高清晰电视技术培训

高清晰度数字电视技术简介石家庄广播电视台制作部2011.09当前第1页\共有110页\编于星期三\13点内容提要红色字体内容为必考内容，每条内容都会成为考题。蓝色字体内容为需要理解内容，做为选考内容。黑色字体内容为了解内容，不懂可以不去理解，有兴趣可以好好学习一下，考试的时候不考。当前第2页\共有110页\编于星期三\13点内容提要清晰度（分辨率）的表达方法电视信号的数字化数字电视格式的表示法数字电视信号的码率NTSC国家和地区的59.94i逐行扫描和隔行扫描高清与标清电视的差别当前第3页\共有110页\编于星期三\13点什么叫高清？高清晰电视应是一个透明系统，一个正常视力的观众在距该系统显示屏高度的三倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表演时所得到的印象——ITU（国际电信联盟的定义）高清概念当前第4页\共有110页\编于星期三\13点清晰度（分辨率）的表达方法不同行业表达清晰度（分辨率）的方法电视清晰度的表示法线、电视线、带宽、调制度胶片清晰度的表示法每毫米线对（LinePair/mm）计算机图形、数码相机清晰度表示法像素总的趋势是不同的行业都采用像素表达清晰度数字电视和数字电影的拍摄和显示都采用了有限像素的器件如CCD、CMOS、LCD、PDP。电视/电影信号数字化后其取样点数量是有限的。采用像素有利于统一不同行业有关清晰度的表达方法。当前第5页\共有110页\编于星期三\13点电视清晰度的表达法

–线、电视线、带宽、调制度模拟电视时代用“线”或“电视线”表示清晰度垂直清晰度垂直清晰度用线数表示，与有效扫描行数相关垂直清晰度一般相当于有效扫描行数的50–70%（科尔系数）在理想的极端条件下其最大值与有效扫描行数相同当前第6页\共有110页\编于星期三\13点水平清晰度–绝对清晰度（线）水平清晰度的两种表达法绝对清晰度：线相对清晰度：电视线绝对清晰度的定义:水平方向上实际显示的黑白线条数例如，在水平方向上显示400条线(黑色/白色各200条)时称水平清晰度为400线当前第7页\共有110页\编于星期三\13点水平清晰度–相对清晰度（电视线）相对清晰度考虑了画面宽高比的因素因为电视画面的宽高比是4:3，所以在象素宽高尺寸相同的条件下水平方向上能够容纳的象素数量是垂直方向上的4/3倍例如，在线距相同的情况下垂直方向显示300条线时水平方向上能够显示400条线当前第8页\共有110页\编于星期三\13点相对清晰度（电视线）为了在同一系统中用相同的度量方法表示不同方向上的清晰度，在电视技术中把画面宽高比与水平方向上显示线条数的乘积称为电视线例如，在水平方向上显示400条线时称水平清晰度为 400x3/4=300电视线当前第9页\共有110页\编于星期三\13点相对清晰度（电视线）因为用电视线表达的水平清晰度是相对值，所以在显示相同线条数量的情况下画面宽高比不同时水平清晰度是不同的。例如，同样在水平方向上显示400条线时如果画面宽高比是16:9则水平清晰度为400x9/16=225电视线。当前第10页\共有110页\编于星期三\13点水平清晰度–带宽与调制度电视的水平清晰度还可以用带宽或调制度表示带宽与调制度是频率与电平（幅度）之间的函数关系，是MTF（调制传输函数）在电视技术中的专用表述。带宽是在约定电平值的位置计量频带宽度电视技术中经常使用的三种带宽0dB带宽，最大电平处对应的带宽-1dB带宽，与0dB相比电平下降10%处对应的带宽-3dB带宽，与0dB相比电平下降30%处对应的带宽调制度是在约定频率点的位置计量电平值例如标清摄像机以0.5MHz的输出幅度作为参考电平，5MHz频率点的输出电平与参考电平之比即为调制度，用百分比表示。当前第11页\共有110页\编于星期三\13点某电视系统的幅度–频率特性0dB带宽4MHz-1dB带宽5MHz-3dB带宽6MHz6MHz调制度70%5MHz调制度90%当前第12页\共有110页\编于星期三\13点电视信号传输带宽与水平清晰度的关系标准清晰度电视(ITURBT.601-2)在水平方向上显示400条黑色和白色线条相当于在一行的有效扫描期间(53.3微秒)内使正弦波变化200次

200个周期/53.3微秒=3.75MHz

53.3μS内正弦波变化200个周期1行当前第13页\共有110页\编于星期三\13点标清传输带宽与水平清晰度的关系标准清晰度电视画面宽高比为4:3时在水平方向上显示400条黑白线称水平清晰度为400线或300电视线

每1MHz带宽相当于

300电视线/3.75MHz=80电视线/1MHz

或400线/3.75MHz=107线/1MHz标准清晰度电视亮度信号的0dB传输带宽为6MHz，相当于水平清晰度 6MHzx80电视线/1MHz=480电视线 或6MHzx107线/1MHz=640线 （ITU-RBT.601-5规定的标清亮度信号0dB带宽为5.75MHz，但实际产品的0dB带宽大多为6MHz）重现720线需要的带宽为 720/107=6.75MHz(取样频率13.5MHz的1/2)当前第14页\共有110页\编于星期三\13点高清传输带宽与水平清晰度的关系高清晰度电视(ITU-RBT.709-3)在水平方向上显示400条黑色和白色线条相当于在一行的有效扫描期间(25.858微秒)内使正弦波变化200次

200个周期/25.858微秒=7.734MHz25.858μS内正弦波变化200个周期1行当前第15页\共有110页\编于星期三\13点高清传输带宽与水平清晰度的关系高清晰度电视画面宽高比为16:9，在水平方向上显示400条黑白线称水平清晰度为400线或225电视线

