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	帧率(Frame/s)
NTSC	640×480	25
PAL、SECAM	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。

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。

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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