鉗位電路：信號輸入已鉗位信號輸出鉗位脈沖T1T2T3+E+利用鉗位電路，把隨圖像內(nèi)容變化的黑電平重新鉗定在同一個電平上，以恢復(fù)圖像信號。（行消隱期間）C鉗位電路的另一個作用是消除低頻干擾。如下圖疊加在行消隱信號上的低頻干擾，經(jīng)鉗位電路后被有效的抑制。但鉗位電路不能消除調(diào)制型干擾。疊加型干擾可以消除調(diào)制型干擾不能消除鉗位電路對低頻干擾的作用5.3.2黑斑校正黑斑現(xiàn)象：由攝像器件暗電流不均勻、光電靶背景光照不均勻、光電靶靈敏度不均勻等引起的圖像黑色不均勻，在重現(xiàn)圖像上出現(xiàn)陰影或色斑的現(xiàn)象。疊加型黑斑校正：產(chǎn)生一個與附加信號波形相反的校正信號，與原信號相加。調(diào)制型黑斑校正：產(chǎn)生一個與附加信號波形相反的校正信號，與原信號相乘。校正信號：由行、場消隱脈沖積分而得的行頻、場頻鋸齒波信號以及再一次積分而形成的行頻、場頻拋物線形信號。折線性γ校正放大器漸變性γ校正放大器查找表E

γE數(shù)字γ校正電路常用的γ校正電路：5.3.3γ校正消除由電—光轉(zhuǎn)換非線性特性所引起的圖像灰度畸變。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)系統(tǒng)總的γs=1.26時效果較好。彩色顯像管γ≈2.8，攝像管的γ≈1，則通道γ校正電路的γ≈1.26/2.8=0.45。

5.3.4彩色校正攝像機(jī)光譜特性應(yīng)與接收端顯像三基色的混色曲線一致，混色曲線有負(fù)值存在，而攝像機(jī)光譜相應(yīng)曲線只有正值，為克服由此帶來的彩色失真所加的校正措施稱為彩色校正。380400500600700光譜響應(yīng)彩色校正方法：修正法：略去光譜響應(yīng)特性的負(fù)區(qū)，只保留正區(qū)，并將正區(qū)適當(dāng)壓縮以使重現(xiàn)彩色的失真程度限制在容許范圍之內(nèi)。合成法：把光電器件丟掉的光譜響應(yīng)曲線負(fù)區(qū)用矩陣電路近似恢復(fù)。380400500600700光譜響應(yīng)380400500600700光譜響應(yīng)GGB倒相衰減R倒相衰減1.4.3攝像光譜相應(yīng)曲線顯像三基色混色曲線5.4彩色電視信號編碼器PAL制編碼器PAL制CVBS由亮度信號、色度信號、色同步信號、復(fù)合消隱信號和復(fù)合同步信號組成。PAL逐行倒相編碼方案有幾種？方案1：平衡調(diào)幅后對VF色度分量逐行倒相方案2：先對(R－Y)逐行倒相，后平衡調(diào)幅方案3：先對色副載波cosωsct逐行倒相，后平衡調(diào)幅

