数字化标准

    早在20世纪80年代初，国际无线电咨询委员会（International Radio Consultative Committee， CCIR）就制定了彩色电视图像数字化标准，即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YCb Cr两个彩色空间之间的转换关系等。

    1.彩色空间之间的转换

    在数字域中，RGB和YCb Cr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

    Cr=（0.500R-0.418 7G-0.081 3B）+128

    Cb=（-0.168 7R-0.331 3G+0.500B）+128

    2.采样频率

    CCIR为NTSC制式、PAL制式和SECAM制式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。

    对PAL制式与SECAM制式，采样频率fs为

    fs=625×25×N=15 625×N=13.5 MHz

    N=864

    式中，N为每一扫描行上的采样数目。

    对NTSC制式，采样频率fs为

    fs=525×29.97×N=15 734×N=13.5 MHz

    N=858

    式中，N为每一扫描行上的采样数目。

    采样频率和不同制式同步信号之间的关系如图5-1所示。

    图5-1 采样频率与不同制式同步信号之间的关系

    3.每一条扫描行上的采样数目

    对PAL制式和SECAM制式的亮度信号，每一条扫描行采样864个样本；对NTSC制式的亮度信号，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5-2所示。

    图5-2 ITU-R BT.601标准的亮度采样结构

    4. ITU-R BT.601标准摘要

    ITU-R BT.601用于对隔行扫描电视图像进行数字化，对NTSC和PAL制式彩色电视的采样频率和有效显示分辨率都做了规定。表5-1给出了ITU-R BT.601推荐的采样格式、编码参数和采样频率。

    表5-1 ITU-R BT.601推荐的彩色电视数字化参数摘要

    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13.5 MHz的采样频率，Cr、Cb用6.75 MHz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。

    5. 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CIF（Common Intermediate Format，公用中分辨率格式）、QCIF格式（Quarter-CIF，1/4公用中分辨率格式）和SQCIF格式（Sub-Quarter Common Intermediate Format），具体规格如见表5-2。

    表5-2 CIF、QCIF和SQCIF图像格式参数

    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（Video Home System，VHS）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（fps）。

    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、Cb和Cr）分量分别进行编码，它们的取值范围与ITU-R BT.601的相同，即黑色=16，白色=235，色差的最大值等于240，最小值等于16。