数字电视原理复习提纲
第1章视觉特性与三基色原理
1、作业（含补充题）
2、物体颜色的两个决定因素
不透明物体颜色取决于它反射的色光
透明物体的颜色取决于透过它的色光
（1）红色的不透明物体之所以呈红色，是因为七种色光照射到它身上，它只能反射红光，而吸收了其它颜色的光，它的颜色是由它反射的色光的颜色决定的；
（2）红色的玻璃之所以呈红色，是因为七种色光照射到它身上，它只能通过红光，而吸收了其它颜色的光，它的颜色是由它通过的色光的颜色决定的．
先明确组成：黄=R+G，紫=R+B，青=G+B
这样记比较好：如黄色照到紫色物体上，由于紫色是由红R+蓝B组成的，所以只能反射R和B，而照过来的黄光包含R和G，因此只能反射R红光.此外，非三基色的光照射出来的非本身颜色前面都加个“暗”字，三基色不用
3、标准白光源，NTSC的标准白光源? C白PAL的标准白光源?D65
4、彩色色调分辨力：人眼分辨色调变化的能力，色调分辨阈：能分辨出色调开始变化的阈值，彩色饱和度分辨阈：能分辨出饱和度开始变化的阈值
注：分辨阈值越小，分辨力越强；灵敏度越高，分辨力越强
5、三基色原理
自然界几乎所有彩色能由红R、绿G、蓝B三基色混合配出
6、物理三基色：CIE1931年规定：
波长为700 nm， 为红基色光Re。
波长为546.1 nm，为绿基色光Ge。
波长为435.8 nm，为蓝基色光Be。
7、相加混色、相减混色
相加混色：用在需要主动发光的地方，如电视，三基色为RGB
相减混色：用在需要被动发光的地方，如彩印，三基色为黄、青、紫
8、RGB色度系统：颜色方程，色度坐标，RGB色度图
见书P11，这里只说几个注意点
①RGB色度系统基于物理三基色，是真实存在的光谱色
②亮度由三刺激值的加权和决定（绿色权重大，因为555nm波长的光谱光视效率最高，其分布为正态分布，越靠近555越高），色度由三刺激值的比例决定
③RGB色度系统存在负的刺激值，这意味着其无法相加混出所有彩色光
9、XYZ色度系统：计算三基色，颜色方程，色度坐标，XYZ色度图，
三基色单位[X]、[Y]、[Z]的确定:
对于任何实色光，三刺激值X、Y、Z值均为正，即全部在第Ⅰ象限。
为便于计算亮度，要求彩色光的亮度仅由Y[Y]项决定。同时规定1[Y]的光通量为1流明。
X、Y、Z的比例仍决定彩色光的色度，当X=Y=Z时，仍代表等能白光E白。
XYZ并不是真实存在的彩色
10、同一彩色在两种色度系统中三刺激值的关系
作业题1.12
11、显像三刺激值与亮度方程
作业题1.8、1.18
12、电视系统非线性对重现彩色的影响（结论），γ校正
摄像机中，光à电的转换特性近似线性
显示器中，电à光的转换特性是非线性
γ校正：在光电转换之后进行预失真的处理，用来对冲电光转换中的失真
γ>1时，书P27，图1-28
①三基色及其三补色的色度以及C白的坐标不变
②计色三角形三条边上的非三基色仍位于三条边上，但坐标位置向就近基色偏移
③计色三角形之内的彩色向就近基色或补色偏移
13、色度坐标的计算
作业题1.12、1.18
