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图声电路图声电路数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路2二、中放一体化频率合成式调谐器二、中放一体化频率合成式调谐器(一一)、电路组成方框图：、电路组成方框图：教材P33页 图5-1-1数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路3 长虹数字高清彩电中使用了一只由长虹高频长虹数字高清彩电中使用了一只由长虹高频公司生产的高公司生产的高/中频一体化调谐器，型号为中频一体化调谐器，型号为TDQ-6B7-FM2。高高/中频一体化高频头完成普通彩电中高频头中频一体化高频头完成普通彩电中高频头与图像通道的全部功能，并通过与图像通道的全部功能，并通过I2C总线与总线与CPU之间传送信息。之间传送信息。一体化调谐器中使用了两只集成块：其中一体化调谐器中使用了两只集成块：其中IC1(MT94A)用于变频；用于变频；IC2(LA75665M)用于图用于图象中频和伴音象中频和伴音中频中频处理。处理。从一体化高频头输出视频图像信号和伴音第从一体化高频头输出视频图像信号和伴音第二中频信号二中频信号(也可以输出音频信号也可以输出音频信号)。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路4(二二)、锁相环、锁相环(PLL)PLL)频率合成式频率合成式调谐器调谐器1、电压合成式选台与频率合成式选台、电压合成式选台与频率合成式选台电压合成式选台：BH微机（微机（CPUCPU）波段译码BLBUPWMD A转换转换电电调调谐谐高高频频头头I F中中放放及及检检波波AFTCVBS OUT按键按键VT数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路5频率合成式选台：频率合成式选台：低通滤波低通滤波电子调谐器电子调谐器本振本振I Ffvcoufn鉴相器鉴相器fr可编程可编程分频器分频器CPU中频处理中频处理基准频率振荡器基准频率振荡器数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路62、频率合成的基本概念、频率合成的基本概念频率合成：用数个单频率合成：用数个单一频率的正弦波通过一频率的正弦波通过各种不同方法来形成各种不同方法来形成许多新的频率分量就许多新的频率分量就称为频率合成。称为频率合成。基本电路的缺点：基本电路的缺点：要合成频率稳定，必要合成频率稳定，必须每个基准频率稳定须每个基准频率稳定电路中基准频率振荡电路中基准频率振荡器多。器多。晶振晶振晶振混频器滤波器1f 1滤波器2f 2滤波器3f 3滤波器4f 1+f 2滤波器5f 1f 2滤波器6f 1+f 3滤波器7f 1f 3滤波器8f 2+f 3滤波器9f 2-f 3切换开关数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路73、锁相环频率合成器、锁相环频率合成器关系：关系：frf0/R 当当frfn时时 fvcoNfnNfrNf0/R优点：基准振荡器只有一个。优点：基准振荡器只有一个。fo 越稳定，越稳定，f vco就越稳定。就越稳定。缺点：当缺点：当 f r 确定后，确定后，f vco只能是只能是 f r 的整数倍。的整数倍。基准振荡器 基准分频器鉴相器低通滤波压控振荡分频器 Nfofr=fo/Rfn=fvco/Nufvcofvco4MHz3.906KHz数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路84、可编程分频器、可编程分频器可编程分频器的分频数由微机进可编程分频器的分频数由微机进行控制。行控制。为了实现小数分频，通常在可编为了实现小数分频，通常在可编程分频器中设置脉冲删除电路程分频器中设置脉冲删除电路（又叫吞脉冲电路），在对信号（又叫吞脉冲电路），在对信号进行分频前，先根据小数要求，进行分频前，先根据小数要求，有规则地删除（或吞掉）一些脉有规则地删除（或吞掉）一些脉冲，然后再进行整数分频，这样，冲，然后再进行整数分频，这样，在整体效果上便实现了小数分频。在整体效果上便实现了小数分频。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路9小数分频实例：小数分频实例：在两个二分频器中间插一个脉冲删除器，设输入信号为在两个二分频器中间插一个脉冲删除器，设输入信号为16个脉冲，经二分频器后变为个脉冲，经二分频器后变为8个脉冲。