1.副載波逐行倒相的PAL制編碼方案為進(jìn)一步提高esu、esv相位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性——采用了數(shù)字電路2.數(shù)字電路預(yù)制副載波編碼方案不同相位的副載波方波波形圖0°180°3.PAL制色同步信號——由恒定相位分量和逐行倒相分量組成色副載波相位信息PAL識別信息存在問題——場同步期間色同步信號干擾場同步的分離教材P111(3-24)3.PAL制色同步信號為保證場同步可靠分離，在場同步期間（包括前均衡后均衡）最好沒有色同步出現(xiàn)，在場同步和前均衡后均衡期間“挖掉”色同步信號。——色同步消隱門脈沖場同步：2.5H前均衡：2.5H后均衡：2.5H色同步消隱門脈沖寬度≥7.5H3.PAL制色同步信號因?yàn)镻AL色同步信號為逐行倒相信號，欲使消隱前的最后一行與消隱后第一行的色同步相位相同，消隱門脈沖的寬度必須為奇數(shù)個行周期——規(guī)定：門寬取9H為保證色副載波鎖相的穩(wěn)定，各場中斷前后的色同步相位應(yīng)相同又因?yàn)镻AL色同步信號為逐行倒相信號，且每幀為奇數(shù)行625，若第一幀奇數(shù)行為不倒相行，則第二幀的不倒相行為偶數(shù)行，則固定的9H消隱門只能保證同一個消隱門前后的色同步同相，不能保證兩幀四場的消隱門前后的色同步都同相。3.PAL制色同步信號不能保證兩幀四場的消隱門前后的色同步都同相。3.PAL制色同步信號解決辦法：消隱門位置不固定色同步消隱門每場向前移1/2H，四場循環(huán)一次——色同步消隱迂回脈沖門為保證兩幀四場的消隱門前后的色同步相位都同相PAL的特有問題——色同步消隱迂回門3.PAL制色同步信號5.4.2MPEG編碼器

MPEG編解碼器主芯片SM2210視頻引擎單元鎖相回路微控制器單元預(yù)處理單元細(xì)化與判決單元SDRAM控制單元后處理單元視頻流單元運(yùn)動估計單元主機(jī)接口單元主機(jī)位流/命令SDRAM視頻數(shù)據(jù)像素時鐘27MHzBT.601/BT.65681MHz27MHz系統(tǒng)時鐘＋3.3V＋1.8V視頻引擎單元：DCT和IDCT，量化和反量化，變長編碼和解碼，運(yùn)動補(bǔ)償?shù)取Ｒ曨l流單元：編碼時，形成PES包，插入包頭信息；解碼時，從PES包中提取包頭信息。運(yùn)動估計單元：完成前向或雙向整像素運(yùn)動估計。細(xì)化與判決單元：細(xì)化運(yùn)動矢量到半像素精度；幀內(nèi)/幀間編碼模式判決，運(yùn)動補(bǔ)償模式選擇。SDRAM控制單元：為各功能單元提供與片外SDRAM編解碼數(shù)據(jù)緩存器的接口。主機(jī)接口單元：用于與PC主機(jī)系統(tǒng)的通信。微控制單元：從主機(jī)下載微碼，調(diào)度芯片各功能單元的工作。預(yù)處理單元：對輸入視頻進(jìn)行格式變換(隔行/逐行、幀率)。后處理單元：由SDRAM中的重建幀生成符合BT.601標(biāo)準(zhǔn)的4：2：2格式數(shù)字電視信號，包括格式轉(zhuǎn)換。MPEG編碼器外圍電路攝像頭模擬視頻解碼器SAA7114模擬視頻編碼器BT860MPEG編解碼器SM2210SDRAM調(diào)諧器FM1236USB接口控制CY7C68013音頻復(fù)用S端子/CVBS輸入RF輸入音頻信號輸入音頻信號輸出與PC通信S/CVBS輸出BT.601/BT.656格式信號

2IC

2IC

2IC調(diào)諧器FM1236：將射頻信號解調(diào)成CVBS信號。模擬視頻解碼器SAA7114：將攝像頭攝取的視頻信號，來自S/CVBS端口的視頻信號，或來自調(diào)諧器的CVBS信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，形成BT.601/BT.656格式的數(shù)字信號。MPEG編解碼器SM2210：將來自SAA7114或直接輸入的BT.601/BT.656格式的數(shù)字信號進(jìn)行MPEG-2壓縮編碼，形成數(shù)字電視信號基本流。模擬視頻編碼器BT860：為檢驗(yàn)編碼效果，接收來自SM2210的解碼后的BT.601/BT.656格式的數(shù)字信號，編碼成PAL或NTSC制模擬電視信號。USB接口控制CY7C68013：通過USB接口下載來自主機(jī)的控制微碼，并通過I2C總線設(shè)置FM1236、SAA7114、BT860的參數(shù)；另一方面，通過主機(jī)接口完成MPEG比特流的傳輸。5.5模擬電視射頻信號的形成頻帶約為0Hz～6MHz的視頻基帶信號和50Hz～15KHz的音頻基帶信號必須調(diào)制在射頻載波上，形成射頻（RF）信號，以無線電波的形式向外傳播。

