ITU601/656簡介

0、引子

0.1 格式/制式

格式是指表達(dá)、記錄圖像信息的方式，如視頻標(biāo)準(zhǔn)中最基本的參數(shù)是掃描格式，規(guī)定了每行像素數(shù)、每幀行數(shù)、每秒場數(shù)和幀數(shù)。錄像機(jī)的記錄方式也稱為格式，如D1、D5格式，DVCAM格式，DVCPRO及Digital-S格式等。

0.2 模擬電視存在的缺點(diǎn)

模擬電視存在著許多難以克服的缺陷：多次傳輸或復(fù)制后會形成噪聲積累，信號的線性、非線性失真，亮色互擾，行間閃爍，爬行，微分相位和微分增益失真等等，致使圖像質(zhì)量不斷下降。但這些缺陷大多可通過將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號進(jìn)行處理、存儲、控制和傳輸來解決。為了用數(shù)字處理和傳輸電視信號，首先要將模擬電視信號數(shù)字化，即對電視信號進(jìn)行抽樣、量化和編碼。

0.3 電視信號

電視信號是通過攝像機(jī)對自然景物的掃描并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換形成的。對于PAL制,掃描后的圖像每秒包含25幀，1幀分為兩場，每場有效行為287.5行，這就是說電視信號一經(jīng)產(chǎn)生，實(shí)際上已對自然景物在時間軸及圖像垂直方向上完成抽樣，留給數(shù)字電視系統(tǒng)的是如何在水平方向上完成抽樣和量化。

1、 CCIR 601建議所確定的數(shù)字分量編碼4:2:2標(biāo)準(zhǔn)

1.1 抽樣頻率的選擇

電視信號數(shù)字化抽樣頻率的選擇首先應(yīng)滿足奈奎斯特抽樣定理，即抽樣頻率至少要等于視頻帶寬的兩倍。對于數(shù)字分量編碼,CCIR601建議亮度抽樣頻率為525/60和625/50三大制式行頻公倍數(shù)2.25MHz的6倍，即13.5MHz。對現(xiàn)行電視制式而言，亮度信號的最大帶寬是6MHz，13.5MHz>2×6MHz=12MHz，所以它符合奈奎斯特定理。而色差信號的帶寬比亮度信號窄得多，所以在分量編碼時兩個色差信號的抽樣頻率可以低一些。因同時考慮到抽樣的樣點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足正交結(jié)構(gòu)要求，兩個色差信號的抽樣頻率均選為亮度信號抽樣頻率的一半，即6.75MHz，這樣亮度信號與兩個色差信號的抽樣頻率之比為 4∶2∶2。

1.2 數(shù)字分量視頻信號有效行取樣點(diǎn)數(shù)的確定

每行數(shù)字分量信號的取樣點(diǎn)數(shù)為：

對于625行/50場制式：

每行亮度取樣點(diǎn)=13.5Mhz/15625Hz=864點(diǎn)/行；每行每個色度取樣點(diǎn)=6.75Mhz/15625Hz=432點(diǎn)/行。

對于525行/60場制式：

每行亮度取樣點(diǎn)=13.5Mhz/15734.266Hz=858點(diǎn)/行；每行每色度取樣點(diǎn)=6.75Mhz/15734Hz=429點(diǎn)/行。

可見，這兩種制式選用了相同的抽樣頻率，但每行取樣點(diǎn)數(shù)卻不相同。所以把兩者取樣點(diǎn)數(shù)之差別放在數(shù)字有效行以外的部分，而使每個數(shù)字有效行內(nèi)的取樣點(diǎn)數(shù)相同。

CCIR 601建議兩種制式有效行內(nèi)的取樣點(diǎn)數(shù)亮度信號取720個，兩個色差信號各取360個，即每個數(shù)字有效行包括720個亮度數(shù)據(jù)和720個色度數(shù)據(jù)(兩個色度各360個),這樣就統(tǒng)一了數(shù)字分量編碼標(biāo)準(zhǔn)，使三種不同制式便于轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一。所以有效行亮度信號與兩個色差信號的取樣點(diǎn)數(shù)之比也為4:2:2(720:360:360)。

上述兩點(diǎn)即為獲取高質(zhì)量的后期制作由CCIR 601建議所確定的數(shù)字分量編碼標(biāo)準(zhǔn)：

亮度信號的抽樣頻率為13.5MHz，每個色差信號的抽樣頻率為6.75MHz，其抽樣頻率之比為4:2:2,或者說，每數(shù)字有效行亮度信號的取樣點(diǎn)數(shù)是720個，每個色差信號的取樣點(diǎn)數(shù)是360個，其取樣點(diǎn)數(shù)之比也為4:2:2，這就是數(shù)字分量編碼的4:2:2標(biāo)準(zhǔn)，也稱為4:2:2格式。用作演播室數(shù)字設(shè)備及其聯(lián)接或國際節(jié)目交換時的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)。

1.3  4:1:1與4:2:0格式

除了標(biāo)準(zhǔn)的4:2:2格式之外，還有將色差信號的抽樣頻率取為3.375MHz的較低標(biāo)準(zhǔn)的4:1:1和4:2:0格式。另外還有為適合更高圖像質(zhì)量要求而將色差信號抽樣頻率取為13.5MHz的更高標(biāo)準(zhǔn)的4:4:4格式。只對4:2:2格式與4:1:1和4:2:0格式數(shù)字取樣結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。

4:1:1和4:2:0格式不僅色差信號的取樣頻率相對于4:2:2格式來說減半,而且使場取樣比減半，丟失了后期制作中的一些重要信號信息，如色鍵。由于彩色信號帶寬信息的減半，此信號也就不再適合作高質(zhì)量的多代編輯。然而，對于普通的新聞采訪和窄帶傳輸編碼可采用4:1:1或4:2:0非標(biāo)準(zhǔn)取樣方式，結(jié)果是犧牲帶寬換得節(jié)省設(shè)備費(fèi)用的益處。4:2:2格式同4:1:1規(guī)格及4:2:0格式系統(tǒng)相比,其高質(zhì)量視頻圖像的效果是顯而易見的。(責(zé)任編輯：admin)