若脉冲删除器设个脉冲。若脉冲删除器设定为三个脉冲后删除一个，则经脉冲删除器后剩下定为三个脉冲后删除一个，则经脉冲删除器后剩下6个脉个脉冲。再经二分频后就只剩下冲。再经二分频后就只剩下3个脉冲了。于是，分频系数个脉冲了。于是，分频系数就为：就为：1635.333，这就实现了小数分频。，这就实现了小数分频。二分频器二分频器脉冲删除器3个脉冲16个脉冲8个脉冲6个脉冲数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路105、双模前置分频锁相环频率合成器、双模前置分频锁相环频率合成器所谓双模前置分频，是指前置分频器的分频所谓双模前置分频，是指前置分频器的分频比有比有P和和P+1两种模式，并且可变。两种模式，并且可变。设主计数器的分频比为设主计数器的分频比为M，吸收计数器的分吸收计数器的分频比为频比为S，在计数器开始工作时，模式控制在计数器开始工作时，模式控制信号为信号为“H”，前置分频器按前置分频器按“P+1”分频，分频，输出频率为输出频率为fvco/p+1.压控压控振荡器振荡器 VCO 基准基准分频器分频器鉴相器鉴相器低通低通 主计主计数器数器M吸收计吸收计数器数器S 双模前双模前置分频器置分频器PP+1fof rf n模式控制模式控制fvco 晶体晶体振荡器振荡器X数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路11 经过经过S（P+1）个周期后，吸收计数器减法计个周期后，吸收计数器减法计数至数至0，将模式控制电平变为，将模式控制电平变为“L”，并通过与门电并通过与门电路封锁吸收计数器的计数禁止端，使之停止计数。路封锁吸收计数器的计数禁止端，使之停止计数。同时，双模前置分频器的比自动切换成同时，双模前置分频器的比自动切换成P，输出信输出信号的频率变为号的频率变为fvco/p，此时，主计数器还存有此时，主计数器还存有（M-S）个计数周期。因此，再经过（个计数周期。因此，再经过（M-S）P个个周期后，主计数器也计数至周期后，主计数器也计数至0，这时，主计数器输，这时，主计数器输出低电平，一个计数周期结束。出低电平，一个计数周期结束。在一个完整的计数周期中，输入压控振荡器的在一个完整的计数周期中，输入压控振荡器的振荡脉冲数为：振荡脉冲数为：N=（P+1）S（M-S）P PMS。式中式中N.总分频数；总分频数；M.主计数器的主计数器的分频比；分频比；S.吸收计数器的分频比吸收计数器的分频比；P.前置分前置分频器的分频比。频器的分频比。并且并且MSP数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路12环路一经锁定，压控振荡器便输出环路一经锁定，压控振荡器便输出fvco=（PM+S）fr 的信号。只要改变的信号。只要改变M和和S变可使压变可使压控振荡器输出许多不同频率的信号。控振荡器输出许多不同频率的信号。从上述分析可知：从上述分析可知：fvco 是是fr 的整数倍，因此，的整数倍，因此，fr 是是 fvco 的最小增量，我们称的最小增量，我们称 fr 为压控振荡器的为压控振荡器的“步长步长”，也是这种频率合成器的频率分辨率。，也是这种频率合成器的频率分辨率。为实现精确分频，为实现精确分频，fr 越小越好，但越小越好，但 fr 太小会使太小会使换台时间增长，给使用带来不便。一般选择换台时间增长，给使用带来不便。一般选择 fr 为为3.90625KHz,或或6.25KHz,或或7.8125KHz，晶振晶振频率一般用频率一般用3.2MHz，或或 4MHz。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路136 6、电视机中使用的、电视机中使用的 频率合成式调谐器频率合成式调谐器电压合成调谐器电压合成调谐器频率合成器频率合成器VTfvcoLHU4MHzCPUSDASCL图像中频图像中频处理处理AFCVccIF32V数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路14电视机中使用的频率合成式调谐器可视为由一个普通电压合成式调谐器加上一个受I2 C总线控制的锁相环频率合成器构成。电压合成式调谐器与普通电调谐高频头工作原理一样，频段切换电压BL、BH、BU和调谐电压BT均由PLL电路提供。在I2 C总线控制下，程序分频电路将所要接收的电视频道的分频比（M值和S值）预置到主计数器和吸收计数器，使双模前置分频器按P=32和 P+1=33两种分频比对已经过8分频的本振信号进行分频，得到本振频率为：fvco=8(32M+S)fn。