电视图像数字化

2006-02-05 11:54:22 作者：dvbcn热度:

数字化的方法

数字电视图像有很多优点。例如，可直接进行随机存储使电视图像的检索变得很方便，复制数字电视图像和在网络上传输数字电视图像都不会造成质量下降，很容易进行非线性电视编辑。

在大多数情况下，数字电视系统都希望用彩色分量来表示图像数据，如用YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色分量。因此，电视图像数字化常用“分量初始化(component digitization)”这个术语，它表示对彩色空间的每一个分量进行初始化。电视图像数字化常用的方法有两种：

1. 先从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化。我们现在接触到的大多数电视信号源都是彩色全电视信号，如来自录象带、激光视盘、摄象机等的电视信号。对这类信号的数字化，通常的做法是首先把模拟的全彩色电视信号分离成YCbCr，YUV，YIQ或RGB彩色空间中的分量信号，然后用三个A/D转换器分别对它们数字化。

2. 首先用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化，然后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCr，YUV，YIQ或RGB分量数据。详见参考文献和站点[4]。

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YCbCr(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YCbCr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 - 0.4187G - 0.0813B) + 128

Cb = (-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。

对PAL制、SECAM制，采样频率f_s为

f_s=625×25×N=15625×N=13.5 MHz, N=864其中，N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, N=858其中，N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7-07所示。

图7-07 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7-08所示。

图7-08 ITU-R BT.601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制彩色电视的采样频率和有效显示分辨率都作了规定。表7-04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13.5 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。

表7-04 彩色电视数数字化参数摘要

采样格式	信号形式	采样频率	样本数/扫描行		数字信号取值
		(MHz)	NTSC	PAL	范围(A/D)
	Y	13.5	858(720)	864(720)	220级(16 ～235)
4:2:2	Cr	6.75	429(360)	432(360)	225级(16 ～240)
	Cb	6.75	429(360)	432(360)	(128 ± 112)
	Y	13.5	858(720)	864(720)	220级(16 ～235)
4:4:4	Cr	13.5	858(720)	864(720)	225级(16 ～240)
	Cb	13.5	858(720)	864(720)	(128 ± 112)

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责任编辑：方珍

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