視頻訊號的數字化

在視頻數字化中,亮度訊號採樣頻率的選擇應從以下4個方面考慮:

1)首先滿足採樣定理,即採樣頻率應大於視頻頻寬的兩倍.設亮度訊號頻寬By是6MHz,則有fs>=2B=12MHz

2)為保證採樣結構是正交的,採樣頻率fs應是行頻率fH的整數倍,即fs=n*fH

3)為了便於國際間交流,亮度訊號採樣頻率的選擇還必須兼顧國際上不同的掃描格式.現行的掃描格式主要有PAL和SECAM的625行/50場和NTSC的525行/60場兩種.它們的行頻率分別為15625Hz和15734.265Hz,這兩個行頻的最小公倍數約為2.25MHz,也就是說採樣頻率應是2.25MHz的整數倍,即fs=m*2.25MHz,其中,m為整數.

4)編碼後的位元速率Rb=fs*n,其中n為量化位元速率.從降低碼率考慮,fs越接近2B越好.在ITU-R601建議中,m=6,亮度訊號採樣率fs為13.5MHz.對於625行/50場掃描格式的亮度訊號來說,每行的採樣點數為13.5*10exp6/15625=864,對於525行/60場掃描格式的亮度訊號來說,每行的採樣點數為13.5*10exp6/15734.265=858

 

至於上面提到的15734.265這個值的由來,我尋找了相關的資料,如下:

3-2下拉變頻：

       電影電視節目製作的標準都是24P/s的，而電視播放訊號大都和當地的交流電的頻率一致，隔行掃描來說，60hz交流電的國家是30P/s，50hz交流電的國家是25p/s，就美國來說，是隔行掃描，30P。
為了滿足電視播出的需求，24P標準訊號採用將第一幀轉換成3個全屏隔行訊號，而第二幀轉換成2個全屏隔行訊號，每2幀一個迴圈。這樣就滿足了電視播放的30P，或者隔行60P的播出要求。這就是3-2下拉變頻。

23.976P是什嗎？

節目製作的24P，有兩個版本，一個是電影行業採用的24P，另一個是用於電視製作的23.976P。
23.976P經過3-2下拉變換後的場頻就是59.94Hz，不過由於習慣的原因仍然經常把23.976P稱為“24P”。

為什麼是23.976P？

　　電視的場或幀頻一般都是與當地電網頻率相同的，美國播出黑白電視時其場頻也是60Hz，與電網頻率相同。

     但恰恰是NTSC彩色電視廣播後其場頻改為59.94Hz，降低了千分之一。

     改變場頻的原NTSC的彩色副載波頻率採用了1/2行頻間置，為了避免彩色副載波與原有相容黑白因是訊號的亮度訊號和音頻載波之間的相互幹擾，各種頻率之間必須滿足下述關係：

1：   彩色副載波是二分之一行頻的整倍數（1/2行頻間置）
2：   音頻載波是行頻的整倍數

　　為滿足NTSC彩色訊號與原黑白電視訊號的相容性要求，音頻載波頻率不能更改，還是4.5 MHz

好了，下面我們看一下NTSC訊號的頻率選取方式：

     行頻取 4.5MHz / 286 = 15,734 Hz，黑白電視是15,750 Hz，相容
     幀頻取 15734 / 525 = 29.97 Hz，黑白電視是30 Hz，相容
     場頻取 29.97 x 2 = 59.94 Hz，黑白電視是60 Hz，相容
     所有頻率均同比下降千分之一（F / 1.001）

     在採用NTSC的國家和地區，為滿足標準清晰度與高畫質電視訊號相互轉換的要求，高畫質電視採用了與NTSC相同的場頻59.94Hz，因此與60Hz相比所有相關頻率均同比下降千分之一，
     取樣頻率由74.25 MHz下降為74.25 MHz / 1.001 = 74.176 MHz
     行頻由67.5 KHz下降為67.5 KHz /1.001 = 67.433 KHz
     場頻由60 Hz下降為60 Hz /1.001 = 59.94 Hz

這就是59.94hz場頻訊號的來源，說簡單了，就是60hz降低1/1000