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路157、频率合成式调谐器的优点电压合成式调谐器在处理器中记忆的是调谐电压电压合成式调谐器在处理器中记忆的是调谐电压值，而频率合成式调谐器在处理器中记忆的是分值，而频率合成式调谐器在处理器中记忆的是分频系数，因此，它能实现快速、准确调谐。频系数，因此，它能实现快速、准确调谐。本振频率不受高频头的离散性及本振频率不受高频头的离散性及AFC回路失谐等回路失谐等影响，因此，特别适用于带画中画的电视机。影响，因此，特别适用于带画中画的电视机。若只在一个国家或地区使用，还可将各频道的分若只在一个国家或地区使用，还可将各频道的分频数据存于处理器中，实现按真实频道选台。频数据存于处理器中，实现按真实频道选台。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路168、TDQ-6B7-FM2TDQ-6B7-FM2中的频率合成式调谐器中的频率合成式调谐器数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路17特点：特点：(1)、L/H/U三个波段的高放、本振、混频电路三个波段的高放、本振、混频电路相互独立。相互独立。(2)、外电路中波段切换通过切换各高放管的、外电路中波段切换通过切换各高放管的G1电压进行。电压进行。(3)、选台信息通过、选台信息通过I2C总线控制。总线控制。(4)、三个波段的混频和本振电路都在集成块、三个波段的混频和本振电路都在集成块MT94A内部。内部。(5)、变频以后的、变频以后的VIFSIF从从MT94A的的(22)脚脚输出。输出。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路18（三）、中频处理电路（三）、中频处理电路数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路19特点：特点：(1)、伴音采用、伴音采用“准分离准分离”电路，即在高频头输出电路，即在高频头输出端就进行图端就进行图/声分离。这是具有丽音接收功能的电声分离。这是具有丽音接收功能的电视机普遍采用的方法。视机普遍采用的方法。(2)、视频检波采用锁相环同步检波器。、视频检波采用锁相环同步检波器。(3)、AFT信号通过信号通过I2C总线送往总线送往CPU。(4)、伴音第二中频由视频检波器、伴音第二中频由视频检波器(锁相环同步检波锁相环同步检波器器)中中38MHz振荡器产生的振荡器产生的38MHz中频信号与伴音中频信号与伴音中频混频产生。中频混频产生。(5)、伴音制式切换电压、伴音制式切换电压SYS1、SYS2来至来至CPU(12)、(31)脚，控制声表面波滤波器的切换。脚，控制声表面波滤波器的切换。(6)、CVBS信号从一体化高频头信号从一体化高频头脚输出，脚输出，SIF从从一体化高频头一体化高频头脚输出。脚输出。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路20TDQ-6B7-FM2型中放一体化型中放一体化电调谐电调谐高频头高频头电路电路数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路21三、伴音处理系统1、伴音系统电路组成：、伴音系统电路组成：52 53L RAV1L RAV25049L RDVDL RVGA中放一体化调谐器N501滤波、放大C518、C519、L503、Q502SIFSIF58910SCL SDA43 4446 4734缓冲Q15333缓冲Q154AV输出L2R2静音控制Q151、Q152、Q141UN11（CPU）162928L1R131有源低通滤波N116W静音控制Q102、Q103、Q105、124581211WLR1415W MUTER/L MUTE伴音功放伴音功放N102 TA8256HFM解调及丽音解码解调及丽音解码N201 MSP3413G详见教材P35页图521E MUTE开、关机静音Q104、Q171、数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路22伴音第二中频来至中放一体化调谐器伴音第二中频来至中放一体化调谐器脚。脚。