每1MHz带宽相当于

225电视线/7.734MHz=29电视线/1MHz

或400线/7.734MHz=52线/1MHz高清晰度电视亮度信号的0dB传输带宽为30MHz，相当于水平清晰度 30MHzx29电视线/1MHz=870电视线 或30MHzx52线/1MHz=1550线重现1920线需要的带宽为1920/52=37.125MHz(取样频率74.25MHz的1/2)当前第16页\共有110页\编于星期三\13点电影胶片清晰度的表达方法–线对胶片采用每毫米线对（LinePair/mm）表示清晰度电视与胶片对清晰度的定义不同胶片：400线清晰度是指400线对（LinePair），显示400线对就是800条线电视：400线清晰度是指显示400条线，相当于胶片的200线对当前第17页\共有110页\编于星期三\13点数字影像清晰度的表达方法–像素像素是组成图像的最小单位数字影像（如数码相机等）和计算机图形处理采用像素表示清晰度传送彩色图像需要RGB（或Y/B-Y/R-Y）三个独立的分量，因此每个像素实际上都是由3个单色像素组成的用像素表达数字电视清晰度标清数字电视480/60i：每行720个取样点（亮度），每帧有效扫描线480行

720x480，每帧画面34万像素576/50i，每行720个取样点（亮度），每帧有效扫描线576行

720x576，每帧画面41万像素高清数字电视1080i或P：每行1920个取样点（亮度），每帧有效扫描线1080行

1920x1080，每帧画面207万像素720P：每行1280个取样点（亮度），每帧有效扫描线720行

1280x720，每帧画面92万像素当前第18页\共有110页\编于星期三\13点清晰度表达方式小结表达清晰度的方式电视采用线、电视线摄影胶片采用每毫米线对（LinePair/mm）计算机图形处理采用像素上述三种表达方式的优点是简单直观，缺点是不够严谨调制传输函数（MTF）优点：可以准确清晰地表达系统性能缺点：不够简单直观带宽和调制度带宽和调制度实际上就是MTF在电视行业的应用特例常用表示法用带宽描述系统性能用调制度描述摄像机的清晰度像素既可以表达拍摄、显示和放映设备的清晰度，也可以表达系统性能当前第19页\共有110页\编于星期三\13点电视信号的数字化数字化就是把在时间轴和电平轴上连续变化的模拟电视信号离散化包括电视信号在内的各种信息的原始形态都是模拟的，需要用有限的取样点和有限的电平阶去表现在时间和电平上无限变化的模拟信号取样取样就是把电视信号在时间轴上离散化，用有限像素表现无限清晰的景物根据尼奎斯特定理，只要了解了取样频率（单位时间内的取样点数）就知道了该系统能够传输信号的带宽，也就是清晰度量化量化就是把电视信号在电平（幅度）轴上离散化，用有限的灰度阶表现无限的灰度只要了解了量化比特就知道了该系统所能达到的最高信噪比当前第20页\共有110页\编于星期三\13点电影、模拟电视和数字电视看电影相当于隔着一个巨大的旋转扇叶观看活动的景物观众看到的只是在两个扇叶之间未被遮挡的画面，当旋转的扇叶挡住眼睛的时候观众什么都看不到。实际上这也是一种取样，这个取样就是把空间运动离散化，用有限数量的静止画面表达在空间上连续运动的景物。看电视相当于隔着一个旋转的扇叶和帘子观看景物扇叶的旋转速度就是场频或帧频。帘子的缝隙相当于扫描线，观众只能看到帘子缝隙间的景物，被帘子挡住的部分看不到。帘子的缝隙数量越多相当于扫描线越多，图像的垂直清晰度就越高。扫描也是一种取样，这个取样就是在垂直方向上对两维空间画面离散化，用有限数量的水平扫描线表达完整的静止画面。看数字电视相当于隔着一个旋转的扇叶和筛子观看景物电视信号数字化后原来在时间轴上连续变化的每行信号被离散化成了有限的取样点。筛子水平方向上的孔越多相当于取样点越多也就是取样频率越高，图像的水平清晰度就越高。当前第21页\共有110页\编于星期三\13点胶片电影看电影相当于隔着一个巨大的旋转扇叶观看景物当前第22页\共有110页\编于星期三\13点模拟电视看电视相当于隔着一个旋转的扇叶和帘子观看景物当前第23页\共有110页\编于星期三\13点数字电视看数字电视相当于隔着一个旋转的扇叶和筛子观看景物当前第24页\共有110页\编于星期三\13点正交取样正交取样是指在每行扫描线上的取样点都处于相同的位置，把这些样点用直线连接起来，连线与扫描线正交正交取样是图形和图像计算机处理的基础正交取样结构对人的视觉干扰小，目前所有演播室分量数字电视标准都采用了正交取样结构实现正交取样的条件是取样频率必须是水平扫描频率（行频）的整倍数扫描线扫描线取样点取样点当前第25页\共有110页\编于星期三\13点方形像素如果每个像素在水平和垂直方向上的大小是相同的，那么在画面的垂直和水平方向上所能容纳的像素数量之比应该与画面的宽高比相同方形像素的概念最早是在计算机行业提出并实际应用的，目前计算机行业绝大多数显示标准都符合方形像素原则例如:VGA（640x480）SVGA（800x600）XGA（1024x768）UXGA（1600x1200）均符合方形像素原则只有SXGA（1280x1024）例外。方形像素有利于图形和图像的计算机处理，早期1125行高清电视标准中有效扫描行数是1035行，为符合方形像素的原则已经将有效扫描行数修改为1080行16:9宽高比高清电视系统均符合方形像素原则，如1920x1080，1280x720。