《ITU656说明文档》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ITU656说明文档（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 仅供内部使用ITU601、ITU656视频格式说明文档作者柳睿目录1.概述31.1模拟电视信号制式31.2数字电视信号产生原因41.3YCrCb颜色空间42.ITU601、ITU65652.1ITU601编码格式52.2ITU656传输方式71. 概述1.1 模拟电视信号制式模拟电视信号由图像信号和六种辅助信号（行同步、场同步、行消隐、场消隐、槽脉冲与均衡脉冲信号）组成。图像信号是电视系统传送的图像信息，在场扫描正程和行扫描正程期间传送，行扫描和场扫描同时进行，电子束的扫描稍向右下倾斜，消隐信号使电子束在行场扫描逆程期间截止，同步信号使电视机的播放与放射完全同步，辅助信号保证扫描的准确性。图
2、像信号的行周期为64us，其中正程52us，逆程12us，行消隐信号的脉宽为12us，场消隐信号脉宽为1.6ms，相当于25个行周期。行同步信号用以保证电子扫描在水平方向的同步，脉冲宽度4.7us，在行扫描结束后的1.3us发出。场同步信号用以保证扫描在垂直方向的同步，脉冲宽度为160us，前后均有5个均衡脉冲，使奇场和偶场的复合同步信号经积分电路后的波形几乎一样，用以保证隔行扫描的准确信，场同步头上开有5个槽，宽度4.7us，在场同步脉冲期间，起到行同步脉冲的作用，从而消除图像顶部的不同步现象。1.2 数字电视信号产生原因电视信号是通过摄像机对自然景物的扫描并经过光电转换形成的，模拟电视存在
3、着诸多缺陷，如多次传输和复制后会形成噪声积累，信号的线性、非线性失真，亮色干扰、行间闪烁等等，这些缺陷大多可通过将模拟信号转换为数字信号进行处理、存储、控制和传输来解决，数字系统完成的是对模拟电视信号进行抽样和量化。1.3 YCrCb颜色空间颜色空间是一个三维坐标系统，每一种颜色由一个点表示，在RGB颜色空间中，红、绿、蓝是基本元素。YCrCb空间由一个亮度信号Y和两个色差信号CrCb组成，它从全彩色图像中产生一个黑白图像，然后提取三个颜色信号转换为两个额外的信号来描述颜色，将这三个信号组合可产生一个全彩色信号。其中“Y”表示亮度（Luma），也就是灰阶值；“Cr”和“Cb”则定义了颜色的两个
4、方面-色调和饱和度，如果只有Y信号分量，那么图像就是黑白灰度图像，采用YCrCb空间解决了彩色电视与黑白电视的兼容问题，使黑白电视也能接收彩色电视信号。RGB与YCbCr的转换关系如下式表示：Y=0.299R+0.587G+0.114BCr=(0.500R-0.4187G-0.0813B)+128Cb=(-0.1687R-0.3313G+0.500B)+128人类视觉系统对亮度的敏感程度比色度高，如果对色差信号的采样频率比对亮度信号使用的采样频率第，这种采样称为图像子采样，可利用人的视觉特性来节省信号的数据量，而又不明显影响彩色图像的效果。目前使用的子采样格式有如下几种：(1)4:4:4这种格
5、式不是子采样格式，在每条扫描线上每四个连续的采样点取4个亮度Y样本，4个色差Cr样本和4个色差Cb样本。每个像素用3个样本表示。(2)4:2:2这种子采样格式在每条扫描线上每四个连续的采样点取4个亮度Y样本，2个色差Cr样本和2个色差Cb样本。每个像素用2个样本表示。(3)4:1:1这种子采样格式在每条扫描线上每四个连续的采样点取4个亮度Y样本，1个色差Cr样本和1个色差Cb样本。每个像素用1.5个样本表示。(4)4:2:04:2:0是YUV格式的一种，属于planar format。4:2:0并不意味着只有Y,Cb而没有Cr分量。它指得是对每行扫描线来说，只有一种色度分量以2:1的抽样率存储
6、。相邻的扫描行存储不同的色度分量，也就是说，如果一行是4:2:0的话，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0.以此类推。对每个色度分量来说，水平方向和竖直方向的抽样率都是2:1，所以可以说色度的抽样率是4:1。PAL制式和SECAM制式的色彩系统特别适合于用这种方式来存储。(5)4:2:1虽然此系统己在技术上定义存在，但只有非常少的软、硬件编解码器使用。Cb水平清晰度为Cr的两倍，以及亮度清晰度的四分之一。这样为证明了人的肉眼对于蓝色和黄色的空间上敏感度，比红色和绿色的弱。NTSC系统相似以上算法，将蓝色和黄色的清晰度减弱，令其清晰度比亮度为低。2. ITU601、ITU6562.1 IT
