全 带 宽 数 字 电 视 基 础 和 测 试 全 带 宽 数 字 电 视 指 的 是 未 经 压 缩 的 数 字 电 视， 如 270MB/s 的 串 行 数 字 分 量 电 视、177MB/s 或 144MB/s 的 串 行 数 字 复 合 电 视 等 本 文 将 仅 以 D1 格 式 的 数 字 电 视 为 例， 叙 述 数 字 电 视 的 基 本 概 念 和 测 试 方 法 全 带 宽 数 字 电 视 的 基 本 概 念D1 格 式 的 由 来 图 1 图 1 所 示 的 是 大 家 熟 知 的 现 代 电 视 中 的 模 拟 视 频 和 全 带 宽 数 字 视 频 部 分 从CCD 摄 像 机 输 出 的 RGB 模 拟 分 量 信 号 其 带 宽 高 达36MHz 或30MHz, 采 用 隔 行 扫 描 方 式 可 将 RGB 信 号 带 宽 降 至15MH ， RGB 信 号 经 过 矩 阵 线 性 变 换 成Y、B－Y、R－Y 后， 带 宽 进 一 步 降 至10MHz 最 后 经 过 复 合 编 码 器， 模 拟 分 量 的Y、B－Y、R－Y 编 码 为 模 拟 复 合 的PAL 和NTSC 格 式。
虽 然 带 宽 降 低 5MHz(PAL D/K 为6MHz ), 但 不 可 避 免 地 给 图 象 带 来 了 损 伤， 画 面 质 量 大 大 降 低， 各 种 失 真 由 此 产 生 从 模 拟 复 合 的PAL 和NTSC 直 接 取 样、 量 化 的 全 带 宽 数 字 格 式 称 之 为 D2 格 式， 取 样 时 钟 频 率 为4 倍 的 副 载 波 频 率， 串 行 方 式 的 输 出 码 流 为177Mb/s 或144Mb/s 电 视 工 作 者 很 早 就 注 意 到 在 演 播 室 和 转 播 车 系 统 中 采 用 模 拟 分 量 方 式， 可 很 大 程 度 上 提 高 图 象 质 量 和 多 版 制 作 质 量D1 格 式 的 产 生 也 就 是 基 于 这 一 点D1 格 式 分 别 在Y，B－Y，R－Y 上 各 自 取 样 和 量 化， 取 样 时 钟 频 率 折 衷 为 27MHz , 分 配 给Y 为13.5MHz、B－Y 为6.75MHz、R－Y 为6.75MHz 量 化 比 特 为10 位，D1 格 式 的 并 行 方 式 输 出 码 流 为27Mb/s。
当 并 行 输 出 转 为 串 行 输 出 时， 很 明 显 为 了 保 证 同 样 的 速 率， 移 位 寄 存 器 的 时 钟 频 率 必 须 是A/D 时 钟 频 率 27MHz 的10 倍 即 270MHz, 这 样 D1 格 式 的 串 行 输 出 码 流 就 为 270Mb/s我 们 把D1 格 式 的 串 行 输 出 命 名 为 串 行 数 字 分 量ITU-R BT.601-2(CCIR 601) 取 样 和 量 化 简 介601 取 样 方 式图 2601 取 样 又 称 作 4:2:2 取 样， 我 们 以 图 2 中 的 4x4 象 素 块 来 说 明 这 一 取 样 方 式 N 行 的 0 号 象 素 对 Y、Cb、Cr 都 取 样，1 号 象 素 仅 对 Y 取 样，2 号 象 素 同 0 号 象 素 一 样 对Y、Cb、Cr 都 取 样，3 号 象 素 同 1 号 象 素 一 样 仅 对 Y 取 样 这 样， 在 这4 个 并 列 的 象 素 中 Y 取 样 了 4 次、B－Y 取 样 了 2 次、R－Y 也 取 样 了 2 次。
所 以 601 取 样 也 称 作 为4:2:2 取 样4:2:2 取 样 的 理 由 是 基 于 人 的 视 觉 系 统 对 色 度 的 分 辨 率 远 远 低 于 对 亮 度 的 分 辨 率，如 同 彩 色 电 视 中 的 色 度 大 面 积 着 色 原 理 一 样 如 果 把“4” 看 作 亮 度 信 号 的 切 换 频 率 13.5MHz， 那 么“2” 正 好 等 于 6.75MHz 此 外 取 样 字 输 出 时， 排 列 顺 序 为…Cb Y Cr Y Cb Y Cr Y…， 即 二个 色 差 取 样 字 中 夹 着 一 个 亮 度 取 样 字， 或 二 个 亮 度 取 样 字 中 夹 着 一 个 色 差 取 样 字 量 化 D1 格 式 的 串 行 数 字 分 量 其 取 样 字 的 字 长 为 10 位， 即 取 样 电 平 有 1024 个 台 阶 这 1024 个 取 样 电 平 怎 样 安 排， 有 如 何 规 定， 下 文 就 亮 度 信 号 的 量 化 和 色 度 信 号 的 量 化 分 别 给 予 叙 述 --亮 度 信 号 的 量 化 图 3 图3 为 亮 度 信 号 量 化 的 示 意 图。