我國地面廣播電視系統(tǒng)射頻全電視信號(1)、使用頻段：甚高頻VHF：48MHz～223MHz

超高頻UHF：470MHz～960MHz(2)、調(diào)制方式：圖像信號的調(diào)制采用殘留邊帶調(diào)幅(VSB)，伴音信號采用調(diào)頻(FM)。由于圖像與伴音的調(diào)制方式不同而不致于互相干擾，接收到的伴音信號的質(zhì)量也較高。5.5.1

圖像信號的調(diào)制

1.殘留邊帶調(diào)制方式VSB(VestigialSideBandmodulation)雙邊帶調(diào)幅DSB-AM和單邊帶調(diào)幅SSB-AM單邊帶調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅相比，調(diào)制信號的幅度下降為1/2，而且增加了一個正交調(diào)制項(xiàng)。(2)殘留邊帶調(diào)幅VSB-AM(VestigialSideBandAM)發(fā)送一個完整的上邊帶和一小部分下邊帶，即0.75MHz以內(nèi)為雙邊帶，0.75～1.25MHz為不對稱雙邊帶，1.25～6MHz為單邊帶。伴音載頻fS比圖像載頻fP高6.5MHz，距fP為-1.25MHz處的最小衰減量為20dB。殘留邊帶幅頻特性：已調(diào)信號的頻帶比DSB窄，節(jié)省頻率資源；頻帶形成濾波器比SSB易實(shí)現(xiàn)，相頻特性非線性??；易檢波解調(diào)；利于伴音第二中頻的內(nèi)差載頻的產(chǎn)生。VSB是一種不均衡調(diào)制，若幅頻特性不加改變進(jìn)行檢波，則低于0.75MHz的雙邊帶頻率成分檢波輸出的振幅比1.25～6MHz的單邊帶頻率成分大一倍，產(chǎn)生幅度失真。因此，要恢復(fù)原來信號頻譜，就要求接收機(jī)的中放具有特殊幅頻特性。接收機(jī)中放的特殊幅頻特性圖像中頻伴音中頻表示接收機(jī)中頻特性準(zhǔn)確地調(diào)整到A點(diǎn)（斜線的中點(diǎn)），所希望的平滑的幅頻特性；表示接收機(jī)中頻特性調(diào)整到B點(diǎn)，高頻衰減；表示接收機(jī)中頻特性調(diào)整到C點(diǎn)，高頻加強(qiáng)，低頻相對減弱。調(diào)制極性

圖像信號采用負(fù)極性調(diào)制——優(yōu)點(diǎn)：效率高——同步脈沖頂對應(yīng)于圖像發(fā)射機(jī)輸出功率最大值，圖像中亮的部分一般比暗的部分面積大，因而負(fù)極性調(diào)制的平均功率比峰值功率小50％～60％，即發(fā)射效率高。另一方面，同步信號可以在一定程度上忍受調(diào)制特性大幅度時的非線性失真，因此負(fù)極性調(diào)制所能發(fā)射的最大功率約為正極性調(diào)制的1.5倍。干擾小——在傳輸過程中，當(dāng)有脈沖干擾疊加在調(diào)幅信號上時，對正極性調(diào)制來說，干擾脈沖為高電平(白電平)，經(jīng)解調(diào)后在熒屏上呈現(xiàn)為亮點(diǎn)，較易被人眼察覺；而負(fù)極性調(diào)制，干擾脈沖仍為高電平，但經(jīng)解調(diào)后在熒屏上呈現(xiàn)為暗點(diǎn)，人眼對暗點(diǎn)不敏感，并且也易為自動干擾抑制電路消除或減弱。有利于AGC控制——負(fù)極性調(diào)制還便于將同步頂用作基準(zhǔn)電平進(jìn)行自動增益控制(AGC)。