伴音处理系统中用了三只集成块，其中伴音处理系统中用了三只集成块，其中N201(MSP3413G)用于丽音与调频波解调用于丽音与调频波解调/多路音频切多路音频切换换/立体声和环绕声处理立体声和环绕声处理/AD与与DA变换，变换，N116(TA75558P)用于有源低通滤波，以得到用于有源低通滤波，以得到100Hz以下以下的的“重低音重低音”信号，信号，N102(TA8256H)用于用于L/R/W三三路功率放大。路功率放大。AV输出静音电压来至输出静音电压来至CPU(16)脚，脚，W静音电压来至静音电压来至CPU(14)脚，整机静音电压来至脚，整机静音电压来至CPU(15)脚，脚，Q171用于开机静音，用于开机静音，Q104用于关机静音。用于关机静音。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路232 2、世界各国立体声伴音广播情况：世界各国立体声伴音广播情况：美国：导频制（模拟）美国：导频制（模拟）日本：日本：FMFM制（模拟）制（模拟）西德：双载波制（模拟）西德：双载波制（模拟）英国：英国：NICAM728（数字）数字）中国：中国：1988年国标年国标GB930888规定用双载波制，规定用双载波制，主伴音主伴音(L+R)载波仍用载波仍用6.5MHz，副伴音副伴音(2R)载波载波用用6.742MHz。识别信号为识别信号为54.6875KHz。单声道单声道广播时，对导频不调制；立体声广播时，用广播时，对导频不调制；立体声广播时，用117.5Hz对导频进行对导频进行50调幅；双伴音广播时，调幅；双伴音广播时，用用274.1Hz对导频进行对导频进行50调幅。调幅。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路243 3、数字立体声广播情况、数字立体声广播情况1986年，英国广播公司（年，英国广播公司（BBC）公布了一项数字公布了一项数字声广播技术，后由欧洲广播联盟（声广播技术，后由欧洲广播联盟（EBU）建议作建议作为地面电视广播的一种数字立体声伴音制式。先为地面电视广播的一种数字立体声伴音制式。先后在英国、法国、新加坡、西班牙进行广播。后在英国、法国、新加坡、西班牙进行广播。1997年年12月，我国颁布月，我国颁布PALD电视广播附加电视广播附加双声道数字声技术规范，并于双声道数字声技术规范，并于1998年年5月月1日正日正式实施，同时，北京电视一台也开始了数字立体式实施，同时，北京电视一台也开始了数字立体声广播。声广播。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路254 4、丽音信号的传输方式、丽音信号的传输方式丽音（丽音（NICAM）采用的是一种数字信号传输方式。它采用的是一种数字信号传输方式。它首先将两路模拟伴音信号进行首先将两路模拟伴音信号进行AD变换，变为两路数变换，变为两路数字信号，然后再按规定的要求进行编码和处理。字信号，然后再按规定的要求进行编码和处理。这些处理包括：这些处理包括：“数据压缩数据压缩”(14bit10bit)、“奇偶奇偶校验保护校验保护”、“比特交织比特交织”、“加入控制信号加入控制信号”、“加扰加扰”、“加同步信息加同步信息”等。等。两路模拟信号经过以上处理后，变成传输码率为两路模拟信号经过以上处理后，变成传输码率为728Kbit/s的的NICAM数据流，再经过规定的频谱成形滤数据流，再经过规定的频谱成形滤波器后，对所选定的载波进行波器后，对所选定的载波进行“差分编码正交移相键差分编码正交移相键控调制控调制”（DQPSK），），最后，随电视广播信号一起传最后，随电视广播信号一起传送出去。送出去。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路265 5、几种广播制式丽音的差异、几种广播制式丽音的差异100余弦滚降带宽为余弦滚降带宽为728KHz364KHz40 余弦滚降带宽为余弦滚降带宽为510KHz255KHz 在不同的电视制式中，虽然在不同的电视制式中，虽然NICAM信号的结构和信号的结构和处理方法都是相同的，但在传输中仍有一些参数处理方法都是相同的，但在传输中仍有一些参数不一样。不一样。