第6章 数字电视原理

6.1概述6.2模拟电视信号的数字化过程第6章数字电视原理数字电视DTV是指从节目摄制、编辑、发射、传输到信号接收和处理等均采用数字技术的电视系统。具体来讲，数字电视采用摄像机、录像机等都是数字的，电视台发射和传输的信号都是数字信号。人们常说的数字电视接收机只是数字电视系统中的终端设备，数字电视接收机采用数字信号处理技术来对接收到的数字电视信号后进行一系列的处理，来实现多种新的功能。按图像质量和图像格式，数字电视分为标准清晰度电视(SDTV)系统和高清晰度电视(HDTV)系统。标准清晰度电视系统图像主观评价质量相当于现行模拟电视，并能传送数字声音的电视系统。因而数字电视不一定是高清晰度电视，而高清晰度电视一定是数字电视。6.1概述6.1.1数字电视的概念按数字电视信号的传输信道和方式等，数字电视分为卫星数字电视、有线数字电视和地面数字电视系统。按服务方式，数字电视分为条件接收数字电视系统和面向公众的数字电视系统。卫星、有线、地面数字电视系统既可提供SDTV级别服务，也可传送HDTV节目。为便于各类用户选择，利用数字电视系统传送流(TS)传送数字电视信号的能力，往往经同一电视信道，同时传送SDTV节目和HDTV节目，或同时传送面向一般公众的节目和只有付费用户才能收看的加密节目，或不同时段和不同节目内容以SDTV或HDTV级别播送。6.1.1数字电视的概念10.1.2数字电视机和数字化电视机

目前国内外电视机厂商纷纷推出了各式各样的“数码电视机”(数字化电视机)，非专业人士认为这些电视机就是数字电视，实际上发端并没有改变现行模拟广播电视传播制式，“数码电视机”只是在现有模拟电视广播制式下，在接收机内部的电路设计、信号处理中使用了一些数字技术的模拟电视接收机，例如“数码电视机”将图像检波后的视频基带信号和经鉴频的音频基带信号、红外线遥控、数字降噪、数字轮廓校正、数字去重影及画中画等进行数字化处理，目的是为了改进和提高现有彩电的图像及伴音质量，并增加如多视窗、视窗放大、画中画、倍行等一些功能，但画面清晰度无法与数字电视相比。10.1概述

因此严格说，“数码彩电”并非真正意义上的数字电视机，本质上仍然是模拟电视。它与数字彩色电视有着本质的不同，不能兼容接收，用户要接收数字电视信号必须通过一个数字电视机顶盒。而真正意义上的数字电视机不需要机顶盒，只要接到网络中就可以实现数字电视内容的接收和显示。6.1概述6.1.3普通清晰度电视与高清晰度电视数字电视又分为普通清晰度电视（LDTV，Low，DefinitionTelevision）、标准数字电视（SDTV，StandardDefinitionTelevision）和高清晰度电视（HDTV）。三者的主要区别在于图像质量和信号传输时所占信道带宽的不同。SDTV的画质和音质与DVD相当，显示图像分辨率为720(水平像素)×576(垂直像素)(PAL制)或720×480(NTSC制)，这是一种普及型数字电视，其清晰度为现有模拟电视的2倍；数字HDTV屏幕宽高比采用16:9，更符合人眼的视觉特性（模拟电视采用4:3），分辨率为1920×1080，其清晰度为现有模拟电视的5倍。高清标准采用H.263、H.264视频编码协议，同样像素下，画面细节更清晰，图像颜色更逼真，图像边缘更细致，增加20%的信息量。普通清晰度电视画面和高清晰度电视画面如图6-1、6-2所示。6.1概述6-2高清晰度电视画面(16:9)6.1.3普通清晰度电视与高清晰度电视6-1普通清晰度电视画面(4:3)6.1.4模拟电视的缺陷与数字电视的优点1.模拟电视的缺陷

(1)隔行扫描容易造成并行。在隔行扫描中，要求行，场扫描频率应保持严格一定的关系，否则两场光栅不能均匀相嵌，严重时两场光栅重合在一起，这时扫描行数减少一半，则图像清晰度也降低一半。(2)存在行间闪烁效应