伴音信號的調(diào)制——調(diào)頻(FM)電視廣播中伴音信號的頻率范圍?。?0Hz-15kHz之間。我國規(guī)定伴音己調(diào)信號的最大頻偏Δfm為50kHz，則伴音信號已調(diào)波的帶寬B：

B＝2(Δfm+fm)＝2(50+15)＝130kHz。調(diào)頻信號的預(yù)加重調(diào)頻信號的邊頻豐富，具有良好的抗干擾性能。但由于伴音信號頻率范圍相對較寬，當(dāng)頻偏一定時，音頻的低端與高端的調(diào)頻指數(shù)mf相差很大，高頻端的mf很小，使高頻端的抗干擾能力變差。解決的辦法是在發(fā)端采用預(yù)加重措施，在接收端采用去加重電路，以均衡高、低端的抗干擾能力。

射頻全電視信號的頻譜及頻道劃分

視頻圖像信號和伴音信號分別對圖像載頻和伴音載頻進(jìn)行VSB調(diào)幅和FM調(diào)頻后形成射頻全電視信號，其頻譜如下圖所示，總頻帶寬度(頻道帶寬)為8MHz。每個電視頻道以8MHz為間隔，我國電視頻道在VHF和UHF頻段共分為68個頻道。VHF-Ⅰ：48～92MHz（DS1～DS5）VHF-Ⅲ：167～223MHz（DS5～DS12）UHF-Ⅳ：470～566MHz（DS13～DS24）UHF-Ⅴ：606～958MHz（DS25～DS68）有線電視增補(bǔ)頻道：A1：111～167MHz（Z1～

Z7）A2：223～295MHz（Z8～

Z16）B：295～463MHz（Z17～

Z37）

5.5.2電視發(fā)射機(jī)圖像發(fā)射機(jī)伴音發(fā)射機(jī)模擬彩色電視發(fā)射機(jī)幅頻特性電視發(fā)射機(jī)的主要指標(biāo)：標(biāo)稱射頻頻道寬度：

8MHz伴音載頻與圖像載頻的頻距；6.5MHz頻道下限與圖像載頻的頻距：1.25MHz圖像信號主邊帶標(biāo)稱帶寬：6MHz圖像信號VSB標(biāo)稱帶寬

0.75MHz圖像信號調(diào)制極性及調(diào)制方式：負(fù)極性振幅調(diào)制伴音調(diào)制方式：調(diào)頻，最大頻偏Δfm＝50kHz圖像發(fā)射機(jī)與伴音發(fā)射機(jī)的功率比：10:l～15:15.6模擬電視同步信號的形成5.6.1同步信號的定時原理同步信號的定時就是建立起整個電視系統(tǒng)的時間標(biāo)準(zhǔn)。7種同步信號：供演播室用：行推動信號H；場推動信號V；供接收機(jī)用：復(fù)合同步信號S；復(fù)合消隱信號B；副載波fsc；色同步旗形脈沖K；PAL識別脈沖P這些信號在頻率和相位方面有著嚴(yán)格的關(guān)系，可由一個標(biāo)準(zhǔn)的定時信號通過一定的處理和變換來產(chǎn)生。

