数字化标准

2013-04-20 12:42:26来源: 互联网

早在20世纪80年代初,国际无线电咨询委员会CCIR(International Radio Consultative Committee)就制定了彩色电视图像数字化标准,称为CCIR 601标准,现改为ITU-R BT.601标准。该标准规定了彩色电视图像转换成数字图像时使用的采样频率,RGB和YCbCr(或者写成YCBCR)两个彩色空间之间的转换关系等。

(1) 彩色空间之间的转换

在数字域而不是模拟域中RGB和YCbCr两个彩色空间之间的转换关系用下式表示:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

Cr = (0.500R - 0.4187G - 0.0813B) + 128

Cb = (-0.1687R - 0.3313G + 0.500B) +128

(2) 采样频率

CCIR为NTSC制、PAL制和SECAM制规定了共同的电视图像采样频率。这个采样频率也用于远程图像通信网络中的电视图像信号采样,如ISDN、视频会议、CCITT-H.261及光纤通信等。

对PAL制、SECAM制,采样频率fs

fs=625×25×N=15625×N=13.5MHz

其中,N=864,为每一扫描行上的采样数目。

对NTSC制,采样频率fs

fs=525×29.97×N=15734×N=13.5 MHz

其中,N=858,为每一扫描行上的采样数目。

采样频率和同步信号之间的关系如图07-04-1所示。

图07-04-1 采样频率

(3) 有效显示分辨率

对PAL制和SECAM制的亮度信号,每一条扫描行采样864个样本;对NTSC制的亮度信号,每一条扫描行采样858个样本。对所有的制式,每一扫描行的有效样本数均为720个。每一扫描行的采样结构如图07-04-2所示。  

图07-04-2   ITU-R BT.601的亮度采样结构

(4) ITU-R BT.601标准摘要

为了便于国际间的节目交换,为消除数字设备之间的制式差别,和为 625行电视系统与 525行电视系统之间兼容,在 1982年 2月国际无线电咨询委员会(CCIR)第 15次全会上,通过了 601号建议,确定以分量编码为基础 即以亮度分量Y、和两个色差分量R-Y、B-Y为基础进行编码,作为电视演播室数字编码的国际标准。该标准规定: 

a)不管是PAL制,还是NTSC制电视,Y、R-Y、B-Y三分量的抽样频率分别为13.5MHz、6.75MHz、6.75MHz。

b)抽样后采用线性量化,每个样点的量化比特数用于演播室为10bit, 用于传输为8bit。

c)Y、R-Y、B-Y三分量样点之间比例为4:2: 2。
---- 在 1983年 9月召开的国际无线电咨询委员会(CCIR)中期会议上,又作了三点补充:

a)明确规定编码信号是经过γ预校正的 Y、(R-Y)、B-Y)信号;

b)相应于量化级 0和 255的码字专用于同步, l到254的量化级用于视频信号; 

c)进一步明确了模拟与数字行的对应关系,并规定从数字有效行末尾至基准时间样点的间隔,对 525行、 60场/秒制式来说为 1 6个样点,对 625行、 50场/秒制式则为 12个样点。不论 625行/50场或 525行/60场,其数字有效行的亮度样点数都是 720,色差信号的样点数均是 360,这是为了便于制式转换。若亮度样点数被 2除,就得到色差信号的数据。

表07-04-1给出了ITU-R BT.601推荐的采样格式、编码参数和采样频率。

ITU-R BT.601推荐使用4∶2∶2的彩色电视图像采样格式。使用这种采样格式时,Y用13.5MHz的采样频率,Cr,Cb用6.75MHz的采样频率。采样时,采样频率信号要与场同步和行同步信号同步。 

表07-04-1   彩色电视数字化参数(摘要)

采样格式

信号形式

采样频率(MHz)

样本数/扫描行

数字信号取值范围(A/D)

NTSC

PAL

4:2:2

Y

13.5

858(720)

864(720)

220级(16 ~ 235)

Cr

6.75

429(360)

432(360)

225级(16 ~ 240)

Cb

6.75

429(360)

432(360)

(128 ± 112)

4:4:4

Y

13.5

858(720)

864(720)

220级(16 ~ 235)

Cr

13.5

858(720)

864(720)

225级(16 ~ 240)

Cb

13.5

858(720)

864(720)

(128 ± 112)

(4) CIF、QCIF和SQCIF

为了既可用625行的电视图像又可用525行的电视图像,CCITT规定了称为公用中分辨率格式(CIF,Common Intermediate Format),1/4公用中分辨率格式(QCIF,Quarter-CIF)和SQICF(Sub-Quarter Common Intermediate Format)格式,具体规格如表07-04-2所示。

CIF格式具有如下特性:

① 电视图像的空间分辨率为家用录像系统(VHS,Video Home System)的分辨率,即352×288。

② 使用非隔行扫描(non-interlaced scan)。

③ 使用NTSC帧速率,电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97幅/秒。

④ 使用1/2的PAL水平分辨率,即288线。

⑤ 对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr< /SUB>)分量分别进行编码,它们的取值范围同ITU-RBT.601。即黑色=16,白色=235,色差的最大值等于240,最小值等于16。

表07-04-2 CIF和QCIF图像格式参数

CIF 

QCIF

SQCIF

行数/帧

像素/行

行数/帧

像素/行

行数/帧

像素/行

亮度(Y)

288

360(352)

144

180(176)

96

128

色度(Cb)

144

180(176)

72

90(88)

48

64

色度(Cr)

144

180(176)

72

90(88)

48

64

关键字:数字化  标准

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0420/article_18136.html
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