ITU-R BT.601 /BT.656数字视频标准

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数字视频信号是在模拟视频信号的基础上经过取样、量化和编码形成的，不同的空间垂直分辨率，会有不同的空间水平分辨率，这必然会给不同制式的数字视频信号的互通带来巨大不便。因此有必要在世界范围内建立统一的数字视频标准。1982年10月，国际无线电咨询委员会（CCIR，Consultative Committee for International Radio）通过了第一个关于演播室彩色电视信号数字编码的建议，即1993年变更成的国际电信联盟无线电通信部门ITU-R BT. 601分量数字系统建议，该标准规定了图像屏幕宽高比（IAR，Image Aspect Ratio）为4︰3和16︰9两种数字视频格式。该建议考虑到现行的多种彩色电视制式，提出了一种世界范围内兼容的数字编码方式，它是标准数字电视（SDTV，Standard Digital TV）的图像格式。

BT. 601建议采用了对亮度信号和两个 色差信号分别编码的分量编码方式，对不同制式的信号采用单一的取样频率ω_s，而且和任何模拟系统的彩色副载波频率无关，因为在分量系统中不再包含任何彩色副载波。如何选择统一的采样频率ω_s呢？ITU-R BT. 601规定所选择的f_s必须满足两个要求：第一，水平分辨率尽可能匹配垂直分辨率，或者说，水平采样间隔近似等于垂直采样间隔，即Δ_x≈Δ_y；第二，采样频率对PAL/NTSC/SECAM三种制式都适用，也就是说f_s应该是PAL/SECAM和NTSC各自行频的整数械

根据第一个要求，采样率有

ω_s＝ω_t×ω_y×ω_x＝ω₁×ω_x＝ω₁×IAR×ω_y

_{式中ω1为扫描行频。于是对于PAL/SECAM，有}

ω_s＝15 625×4/3×625≈13 MHz

而对于NTSC，有

ω_s＝15 734×4/3×525≈11 MHz

最接近11 MHz或13 MHz，同时满足第二个条件的采样率ω_s应该是

ω_s＝858ω₁（NTSC）＝864ω₁（PAL/SECAM）＝13.5 MHz

于是，ITU-R就选定13.5 MHz作为对不同制式模拟电视数字化的统一采样频率，也就是对亮度信号Y的取样频率。而且NTSC和PAL/SECAM每行像素点分别为858和864

PAL/SECAM和NTSC的有效扫描行每帧分别为576行和480行，而在水平方向BT. 601规定三种电视制式的有效水平采样点都是每行720个有效采样点。其余在行消隐和场消隐以及在行正程扫描中多出的采样点丢弃，因此PAL制BT. 601数字视频的有效图像大小为720 ×576像素，而NTSC制数字视频的有效图像大小为720×480像素。

BT. 601数字视频信号如果直接在像素宽高比（PAR，Pixel Aspect Ratio）PAR=1的计算机屏幕显示时，其图像会稍微有些变形，因为计算机屏幕的宽高比IAR = 4︰3，对PAL/SECAM制数字视频来说，其理想的像素宽高比PAR＝IAR×720/576＝4/3×720/576=16/15＞1，因此图像发生水平拉伸，看起来人会变胖。而对NTSC制数字视频来说，其理想的像素宽高比PAR＝IAR×720/480＝4/3×720/480＝8/9<1，因而在计算机屏幕上显示时图像发生了垂直拉伸，看起来人会变瘦。所以为了正确显示BT. 601数字视频，显示设备必须要有适当的PAR，即PAR= 16/15（对PAL/SECAM），PAR=8/9（对NTSC）。

            要在屏幕宽高比IAR = 4︰3的计算机上正确显示数字视频（计算机显示器PAR= 1），理想的水平采样率ω_x’＝IAR×ω_y’ /PAR。对PAL数字视频ω_x’＝4/3×576/1=720，即每行720采样点。对NTSC制数字视频ω_x’＝4/3×480/1=640，即每行640采样点。但这已不是BT. 601所定义的数字视频格式了。

             对于高清晰度电视信号，通常选用16︰9格式的荧光屏或LCD屏幕显示，即IAR=16︰9。同时信号的水平和垂直分辨率更高，在PAR＝1情况下，对于显示垂直分辨率为720像素的图像，其理想的水平分辨率ω_x＝IAR×ω_y /PAR=16/9×720=1280像素，对于显示垂直分辨率 为1080像素的图像，其理想的水平分辨率ω_x＝IAR×ω_y /PAR＝16/9×1080＝1920像素，这两种图像格式便是运动图像和电视工程师协会（SMPTE，Society of Motion Picture and Television Engineers）定义的高清晰度数字视频格式。

            以上分析主要是针对亮度信号而言的，对于色度U、V信号，由于其带宽远比亮度信号的带宽窄，因而对色度信号U和V的取样频率与Y相比减半，为6. 75 MHz。对于BT. 601数字视频来说，其色度U. V信号全行的采样点分别为432点（PAL/SECAM）和429点（NTSC），有效采样点数则都是360点（PAL/SECAM/NTSC）。

      

                BT. 656格式是针对525行和625行的光栅扫描电视系统，由ITU-R BT. 601标准定义的数字 分量YUV 4︰2︰2格式的视频信号接口。包括对525行和625行接口都通用的信号格式、比特并行接口 （bit-parallel interface）特性和比特串行接口（bit-serial interface）特性。数据格式由8 bit和10 bit的二进制组成，这些比特反映了视 频信号、定时参考信号和辅助信号。如果是10 bit表示的数据格式，其高8位与8 bit的数据格式一样，表示整数。而最低2位表示小数。8 bit位全0或全1保留作为数据标识目的，实际上表示信号值只有254种可能（对于8 bit）或1016种可能（对于10 bit）。

BT. 656格式视频数据以

C_B，Y，C_R，Y，C_B，Y，C_R，…

的形式组成。其中的C_B，Y，C_R表示亮度色度对齐格式下的亮度和色度采样点，紧接着的Y是下一个采样点。