第2章 电视传像的基本原理
1、作业
2、我国行、场扫描基本参数
我国隔行扫描标准：
隔行扫描，每帧625行，每帧两场，每场312.5行
帧频：fF=25Hz
场频：fv=50Hz
场周期：Tv=20ms (Tvt=18.4ms，Tvr=1.6ms)
行频：fH=25(帧)×625(行)=15625Hz
行周期：TH=64μs (THt=52μs，THr=12μs)
3、同步，不同步现象的原因
发送端和接收端的扫描保持同频同相称为同步
不同步现象有行不同频、场不同频、相位不同
4、恒定亮度指数：表示偏离恒定亮度的程度
对于同一色调的彩色，饱和度越高恒定亮度指数越小，恒定亮度误差越大。
对于黑白电视机接收彩色电视，恒定亮度指数是显示亮度与正确亮度之比。
对于彩色电视机，恒定亮度指数是亮度信号提供的显示亮度与正确亮度之比。
5、标准彩条信号：组成、排列规律、四数码表示法
标准彩条信号彩色的排列顺序为:白、黄、青、绿、品、红、蓝、黑，其排列规律是自左至右彩条亮度递减，彩条信号可以用a-b-c-d或a/b/c/d四个数字来标志, 其中，a为白条电平，b为黑条电平，c为各彩条中基色电平最大值，d为各彩条中基色电平最小值。100%饱和度、75%幅度的彩条信号记作100-0-75-0
6、CCD图像传感器的组成、工作原理
书P45
7、图像清晰度与标称分解力，有什么关系？水平分解力制约因素。
扫描行数可以表征电视系统的分解力，也反映了图像的清晰度
水平分解力的制约因素：电视传输通道带宽和孔阑效应
8、隔行扫描、逐行扫描分解力、带宽等计算
书P49、51，注意逐行和隔行的区别，一个是1/2，一个是1/4且乘以隔行因子Ki
9、图像信号的频谱特点
电视图像的亮度信号（或色差信号）的频谱由以行频及其各次谐波为中心的谱线群组成，在各个谱线群之间存在较大的频谱空隙.其频带范围是0~6MHZ
频谱交错原理：由于频谱有空隙，可以互相插入到空隙部分一起传输
10、自会聚彩色显像管动会聚的自校正需要非均匀的磁场空间分布，行偏转线圈应产生枕形分布磁场，场偏转线圈产生桶形分布磁场
11、色纯磁铁、静会聚磁铁及调节作用
色纯磁铁：调节三条电子束中心在屏幕上的位置
静汇聚磁铁：实现三条电子束未扫描状态的汇聚
12、LCD的基本结构、显示灰度图像和彩色图像的工作原理
作业2.15
13、PDP工作原理、结构和子场驱动技术（ADS），由不同的灰度级确定点亮的子场。
作业2.16
第三章 模拟彩色电视原理
1、作业
2、行同步脉冲、场同步脉冲、行消隐脉冲、场消隐脉冲作用、参数
书P66
理解①消隐脉冲的由来：一行或者一场扫描完后，需要迅速回到下一起始位置，这个过程叫做行逆程或者场逆程.然而，在这个过程当中，我们并不希望其留下扫描轨迹，于是加入消隐脉冲使电子束截止，从而消隐掉逆程轨迹
②同步脉冲是用来帮助建立同频同相的扫描过程的，防止图像错位.由于同步脉冲不是真正需要显示的信号，把它放到消隐脉冲的肩膀上正好.又因其系统采用负极性，电平越高越暗，所以同步脉冲是比消隐脉冲还黑的脉冲信号.