而4:3宽高比的标准清晰度电视720x576和720x480都不是方形像素当前第26页\共有110页\编于星期三\13点取样结构（清晰度）在数字电视技术中经常用4:2:2、4:2:0等方式表达数字分量电视信号的取样结构。这种表示法的原始含义是亮度与色度信号的取样频率之比或取样点数量之比。例如4:2:2表示Y/B-Y/R-Y取样，色度信号的取样点数量是亮度信号的一半4:2:2:4最后的4表示键控信号的取样点数。4:4:4表示RGB取样，RGB信号的取样点数量一样。4:0:0表示每行电视信号中只有亮度信号。取样结构表示法的原始含义是亮度与色度信号的取样频率之比4:2:2，4表示亮度信号的取样频率，2和2表示两个色差信号的取样频率。4的原始含义是亮度信号的取样频率是付载波的4倍即13.5MHz（NTSC的付载波频率是3.58MHz）。2的含义是色差信号的取样频率是付载波的2倍即6.75MHz。当前第27页\共有110页\编于星期三\13点取样结构（清晰度）扩展应用目前取样结构的表示法不光代表了亮度与色度信号的取样频率之比，还用于表示亮度与色度的取样点数量之比。如果不特别说明，标清数字分量信号的4:2:2取样表示每行亮度与色差信号的取样点数量之比是720:360:360，色度信号的取样点数量是亮度信号的一半；亮度信号的带宽是6MHz，色度信号的带宽是3MHz。1920高清数字分量信号的4:2:2表示每行亮度与色度信号的取样点数量之比是1920:960:960，色度信号的取样点数量是亮度信号的一半；亮度信号的带宽是30MHz，色度信号的带宽是15MHz。如果说明亮度取样点数量是1440取样结构是4:2:0，那么色度信号水平和垂直方向取样点数量就是720和540，分别是亮度信号1440和1080的一半，仿照4:2:0的说法也可以称为3:1.5:0（如果把1920称为4按比例计算1440就是3）。当前第28页\共有110页\编于星期三\13点4:4:4（RGB）的取样结构N行N+1行N+2行N+3行GBR当前第29页\共有110页\编于星期三\13点4:2:2（Y/R-Y/B-Y）的取样结构N行N+1行N+2行N+3行YB-YR-Y当前第30页\共有110页\编于星期三\13点4:1:1（Y/R-Y/B-Y）的取样结构N行N+1行N+2行N+3行YB-YR-Y当前第31页\共有110页\编于星期三\13点4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（MPEG-2）N行N+1行N+2行N+3行YB-YR-YY4:2:24:0:0当前第32页\共有110页\编于星期三\13点4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（MPEG-1）N行N+1行N+2行N+3行YB-YR-YYYB-YR-YY当前第33页\共有110页\编于星期三\13点4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（DVB）N行N+1行N+2行N+3行YB-YYR-YYB-YYR-Y当前第34页\共有110页\编于星期三\13点不同取样方式的清晰度-标清GRBYYYCbCrCbCbCrCr720720720576576576720360360576576576720576576576180180576360360720288288720x5764:4:4取样720x5764:2:2取样720x5764:1:1取样720x5764:2:0取样当前第35页\共有110页\编于星期三\13点不同取样方式的清晰度-高清GRBYYYCbCrCbCbCrCr19201920192010801080108019209609601080108010801920108010801080480480108096096019205405401920x10804:4:4取样1920x10804:2:2取样1920x10804:1:1取样1920x10804:2:0取样当前第36页\共有110页\编于星期三\13点GRBYYYCbCrCbCbCrCr192019201920108010801080192096096010801080108014401080108010804804801080640640128010801080不同高清记录格式的取样结构（清晰度）HDD5DVCPROHDYCbCr10807207201440540540XDCAMHD4:4:44:2:23:1:13:1.5:0(基于1440的4:2:0)2.6:1.3:1.3(基于1280的4:2:2)当前第37页\共有110页\编于星期三\13点1920x1080/60i8比特4:4:4取样1492.992Mbps1920x1080/60i8比特4:2:2取样995.328Mbps1440x1080/60i8比特3:1:1取样622MbpsGRBYCbCr1920192019201080108010801920960960108010801080YCbCr14404804801080108010808比特8比特8比特不同取样结构（清晰度）的码率1920x1080/60i8比特4:2:0取样746.496MbpsYCbCr192096096010805405408比特1440x1080/60i8比特3:1.5:0取样（基于1440的4:2:0）560MbpsYCbCr144072072010805405408比特当前第38页\共有110页\编于星期三\13点

