视频图像传输与显示(4)——数字电视信号标准ITU-R BT.601和ITU-R BT.656简介

数字视频信号标准ITU-R BT.601和ITU-R BT.656简介


说明:

  • ITU =   International Telecommunication Union  (联合国)国际电信联盟
  • R     =   Radio communication Sector   无线电部
  • BT   =   Broadcasting service (television)   广播服务(电视)

1. 标准4∶3和宽屏16∶9显示宽高比演播室数字电视编码参数(ITU-R BT.601)

目前世界上存在有PAL、NTSC、SECAM等不同的模拟电视制式,这些制式之间互不兼容。由于数字视频信号是在模拟视频信号的基础上经过抽样、量化和编码形成的,必然会形成不同制式的数字视频信号,为国际间的数字视频信号互通带来很大的不便。因此,十分有必要在世界范围内建立统一的数字视频标准 为了便于国际间节目交换,消除数字设备之间的制式差别,使 625行电视系统与 525行电视系统互相兼容,使数字电视广播系统向着参数统一化、标准化方向发展, 1982年,ITU-R 的前身CCIR ( International Radio Consultative Committee, 国际无线电咨询委员会)通过了第一个关于演播室彩色电视信号数字编码的建议,即601建议。 该建议考虑到现行的多种彩色电视制式,提出了一种世界范围内兼容的数字编码方式。该标准规定了彩色视频转换成数字图像时使用的采样频率RGB和YCbCr两个彩色空间之间的转换关系等。

采样率 :不管是PAL还是 NTSC制电视,Y、R-Y、B-Y三分量的抽样频率分别为13.5 MHz、6.75 MHz、6.75 MHz,抽样频率或者抽样点数之比是4:2:2 为了保证信号的同步,采样频率必须是电视信号行频的倍数。CCIR为NTSC、PAL和SECAM制式制定的共同的电视图像采样标准为 13.5 MHz, 这个采样频率正好是PAL、SECAM制行频的864倍,NTSC制行频的858倍。除了 4:2:2的采样格式,还有较低标准的将色差信号的抽样频率取为3.375 MHz的4:1:1和4:2:0格式,以及适合更高图像质量要求的色差信号抽样频率取为13.5 MHz的4:4:4格式。

量化:抽样后采用线性量化,每个样点的量化比特数为为10 bit( 用于演播室)或8 bit(用于传输)。规定量化码字 0和 255专用于同步, l到 254的用于视频信号。但实际上亮度信号占220级,色度信号占225级,其它位作同步、编码等控制用。

分辨率:根据采样频率,可算出对于PAL和SECAM制式,每个扫描行有864个样本点;对于NTSC制则是858个样本点。由于电视信号中每行都包括一定的同步信号和回扫信号,故有效图像信号样本点并没有那么多。CCIR 601规定对所有的制式,每行有效样本点数为720点。 实际计算机显示数字视频时,通常采用下表的参数

电视制式

分辨率

(Frame/s)

NTSC

640×480

25

PALSECAM

768×576

30


数据量如果按13.5 MHz的采样率、4:2:2格式采样,则数字视频的数据量为:13.5+2×6.75 = 27 MByte/s

颜色空间转换

Y =  0.22*R + 0.557*G + 0.114*B
R-Y =  0.701*R - 0.587*G - 0.114*B
G-Y =  0.299*R - 0.587*G - 0.114*B



2. 使用ITU-R BT.601建议书4:2:2比例工作的525行和625行电视系统的数字分量视频信号接口( ITU-R BT.656)

ITU-R BT.656 则是ITU-R BT.601附件A中的数字接口标准,用于数字视频设备(包括芯片)之间采用27 MByte/s并口或243 Mbit/s串行接口的数字传输接口标准。
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一行视频数据帧的总长度为1716 Bytes(NTSC制式)或者1728 Byte(PAL和SECAM制式),由以下几部分组成:

内嵌时序控制字:分为有效数据开始SAV和有效数据结束EVA,长度为4 Bytes,格式为“FF_00_00_XY”,其中“FF_00_00”是固定填充部分,“XY”是控制字,其8个比特含义如下。
  • Bit7(Const):常数,恒定为1;
  • Bit6(F):奇偶场标志信号,F=0表示该行数据位于偶场,F=1表示位于奇场;
  • Bit5(V):垂直同步信号,V=0表示该行为有效视频数据,V=1表示位于垂直消隐区;
  • Bit4(H):水平同步信号,H=0表示为SAV,H=1表示为EAV;
  • Bit3-0(P3_P2_P1_P0):保护信号,用于校验和纠错,P3=V xor H, P2=F xor H, P1=F xor V, P0=F xor V xor H。

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     水平消隐区:使用80H_10H填充,长度为268 Byte(NTSC)或者 280 Bytes(PAL/SECAM)。

     有效视频数据:长度为1440 Bytes,其中720 Bytes为Y值,720 Bytes为C值,按照Cb_Y_Cr_Y的顺序排列。

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