制 式数字载频（MHz）FM伴音载频（MHz）带 宽 使 用 地 区NICAM I6.5526.0100余弦滚降英国、香港NICAM BG5.855.540余弦滚降新加坡、西班牙NICAM D5.856.540余弦滚降中国NICAM L5.856.540余弦滚降法国数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路276 6、几种制式丽音的频谱结构、几种制式丽音的频谱结构（1）I 制制NICAM频谱图频谱图（2）B 制制NICAM频谱图频谱图图像载频fv6.0MHzfsc04.431212356786.552MHz伴音载频邻频道 图像载频数字伴音载频图像载频fv5.5MHzfsc04.431212356785.852MHz伴音载频邻频道 图像载频数字伴音载频数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路28（3 3）PALPALD D丽音的频谱结构丽音的频谱结构数字声副载频位于视频频带之内，对邻近数字声副载频位于视频频带之内，对邻近频道不产生干扰。同时，在使用单频道天频道不产生干扰。同时，在使用单频道天线放大器或单频道带通滤波器时，不致使线放大器或单频道带通滤波器时，不致使NICAM频谱发生畸变从而避免产生误码。频谱发生畸变从而避免产生误码。功率电平0dB-10dB-16dB-25dBfvfscfm04.435.856.58数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路297 7、丽音广播信号的四种组合方式、丽音广播信号的四种组合方式（1）传送一套立体声节目。这时，（）传送一套立体声节目。这时，（L+R）由原由原FM伴音传送。伴音传送。（2）传送双声道节目。此时）传送双声道节目。此时NICAM可传送两路相可传送两路相干或不相干的附加声音，加上原有的干或不相干的附加声音，加上原有的FM声音，用声音，用户可选择其中的一路。户可选择其中的一路。（3）传送一路声音、一路数据。此时，）传送一路声音、一路数据。此时，NICAM与与FM一道可传送两路声音供用户选择。一道可传送两路声音供用户选择。（4）全部传送数据。此时，）全部传送数据。此时，NICAM的两个声道皆的两个声道皆不传送声音，而以不传送声音，而以704KbitS的速率传送数据。的速率传送数据。NICAM的工作方式，由电视台设定，通过数据流的工作方式，由电视台设定，通过数据流中的控制字由用户的电视机进行自动识别，显示目中的控制字由用户的电视机进行自动识别，显示目前前NICAM的工作方式，以提示用户选择。的工作方式，以提示用户选择。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路308、NICAM数字声信号的形成数字声信号的形成音源L(A)R(B)预加重15KHz低通15KHz低通ADNICAM 压缩编码、奇偶位位交织预加重AD同步字控制位附加位加扰码DQPSK调制带通滤波发射原调频伴音数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路31工作原理详解：工作原理详解：1 1）、预加重）、预加重在对音频信号处理之前，首先要通过预加重和低在对音频信号处理之前，首先要通过预加重和低通滤波。通滤波。所谓所谓“预加重预加重”，就是对信号中的高频部分进行，就是对信号中的高频部分进行提升。提升的目的是提高信号的抗干扰能力。提升。提升的目的是提高信号的抗干扰能力。因为音频信号的能量分布是低频端强，高频端弱，因为音频信号的能量分布是低频端强，高频端弱，而在传输过程中又是高频端容易受到干扰。而在传输过程中又是高频端容易受到干扰。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路32预加重特性：预加重特性：2 2）、低通滤波）、低通滤波任何信号在进行数字化处理之前，都要进行频带限任何信号在进行数字化处理之前，都要进行频带限制，以防止产生频谱混叠。制，以防止产生频谱混叠。在在NICAM广播中，将音频信号的上限频率选为广播中，将音频信号的上限频率选为15KHz，因此，要设置一个因此，要设置一个15KHz低通滤波器，以低通滤波器，以滤除滤除15KHz以上的以上的“噪声噪声”。05101520插入损耗537102357 103357 104数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路333 3）、）、A AD D变换变换根据根据“尼奎斯特取样定律尼奎斯特取样定律”，取样频率必须大于，取样频率必须大于两倍模拟信号的上限频率，音频信号的上限频率两倍模拟信号的上限频率，音频信号的上限频率已选为已选为15KHz，因此，在因此，在NICAM中，将取样频率中，将取样频率选为选为32KHz。在将模拟信号转换为数字信号时，必须对取样信在将模拟信号转换为数字信号时，必须对取样信号进行号进行“量化量化”，NICAM728规定，每一个取规定，每一个取样值按样值按14bit进行量化，并用二进制补码表示量化进行量化，并用二进制补码表示量化后的信号。