AVIDSONYPanasonicAVIDPanasonicFCPSONYDNxHD145HDCAMDVCPROHDDNxHD220HD-D5ProResHQHDCAMSR图像解晰度1280x7201920x10801920x10801280x7201920x10801280x7201920x10801920x10801280x7201920x10801920x1080比特率8

bit8bit8bit8bit10bit10bit10bit10bit亮色采样4:2:23:1:14:2:24:2:24:2:24:2:2/4:4:44:2:2/4:4:4码流145Mb135Mb100Mb22OMb235Mb145Mb220Mb440Mb440Mb目前主要高清编码比较当前第39页\共有110页\编于星期三\13点4:4:44:2:24:1:14:2:0不同取样结构的样本当前第40页\共有110页\编于星期三\13点4:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本当前第41页\共有110页\编于星期三\13点4:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本当前第42页\共有110页\编于星期三\13点4:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本当前第43页\共有110页\编于星期三\13点4:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本当前第44页\共有110页\编于星期三\13点取样结构小结把4:4:4的取样结构经预滤波（亚取样）转变成4:2:2、4:1:1或4:2:0的目的是用不压缩的方法通过降低彩色分辨率的方式减少数字电视信号的数据量。同样地，把4:4:4的取样结构经预滤波（亚取样）转变成3:1.5:0（基于1440的4:2:0）的目的也是用不压缩的方法通过降低亮度和彩色分辨率的方式减少数字电视信号的数据量。高清4:4:4适用于最高质量的节目拍摄/制作以及复杂特技如高精度色键合成。高清4:2:2是电视台高质量节目制作的标准。4:2:0适用于一点对多点的播出和发行。高清3:1.5:0（基于1440的4:2:0）适用于新闻、专题等简单制作，不适合制作复杂特技。当前第45页\共有110页\编于星期三\13点量化量化就是把电视信号在电平（幅度）轴上离散化，用有限的灰度阶表现无限的灰度。量化的比特越高传输电平的精度越高，只要了解了量化比特数就知道了该系统所能达到的最高信噪比。8比特（256灰度阶）是再现图像连续灰度的最低要求低于8比特时人眼可能分辨出灰度层级中的灰度差，出现版画感。高质量记录和制作需要10比特（1024灰度阶）。8比特256灰度阶4比特16灰度阶3比特8灰度阶当前第46页\共有110页\编于星期三\13点数字电视格式的表示法SMPTE的表示法1920x1080/60/I表示清晰度为1920x1080，垂直扫描频率60Hz，隔行扫描。1280x720/60/P表示清晰度为1280x720，垂直扫描频率60Hz，逐行扫描。最后的字母I表示隔行（Interlace）扫描，P表示逐行（Progressive）扫描。EBU的表示法1920x1080/I/25（简化表示为1080/I/25）表示每行取样点数量1920，每帧有效扫描行数1080，25帧（50场）隔行扫描。1280x720/P/50表示每行取样点数量1280，每帧有效扫描行数720，50帧逐行扫描。中间的字母I表示隔行（Interlace）扫描，P表示逐行（Progressive）扫描。在EBU表示法中最后的数字表示帧频，因此EBU的1920x1080/I/25与SMPTE的1920x1080/50/I含义完全相同，有时容易造成误解。当前第47页\共有110页\编于星期三\13点数字电视格式的表示法简化表示法因为SMPTE的表示法比较长，为求简便在很多文件中经常把SMPTE表示法简化使用。1920x1080/60/I表示为1080/60i。1280x720/60/P表示为720/60P。采用简化表示法美国的NTSC可表示为480/60i，中国和欧洲的PAL可表示为576/50i。这是目前使用最多的表示法之一。当前第48页\共有110页\编于星期三\13点数字电视格式的表示法目前数字电视格式并没有统一的表示法，因此在各种文献中也经常可以见到其它的表示法已知帧/场频时用1080i、720P表示有效扫描线数和扫描方式。已知扫描线数时用50i或60P表示帧/场频和扫描方式。有些资料用1080/50/2:1表示1080/50i，720/60/1:1表示720/60P有时用@代替/，如1080@60i，720@60P。有的文件用扫描线总数代替有效扫描线，如1125/60i，750/60P，625/50i，525/60i。欧洲经常用1080i25或1080i/25表示帧频25Hz的隔行扫描，这是从EBU表示法简化来的，相当于一般简化表示法的1080/50i。同样地，在欧洲也经常用720p50表示720/50P。1080/50i有时被表示为1080i50或1080i/50Hz。当前第49页\共有110页\编于星期三\13点数字电视信号的码率码率是在单位时间内系统所能达到的最大数据量。传输数字电视信号时信道设备(如矩阵、光端机等)的带宽必须大于通过该通道的码率。标准清晰度数字电视信号的码率。在ITU-R601数字电视标准中，采用10比特量化时亮度信号的码率为 取样频率x量化比特数=13.5(MHz)x10(Bit)=135Mbps2个色差信号的码率为

2x6.75(MHz)x10(Bit)=135Mbps总的码率为 亮度信号码率+色差信号码率=135+135=270Mbps270Mbps是数字分量演播室使用的SDI接口标准码率当前第50页\共有110页\编于星期三\13点数字电视信号的码率高清晰度数字电视信号的码率在SMPTE274M数字电视标准中，采用10比特量化时亮度信号的码率为 取样频率x量化比特数=74.25(MHz)x10(Bit)=742.5Mbps2个色差信号的码率为

2x37.125(MHz)x10(Bit)=742.5Mbps总的码率为 亮度信号码率+色差信号码率=742.5+742.5=1485Mbps高清晰度电视的码率是标准清晰度电视的5.5倍。1485Mbps是高清晰度数字分量演播室使用的HD-SDI接口标准码率。当前第51页\共有110页\编于星期三\13点数字电视信号的有效码率有效码率(视频有效码率)是在单位时间内与视频信号有关的数据量。因为在电视信号的水平和垂直消隐期间内没有视频信息，所以有效码率一般只是码率的60-80%。当使用磁带、硬盘或光盘存储数字视频信号时可以只记录有效码率代表的视频信息。当前第52页\共有110页\编于星期三\13点数字电视信号的有效码率标准清晰度数字电视信号的有效码率在ITU-R601数字电视标准中，采用8比特量化时480/60i(NTSC)亮度信号的有效码率为 每行的取样点数x有效扫描行数x量化比特数x帧频

=720x480x8x30=82.944Mbps2个色差信号的有效码率为

2x360x480x8x30=82.944Mbps总的有效码率为 亮度信号有效码率+色差信号有效码率

=82.944+82.944=165.888Mbps(480/60i)576/50i(PAL)总的有效码率为

720x576x8x25x2=165.888Mbps(576/50i)480/60i与576/50i的有效码率相同当前第53页\共有110页\编于星期三\13点数字电视信号的有效码率高清晰度数字电视信号的有效码率在SMPTE274M数字电视标准中，采用8比特量化时1080/60i信号格式亮度信号的有效码率为 每行的取样点数x有效扫描行数x量化比特数x帧频

=1920x1080x8x30=497.664Mbps2个色差信号的有效码率为

2x960x1080x8x30=497.664Mbps总的有效码率为2x497.664=995.328Mbps(1080/60i)1080/50i信号格式的有效码率为

