ITU（国际电信联盟）关于 SDTV、HDTV、UHDTV的相关技术规范（摘要）

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0. 编者前言

从技术标准的等级来看，国际标准化组织ITU（国际电讯联盟）的技术标准等级最高，涵盖的范围最大，各国家和地区的技术标准如SMPTE、EBU以及GY/T（中国国家**总局）均需符合ITU标准，但涵盖的范围比ITU小。ITU等国际标准一般叫做“建议书”而不称为“标准”，名义上只是“建议”但具有事实上的强制性。与LED显示相关的标准是ITU-R。

 

由于内容太多，这里仅仅摘出与LED显示屏可能相关的部分作为参考。

 

1.       数字标清SDTV

ITU-R BT.601-6建议书（2007）用于4:3和16:9宽屏宽高比的演播室数字电视编码参数

ITU-R BT.601的第1稿发布于1982年，至今最新的601-6是第7稿，发布于2007年，这实际上就是标清数字电视编码标准，但是由于各国已经不致力于发展标清电视，对于具体内容中的不太严格的一些参数也不再作具体的修改，本文中也不再做过多的表述。

 

下面是ITU-R BT.601-6建议书中的主要参数摘要

参数	525-行, 60场/秒 制式	625-行, 50场/秒 制式
1. 编码信号: Y, CR, CB	这些信号由Gamma预校正信号得来, 分别为: ,  –   ,   –   (参见 § 3.5)
2. 每完整行的取样数: – 亮度信号 (Y) – 每色度信号 (CR, CB )	858 429	864 432
3. 取样结构	正交，逐行，逐场，逐帧重复. CR 和 CB 取样点在单数(1, 3, 5等)重合 Y每行取样
4. 取样频率: – 亮度信号 – 每色差信号	13.5 MHz 6.75 MHz 取样频率的容差应与相应电视标准的行频容差相一致
5. 编码格式	均一量化PCM, 每取样8 (优选10)比特, 亮度信号与各色差信号相同
6. 每数字有效行的取样数:     – 亮度信号 – 每色差信号	720 360

 

2.       数字高清HDTV

ITU-R BT.709-5建议书（2002）和ITU-R BT.1120-7建议书（2007）

2.1  ITU-R BT.709-5建议书（2002）高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值

709号建议书初次发布于1990年，709-5是第6稿，发布于2002年

2.2  ITU-R BT.1120-7建议书（2007）演播室高清晰度电视数字视频信号接口

1120建议书是与709号建议书相配套的接口特性规定，初次发布于1994年，1120-7是其第7稿，发布于2007年。

709号建议书和1120号建议书结合起来，对于HDTV的数字与特性给予的充分的规范。

 

709-5建议书中的图像特性规定

项目	参数	制式
		60/P	30/P	30/PsF	60/I	50/P	25/P	25/PsF	50/I	24/P	24/PsF
2.1	宽高比	16:9
2.2	每有效行取样数	1920
2.3	取样网格	正交
2.4	每幅图像有效行数	1080
2.5	像素宽高比	1:1 (方形像素)

709-5建议书中的图像特性数字表示

项目	参数	制式参数
		60/P	30/P	30/PsF	60/I	50/P	25/P	25/PsF	50/I	24/P	24/PsF
5.1	编码信号	R, G, B or Y, CB, CR
5.2	取样结构 –  R, G, B, Y	正交，取样位置逐行逐帧重复
5.3	取样结构 –  CB, CR	正交，取样位置逐行逐帧重复， 取样点相互重合，与亮度取样点隔点重合(1)
5.4	每行有效取样点数 –  R, G, B, Y –  CB, CR	1 920 ? 960
5.5	编码格式	线性，8或10 bits/每分量
5.6	量化电平
		8-bit 编码					10-bit 编码
	–  黑电平 R, G, B, Y –  消色电平 CB, CR –  标称峰值电平     – R, G, B, Y     – CB, CR	16 128 235 16和240					64 512 940 64和960
5.7	量化电平分配	8-bit 编码					10-bit 编码
	–  视频数据 –  同步基准	1 至 254 0 和 255					4 至 1 019 0-3 和 1 020-1 023
5.8	滤波特性(2) –  R, G, B, Y –  CB, CR	参见图14A 参见图14B
(1)    每行每帧第一个有效色差样点与第一个有效亮度样点重合 (2)    滤波器模板作为指导

 ITU 1120 建议书行周期定时规范

符号	参数	取值
		60/P	30/P	30/PsF	60/I	50/P	25/P	25/PsF	50/I	24/P	24/PsF
	每行Y信号取样数	1920
	取样频率（MHz）	148.5 (148.5/ 1.001)	74.25 (74.25/1.001)			148.5	74.25			74.25 (74.25/1.001)
a	模拟行消隐期(T)	+12 280   –0				+12 280   –0				+12 280  –0
b	模拟行正程期(T)	+0 1920   –12
c	模拟全行(T)	2200				2640				2750
d	模拟行正程终点与EVA始点的间隔(T)	0-6
e	SAV终点与模拟行正程始点的间隔(T)	0-6
f	EAV始点与模拟同步基准点OH的间隔(T)	88				528				638
g	模拟同步基准点OH与SAV终点的间隔(T)	192
h	视频数据块(T)	1928
i	EAV持续期(T)	4
j	SAV持续期(T)	4
k	数字行消隐(T)	280				720				830
l	数字有效行(T)	1920
m	数字全行(T)	2200				2640				2750