就电视图像整体来讲，隔行扫描能使图像场频保持50Hz，高于临界闪烁频率，但每一行的亮度重复频率却降低了一半，等于帧频25Hz，低于临界闪烁频率，所以当人眼观看高亮度的细线条时，感觉到闪烁，这叫行间闪烁。6.1概述(3)存在亮色干扰及行爬行（百叶窗）效应

在PAL制彩色电视制式中，由于彩色副载波所携带的色度信号处于亮度信号的频带内，亮度和色度信号之间的相互干扰难以彻底清除。另外，由于色度信号中的V分量采用了逐行倒相的方法,目的是减小图像的彩色失真,但若彩色电视机中的色度解码存有解调误差，会引起窜色失真，当发生低频窜色时会引起大面积彩色爬行，称百叶窗（彩裙）效应。

(4)图像清晰度低由于8MHz频带宽度的限制，图像清晰度不会很高。6.1.4模拟电视的缺陷与数字电视的优点（5）在互联网中存储、转换及传输困难目前，各种用途的互联网已遍及，特别是Internet已无国界，以惊人的速度进入普通家庭。模拟图像的信息量十分庞大，节目保存遇到了难以克服的困难。例如：一张普通光盘只能存放44s的模拟图像原始数据。所以模拟电视信号难以在互联网中存储、转换及传输。另外，历史上形成的三大模拟彩色电视制式(NTSC、SECAM及PAL制)很难在同一个传输网络中交换和传输信息，给国际间电视节目的交换造成了困难。可见，模拟电视信号已不符合时代的要求，电视信号数字化后，不仅上面这些问题得到解决，而且视频信号的编码实现了统一，大大方便了各国之间的节目交流。6.1.4模拟电视的缺陷与数字电视的优点2.数字电视的优点数字电视与模拟电视有很大不同，数字电视的优点主要体现在技术层面上。(1)优质的电视图像和伴音及更多的视频服务。如交互电视、远程教育、会议电视、电视商务、影视点播等。(2)抗干扰能力很强并能克服重影。模拟电视不能远距离的传送，如北京央视一套CCTV-1模拟制(调频微波接力)传输到广州，每50公里就需要一个中继站差转传输，每次差转图像信噪比都会降低，处理起来十分麻烦。而数字信号由于只有“0”和“1”两种电平，信号传输几千公里后，噪声不积累，只要接收到的信号中噪声电平不超过有用信号电平的1/2，就可恢复出与原始图像一模一样的质量。6.1.4模拟电视的缺陷与数字电视的优点（3）提高了信道传输能力一路模拟标准清晰度电视（SDTV）的传输速率是5Mbps；而一路数字高清晰度电视（HDTV）的传输速率是20Mbps。（4）可实现5.1路（5.1路具有6个音频信道：中心、左、右、左环绕、右环绕和低频增强信道（0.1信道）数字环绕立体声。（5）实现加密/解密和加扰/解扰处理较容易，便于开展各类有条件接收的收费业务，使电视的个性化服务和特殊服务在实际中得以方便实现。（6）利用数字音频/视频压缩技术，在现有1个模拟电视频道带宽（8MHz）范围内，能传送4-6路标准清晰度的电视节目或1路HDTV和一路标准清晰度的节目。（7）功能扩展容易。不需要电话线，通过机顶盒就可以上网、交互、远程教育等。6.1.4模拟电视的缺陷与数字电视的优点6.1.5数字电视广播系统的组成1.数字电视广播系统组成及各部分的功能数字电视的组成：包括前端、传输与分配网络、终端以及遵循的各种标准。图6-3为数字电视广播系统构成方框图。6.1概述(1)数字电视前端数字音视频信号在前端的处理过程是首先将视频和音频模拟电视信号分别经采样、量化和编码，转换成数字电视信号。然后，音视频数字电视信号分别进行压缩编码，得到各自的基本流(ES)，再与数据及其他控制信息复用成传送流(TS)，完成信源编码。(2)数字电视信号传输信道数字电视信号传输信道有三种：卫星传输、有线传输和地面传输，既可单向传输也可双向传输，其传输标准见第11章中的介绍。6.1.5数字电视广播系统的组成(3)数字电视终端数字电视终端可采用数字电视接收器(机顶盒)加显示器方式，数字电视接收一体机(数字电视接收机)，也可以使用PC机。但若使用PC机其接收方式有两种：电视信号接收卡或外置机顶盒。数字电视终端的详细工作过程见第12章中的介绍。6.1.5数字电视广播系统的组成2.数字电视信号的编解码遵循的标准－MPEG2数字电视广播系统完成它所承载的任务，必须遵循严格的标准要求，下面简单介绍数字电视信号的编、解码应遵循的标准。MPEG是活动图像专家组