1920x1080x8x25x2=829.44Mbps(1080/50i)高清晰度电视1080/60i的有效码率是标准清晰度电视480/60i(NTSC)的6倍1080/50i的有效码率是576/50i(PAL)的5倍当前第54页\共有110页\编于星期三\13点NTSC国家和地区的59.94i在NTSC标准中为避免彩色副载波对亮度信号和音频载波的干扰，各种频率之间必须满足下述关系：彩色副载波是二分之一行频的整倍数(1/2行频间置)音频载波是行频的整倍数为满足NTSC彩色信号与原黑白电视信号的兼容性要求，音频载波频率4.5MHz不能更改，因此行频取4.5MHz/286=15734Hz(比黑白电视的15750Hz低1/1000)帧频取15734/525=29.97Hz(比黑白电视的30Hz低1/1000)场频取29.97x2=59.94Hz(比黑白电视的30Hz低1/1000)所有频率均同比下降千分之一(F/1.001)当前第55页\共有110页\编于星期三\13点NTSC国家和地区的59.94i在美国等采用NTSC的国家和地区中，为满足标准清晰度与高清晰度电视信号相互转换的要求，高清晰度电视采用了与NTSC相同的场频59.94Hz，因此与60Hz相比所有相关频率均同比下降千分之一，例如取样频率由74.25MHz下降为74.25MHz/1.001=74.176MHz行频由67.5KHz下降为67.433KHz场频由60Hz下降为59.94Hz应称为59.94i，但习惯上仍然称其为60i与NTSC相同，编辑1080/59.94i格式的高清晰度信号时需按失落帧方式处理在NTSC国家和地区进行电影/电视转换时由于60i的场频降低了千分之一，与此相对应24P的帧频也降低为23.976在NTSC国家和地区凡是与电视有关的设备其频率均按降低1/1000处理，只是用于电影制作时仍然采用24P而非23.976P当前第56页\共有110页\编于星期三\13点逐行扫描和隔行扫描电视采用扫描的方法把两维静止画面分解成若干行一维的扫描线，构成一幅完整画面的全部扫描线叫电视帧。最简单的扫描方式是逐行扫描，每帧图像由电子束顺序地一行接着一行连续扫描而成，下一帧扫描线的位置与上一帧完全相同。为了在有限的带宽资源条件下提高图像刷新率，模拟电视采用了2:1隔行扫描。2:1隔行扫描是把一帧电视画面分两次交错扫描，下一场扫描线的位置与上一场相差一行，在空间上两个相邻电视场的扫描线位置相隔一行。当前第57页\共有110页\编于星期三\13点逐行扫描和隔行扫描逐行扫描：一帧电视画面一次连续扫描完成优点： -没有隔行扫描所特有的帧间闪烁感。

-有利于图形和图象的计算机处理。

-长时间观看眼睛不易疲劳。缺点： 与相同场频的隔行扫描方式相比数据量大一倍。应用： 美国DTV的480/60P，720/60P，1080/24P，计算机显 示器。隔行扫描：一帧电视画面分两次交错扫描完成优点： 与相同帧频的逐行扫描方式相比数据量只有一半。缺点： -帧间闪烁感觉明显(特别是大屏幕显示)。 -不利于图形和图象的计算机处理。

-长时间观看眼睛容易疲劳。应用： 已经播出和准备播出的大多数电视系统。当前第58页\共有110页\编于星期三\13点隔行与逐行扫描隔行扫描主要应用于电视广播，例如1080/60i（59.94i）和50i1080/50P、1080/60P（59.94P）的数据量是50i或60i的两倍，其取样频率也是50i或60i的两倍，目前还没有实际应用1080/50i和60i的取样频率为74.25MHz1080/50P和60P的取样频率为148.5MHz逐行扫描有两种传输方式P：逐行传输，需要使用专用的逐行传输接口Psf：逐行分段传输，可以使用现有的隔行传输接口用于制作和节目交换的逐行扫描格式1080/24P（23.976P）1080/25P1080/30P（29.97P）用于制作和播出的逐行扫描格式720/60P（59.94P）当前第59页\共有110页\编于星期三\13点逐行扫描隔行扫描的两场逐行与隔行扫描当前第60页\共有110页\编于星期三\13点逐行与隔行扫描标清时代电视几乎全部采用隔行扫描。高清电视既采用隔行也采用逐行扫描。高清采用逐行扫描拍摄和制作的原因之一是拍摄和显示器件的逐行化，大屏幕电视主要使用平板显示器件等离子显示屏（PDP），液晶显示屏（LCD）LCD，DLP芯片投影芯片。显像管采用灵活的扫描寻址方式，不需要逐一驱动每个像素，既适用于隔行也适用于逐行显示。PDP、LCD、DLP是有限像素的面阵列显示器件，这种采用XY寻址的显示方式需要逐一驱动每个像素单元。平板显示器件显示的都是逐行扫描图像，一般把PDP、LCD、DLP等称为逐行扫描显示器件。不论输入信号是何种扫描方式也不论清晰度高低在平板显示器件中都要被转换成与显示面板物理像素数量相同的清晰度显示。如果在拍摄、制作和显示等环节都采用逐行扫描方式可以避免信号的隔行、逐行转换带来的图像质量损失。当前第61页\共有110页\编于星期三\13点Psf-逐行分段传输P与Psf是两种不同的逐行扫描信号传输方式P:Progressive