3、三大模拟彩色电视制式：都是兼容制（一个亮度信号，两个色差信号），区别在于色差信号对副载波的调制方式上。
NTSC ——同时制，正交平衡调幅制。
PAL ——同时制，逐行倒相正交平衡调幅制。
SECAM——顺序-同时制，顺序传送彩色与存储制。
亮度信号频谱特点（3点）。
①能量主要分布在以行频及各次谐波频率为中心的较窄范围内，构成以行频为间隔的一簇簇谱线群，呈梳状结构。
②随谐波次数的升高，能量逐渐下降。
③各谱线群之间存在较大的空隙。
4、高质量NTSC接收机采用梳状滤波器（画法）实现亮色分离（原理），PAL制采用梳状滤波器（画法）分离u、v色度分量（原理）
书P73、87
5、NTSC色度信号、色同步信号
P71
6、NTSC色度信号的幅度压缩原因、压缩系数:
NTSC及PAL参数计算：Y、U、V和C、θ的数值，画色度信号矢量图。
作业3.5、3.13
7、NTSC为什么不传U、V信号，传送Q、I信号？
书P78倒数第二段
8、Q、I正交轴与U、V正交轴有33°夹角的关系。根据人眼的视觉特性，Q、I信号的理论带宽分别为：Q：±0.5MHz I：+0.5，-1.5MHz
Q分量以窄带双边带方式传送，I分量以较宽的不对称边带方式传送。
9、NTSC正极性CVBS波形图：图3-13（e）
负极性CVBS波形图：图像信号负极性调制的优点（3点）
①效率高②干扰小③有利于AGC控制
10、彩色全电视信号CVBS：包含亮度信号，色度信号，色同步信号，复合同步信号，复合消隐信号。
11、NTSC制的主要缺点：存在相位敏感性，重现彩色的色调对色度信号的相位失真敏感。微分相位容限为±12°
12、彩色相序交变原理
书P81
13、PAL色度信号、色同步信号(逐行摆动±90°)
书P83
14、PAL色度信号的频谱特点：U分量与V分量的主谱线刚好错开1/2行频。
频谱间置技术：NTSC制采用1/2 行频间置；在PAL制中采用1/4行频间置，并附加半场频偏置
15、PALD解码原理-梳状滤波器：画结构图、原理、对延时线的要求（2点）、群延时（包络延时即色度信号延时）
相延时（副载波延时）
梳状滤波器的作用（3点）
①实现色度信号两行电平均。
②完成两个色度分量FU和FV的分离。
③将亮度信号衰减3dB。
16、PAL制彩色电视同步机产生7种同步信号：行推动信号H；场推动信号V；复合同步信号S；复合消隐信号BL；副载波fsc;色同步旗形脉冲K；PAL识别脉冲P
17、同步设备之间的锁相原理：台从锁相，台主锁相
18、模拟彩色电视发射机幅频特性：
19、频道划分：每个电视频道以8MHz为间隔，我国电视频道在VHF和UHF频段共分为68个标准频道
VHF-Ⅰ：48～92MHz （DS1～DS5）
VHF-Ⅲ：167～223MHz （DS6～DS12）
UHF-Ⅳ：470～566MHz （DS13～DS24）
UHF-Ⅴ：606～958MHz （DS25～DS68）
有线电视增补频道：
A1： 111～167MHz （Z1 ～ Z7）
A2：223 ～295MHz （Z8 ～ Z16）
B： 295 ～463MHz （Z17 ～ Z37）
20、彩色电视信号各信号分离方法有：
(1)频率分离法：亮度信号、复合同步信号与色度信号、色同步信号分离；
(2)幅度分离法：图像信号和复合同步信号分离；
(3)时间分离法：色度信号和色同步信号分离；
(4)频率和相位双重分离法：色度信号中u、v分量分离。
21、高频调谐器——从天线接收的电信号中选出所需频道的高频电视信号，经
放大、混频，获得图像中频和伴音中频电视信号。
图像中频（fPIF）: 38MHz
伴音中频（fSIF）：31.5MHz
色度中频（fSC）：33.57MHz。
22、将高频电视信号变为中频电视信号的好处：
中频频带固定，便于控制频响，易于改善选择性。
在较低的频率下，易于实现高的放大增益。
中放级不会反馈到高放级而引起自激，可以提高灵敏度。
23、声表面波滤波器（SAWF）
——位于高、中频电路之间，实现中放幅频特性。
24、彩色电视机“八步信号处理过程”
①混频得到中频电视信号；
②检波得到视频信号；
③鉴频得到音频信号；
④亮色分离；
⑤色同步信号与色度信号分离；
⑥红、蓝色度信号分离；