(MovingPictureExpertGroup)，它是一个国际标准化组织，负责开发活动图像数据和声音数据的编码、解码和同步等标准。这个专家组开发的标准称为

MPEG标准，到目前为止，已经开发和正在开发的

MPEG标准有:MPEG1、MPEG2、MPEG4、MPEG7、MPEG21等。数字电视广播图像和声音的编解码主要遵循MPEG2标准，但随着数字电视“家族”的扩大，编解码也在升级，如网络电视（IPTV）使用的标准MPEG4（兼容MPEG2）。6.1.5数字电视广播系统的组成MPEG-1标准，是一个直接与数字电视广播有关的高质量图像和声音编码标准。MPEG-2标准适用于VCD光存储介质、广播、电视、计算机等多媒体通信领域，高清晰度电视HDTV编码压缩用的MPEG-3也包含在MPEG-2标准中。（MPEG-3没有定义，就被MPEG-4所取代，因此它没有版权，才使它的应用最广泛。）MPEG-2音频与MPEG-1兼容，它们都使用相同种类的编码译码器；支持线性PCM和DolbeyAC-3（audiocodenumber3）编码；定义了与MPEG-1音频格式不兼容的先进音频编码MPEG-2AAC（advancedaudiocoding）；它是一种非常灵活的声音感知编码标准，支持的采样频率可从8kHz到96kHz，可支持48个主声道、16个配音声道和16个数据流；具有许多先进的选择、多种运动估计方法和两种扫描方式；具有很高的压缩率和图像质量。6.1.5数字电视广播系统的组成

模拟电视信号的数字化分3个步骤进行：采样（抽样或取样）、量化和编码。采样是在时间上将连续的模拟信号变成离散的脉冲信号，用一定时间间隔的信号样值序列，来代替连续的模拟信号。采样频率按采样定理要求必须大于信号频率带宽的两倍以上，防止混叠现象发生；量化则是在幅度上对模拟信号进行离散化处理，即把采样后的值分成许多区段，每一区段的所有值都用一个单一的值来表示；编码是将采样、量化后的离散信号转换成数字编码脉冲，用0或1表示。因此，就可以进行存储和压缩编码了。6.2模拟电视信号的数字化过程6.2.1模拟信号采样1.模拟信号的采样过程模拟信号采样过程如图6-4(a)所示。6.2模拟电视信号的数字化过程在模拟信号通路中设计一个由采样脉冲控制的电子开关，当脉冲到来时开关合上，模拟信号通过它并把此时的电压值保持在电容器Co上，而在脉冲过去后开关即刻打开。这样，就把时间上连续的模拟信号变成了离散的脉冲信号。图中采样的时刻是to、tl、t2、t……，此刻采样保持原理电路的开关K闭合，在电容C0上取得相应时刻模拟信号幅度的瞬时值是……（称为样值序列），并将该值保持到下一采样时刻。图6-4模拟信号采样、量化和编码过程示意图6.2模拟电视信号的数字化过程