后的信号。NICAM中还规定，在中还规定，在14bit原始码中，用最高位表原始码中，用最高位表示音频信号的极性。示音频信号的极性。“0”表示音频信号为正，表示音频信号为正，“1”表示音频信号为负。表示音频信号为负。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路344 4）、）、141410101414比特压缩扩展比特压缩扩展a)、为什么要进行为什么要进行1410bit压缩？压缩？根据人耳的生理特点，人们在听音乐或语言时，不根据人耳的生理特点，人们在听音乐或语言时，不可能连续的听下去，总是存在一个时间间隔，此间可能连续的听下去，总是存在一个时间间隔，此间隔大约为隔大约为1ms，因此因此NICAM728规定，将连续取规定，将连续取样的信号每一毫秒分为一段，并称为样的信号每一毫秒分为一段，并称为“一帧一帧”。一帧内包含一帧内包含LR通道的两个数据块，每一个数据块通道的两个数据块，每一个数据块中有中有32个取样值个取样值(取样频率为取样频率为32KHz)，因此，一帧因此，一帧内的比特数为内的比特数为14322896bit，再加上帧同步字再加上帧同步字8bit，控制字控制字5bit，附加数据附加数据11bit，共计共计920bit。换算成以秒为单位，即：换算成以秒为单位，即：920KbitS(接近接近1Mbit/S)，如果不进行压缩，经调制后插入电视频带内，就如果不进行压缩，经调制后插入电视频带内，就会对原调频伴音造成干扰，同时，还会对邻频道图会对原调频伴音造成干扰，同时，还会对邻频道图像像(外插外插)或本频道色度或本频道色度(内插内插)产生干扰。产生干扰。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路35b）、）、压缩方法：压缩方法：将每个数据块的信号样值幅度以将每个数据块的信号样值幅度以1/2的幂次分为的幂次分为8个个段落，并用段落，并用3bit段落码来表示音频信号幅度所处的段落码来表示音频信号幅度所处的段落，并根据每个数据块内幅度最大的取样值所处段落，并根据每个数据块内幅度最大的取样值所处的段落确定的段落确定5种编码范围。种编码范围。相对幅度段落码编码范围1 或 -11111 或-1/211021/81/4或-1/8-1/410131/161/8或-1/16-1/80114-1/161/16100,010,001,000511611214180-11214数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路36如果编码范围为如果编码范围为1，表示一个数据块在，表示一个数据块在1ms时间时间内有最大幅度的信号存在，经内有最大幅度的信号存在，经1410bit压缩后，压缩后，可以不传送可以不传送4位低有效值，人们的听觉分辨不出位低有效值，人们的听觉分辨不出来。接收端解码时，只要在最低位补上来。接收端解码时，只要在最低位补上4个个0，就，就实现了实现了1014bit扩展。扩展。如果编码范围为如果编码范围为5，相对幅度在，相对幅度在-1/16+1/16之间，之间，其最高位是其最高位是0表示正极性，表示正极性，1表示负极性，这时，表示负极性，这时，可以丢掉可以丢掉4个次高位而保留最高位，就把个次高位而保留最高位，就把14bit信信号压缩成号压缩成10bit了。了。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路37在在2、3、4编码范围，既要丢掉最低有效位，编码范围，既要丢掉最低有效位，也要丢掉次高有效位。也要丢掉次高有效位。这样，经过压扩处理的音频信号分辨力这样，经过压扩处理的音频信号分辨力随幅度的减小而增加，在编码范围随幅度的减小而增加，在编码范围1内为内为10bit，编码范围，编码范围2内为内为11bit，编码范围，编码范围3为为12bit，编码范围，编码范围4为为13bit，编码范围，编码范围5为为14bit。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路385 5）、奇偶校验位：）、奇偶校验位：3bit段落码代表了信号幅度范围，如果在传输过程段落码代表了信号幅度范围，如果在传输过程中段落码出错，会造成整个一帧出错，因此，对中段落码出错，会造成整个一帧出错，因此，对段落码实施保护尤为重要。段落码实施保护尤为重要。在在NICAM728中，中，3bit段落码不占用专门的比特段落码不占用专门的比特位，而通过奇偶校验位副带传送。位，而通过奇偶校验位副带传送。