7、U601编码格式ITU-R Recommendation BT.601，简称Rec.601或者BT.601（或者它的前身，CCIR 601），是1982年由ITU-R发布的一个标准，用于将各行数位视讯讯号进行数位化。ITU601采用YCrCb颜色空间，建议使用4:2:2的数字分量编码标准。电视信号数字化抽样频率首先应满足奈奎斯特采样定理，即抽样频率至少要等于视频带宽的两倍，对于数字分量编码，ITU601建议亮度抽样频率为三大制式行频公倍数2.25MHz的6倍，即13.5MHz，对现行电视制式而言，亮度信号的最大带宽为6MHz，13.52*6=12MHz，符合奈奎斯特定理，两个色差信号的采样频率
8、均选为亮度信号的一半，即6.75MHz。对于625行/50场制式：每行亮度取样点13.5MHz/15625Hz=864点/行；色度取样点6.75MHz/15625Hz=432点/行。对于525行/60场制式：每行亮度取样点13.5MHz/15750Hz=858点/行；色度取样点6.75MHz/15750Hz=429点/行。ITU601建议两种制式有效行内的取样点亮度信号取720个，两个色差信号各取360个，这样就统一了数字分量编码标准，有效行亮度信号与两个色差信号的取样点数之比为4:2:2(720:360:360)，每一行的采样时间为720/13.5MHz=53.333us，而模拟行正程为52
9、us，相差1.33us，共18个采样点，将数字正程的第09点在数模转换时用来形成消隐的后肩，第712719点用来形成模拟行消隐的前肩，数字行的第10711点的持续时间为702/13.5MHz=52us，用于传送图像内容。对于625/50制式的电视信号，每一场的有效行数为288行，奇数场为第23行第310行，偶数场为第336行第623行，奇数场的场消隐为奇数场有效行的前24行，偶数场的场消隐为有效行的前25行，如下图所示，数字奇数场共312行，数字偶数场共313行。当对每个取样点采用8比特量化时，亮度信号的量化级为16235，黑电平对应于量化级16，白电平对应于量化级235。每个色差信号分配22
10、4个量化级，色差信号的零电平对应于量化级128。当使用10比特量化时，其高8位与8比特量化的数据格式一样，表示整数，最低两位表示小数。2.2 ITU656传输方式ITU656是隶属于ITU-R BT.601的一个子协议。601是演播室数字电视编码参数标准，而656则是601的数字接口标准。601采用16位数据并行传输，Y、Cr、Cb同时传输，行场同步单独输出，656采用8/10位数据传输，串行数据传输，传输速率是601的2倍，行场同步信号嵌入在串行数据当中。以625/50制式为例，BT.656一帧图像由一个625行、每行1728字节的数据块组成，其中第23310行为偶数场视频数据，第33662
11、3行为奇数场视频数据，其余行为场消隐信号。每行数据包含行消隐信号、EAV、SAV、视频数据信号。视频数据的排列顺序为Cb、Y、Cr、Y，每行开始的288字节为行控制信号，开始的4字节为EAV（有效视频结束），紧接着280个固定填充数据，最后是4字节的SAV信号（有效视频起始）。BT.656每行的数据结构如图所示。 SAV和EAV信号前三字节为FF、FF、00，最后1字节XY表示该行位于整个数据帧的位置及SAV、EAV标志。最高位bit7为固定数据1；F=0表示偶场，F=1表示奇场；V=0表示该行为有效视频数据，V=1表示该行为场消隐；H=0表示为SAV信号，H=1表示为EAV信号；P3P0为校
12、验码，P3=V异或H；P2=F异或H；P1=F异或V；P0=F异或V异或H；消隐期间的Cb，Y，Cr，Y信号的消隐电平为80h，10h，80h，10h。在行、场消隐器件可传输辅助数据（ANC）。辅助数据有数字声音（可传达多达16路数字声音信号）、场消隐时间码（VITC）、监测与诊断信息等。根据辅助数据插入位置的不同，辅助数据可分为行辅助数据（HANC）和场辅助数据（VANC）。HANC允许插在所有的数字行消隐内，即从EAV后开始到SAV前结束的期间，可以传送一个或几个小辅助数据块，总长不超过280个字（625/50）。VANC只允许插在场消隐期间的各行有效部分（从SAV后到EAV开始前），可传输多达1440个字的大辅助数据块。ITU656视频接口由8根或10根并行数据线和1根27MHz的时钟信号组成。海康威视版权所有 8