相邻采样间的历时，称为采样周期。每秒含有的采样周期数称为采样频率。经过采样，时间和幅度连续变化的模拟信号，变成时间上离散、大小不等的一系列的采样值，如图6-4(b)所示。图6-4模拟信号采样、量化和编码过程示意图6.2.1模拟信号采样2.采样定理（奈奎斯特采样定理）采样定理是选择采样频率的理论依据，即对于一个包含最高频率为的模拟信号，当选择的采样频率满足时，经过采样后的离散信号序列能够包含原模拟信号的全部信息，并能通过反转换和低通滤波，可以不失真地恢复出原模拟信号。这个定理又称为奈奎斯特采样定理，频率称为奈奎斯特频率。根据采样定理,只要采样频率不低于信号中最高频率成分的2倍，即采样周期不长于信号中变化最快成分变化周期的1/2，那么时间上离散但足够密集的一系列采样值就不会丢失原时间上连续的模拟信号的全部信息量。6.2.1模拟信号采样(a)满足采样定理

(b)不满足采样定理图10-5模拟信号采样后的频谱分布及频谱混叠图6-5(b)为采样频率低于信号中最高频率成分2倍，不满足采样定理的示意图。表现到频谱分布上，将发生频谱混叠，终端不再能从中单独取出原始信号的频谱成分。又由于混叠部分各频率成分间频率互相组合，会产生多种干扰成分，其中包括频率较低的，这些干扰成分对视频，形成较稀疏的干扰花纹；对音频，产生低频差拍声。图6-5(a)所示为采样频率为模拟信号最高频率成分的2倍，满足采样定理的情况，采样后，窄脉冲序列的频谱展宽为图中的一系列频谱成分，它们的能量逐渐减小。它们的中心频率分别为采样频率的各个整数倍，两侧排列着上下边带。终端用虚线示意的低通滤波器取出原始信号频谱成分，即可恢复原信号。分量编码是指对模拟彩色图像信号中的亮度信号(Y)和两个色差信号(R-Y)、(B-Y)分别进行采样、量化及编码。在分量编码中，由于不受色度副载波的影响，而且与彩色电视制式的关系不大，为了便于国际间电视节目的交换，采样频率应能兼容625行/50场和525行/60场两种扫描体制。根据采样定理，要求采样频率，一般选，并使为行频的整数倍。综合上述要求，采样频率具体值的选定如下：6.2.1模拟信号采样3.采样频率的选择6.2.1模拟信号采样(1)亮度信号的采样频率及每行的采样点数由于亮度信号的上限频率为5.5～6MHz，采样频率可选为

MHz；考虑应为行频的整数倍对于625行制式的行频KHz，对于525行制式的行频KHz，为了满足兼容两种制式的要求，就在13.2MHz附近选定。根据两种制式行频的最佳公倍数，故亮度信号的采样频率选定为13.5MHz。对于625行制式，每行采样点数为：/=13.5MHz/15.625KHz=864；对于525行制式，每行采样点数为：/=13.5MHz/15.734264KHz=858.(2)两个色差信号的采样频率及每行的采样点数

对于两个色差信号(R-Y)和(B-Y)，因为其上限频率均为2.8MHz以下，近似为亮度信号上限频率的一半，为了方便起见，色差信号的采样频率选为：6.2.1模拟信号采样MHz对于625行制式，色差信号每行采样点数为864×1/2＝432；对于525行制式，每行采样点数为858×1/2＝429。（3）亮度信号和两个色差信号三者的采样频率比例关系亮度信号和两个色差信号三者的采样频率比例关系为：故把这种选择采样频率的方式称为4:2:2标准，这就是分量编码中采样频率的选择。6.2.1模拟信号采样4.复合编码中采样频率的选择上述的分量编码方式中没有受色度副载波的影响，因此可以方便地实现各种制式的兼容，是一种较好的A/D转换方案。但在复合编码中，因为模拟复合电视信号中包含有色度副载波，为避免采样信号与色度副载波的高次谐波产生的差拍成分窜入视频信号中形成网纹干扰，采样频率应选择为色度副载波频率的整数倍，通常选

在PAL制中，MHz，故n=4时的采样频率为：

MHz=17.72MHz色度载波频率

与行频

的关系为可以得到每行的采样点数为:

