Cơng đoạn đầu tiên của quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số là lấy mẫu (hay cịn gọi là rời rạc tín hiệu tương tự theo thời gian). Do đĩ tần số lấy mẫu là một trong những thơng số cơ bản của hệ thống kỹ thuật số. Cĩ nhiều yếu tố quyết định việc lựa chọn tần số lấy mẫu. Tần số lấy mẫu cần được xác định sao cho hình ảnh nhận được cĩ chất lượng cao nhất, tín hiệu truyền đi với tốc độ bit nhỏ nhất, độ rộng băng tần nhỏ nhất và mạch đơn giản.
Để cho việc lấy mẫu khơng gây méo, ta phải chọn tần số lấy mẫu thoả mãn cơng thức Kachenhicop fsa≥ 2fmax (fmax = 5,5MHz đối với hệ PAL) nghĩa là fsa≥ 11MHz).
Trường hợp fsa < 2fmax sẽ xảy ra hiện thượng chồng phổ làm xuất hiện các thành phần phụ (alias components) và xuất hiện méo, ví dụ như hiệu ứng lưới trên màn hình (do các tín hiệu vơ ích nằm trong băng tần video), méo sườn xung tín hiệu, làm nhoè biên ảnh (do hiệu ứng bậc thang), các điểm sáng tối nhấp nháy trên màn hình.
Trị số fsa tối ưu sẽ khác nhau cho các trường hợp: tín hiệu chĩi (trắng đen), tín hiệu màu cơ bản (R, G, B), các tín hiệu số màu, tín hiệu video màu tổng hợp. Cuối cùng việc chọn tần số lấy mẫu phụ thuộc vào hệ thống truyền hình màu. Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu video màu tổng hợp phải chú ý đến tần số sĩng mang phụ fsc, khi chọn fsa cĩ thể xuất hiện các trường hợp sau đây:
fsa gấp nhiều lần fsc. Ví dụ fsa = 3fsc hoặc 4fsc (hệ PAL, NTSC chỉ dùng một tần số fsc). Hệ SECAM dùng hai sĩng mang phụ màu nên khơng dùng được một tần số fsa cho các tín hiệu hiệu số màu.
fsa khơng cĩ quan hệ trực tiếp với fsc. Trong trường hợp này ngồi các thành phần tín hiệu cĩ ích sẽ xuất hiện các thành phần tín hiệu phụ do liên hợp giữa fsa và fsc hoặc hài của fsc trong phổ tín hiệu lấy mẫu. Đặc biệt thành phần tín hiệu (fsa -2fsc) sẽ gây méo tín hiệu video (tương tự) được khơi phục lại gọi là méo
điều chế chéo (Intermodulation). Méo này sẽ khơng xuất hiện trong trường hợp lấy mẫu và mã hĩa riêng tín hiệu chĩi và các tín hiệu số màu. Trong trường hợp lấy mẫu tín hiệu video màu tổng hợp cho hệ NTSC, PAL thường thì người ta chọn bằng hài bậc 3 tần số tải màu fsc : fsa =3fsc.
fsa/PAL = 13,3 MHz > 2fmax/PAL = 2x5=10MHz hoặc 2x5,5=11MHz. fsa/NTSC = 10,7 MHz > 2fmax/NTSC = 2x4,2=8,4MHz.
Nếu chọn fsa= 4fsc thì cho chất lượng khơi phục rất tốt. Tuy nhiên, nĩ sẽ làm tăng tốc độ bit tín hiệu số.
Nếu tín hiệu truyền đi từng thành phần chất lượng hình ảnh thu được đảm bảo tốt hơn do ảnh hưởng của sĩng mang phụ khi lấy mẫu là khơng cĩ.
Tần số lấy mẫu của tín hiệu chĩi fsaY≥ 2fmaxY và bằng bội số của tần số dịng.
Tần số lấy mẫu các tín hiệu màu fsa(R-Y)(B-Y) ≥ 2fmax (R-Y)(B-Y) và bằng bội số của tần số dịng.
Kết hợp điều này với thực tế người ta chọn cho cả 2 tiêu chuẩn 625 dịng/50
Hz và 525 dịng/60 Hz: fsaY= 13,5 MHz; fsa(R-Y)(B-Y) =fsc = 6,75MHz
Tuy nhiên, sự lựa chọn fsa theo định lý Kachenhicop thì chưa đủ mà phải thỏa thêm các điều kiện sau:
Tần số fsa phải đồng bộ với tần số quét dịng fH. (fH =15625 Hz đối với chuẩn 625/50; fH =17550 Hz đối với chuẩn 525/60)
Tần số fsa phải đồng bộ với tần số quét cột fV.
Tần số fsa phải đồng bộ với tần số ảnh fP, fP= 2fV. Y CR CB 4 (13,5 MHz) 4 (13,5 MHz) 4 (13,5 MHz) 4 (13,5 MHz) 2 (6,75 MHz) 2 (6,75 MHz) 4 (13,5 MHz) 2 (6,75 MHz) 0 (0 MHz) 4 (13,5 MHz) 1 (3,375 MHz) 1 (3.375 MHz) 2 (6,75 MHz) 1 (3,375 MHz) 1 (3,375 MHz)
Bảng 3.1: Tỉ lệ lấy mẫu tín hiệu video thành phần b) Lượng tử hĩa tín hiệu video
Quá trình lượng tử hĩa tín hiệu rời rạc (sau khi lấy mẫu) bao gồm việc chia biên độ thành nhiều mức (nhiều khoảng) và sắp xếp mỗi trị của mẫu bằng một mức.
Các khoảng chia (khoảng lượng tử) cĩ thể đều nhau và cũng cĩ thể khơng đều nhau và ta gọi là lượng tử tuyến tính và lượng tử phi tuyến. Trong quá trình lượng tử hĩa biên độ của các mẫu nằm trong cùng một khoảng lượng tử (Q) sẽ cĩ biên độ bằng nhau, biên độ này cĩ thể là nằm bậc trên hay nằm bậc dưới của mức lượng tử. Mỗi bậc tương ứng với một mã số nhất định.
Nếu ta làm trịn với bậc trên của thang lượng tử thì gọi là lượng tử hĩa trên bậc. Nếu làm trịn với bậc dưới thì gọi là lượng tử hĩa dưới bậc. Hai phương pháp này gọi chung là lượng tử hĩa cĩ thang nửa bậc.
Nếu làm trịn với mức ở giữa khoảng lượng tử thì gọi là lượng tử hĩa cĩ thang nửa bậc. Loại cĩ thang nửa bậc cho độ chính xác cao hơn (sai số lượng tử nhỏ hơn) so với lượng tử hĩa khơng cĩ thang nửa bậc. Tuy nhiên nĩ cĩ nhược điểm là nhiễu kênh trống.