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尤浩东
1 前 言
近几年随着数字技术的进步与发展，“数字化”这词已经进入了各行各业，以及我们生活的方方面面。我们面临的是一个数字化的时代，而且“数字化”也成了一种时髦。好像只要是数字化了的必定是先进的。有时还成了商业广告的用语，它本身的技术含义到有点模糊了。我们电视视频领域也经受着数字化的急风暴雨，数字化摄像机、数字化录像机、数字化特技台、数字化字幕机。几乎所有的视频设备都已经实现了数字化目标，一个我们梦寐以求的数字化系统似乎已经实现了。
2 数字处理技术在视频领域运用的历史及目标
其实数字处理的观点很久以前就提出了，我们早就看到了它具有模拟设备所无法比拟的优势。只不过当时由于集成电路的水平及相关技术都不能很好地满足视频设备数字化处理的要求，而且代价相当昂贵，所以运用非常少，只在模拟设备无法完成的情况下得到少量的运用。如录像机中的时基校正器，数字特技台，因为这些设备需要大量的存储，所以这些设备不得不进行数字处理。由于大部分的视频设备仍然是模拟信号传输，所以这些数字设备内部虽然是以数字化方式进行处理的，但它的外部接口则需要模拟接口。所以当时人们称这种现象为，模拟环境的汪洋中的数字化孤岛。有鉴于这种情况，当信号在进入数字化设备中时就必须进行一次A／D转换，而输出时又要进行一次D／A转换，每次转换都难以避免地会受到一些损失。所以人们希望有一天每个设备都是数字化的，它们之间的连接只是数字信号的连接，不需要A／D、D／A的转换，这将充分发挥数字信号的优势，在传输中不会有信号损失的出现。因为大自然不提供数字信号，我们人体也不接受数字信号，而中间的处理和传输过程都在数字域中进行，所以A／D只在摄像机拾取信号中进行一次，D／A只在我们的显示器中进行一次，才是最合理的。
3 数字处理的目的及优势
我们知道数字信号是由0、1两个电平构成的，首先是在传输中我们可以方便地恢复原始信号，可以把传输中引入的噪声滤除掉。这在模拟信号领域中是根本无法做到的。我们知道磁带记录和传输有着相似的过程，数字处理的优点可以使记录与重放不引入噪声，这就意味着多代复制性能将不会受到信噪比下降的限制。还有就是有利于帧存的使用，由于0、1信号能方便地使用电子存储器，使图像信号能做到随机存取，这就使我们实现数字TBC及数字特技台有了可能，而且我们还可以使用先进的计算机处理技术对数字信号进行一些运算及非线性处理，包括在计算机环境下的图像处理及非线性编辑。
但数字处理中我们也应注意一些问题，并非数字化后就可以万事大吉。要得到数字化的优势也是有条件的。首先是比特缺失问题。这主要是在数字运算过程中引入的，例如，一个8比特分辨率的信号除以2它的分辨率就将只有7比特，当它再乘以2后信号的幅度好象并没有改变，但它实际上只有7比特的分辨率了，也就是说它应按照7比特量来计算它的量化噪声，这种运算在信号处理过程中经常碰到。又如信号的非线性转换过程也会遇到类似的现象。
在这样的交换过程中必定不能做到每一个输入数字电平对应一个不同的输出电平，造成电平的合并，同样会降低信号比特的分辨率，这是摄像机GAMMAR处理的典型过程。这就意味着要引入新的量化噪声。而同样的处理在模拟环境中就没有那么明显的信噪比下降问题。所以我们在前期的处理中要用多比特取样来保证信号在处理过程后的实际比特数，以保证量化噪声达到指标。我们常见的数字摄像机中的14比特量化、特技台中的10比特量化都是非常必要的。其次在数字处理中帧存的使用虽然比较方便，但也给我们带来了另一个问题，这就是信号的延时问题，特别是经过多次帧存处理的情况下。这种延时将十分可观，会造成可以观察到的音画不同步现象。这就应在声音通道上加入相应的延时器加以调整，这在数字系统的设计中应给予足够的重视。 | 