/=4/×（284－1/4）=4（284－1/4）=11356.2.1模拟信号采样5.音频信号采样频率

的选择

电视伴音信号的A/D转换也与图像信号A/D转换相似，包括采样、量化和编码。音频信号采样频率的选择原则也是根据奈奎斯特采样定理，即采样频率

。音频信号中上限频率

选取的原则是演播室内的高保真音频信号取为20kHz，传输用或普通音频信号取15kHz。通常采样频率

选为

在复合全电视信号直接编码方式中，音频信号的采样频率

也应为行频的整数倍。考虑在分量编码方式中，亮度信号采样频率为13.5MHz，即与各种电视制式的行频成整数倍的关系。故音频采样频率

最后选定为

MHz=48KHz满足

的条件，这里同样取

=20KHz。6.2.1模拟信号采样模拟信号采样后，各样值的大小仍可能为幅度连续改变的模拟信号取值范围内的任一值。为了把样值表示成某种精度的数字，实现样值大小的离散化，需经量化处理。量化：就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。每级对应一个数值，落在相邻两个级别之间的采样值，一般按四舍五入方法，用其邻近值近似。编码：就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换图10-4(b)是采样值量化和编码过程的示意图。6.2模拟电视信号的数字化过程6.2.2电视信号的量化1.电视信号的量化过程图中假定把0～10V的样值20等分，称各级为量化等级，简称量化级。这样，各级间的差为0.5V，称为量化级差。若所有的量化级差均相等，则称线性量化。将0～10V的各采样值按四舍五入，近似成邻近的量化级的过程即为样值的量化。由这种近似带来的误差，称量化误差。量化误差相当于引入了噪声，称为量化噪声。6.2模拟电视信号的数字化过程2.量化比特数的选择

量化级越多，量化级差（步长）越小，量化误差越小，处理和传输越困难，反之，亦然。所以，量化既要尽量减少量化级数，又要使量化失真尽量小。采样脉冲量化级数通常用一个十进制数来表示，这个十进制数称为样值，常用自然二进制码字来代表，二进制码字位数越多，量化精度越高。所谓量化比特数是指要区分采样脉冲的所有量化级需要几位二进制数。例如，要区分8个量化级，只要用3位二进制数（23＝8）就可以，这时就称8个量化级的量化比特(bit)数为3，或者称其为3比特量化。

6.2.2电视信号的量化

图6-4(b)所示的例子，量化级为20级，需要5位二进制码字来表示，

25＝32个二进制码，用其中的20个，即可分别代表可能出现的20种量化值，从而把各量化值编码成不同的二进制码字。量化等级M与量化比特数n的关系为：

M＝2n

或n＝log2M6.2.2电视信号的量化在数字电视系统中，亮度信号和两个色差信号分别采用线性量化。依据对视觉特性所做大量测试数据的统计结果，每个采样值按8bit量化，每个量化值对应1个8位自然二进制码字。为提高电视节目制作质量，电视演播室可采用10bit线性量化，但最后播出的电视节目精度都是8bit。8位二进制码共有28=256个不同的8位二进制码字，可分别分配给8bit精度的256个量化值。对于声音信号，由于动态范围较大，而且要求信噪比又高，量化比特数取14～16bit，甚至到20～24bit。6.2.2电视信号的量化1.自然二进制码模拟电视信号经过采样和量化后，变为时间上和幅度上均为离散的信号，然后分别赋予二进制代码，并把它们排列起来组成数字信息流（数据流），并把这种编码方式称为自然二进制编码。例如，若量化后的脉冲电平分别为0、1、2、3、4、5、6、7V，则它对应的二进制编码依次为：000、001、010、011、100、101、110、111。顺便指出，有时也把对模拟信号的采样、量化、编码的全过程，即模拟信号变换为数字信号的全过程称为数字编码。6.2模拟电视信号的数字化过程6.2.3电视信号的编码过程（1）数码率（比特率）