-一帧一帧地传输逐行扫描信号。Psf:Progressivesegmentedframe-逐行分段传输，即把一帧逐行扫描的电视信号分成奇数场和偶数场分别传送。Psf的信号传输结构与隔行扫描相同，采用Psf传输可以使逐行扫描信号与大部分只支持隔行扫描格式的记录、制作和显示设备兼容。配置了Psf接口的设备能够用Psf方式输入/输出逐行扫描信号，不过它不能接收或传送不分段的逐行扫描信号。配置了逐行扫描传输接口的设备只能输入/输出不分段的逐行扫描信号，它们不能与带有Psf接口的设备交换逐行扫描节目。录像机、摄像机上的逐行接口都只支持Psf，部分非线性制作设备配置了P和Psf两种接口。当前第62页\共有110页\编于星期三\13点Psf-逐行分段传输当前第63页\共有110页\编于星期三\13点Psf-用隔行接口传输逐行信号1080/25P拍摄的图像采用25P传输时，只有支持25P逐行传输接口的记录、制作和显示设备才能接收并处理这种逐行扫描信号。采用25Psf传输时所有支持1080/50i的录像机、切换台和监视器等隔行设备都可以把25Psf当作50i直接记录、处理和显示。如果接收端的逐行设备也支持Psf传输方式，那么在接收端通过Psf接口就可以把分成两场传输的逐行扫描信号合成成一帧。所有支持1080/60i（1080/59.94i）的隔行设备也可以用于1080/30Psf（1080/29.97Psf）逐行信号的传输、记录和显示。当前第64页\共有110页\编于星期三\13点Psf与隔行扫描信号的差别逐行的Psf每帧取样一次得到一帧画面，再把这一帧分成两场分别传送，在接收端这两场仍然可以合成为一个完整的帧。隔行扫描每帧取样两次，即每场取样一次这两场是在不同的时间取样得到的，在拍摄运动图像时两场的取样时间不同所以这两场图像在空间上不能完全重合。拍摄活动画面时不能把隔行扫描得到的两场合成成一帧完整的画面。隔行或逐行是由拍摄决定的，传输或记录都不会改变。当前第65页\共有110页\编于星期三\13点25P逐行与50i隔行扫描的取样结构比较25P逐行扫描第1帧第2帧50i隔行扫描第1场(奇数场)第2场(偶数场)第3场(奇数场)第4场(偶数场)当前第66页\共有110页\编于星期三\13点25Psf的取样和传输结构25P逐行扫描第1帧第2帧25Psf传输奇数场偶数场奇数场偶数场25Psf接收第1帧第2帧当前第67页\共有110页\编于星期三\13点偶数场奇数场Line1Line2Line3Line4Line5Line6Line7Line8Line9逐行Psf传输–每帧取样一次分成两场传输1帧=奇数场+偶数场当前第68页\共有110页\编于星期三\13点隔行扫描–每帧取样两次无法再合成为一帧Line1Line3Line5Line7Line9Line2Line4Line6Line8..1帧=奇数场+偶数场Line1Line2Line3Line4Line5Line6Line7Line8Line9奇数场偶数场当前第69页\共有110页\编于星期三\13点用于制作与交换的逐行扫描格式-24P1080/24P–用于电影拍摄时是1920x1080@24P，用于电视制作时是1920x1080@23.976P，为了方便经常把23.976P简称为24P。主要用于数字电影的拍摄、制作以及节目交换可以转换成胶片在普通影院里放映。下变换至480/24P压缩成逐行扫描的MPEG2文件用于DVD发行。3-2下拉变换至1080/60i或下变换成480/60i播出。24P刷新频率太低直接显示时图像闪烁感太强，需要转换后显示。通过Psf转换成1080/48i（1080/24Psf）3-2下拉变换至1080/60i3倍帧频显示–转换为1080/72P，在显示设备中每帧重复显示3次当前第70页\共有110页\编于星期三\13点每秒24幅画面每帧画面曝光时间1/24秒旋转

胶片片门1秒钟24帧25帧30帧胶片PAL(625/50)NTSC(525/60)电影与电视画面拍摄的对比当前第71页\共有110页\编于星期三\13点1080/24P图像1/24秒…...…...…...…...…...…...…...…...…...…...…...…...…...…...…...…...123456781:1以帧为单位的视频压缩数据文件24P电影电视转换美国和日本用于电视播出的24P帧频实际上是24/1.001=23.976

当前第72页\共有110页\编于星期三\13点3-2下拉变换（2-3下拉变换）1234567811122333445556677788F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2每秒24幅胶片画面或24P逐行扫描图像1080/60i或480/60i333322223-2下拉变换通过对每幅画面重复3次-2次的顺序把24幅画面转换成60场电视信号在美国和日本60i实际上是59.94i当前第73页\共有110页\编于星期三\13点用于制作和交换的逐行扫描格式-25P1080/25P-1920x1080@25P，简称25P，应用范围与24P几乎完全相同25P与24P的差别24P主要应用于60Hz的国家和地区：3-2下拉变换至1080/60i。25P主要应用于50Hz的国家和地区：通过Psf转换至1080/50i或下变换成576/50i(PAL)标清隔行信号播出。下变换至576/25P压缩逐行MPEG2文件用于DVD发行。25P刷新频率太低直接显示时图像闪烁感太强，需要转换后显示通过Psf转换成1080/50i（1080/25Psf）。2倍或3倍帧频显示–转换为1080/50P或75P，在显示设备中每帧重复显示2次或3次。当前第74页\共有110页\编于星期三\13点25P至50i（25Psf）转换123456781122334455667788F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F222222222每秒25幅胶片画面或25P逐行扫描图像1080/25Psf或576/25Psf（1080/50i或576/50i）25P至50i转换通过对每幅画面重复2次的方法把25幅画面转换成50场电视信号当前第75页\共有110页\编于星期三\13点用于制作和交换的逐行扫描格式-30P1080/30P