一帧内有两个取样块，每个取样块一帧内有两个取样块，每个取样块32个取样值，个取样值，共共64个取样值，即需要个取样值，即需要64个奇偶校验位，根据规个奇偶校验位，根据规定，一帧内每个数据块有定，一帧内每个数据块有3bit段落码，两个数据块段落码，两个数据块共共6bit，并规定并规定9个奇偶校验位为一组，并副带传个奇偶校验位为一组，并副带传送一位段落码，传送送一位段落码，传送6位段落码共需位段落码共需54个奇偶校验个奇偶校验位位(69=54)，余下的余下的10bit奇偶校验位不传送段奇偶校验位不传送段落码。落码。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路39关于奇偶校验：关于奇偶校验：在在1410bit压缩后的数据最高位后面增加一压缩后的数据最高位后面增加一位位“奇偶校验位奇偶校验位”，它可以保护最高，它可以保护最高6个有效个有效位不出错。校验位的值由高位不出错。校验位的值由高6位的值和校验法位的值和校验法则决定。则决定。假设要传输三个四比特信号分别为假设要传输三个四比特信号分别为0110、1101、1010。可将这三个信号排列成一个。可将这三个信号排列成一个3X4的矩阵：的矩阵：011011011010数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路40加奇偶校验位的方法是在每一行和每一列的后面加奇偶校验位的方法是在每一行和每一列的后面增加一位冗余数据，通过计算每一行或每一列中增加一位冗余数据，通过计算每一行或每一列中“1”的个数来确定校验位的值，当的个数来确定校验位的值，当“1”的个数的个数为偶数时，奇偶校验位设为为偶数时，奇偶校验位设为“0”，当，当“1”的个的个数为奇数时，奇偶校验为设为数为奇数时，奇偶校验为设为“1”，最后一个，最后一个奇偶校验位的值则由三组数据中奇偶校验位的值则由三组数据中“1”的总数确的总数确定。据此，上面传输的三个四比特数便成为：定。据此，上面传输的三个四比特数便成为：01100110111010000011数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路41纠错方法：纠错方法：01100110111010000011原编码信号原编码信号01100100111010000011出错数据出错数据01100100111010000011解码纠错解码纠错01100110111010000011重新计算重新计算数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路426 6）、）、压缩后的压缩后的NICAMNICAM数据结构：数据结构：帧同步字8位控制字5位附加数据11位每一个取样值最低位最高位232(10+1)704bit（数据块数每一数据块取样数(每一样点压缩后的数据奇偶位）728bit1ms（或一帧）FAWCADA1B1A2B2A3A30A31A32B30B31B3200001111C0C1C2C3C4D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 P奇偶位数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路43各部分的作用：各部分的作用：（1）帧同步字）帧同步字FAW为为8位位，并固定为并固定为“01001110”。帧同步字用于接收端一帧信号的。帧同步字用于接收端一帧信号的同步和识别一帧信号的开始。同步和识别一帧信号的开始。（2）控制字）控制字C有有5位，位，C0是帧标记位，前是帧标记位，前8帧帧C0置置1，后，后8帧帧C0置置0，16帧构成一个循环，并规定帧构成一个循环，并规定在一个循环内传送的信号类型在一个循环内传送的信号类型(即即4种不同的组合种不同的组合方式方式)必须相同。信号类型由控制字必须相同。信号类型由控制字C1、C2、C3三位来表示。控制字第三位来表示。控制字第5位位C4代表某一频道代表某一频道NICAM信号与模拟调频伴音信号所载信息之间的信号与模拟调频伴音信号所载信息之间的关系。关系。（3）附加数据）附加数据AD共有共有11位，目前还没有规定它位，目前还没有规定它的用途。的用途。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路44（4）在一帧结构中，真正用于传送音频信号数据是）在一帧结构中，真正用于传送音频信号数据是从第从第25位开始，到位开始，到728位，共位，共704位。在播送立体声位。