对于一个模拟电视信号来说，若其采样频率为

，量化比特数为n，则二者的乘积n就是该模拟信号数字化后每秒钟需要处理的比特数。该比特数称为数码率或比特率。例如，视频亮度信号的采样频率

为13.5MHz，量化比特数n=8bit，可计算出相应的数码率M=13.5×8=108Mbit/s。采样频率越高，量化比特数越大，数码率就越高，所需要的传输带宽就越宽。6.2.3电视信号的编码过程(2)自然二进制码的优缺点自然二进制码和二进制数一一对应，简单易行。它是权重码，每一位都有确定的大小，从最高位到最低位依次为2n，2n-1，…，4，2，1，可以直接进行大小比较和算术运算，在解码中可以直接由D/A转换器转换为模拟信号。缺点是相邻电平的代码之间可能有较大的差别，例如十进制的7与8之间每位二进制码都要改变。这样，在D/A转换时，数字电路可能产生较大的尖脉冲电流，形成干扰。另外，当发生误码时可能产生较大误差。例如，如果第一位发生误码，则可能使量化电平从9变为1，或者从1变为9，信号电平偏差大。6.2.3电视信号的编码过程2.格雷码

格雷码

(交替二进制码)可以克服自然二进制码的上述缺点，格雷码相邻两个量化电平等级之间只有一个码值改变。因此，当发生误码时，译码后恢复的模拟信号误差小些。但格雷码不是权重码，每位码值不能直接代表相应的十进制的大小，无法直接进行大小比较和运算，在还原模拟信号时，需要先还原成自然二进制码，再还原出模拟信号，因此电路比较复杂。6.2.3电视信号的编码过程6.3.1视频信号的编码方式在模拟电视信号中，视频信号有全电视信号（或称复合彩色电视信号）、三基色信号R、G、B和亮度信号Y、色差信号R-Y、色差信号B-Y之分，与其相对应的编码方式也分为两种，即分量编码与复合编码。6.3视频信号编码方式与演播室编码标准1.分量编码分量编码是将三基色信号R、G、B分量或亮度和色差信号Y、B-Y、R-Y分别编码成二进制的脉冲编码调制(PCM)信号。分量编码的优点是编码与制式无关，便于制式转换和统一。目前已形成了国际统一的标准；由于Y、R-Y、B-Y单独编码，可采用时分复用方式，从而有效地避免亮色互窜，可获得高质量的图像；亮度信号Y用较高的码率传送，两个色差信号R-Y、B-Y可用较低的码率传送，但总的码率比较高，设备价格相应较贵。10.3.1视频信号的编码方式2.复合编码复合编码是将复合彩色电视信号直接编码成二进制的脉冲编码调制(PCM)信号。复合编码的优点是码率低些，设备较简单，适用于在模拟系统中插入单个数字设备的情况。缺点是图像的质量不好；由于数字电视信号的采样频率必须与彩色副载波频率保持一定的关系，而各种彩色电视制式的副载波频率各不相同，难以选择统一的国际标准。目前多数国家认为，复合编码较合适的方案是8bit量化和选择4作为采样频率。