 

3.       数字超高清UHDTV

ITU-R BT.1769-0建议书（2006）

超高清晰度电视的主要发展者是日本NHK，NHK将此类系统称为Super Hi-Vision (SHV)；在2006年通过的ITU 1769号建议书中对于超高清的使用名称是“LSDI (Large Screen Digital Imagery)”，并且从建议书中可以看到全文没有强调这是“电视”，而强调的却是在需要比HDTV清晰度更高的各种特殊场合的显示；在后来通过的SMPTE 2036 (2007)号标准中，明确为超高清晰度电视UHDTV(Ultra High Definition Television)，以上三个名称说的都是一回事。1769号建议书对于超高清晰度电视的主要技术参数给予了规范，1769号建议书初次发布于2006年，至今尚没有第二稿出台。

UHDTV主要技术参数

项目	参数	参数值
		3 840 ? 2 160 LSDI system	7 680 ? 4 320 LSDI system
1.1	宽高比	16:9
1.2	每行取样点数	3 840	7 680
1.3	图像有效行	2 160	4 320
1.4	取样格式	正交
1.5	取样顺序	从左到右，从上到下
1.6	像素宽高比	1:1 (方形像素)
1.7	取样结构	4:2:0, 4:2:2, 4:4:4
1.8	帧频 (Hz)	24(1), 25, 30(1), 50, 60(1)
1.9	图像结构	顺序扫描
1.10	每像素比特	10, 12
1.11	色度标准	同 ITU-R BT.1361
1)      对于24, 30和60 Hz系统, 含帧频除以1.001的数值

 

4.       数字电视色度标准

ITU-R BT.1361-0建议书（1998）

1361号建议书的中文名称为“未来电视与图像系统的世界统一色度及相应特性”，是针对于历史上曾经出现过的标准混乱现象而及时作出的规定，对于HDTV和UHDTV的色度标准的统一了规范，1361号建议书初次发布于1998年，至今尚没有第二稿出台。

 

色度参数及其相应特性

参数		数值
1	基色		色度坐标 (CIE, 1931)
			x	y
		红	0.640	0.330
		绿	0.300	0.600
		蓝	0.150	0.060
2	标准白 (三基色信号相等)	D65	色度坐标 (CIE, 1931)
			x	y
			0.3127	0.3290
3	光电转移特性(1)
		L是使用标准摄像机彩色通道采集到的与光强度成比例的标准白电平; E'是非线性基色信号的导出值
(1)  非线性预矫正值低于L = 0和高于L = 1仅适用于使用拓展色域的系统，而使用传统色域的系统矫正范围在L = 0与L = 1之间. 拓展色域系统的详细解释参见附录Annex 1.

 

5.       世界四大高清晰度电视制式的特点

编者注：大家对于现存标清模拟SDTV的三大彩色电视编码制式都十分熟悉，一个重大区别是，SDTV的三大编码制式是指的视频范围内，而HDTV的视频全部都是使用709号和1120号建议书规范，没有例外，HDTV的四大制式的区别在于其射频传输方式的不同。

各HDTV制式基本特点

	ATSC	DVB-T	ISDB	DTMB
视频编码方式	MPEG2	MPEG2	MPEG2	MPEG2
音频编码方式	AC-3	MPEG2	MPEG2	MPEG2
复用方式	MPEG2	MPEG2	MPEG2	MPEG2
调制方式	8VSB	COFDM	COFDM、QPSK	TDS-OFDM
载波	单载波	多载波	多载波	多载波
载波调制	8VSB	QPSK、16QAM、64QAM	DQPSK、16QAM、64QAM	QPSK、16QAM、64QAM
带宽（Hz）	6M	8M	6-8M	8M
移动接收	困难	有条件的可以	可以	可以

 

6.       常用标准的对应关系

国际标准/各国国家标准与其HDTV相关行标的对应关系

	国家标准(国际标准)	行标(相当行标)
国际	ISO/IEC	ITU
美国	ANSI	ATSC
欧洲	ETSI/EN（欧洲标准）	EBU（欧广联）
日本	JIS	ARIB
中国	GB	GY

 

7.       中国HDTV广播电视**总局行标与ITU规范的对应关系

我国HDTV的视频参数标准执行的是**行标GY155 和GY157，分别对应于ITU的709和1120.

 

中国行标GY与ITU相关标准的对应关系

ITU	709	1384	1120	647	799	1364	1305	1365	1366	1367
GY	155	156	157	158	159	160	161	162	163	164

 

8.       MPEG压缩标准与国际标准的对应关系

目前各国的HDTV以及新的UHDTV都采用MPEG标准进行数据压缩，MPEG早期已经看到了巨大的经济利益，因此申请到了国际标准，下面列出了MPEG标准与国际标准的对应关系。另外，对应于MPEG标准，ITU也有其对应标准，但是MPEG标准是包含一切内容的，而ITU则是将视频、音频、附属数据等分开的，比如，著名的H.264即ITU-T H.264对应于MPEG 4也即国际标准ISO/IEC 14496中的第15部分。

 

MPEG压缩标准与ISO/IEC国际标准关系

MPEG	MPEG 1	MPEG 2	MPEG 4	MPEG 7	MPEG 21
ISO/IEC	11172	13818	14496	15938	18034