考 虑 到 每 一 行 都 存 在 的 300mV 高 度 的 行 同 步 信 号 不 管 在 活 动 图 象 或 标 准 测 试 信 号 中 都 是“ 冗 余” 的 部 分， 所 以 没 有 必 要 每 次 取 样 和 量 化， 可 仅 以 第 “0～3” 4 个 码 字( 量 化 电 平 000~003) 来 表 示 有 效 行 扫 描 开 始， 称 之 “SAV” (Start Active Video)， 同 样 用 第 “1020～1023” 4 个 码 字( 量 化 电 平 3FC~3FF) 来 表 示 有 效 行 扫 描 结 束， 称 之“EAV”(End Active Video) 数 字 接 收 机、D/A 可 很 简 单 地 利 用 “SAV ” 和“EAV” 同 步 数 字 视 频 行 此 举 的 更 大 好 处 在 于 可 将 原 应 该 用 于 取 样 同 步 的 约 30％ 的 取 样 点， 现 可 增 加 用 于 信 号 电 平 上 也 就 是 说 原 应 该 用 约1000 取 样 点 取 样 峰 峰1 V， 现 可 全 用 在0～700mV 的 信 号 电 平 上， 加 大 了 取 样 密 度， 提 高 了 取 样 精 度。
此 外， 除 了 0～3，1020～1023 这 8 个 字 用 于作 同 步 外， 第 “4～63”( 量 化 电 平 004～039 )这 60 个 字 保 留 给 黑 电 平“ 下 浮”， 第“941～1019”( 量 化 电 平 3AD～3FB) 这 79 个 字 保 留 给 白 电 平“ 过 冲” 可 见 实 际 0～700mV 为 877 个 量 化 电 平 ， 即 877 个 字( 第“64～940”) 黑 电 平 在 040 量 化 电 平 上， 白 电 平 在3AC 量 化 电 平 上 在D1 格 式 中 无 论 625/50 或 525/60 其 有 效 行 的 象 素 都 定 义 为 720 个， 根 据 4:2:2 取 样 法 则 在 每 个 象 素 上 Y 都 取 样， 则 每 个 有 效 行 上 有 720 个Y 取 样 字 --色 差 信 号 的 量 化 图 4 图4 所 示 的 色 差 信 号 的 量 化，由 于 第“ 0～3”、“1020～1023” 这 8 个 字 所 代 表 的 量 化 电 平 已 用 作“SAV” 和“EAV”， 同 样 在 色 差 信 号 的 量 化 中 也 保 留 不 用。
同 亮 度 信 号 量 化 一 样， 表 示 “004～039” 量 化 电 平 的 第“4～63” 60 个 字 保 留 给 负 电 平 过 冲， 与 亮 度 信 号 量 化 不 一 样 的 是 只 保 留 表 示“3C1～3FB’ 量 化 电 平 的 第“961～1019” 59 个 字 保 留 给 正 电 平 过 冲， 比 亮 度 信 号 的 白 电 平 过 冲 少 保 留20 个 量 化 电 平 这 样 色 差 信 号 的 “－350mv~+350mV” 电 平 的 量 化 字 为 897 个 字( 第64～960)， 比 亮 度 信 号 的“0～700mV” 电 平 的 量 化 字 多 了20 个 字 在 色 差 信 号 的 量 化 中， 零 电 平 在 表 示 量 化 电 平 “200” 的 第512 字 上， 峰 负 电 平 在 表 示 量 化 电 平 “040” 的 第64 字 上， 峰 正 电 平 在 表 示 量 化 电 平 “3C0” 的 第960 字 上 同 样， 根 据 4:2:2 的 取 样 方 式 在 有 效 行 的720 个 象 素 上 Cb,Cr 各 有360 个 取 样 字。
D1 格 式 的 水 平 行 图5 图5 很 清 晰 地 表 明 了D1 格 式 水 平 行 取 样 字 的 位 置 正 如 以 上 所 述，在 有 效 行 中 有720 个Y 取 样 字，360 个Cb 取 样 字，360 个Cr 取 样 字， 总 共 有1440 个 取 样 字(0~1439) 行 消 隐 期 间，525/60 可 安 排 276 取 样 字，625/50 可 安 排 288 个 取 样 字 这 样 整 个 一 水 平 行，525/60 有1716 个 取 样 字，625/60 有1728 个 取 样 字 （比 525/60 多 了12 个 取 样 字〕注 意， 表 示“SAV” 和“EAV” 的 各 自 4 个 字 也 放 在 行 消 隐 区 域 表 示“SAV” 和“EAV” 的 4 个 码 字， 前 3 个 字 相 同 都 是 3FF/000/000， 不 同 的 是 称 作“XYZ” 的 第 4 个 字 在 “XYZ” 字 中 其 第 8 比 特(F 比 特) 的 状 态 表 征 所 取 样 的 行 在 奇 数 场 还 是 在 偶 数 场， 第 7 比 特(V 比 特) 的 状 态 表 征 所 取 样 的 行 在 场 消 隐 期 间 还 是 在 正 程 期 间， 第 6 比 特(H 比 特) 的 状 态 表 征 是“EAV“ 还 是 “SAV“。
另 有 6 个 比 特 用 于 比 特 纠 错F、V、H 的 状 态 表 如 表 1 所 述； F0 奇 数 场( 第 一 场)F1 偶 数 场( 第 二 场)V0 正 程V1 场 消 隐 期H0SAVH1EAV 表 1 NRZ 码 对 NRZI 码 的 转 换 D1 格 式 的平 行 输 出 转 为 串 行 输 出 时， 产 生 的 270Mb/s 码 流 为 不 归 零 码(NRZ 码) NRZ 码 的 逻 辑“0” 并 非 是 正 真 。