⑦同步检波，将色度信号变换成色差信号；
⑧解码矩阵，将亮度信号、色差信号变换成三基色信号。
25、对比度调节：调节宽频带亮度放大器的增益；
亮度调节：调节宽频带亮度放大器直流电平
第4章 数字彩色电视制式
1、高清晰度电视的定义
国际电信联盟(ITU)对高清晰度电视的定义：
①垂直和水平方向的空间分解力大致是CCIR601号建议书中规定值的两倍，例如水平1920像素，垂直1080像素；
②宽高比为16:9，屏幕对角线长度大于1米，并配有多声道优质伴音；
③观看距离为屏幕高度的三倍时，图像的主观质量接近或达到观看真实景物的效果，相当于35mm电影放映的图像质量。
2、国际上四个数字电视传输标准
分别为美国的ATSC ,欧洲的DVB，日本的ISDB和中国的DTMB 。
3、数字标准清晰度电视（SDTV）
SDTV的图像质量相当于现行模拟电视演播室水平，图像分辨力为720 ×576像素（PAL制）或720 ×480像素（NTSC制），是一种普及型数字电视，成本较低，具备数字电视的各种优点。
4、分量编码
4:2:0、4:2:2、4:4:4、4:1:1采样结构
数字有效行、接口标准
在传输数字有效行前后分别安排有4个字的有效视频起始SAV和有效视频结束EAV定时基准码，每个定时基准码由四字序列组成：3FF ，000，000 ，XYZ。
5、通用的压缩编码标准
数据压缩的必要性
4:2:2 ，PAL：864×625×25×2×8=216Mb/s(108MHz)
数字电视系统框图
MPEG(Moving Pictures Experts Group)即活动图像专家组，建立于1988年
MPEG-1：4:2:0采样压缩，每秒1.5Mbps的传输码率，图像大小352×240，扫描频率30场/秒。图像质量比电视略强，适合于非专业视频领域，如VCD等。
MPEG-4：一种广域传输标准，传输码率10kbps-1Mbps，于2000年正式成为国际标准:内容的交互性,高效的压缩性，通用的访问性。
MPEG-2：1994-1996年提出的用于广播电视的视频压缩标准。
“Profile”和“Level”(“档”和“级”)
按视频格式分四个级
按编码工具分五个档
“级”与“档”的若干组合构成MPEG-2视频编码标准在某种特定应用下的子集：对某一输入格式的图像，采用特定集合的压缩编码工具，产生规定速率范围内的编码码流。在20种可能的组合中，目前有11种是已获通过的，称为MPEG-2适用点。
6、视频信源编码原理
视频信源编码的理论依据
原始图像数据在空间及时间上的统计冗余度很大，存在大量无需传送的多余信息：
图像的相邻像素、相邻行之间存在很强的相关性——空间相关性
相邻场或帧对应像素间存在相关性——时间相关性
信息保持（无损）压缩编码
人眼对图像细节、幅度的变化、图像的运动不同时具有最高的分辨力：
信息非保持（有损）压缩编码
7、预测编码原理
（1）预测编码概述
预测编码也称为差分脉冲编码调制(DPCM，DifferentialPulse Code Modulation)，使用已编码像素的线性组合对未编码像素进行预测，传送其预测误差（残差）。
约80%-90%以上的残差信号的绝对值落在16-18个量化级以内。可以用较少的比特表示差值，达到数据压缩的目的。
对于视频信号的预测编码分成两种，一个是帧间预测编码，一个是帧内预测编码。帧内预测采用1阶前值预测，利用空间相关性；帧间预测采用1阶前向预测或2阶双向预测，利用时间相关性。
预测编码的主要缺点是抗误码能力差。若传输中产生误码，由于递归预测算法，对于帧内编码会使误差扩散到图像中一个较大的区域，对于帧间编码会使误差扩散到后续的若干帧中。
图像组：
采用帧内预测编码的图像称为I图像(Intra-Coded Picture)：只利用了单帧图像内的空间相关性，而没有利用时间相关性。压缩倍数相对较低。
采用前向帧间预测编码的图像称为P图像(Predictively-Coded Picture)：可以提高压缩效率和图像质量。P帧图像中可以包含帧内编码的部分，即P帧中的每一个宏块可以是前向预测，也可以是帧内编码。