同步信號定時方案之一————用具有高穩(wěn)定度的負(fù)載波振蕩作為標(biāo)準(zhǔn)信號，產(chǎn)生高穩(wěn)定度的2fH

、fH、fV脈沖。2fH=625fVfSCfSC

-25集成電路同步機(jī)方案fsc(色副載波)2fH=31.25kHzfH

fV

f0

T0

＝1/f0＝0.8us3T0

＝均衡脈沖寬度6T0

＝行同步脈沖寬度為保證場同步可靠分離，在場同步和前、后均衡期間需要消隱色同步信號。通過色同步消隱迂回門脈沖來消隱K脈沖實(shí)現(xiàn)。數(shù)字電視演播室時鐘頻率：f0＝27MHz27MHz/2＝13.5MHz（亮度信號采樣頻率）13.5MHz/2＝6.75MHz（色度信號采樣頻率）13.5MHz/864＝15625Hz（625/50掃描行頻）13.5MHz/858＝15734.265Hz（525/60掃描行頻）5.6.2同步設(shè)備之間的鎖相原理為了實(shí)現(xiàn)來自不同信號源的多路信號的混合與切換，必須使本臺同步機(jī)產(chǎn)生的各種同步信號與外來信號中的同步信號在頻率與相位上嚴(yán)格一致。同步機(jī)的這種工作方式稱同步機(jī)的鎖相。本地同步信號發(fā)生器受控于外來輸入信號的鎖相方式稱臺從鎖相。將外來電視節(jié)目源的各種同步信號鎖定在本地同步機(jī)所產(chǎn)生的各信號的頻率與相位上稱臺主鎖相?，F(xiàn)在普遍用幀同步機(jī)進(jìn)行臺主鎖相。本地同步信號發(fā)生器受控于外來輸入信號的鎖相方式稱：臺從鎖相(SlaveLock)臺從鎖相

簡單的臺從鎖相臺主鎖相5.7電視信號的錄放原理5.7.15.7.2磁帶錄像關(guān)鍵部件：磁頭，磁帶記錄：電磁轉(zhuǎn)換重放：磁電轉(zhuǎn)換磁帶錄像機(jī)——VTR（VideoTapeRecorder）模擬磁帶錄像機(jī)（記錄低載頻、淺調(diào)頻模擬電視信號）數(shù)字磁帶錄像機(jī)（記錄經(jīng)PRBS加擾的NRZ數(shù)字電視信號）模擬磁帶錄像機(jī)主要格式：U(Umatics)型（專業(yè)用）VHS（VideoHomeSystem）型（民用）S－VHS（SuperVideoHomeSystem

）（專業(yè)用）數(shù)字磁帶錄像機(jī)主要格式：非壓縮：D－1（4：2：2分量編碼）D－2（4倍副載頻采樣全電視信號編碼，3/4英寸）D－3（4倍副載頻采樣全電視信號編碼，1/2英寸）D－5（4：2：2分量編碼，4：3和16：9模式）壓縮：D-Betacam（4：2：2分量編碼,DCT壓縮）DV（4：2：0分量編碼,DCT壓縮，家用）DVCPRO25（4：1：1分量編碼,DCT壓縮，專業(yè)級）DVCPRO50（4：2：2分量編碼,DCT壓縮，專業(yè)級）5.7.2光盤錄像光盤（LD，LaserDisc），關(guān)鍵部件：光盤，激光頭記錄：信息坑槽，重放：光電轉(zhuǎn)換光頭結(jié)構(gòu)數(shù)字光盤（CD，CompactDisc）凹坑和非凹坑的平坦部分代表0，凹坑的兩個邊緣代表1

8到14調(diào)制（EFM，EighttoFourteenModulation），兩個1之間至少有2個0，至多有10個0光道結(jié)構(gòu)恒角速盤:CAV

(ConstantAngularVelocity)，恒定角速度，光道為同心圓環(huán)。恒線速盤:CLV

(ConstantLinearVelocity)，恒定線速度，光道呈螺旋型。光盤錄像系統(tǒng)分類：只讀（R-O，Read-Only），只寫一次(W-O，Write-Only)可反復(fù)讀寫:磁光盤(MOD，Magneto-OpticalDisk)

相變光盤（PCD，Phase-ChangeDisk）數(shù)字視盤的格式和標(biāo)準(zhǔn)：VCD（VideoCompactDisk）：

MPEG-1視頻壓縮，分辨力352×288，存儲量700MBSVCD（StandardVideoCompactDisk）：

MPEG-2視頻壓縮，分辨力480×576，存儲量700MBDVD（DigitalVideoDisk或DigitalVersatileDisk）：

MPEG-2視頻壓縮，RS