-1920x1080@30P，实际上使用的是29.97P，简称30P，主要应用于60Hz国家和地区的高清晰度数字电视节目制作和交换。30P逐行节目可以很容易地通过Psf传输方式转换成1080/60i（即30Psf）的高清隔行信号或下变换成480/60i（NTSC）标清隔行信号用于播出。30P刷新频率太低直接显示时图像闪烁感太强，需要转换后显示通过1080/30Psf显示成1080/60i。2倍帧频显示–转换为1080/60P，在显示设备中每帧重复显示2次。在美国采用1080/60i作为传输（播出）格式的电视台其制作格式有三种。用于交换和发行的电影、黄金时段电视剧、专题节目采用逐行制作的24P或30P。新闻特别是体育节目、直播采用隔行扫描的60i。当前第76页\共有110页\编于星期三\13点扫描格式的转换在实际工作中有时需要把不同垂直扫描频率、不同扫描格式的素材相互转换。市场上已经有支持各种高清扫描格式互转的产品供货，但这些转换器的价格不菲，转换质量也受到各种因素的限制。利用现有的高清录像机可以实现一些比较简单的扫描格式转换，经过这种简单转换的图像质量与转换前没有差别。从逐行向隔行的转换是信息的分拆传输或减少的过程，处理简单容易，不会造成图像质量的损失。而从隔行向逐行的转换需进行增加信息的内插（Interpolation）处理，不论采用多么昂贵的设备转换后的图像质量都不如原始拍摄的逐行信号好，因此除非必要应该尽量避免隔行至逐行的转换处理。当前第77页\共有110页\编于星期三\13点扫描格式的转换-逐行转逐行24P与25P的转换需要把24P的磁带素材转换成25P时只要把HDCAM或HDCAMSR录像机的系统设置成25P，录像机就会加快重放速度把24P磁带按每秒25格的速度重放因为重放速度加快所以重放素材的时间会缩短4%，100分钟的节目变成了96分钟重放速度的变化会造成音频取样频率的变化，因此数字音频输出的音质可能会有问题（间或有很小的噼啪声），可以使用模拟音频输出同理把HDCAM或HDCAMSR录像机的系统设置成24P可以实现25P至24P的转换，但由于重放速度变慢所以重放素材时间会增加4%，100分钟节目变成了104分钟23.976P与24P的转换把HDCAM或HDCAMSR录像机的系统设置成24P时就可以把23.976P的素材重放成24P，因为速度加快了1/1000所以节目时间会缩短1/1000当前第78页\共有110页\编于星期三\13点扫描格式的转换-逐行转隔行23.976P（24P）至59.94i（60i）转换把24P的逐行扫描信号转换成60i就是所谓3-2下拉变换。有些型号的索尼录像机可以选装下拉变换板，还有的型号已经内置了下拉变换功能，把具有下拉变换功能录像机的系统设置成23.976P时就可以在转换输出接口输出59.94i的隔行扫描信号。25P（或24P）至50i转换把25P转换成50i实际上就是把25P用25Psf传输，只要把索尼录像机系统设置成25Psf或50i，就可以把25P的素材输出成25Psf或50i信号。25Psf可以被所有支持50i的设备当作隔行信号接收，如果接收端支持25Psf就会被识别成25Psf。系统设置成25Psf或50i的录像机也可以把24P或23.976P的磁带重放成50i。与24P（23.976P）转换成25P的情况相同，因为重放速度加快所以重放素材的时间会缩短4%当前第79页\共有110页\编于星期三\13点拍摄建议因为24P、25P和30P每秒拍摄的画面数量只有50i或60i的一半，所以在拍摄推、拉、摇、移这类运动镜头时会出现与电影胶片拍摄相同的抖动现象，其表现是画面中的物体移动不够平滑对已经习惯了隔行电视拍摄的摄影师来说，采用传统电视摄像机操作方式拍摄24P、25P时由于镜头推、拉、摇、移的速度过快，拍摄的运动镜头画面会出现明显的抖动现象，看起来很不舒服已经习惯于胶片拍摄的电影摄影师可以很容易地过渡到24P、25P数字拍摄，而对于没有拍摄过胶片电影的电视摄影师来说必须学习使用拍摄胶片电影的方法才能拍好24P、25P24P、25P逐行扫描主要用于拍摄数字电影或可能转换成胶片在影院放映的节目由于24P、25P已经成为国际电视节目销售和交换市场上的主要高清扫描格式，有条件时建议准备用于国际交流的高清节目（如高清文献类纪录片等）也采用24P或25P拍摄只用于电视播出的节目采用50i或60i隔行拍摄当前第80页\共有110页\编于星期三\13点HD-SDI高清晰度串行数字分量接口高清晰度数字电视使用符合SMPTE292M标准的串行数字分量接口传输数字分量电视信号及其内嵌的多路数字音频信号和辅助数据取样频率为74.25MHz量化电平10比特码率1485Mbps通道编码也采用了对相位不敏感的不归零反相扰码（NRZI），即在接收端检测到信号电平变化时为1，信号电平不变时为0使用75欧姆BNC连接器和75欧姆同轴电缆，用8281电缆时最大传输距离100米使用专用同轴电缆时传输距离可以达到200米长距离传输必须采用光纤当前第81页\共有110页\编于星期三\13点HD-SDI接口传输的信号格式信号格式传输方式有效码率（10比特量化）1080/60i1080/60i1244.16Mbps1080/30P1080/30P1080/30Psf1080/50i1080/50i1036.8Mbps1080/25P1080/25P1080/25Psf1080/24P1080/24P995.328Mbps1080/24Psf720/60P720/60P1105.92Mbps注：除表中列出的60i、30P、24P和60P外实际使用的还有比这几个频率低1/1000的垂直扫描频率，其码率比表中列出的值降低1/1000，行频、帧频以及取样频率也降低了1/1000当前第82页\共有110页\编于星期三\13点超过1.5G码流信号的传输HD-SDI能够传输的最高码率是1485Mbps（1.5Gbps），超过1485Mbps码率的信号如4:4:4高清RGB全带宽信号（1866.24Mbps）或1080/50P、1080/60P（2488.32Mbps）逐行扫描信号必须采用两条HD-SDI电缆传输，这就是SMPTE372M标准的“双链接”传输方式为了实现用一条电缆“单链接”传输4:4:4或1080/60P信号的目标，SMPTE完成了可以传输3Gbps码率的HD-SDI串行数字接口的标准化文件SMPTE424M，不过目前还没有支持3Gbps码率HD-SDI接口的产品供货当前第83页\共有110页\编于星期三\13点数字显示接口DVI和HDMI可用于短距离连接LCD显示器、LCD或DLP投影机传输逐行扫描高清晰度数字电视信号（RGB），DVI用于专业设备，HDMI用于民用设备DVI有纯数字的DVI-D和数字/模拟兼容的DVI-I两种接口DVI-D型接口共有24根插针，具有单链接（SingleLink）和双链接（DualLink）两种工作模式不论单链接还是双链接都只使用一个插头和一条电缆单链接时只使用24根插针中的一半即12根插针，双链接时使用全部的24根插针单链接时DVI-D可以支持720/60P（最高85P）逐行扫描显示双链接时可以支持1080/60P（最高85P）逐行扫描显示HDMI高清晰度多媒体接口HDMI（HighDefinitionMultimediaInterface）是在DVI的基础上经过改进发展出来的，增加了数字版权保护HDCP功能与DVI相比HDMI增加了多声道数字音频传输功能，因此更适用于高清晰度家庭影院设备之间的连接HDMI的标准是由HDMI论坛（HDMIFounder）制定的插头的针脚与DVI兼容但采用了不同的封装尺寸，HDMI的插头尺寸只有DVI的一半多一点目前HDMI传输的信号格式与DVI相同当前第84页\共有110页\编于星期三\13点DVI与HDMI的外观和尺寸DVIHDMI当前第85页\共有110页\编于星期三\13点DVI-D传输的信号格式链接方式使用插针数量传输码率最高分辨率DVI单链接12针3.96Gb/s(时钟频率165MHz)计算机显示UXGA(1600x1200)/60HzSXGA(1280x1024)/85HzHDTV显示1080/60i(1920x1080/60场，隔行)720/60P(1280x720/60帧，逐行，最高85帧)DVI双链接24针2x3.96Gb/s(时钟频率165MHz)计算机显示QXGA(2048x1536)/60Hz当前第86页\共有110页\编于星期三\13点高清电视技术标准国际标准国际电信联盟：ITU-RBT.709-5国家标准美国电影电视工程师协会：SMPTE274M，SMPTE296M中国国家广电总局：GY/T155-2000欧广联：EBU-TECH3299当前第87页\共有110页\编于星期三\13点ITU-RBT.709-5建议书部分内容