采用双向帧间预测编码的图像称为B图像(Bidirectionally-Coded Picture)：可以大大提高压缩倍数。值得注意的是，由于B帧图像采用了未来帧作为参考，因此MPEG-2编码码流中图像帧的传输顺序和显示顺序是不同的。
视频序列中一个图像组（GOP），由显示顺序图正确确定其编码顺序。或者由编码顺序确定其显示顺序。
（2）帧内预测编码
在对I图像进行帧内预测编码之前，首先对每一个8×8的像块进行二维离散余弦变换（DCT，Discrete Cosine Transform），将像块变换为由8×8个变换系数组成的系数块。
位于系数块左上角的第一个系数是像块中8×8个像素的平均值，代表像块的直流分量，称为DC系数，其余系数为AC系数。
帧内预测编码是对各个系数块的DC系数进行的，目的是去除在相邻像块的直流分量之间较强的相关性。
帧内预测编码只在像条所在的区域进行。
帧内预测编码采用前值预测。
（3）视频数据结构
4:2:0、4:2:2、4:4:4的3种色度格式的宏块格式有何不同？
（4）帧间预测编码
帧间预测编码是以图像组GOP为单位进行的
I图像——帧内编码图像，其编码不依赖于其它图像，它还是P图像和B图像编码、解码的参考图像。使用周期性的I帧便于初始化接收机和捕获频道。I帧出现的频度可以变化，由编码器选择。
P图像——前向编码预测图像，像素的预测值为其前面一帧I图像或P图像中相应像素值，即帧间运动补偿前值预测。
B图像——双向预测编码图像，像素的预测值为其前后相邻帧相应像素值的加权平均。B图像不能作为其它图像的编码参考图像。使用B帧可提高压缩效率，但需要帧存储器。
（5）帧间预测编码中的运动补偿
运动补偿：考虑了运动矢量的帧间预测称为具有运动补偿的帧间预测。
采用块匹配算法进行运动估值: 对每个编码帧宏块中的16×16亮度块，在参考帧中一定搜索范围内，搜索与它最相似的亮度块——匹配块，并根据匹配块与它的坐标差，确定运动矢量。
P帧图像：前向运动矢量
B帧图像：前向和后向两个运动矢量
MPEG-2中运动补偿的精度是半像素 。
（6）帧间预测模式
数字电视的帧间预测编码主要有两类：帧预测和场预测。
8、变换编码原理
变换编码：是为了将图像数据或运动补偿残差数据转换到变换域，以去除空间相关性，对变换后的系数编码，达到数据压缩的目的。
离散余弦变换(DCT)：以8x8的像块为单位进行，生成的是8x8的DCT系数数据块。DCT变换的最大特点是对于一般的图像都能够将像块的能量集中于少数低频DCT系数上，即生成8x8DCT系数块中，仅左上角的少量低频系数数值较大，其余系数的数值很小，这样就可能只编码和传输少数系数而不严重影响图像质量。DCT不能直接对图像产生压缩作用，但对图像的能量具有很好的集中效果，为压缩打下了基础。
游程编码：将扫描得到的一维序列转化为一个由二元数组(run,level)组成的数组序列，其中run表示连零的长度，level表示紧接在这串连零之后出现的非零值。当一维序列中的后部剩余的DCT系数都为零时，只要用一个“块结束”标志EOB(End of Block)来指示，就可结束这一8x8变换块的编码，产生的压缩效果是非常明显的。
已知一个亮度像块经DCT变换之后的系数块和量化间隔，求量化、Z形扫描和游程编码的结果。
第五章 数字电视的传输原理
ATSC数字电视制式
系统分为三部分：信源编码和压缩、业务复用和传送、射频发送。
信源编码和压缩
视频编码和压缩——MPEG-2
音频编码和压缩——Dolby
AC-3(384Kb/s,5.1声道)，AAC
辅助数据——条件接收(CA)等控制数据
业务复用和传送
把不同信息类型的比特流打成包(传送包）
给每一个包以唯一的标识符(ID)
将视频、音频和辅助数据比特流包时分复用组合成传送包(TSP)
射频发送
对传送流进行信道编码和调制，形成用于发送的射频信号
调制系统的两种模式：
8VSB调制的地面广播模式(19Mb/s)
16VSB调制的有线高比特率模式(38Mb/s)
数字电视码流有多个不同的层次和类型：ES、PES、PS、TS。
第六章 数字电视的接收原理
数字电视机顶盒的作用：数字电视机顶盒的主要作用是使模拟电视机可以收看数字电视广播，普及型的数字电视机顶盒是单向的CATV机顶盒，因没有上行通道，无法实现视频点播等交互功能，而IPTV机顶盒则具有交互性。