数字化标准

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YC_bC_r(或者写成YC_BC_R)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YC_bC_r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

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

C_b = (-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f_s为

f_s=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f_s为

f_s=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，C_r，C_b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）

(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、C_b和C_{r< /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