–1080P&i每行有效样点数1920每帧有效扫描行1080取样结构正交取样像素形状方形像素画面宽高比16:9每帧扫描行数1125行(原1250行标准已经取消)垂直扫描类型逐行或2:1隔行扫描垂直扫描频率（逐行）逐行23.976/24/25/29.97/30/50/59.94/60帧垂直扫描频率（隔行）隔行50/59.94/60场取样频率亮度74.25MHz，色度37.125MHz取样频率(1080/50P、60P)亮度148.5MHz，色度74.25MHz0dB带宽亮度30MHz，色度15MHz量化电平8或10比特注：垂直扫描频率为23.976、29.97、59.94Hz时取样频率比表中列出的值降低了1/1000当前第88页\共有110页\编于星期三\13点SMPTE274M部分内容

–1080P&i每行有效样点数1920每帧有效扫描行1080取样结构正交取样像素形状方形像素画面宽高比16:9每帧扫描行数1125行垂直扫描类型逐行或2:1隔行扫描垂直扫描频率（逐行）逐行23.976/24/25/29.97/30/50/59.94/60帧垂直扫描频率（隔行）隔行50/59.94/60场取样频率亮度74.25MHz，色度37.125MHz取样频率(1080/50P、60P)亮度148.5MHz，色度74.25MHz0dB带宽亮度30MHz，色度15MHz量化电平8，10或12比特（单链接时不能传输12比特信号)注：垂直扫描频率为23.976、29.97、59.94Hz时取样频率比表中列出的值降低了1/1000当前第89页\共有110页\编于星期三\13点广电总局GY/T155-2000部分内容–1080/24P&50i每行有效样点数1920每帧有效扫描行1080取样结构正交取样像素形状方形像素画面宽高比16:9每帧扫描行数1125行垂直扫描类型逐行或2:1隔行扫描垂直扫描频率（逐行）逐行24帧垂直扫描频率（隔行）隔行50场取样频率亮度74.25MHz，色度37.125MHz0dB带宽亮度30MHz，色度15MHz量化电平8或10比特当前第90页\共有110页\编于星期三\13点SMPTE296M部分内容–720P每行有效样点数:1280每帧有效扫描行:720取样结构:正交取样像素形状:方形像素画面宽高比:16:9每帧扫描行数:750行垂直扫描类型:逐行扫描垂直扫描频率:

23.976/24/25/29.976/30/50/59.94/60帧取样频率:亮度74.25MHz，色度37.125MHz量化电平:8或10比特注：垂直扫描频率为23.976、29.97、59.94Hz时取样频率比表中列出的值降低了1/1000当前第91页\共有110页\编于星期三\13点EBU-TECH3299部分内容–720P每行有效样点数:1280每帧有效扫描行:720取样结构:正交取样像素形状:方形像素画面宽高比:16:9每帧扫描行数:750行垂直扫描类型:逐行扫描垂直扫描频率:50帧取样频率:亮度74.25MHz，色度37.125MHz量化电平:8或10比特注：720/50P是EBU推荐的高清传输格式和4种高清制作格式之一，其它3种高清制作格式是1080/50i、1080/25P和1080/50P当前第92页\共有110页\编于星期三\13点不同国家和地区采用的高清扫描格式扫描格式使用国家和地区1080/60i美国CBS，HBO，NBC等，日本，韩国，台湾地区，部分南美国家720/60P美国ABC，FOX，ESPN1080/50i澳大利亚，中国，香港，新加坡720/50P欧洲（尚未开始实际的720/50P播出）注：1.实际播出的60i和60P都是相关频率同比降低1/1000的59.94i和59.94P2.欧洲的一些电视台已经开始用1080/50i播出高清节目当前第93页\共有110页\编于星期三\13点高清电视标准高清晰度电视的标准主要有两种1080i和P720P隔行的1080/50i、60i和逐行的720/50P、60P用于播出和制作1080/24P、25P和30P只用于节目制作和交换1080/50P和60P还没有实用化地域分布规律在原NTSC国家和地区中除了美国的ABC和FOX采用了720/60P（720/59.94P）以外高清播出大多采用了1080/60i（1080/59.94i）在原PAL国家和地区中大部分采用了1080/50i欧广联（EBU）建议用720/50P作为欧洲的高清播出格式，720/50P、1080/50i、1080/25P和1080/50P用于高清制作目前欧洲已经开始播出的高清节目都是1080/50i。表7示出了不同国家和地区采用的高清扫描格式当前第94页\共有110页\编于星期三\13点高清数字电视技术标准小结国际标准化组织如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（中国国家广电总局）均符合ITU标准，但涵盖的范围可能比ITU小ITU等国际标准一般叫作“建议书”而不称为“标准”，看起来只是“建议”但具有事实上的