10.3.1视频信号的编码方式6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议

目前，我国正处于由模拟电视信号向数字电视信号的过渡时期。这就必然造成演播室内模拟电视设备和数字电视设备共存，因此，电视信号的格式也会既有模拟电视信号的格式又有数字电视信号的格式，多种格式的电视信号的产生电路方框图如图10-6所示。6.3视频信号编码方式与演播室编码标准图10-6电视信号多种格式的产生电路方框图6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议以模拟摄像机为例，它首先完成光像信号的光电转换，并进行一系列处理后得到R、G、B三基色信号，然后对三基色信号进行“加工”处理，便得到多种格式的视频信号。然后将三基色信号经矩阵电路变换，得到一个亮度信号和两个色差信号(Y、R-Y、B-Y)；再通过复合编码，模数A/D转换，以及并行、串行变换等产生出复合模拟、模拟分量信号及串行复合数字、串行数字分量等信号。6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议为了便于国际间电视节目的交换，使625行电视系统与525行电视系统之间兼容，国际电信联盟(ITU)通过了“ITU-RBT.601号建议”（CCIR-601），为各种不同制式的电视信号的数字化提供了一个统一的交换平台。系统中的许多重要参数，如采样率、每行有效采样数、量化方式、信号接口等，对525行和625行的不同制式的电视信号都相同，并确定以分量编码作为电视演播室数字编码的国际标准。不论是PAL制，还是NTSC制电视，Y、R-Y、B-Y三个分量的采样频率分别为13.5MHz、6.75MHz和6.75MHz；采样后采用线性量化，每个样点的量化比特数，用于演播室的为10bit，用于传输的为8bit；Y、R-Y、B-Y三个分量样点之间的比例为4:2:2。6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议1.分量4:2:2数字编码标准(1)4:2:2标准是用作演播室数字设备及相互连接或国际节目交换时的数字化标准，亮度信号采样频率为13.5MHz，两个色差信号R-Y、B-Y采样频率为亮度信号采样率的一半——6.75MHz（高分辨率的图像采样率为18MHz，主要是用于16:9宽高比的系统进行采样）。6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议(2)量化电平等级及码位的分配对于亮度信号Y，选用8bit均匀量化，量化等级为M=28=256，代码电平从0～255，用8位二进制数表示时为00000000～11111111。为了防止过载，在正极性的模拟视频信号的最大峰值(即白峰电平)与最高量化电平第255级(或二进制数11111111数码)之间留出20个量化级的空余。模拟信号的最低电平(即黑色电平)比最低量化级高出15个量化级。因此，模拟信号实际的动态范围在16～235量化级之间，即在二进制代码00010000～11101011之间，共包含220个量化级。量化前模拟亮度信号的电平变化范围和量化后的量化电平等级及相应的二进制代码如图10-7所示。6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议对于色差信号R-Y和B-Y，也是8bit量化。同理，为了防止量化过载，上、下两端均留出15个量化级。所以，模拟色差信号量化后的动态范围是在16～240量化级之间。相应的二进制代码为00010000～11110000，中心量化电子处在128量化级上，即二进制代码为

10000000。量化前的两个色差信号的电平变化范围、量化后的电平等级及相应的二进制代码如图10-8所示。图10-7亮度信号量化电平分配6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议图10-8色度信号量化电平分配6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议2.其他格式的分量标准（1）分量4:4:4标准对于图像信号源以及特殊情况之下的高质量图像，可以选用比4:2:2更高的标准，在ITU-RBT.601建议中给出了4:4:4标准，即亮度信号和每个色差信号采样频率均选为13.5MHz，三个信号Y、R-Y、B-Y(或者用Y、CB、CR表示)的采样频率之比为4:4:4。6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议（2）分量4:1:1标准和2:1:1标准对于普通的新闻采访和窄带传输编码，又可以选用低些的标准，虽未正式规定，但许多国家公认，以4:1:1或2:1:1标准较为合适。4:1:1标准的亮度信号采样频率为13.5MHz，每个色差信号采样频率为3.375MHz，三个信号的采样频率之比为4:1:1；同理2:1:1标准的亮度信号采样频率为6.75MHz，每个色差信号采样频率为3.375MHz，三个信号的采样频率之比为2:1:1。

上述几种标准可以很方便地实现相互兼容或交换。当从高标准转为低标准时，可使采样点数按比例减少，称为数字信号抽选；当从低标准转为高标准时，可使采样点按比例增加，称为数字信号内插。6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议（3）分量4:2:0标准分量4:2:0标准是从4:2:2标准演变过来的。为进一步减少数据量，在保证亮度信号采样频率13.5MHz不变的情况下，将色度信号的传输行降低一半，也可以说，在保证亮度信号采样点不变的情况下，将色度信号的采样点数目减少一半(降低其垂直清晰度)。分量4:2:0标准也是十分重要的，目前相当一部分数字电视广播采用这种格式。6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议3.采样结构

图6-9示出了4:4:4、4:2:2和4:2:0格式数字分量信号亮度信号和两个色差信号采样点与图像在二维空间上的对应关系。O为Y信号采样点

●B-Y信号采样点

●R-Y信号采样点

图10-9数字分量信号格式示意图6.3.2演播室分量电视信号数字编码标准——ITU-RBT.601建议基