數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)

早在20世紀(jì)80年代初，國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)CCIR（International Radio Consultative Committee）就制定了彩色電視圖像數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)，稱為CCIR 601標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)改為ITU-R BT.601標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了彩色電視圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像時(shí)使用的采樣頻率，RGB和YC_bC_r(或者寫成YC_BC_R)兩個(gè)彩色空間之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系等。

(1) 彩色空間之間的轉(zhuǎn)換

在數(shù)字域而不是模擬域中RGB和YC_bC_r兩個(gè)彩色空間之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系用下式表示：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

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

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

(2) 采樣頻率

CCIR為NTSC制、PAL制和SECAM制規(guī)定了共同的電視圖像采樣頻率。這個(gè)采樣頻率也用于遠(yuǎn)程圖像通信網(wǎng)絡(luò)中的電視圖像信號(hào)采樣，如ISDN、視頻會(huì)議、CCITT-H.261及光纖通信等。

對(duì)PAL制、SECAM制，采樣頻率f_s為

f_s=625×25×N=15625×N=13.5MHz

其中，N=864，為每一掃描行上的采樣數(shù)目。

對(duì)NTSC制，采樣頻率f_s為

f_s=525×29.97×N=15734×N=13.5 MHz

其中，N=858，為每一掃描行上的采樣數(shù)目。

采樣頻率和同步信號(hào)之間的關(guān)系如圖07-04-1所示。

圖07-04-1 采樣頻率

(3) 有效顯示分辨率

對(duì)PAL制和SECAM制的亮度信號(hào)，每一條掃描行采樣864個(gè)樣本；對(duì)NTSC制的亮度信號(hào)，每一條掃描行采樣858個(gè)樣本。對(duì)所有的制式，每一掃描行的有效樣本數(shù)均為720個(gè)。每一掃描行的采樣結(jié)構(gòu)如圖07-04-2所示。 ?

圖07-04-2?? ITU-R BT.601的亮度采樣結(jié)構(gòu)

(4) ITU-R BT.601標(biāo)準(zhǔn)摘要

為了便于國(guó)際間的節(jié)目交換，為消除數(shù)字設(shè)備之間的制式差別，和為 625行電視系統(tǒng)與 525行電視系統(tǒng)之間兼容，在 1982年 2月國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)(CCIR)第 15次全會(huì)上，通過(guò)了 601號(hào)建議，確定以分量編碼為基礎(chǔ)， 即以亮度分量Y、和兩個(gè)色差分量R-Y、B-Y為基礎(chǔ)進(jìn)行編碼,作為電視演播室數(shù)字編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:?

（a）不管是PAL制，還是NTSC制電視，Y、R-Y、B-Y三分量的抽樣頻率分別為13.5MHz、6.75MHz、6.75MHz。

（b）抽樣后采用線性量化，每個(gè)樣點(diǎn)的量化比特?cái)?shù)用于演播室為10bit， 用于傳輸為8bit。

（c）Y、R-Y、B-Y三分量樣點(diǎn)之間比例為4:2: 2。
---- 在 1983年 9月召開(kāi)的國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)(CCIR)中期會(huì)議上，又作了三點(diǎn)補(bǔ)充：

（a）明確規(guī)定編碼信號(hào)是經(jīng)過(guò)γ預(yù)校正的 Y、(R-Y)、B-Y)信號(hào)；

（b）相應(yīng)于量化級(jí) 0和 255的碼字專用于同步， l到254的量化級(jí)用于視頻信號(hào);?

（c）進(jìn)一步明確了模擬與數(shù)字行的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并規(guī)定從數(shù)字有效行末尾至基準(zhǔn)時(shí)間樣點(diǎn)的間隔，對(duì) 525行、 60場(chǎng)／秒制式來(lái)說(shuō)為 1 6個(gè)樣點(diǎn)，對(duì) 625行、 50場(chǎng)/秒制式則為 12個(gè)樣點(diǎn)。不論 625行／50場(chǎng)或 525行／60場(chǎng)，其數(shù)字有效行的亮度樣點(diǎn)數(shù)都是 720，色差信號(hào)的樣點(diǎn)數(shù)均是 360，這是為了便于制式轉(zhuǎn)換。若亮度樣點(diǎn)數(shù)被 2除，就得到色差信號(hào)的數(shù)據(jù)。

表07-04-1給出了ITU-R BT.601推薦的采樣格式、編碼參數(shù)和采樣頻率。

ITU-R BT.601推薦使用4∶2∶2的彩色電視圖像采樣格式。使用這種采樣格式時(shí)，Y用13.5MHz的采樣頻率，C_r，C_b用6.75MHz的采樣頻率。采樣時(shí)，采樣頻率信號(hào)要與場(chǎng)同步和行同步信號(hào)同步。?

表07-04-1?? 彩色電視數(shù)字化參數(shù)（摘要）

(4) CIF、QCIF和SQCIF

為了既可用625行的電視圖像又可用525行的電視圖像，CCITT規(guī)定了稱為公用中分辨率格式（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，具體規(guī)格如表07-04-2所示。

CIF格式具有如下特性：

① 電視圖像的空間分辨率為家用錄像系統(tǒng)（VHS，Video Home System）的分辨率，即352×288。

② 使用非隔行掃描(non-interlaced scan)。

③ 使用NTSC幀速率，電視圖像的最大幀速率為30 000/1001≈29.97幅/秒。

④ 使用1/2的PAL水平分辨率，即288線。

⑤ 對(duì)亮度和兩個(gè)色差信號(hào)(Y、C_b和C_{r< /SUB>)分量分別進(jìn)行編碼，它們的取值范圍同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圖像格式參數(shù)