在播送立体声节目时，是将左右两个数据块的数据交替传送的，节目时，是将左右两个数据块的数据交替传送的，即即A1、B1、A2、B2 A32、B32。在播送非立在播送非立体声或数据时，是以数据块交替传送的，即体声或数据时，是以数据块交替传送的，即A1、A2 A32、B1、B2B32。（5）每一个数据块包含）每一个数据块包含32个取样值，每一个取样值个取样值，每一个取样值中前中前10位为位为1410bit压缩后的音频数据，最后一位压缩后的音频数据，最后一位为奇偶校验位，采用奇偶校验位可以有效的保护段为奇偶校验位，采用奇偶校验位可以有效的保护段落码。除非在落码。除非在9个一组中有个一组中有5个以上的取样值同时出个以上的取样值同时出错才会使副带传送的一位段落出错，这种情况一般错才会使副带传送的一位段落出错，这种情况一般不会出现。不会出现。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路457）、位交织处理）、位交织处理位交织处理就是把原来的码序打乱，按照规定的码位交织处理就是把原来的码序打乱，按照规定的码序重新排列。序重新排列。NICAM728中规定：帧同步字、控制字、附加数中规定：帧同步字、控制字、附加数据不进行位交织，据不进行位交织，704bit音频数字按音频数字按44列列X16行进行进行位交织，即用一个行位交织，即用一个44X16的存储器，按列顺序写的存储器，按列顺序写入，而按行顺序读出，从而实现了入，而按行顺序读出，从而实现了“位交织位交织”。2569113157 6852670114158 6862771115159 687 68112156200 728写写入入顺顺序序读出顺序读出顺序数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路46接收端在解码时也用一个接收端在解码时也用一个44列列X16行的随机存储行的随机存储器按行顺序写入，再按列顺序读出，从而还原了器按行顺序写入，再按列顺序读出，从而还原了原始信号。原始信号。如果在传输过程中产生了误码，比如第三行的前如果在传输过程中产生了误码，比如第三行的前四位出错，在解码读出时，它将分布在第四位出错，在解码读出时，它将分布在第27、71、115和和159位，而不是连续的四位，因此，容易进位，而不是连续的四位，因此，容易进行纠错。行纠错。2569113157 6852670114158 6862771115159 687 68112156200 728接收端写入接收端写入(传送传送)顺序顺序解解码码读读出出顺顺序序数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路478）、加扰码）、加扰码由于接收端在解调数字信号时需要恢复时钟脉冲，由于接收端在解调数字信号时需要恢复时钟脉冲，而串行传输时不能象并行传输那样使用单独的数而串行传输时不能象并行传输那样使用单独的数据线来传输时钟信号，时钟的恢复只能利用信号据线来传输时钟信号，时钟的恢复只能利用信号本身的跳变来产生。本身的跳变来产生。在数据流中，免不了有长串的连在数据流中，免不了有长串的连“0”和连和连“1”出现，会导致电平跳变数目减少而缺乏时钟信息。出现，会导致电平跳变数目减少而缺乏时钟信息。常用的解决方案是加常用的解决方案是加“扰码扰码”。加扰码的方法是：在帧同步后面用一个规定的伪加扰码的方法是：在帧同步后面用一个规定的伪随机二进制码随机二进制码(PRBS)分别与控制字、附加数据和分别与控制字、附加数据和音频信号数据逐位进行音频信号数据逐位进行“模二加模二加”。经过扰码后。经过扰码后的数据流中将只有很短的连的数据流中将只有很短的连“0”和连和连“1”，从，从而电平跳变多，时钟信息丰富。而电平跳变多，时钟信息丰富。数数字字高高清清彩彩电电原原理理2024/5/24 周五第三节 图声处理电路48接收端在解码时，也在帧同步字之后用与编码端相同接收端在解码时，也在帧同步字之后用与编码端相同的伪随机二进制码与传输的数据进行的伪随机二进制码与传输的数据进行“模二加模二加”，这，这样，就得到了未加扰码时的数据流（即去扰码）。样，就得到了未加扰码时的数据流（即去扰码）。加扰码也是一种防错保护措施。加扰码还有一个好处，加扰码也是一种防错保护措施。加扰码还有一个好处，就是在无声音期间，不致使能量全部集中在数字载频就是在无声音期间，不致使能量全部集中在数字载频上，以致对图像和原调频伴音形成干扰。上，以致对图像和原调频伴音形成干扰。扰码虽然扰乱了原有数据的本来规律，但因为是特意扰码虽然扰乱了原有数据的本来规律，但因为是特意扰乱的，在接收端可以用同样的扰乱的，在接收端可以用同样的PRB