1、 仅供内部使用海康威视版权所有 1 ITU601、ITU656 视频格式说明文档作者 柳睿仅供内部使用海康威视版权所有 2 目录1. 概述 .31.1 模拟电视信号制式 .31.2 数字电视信号产生原因 .41.3 YCRCB 颜色空间 .42. ITU601、ITU656 .52.1 ITU601 编码格式 .52.2 ITU656 传输方式 .7仅供内部使用海康威视版权所有 3 1. 概述1.1模拟电视信号制式模拟电视信号由图像信号和六种辅助信号（行同步、场同步、行消隐、场消隐、槽脉冲与均衡脉冲信号）组成。图像信号是电视系统传送的图像信息， ，在场扫描正程和行扫描正程期间传送，行扫描和场扫
2、描同时进行，电子束的扫描稍向右下倾斜，消隐信号使电子束在行场扫描逆程期间截止，同步信号使电视机的播放与放射完全同步，辅助信号保证扫描的准确性。图像信号的行周期为 64us，其中正程 52us，逆程 12us，行消隐信号的脉宽为12us，场消隐信号脉宽为 1.6ms，相当于 25 个行周期。行同步信号用以保证电子扫描在水平方向的同步，脉冲宽度 4.7us，在行扫描结束后的 1.3us 发出。场同步信号用以保证扫描在垂直方向的同步，脉冲宽度为 160us，前后均有 5 个均衡脉冲，使奇场和偶场的复合同步信号经积分电路后的波形几乎一样，用以保证隔行扫描的准确信，场同步头上开有 5 个槽，宽度 4.7
3、us，在场同步脉冲期间，起到行同步脉冲的作用，从而消除图像顶部的不同步现象。仅供内部使用海康威视版权所有 4 1.2数字电视信号产生原因电视信号是通过摄像机对自然景物的扫描并经过光电转换形成的，模拟电视存在着诸多缺陷，如多次传输和复制后会形成噪声积累，信号的线性、非线性失真，亮色干扰、行间闪烁等等，这些缺陷大多可通过将模拟信号转换为数字信号进行处理、存储、控制和传输来解决，数字系统完成的是对模拟电视信号进行抽样和量化。1.3YCrCb 颜色空间颜色空间是一个三维坐标系统，每一种颜色由一个点表示，在 RGB 颜色空间中，红、绿、蓝是基本元素。YCrCb 空间由一个亮度信号 Y 和两个色差信号 C
4、rCb 组成，它从全彩色图像中产生一个黑白图像，然后提取三个颜色信号转换为两个额外的信号来描述颜色，将这三个信号组合可产生一个全彩色信号。其中“Y ”表示亮度（Luma ） ，也就是灰阶值；“Cr”和“Cb”则定义了颜色的两个方面-色调和饱和度，如果只有 Y信号分量，那么图像就是黑白灰度图像，采用 YCrCb 空间解决了彩色电视与黑白电视的兼容问题，使黑白电视也能接收彩色电视信号。RGB 与 YCbCr 的转换关系如下式表示：Y=0.299R+0.587G+0.114BCr=(0.500R-0.4187G-0.0813B)+128Cb=(-0.1687R-0.3313G+0.500B)+128
5、人类视觉系统对亮度的敏感程度比色度高，如果对色差信号的采样频率比对亮度信号使用的采样频率第，这种采样称为图像子采样，可利用人的视觉特性来节省信号的数据量，而又不明显影响彩色图像的效果。目前使用的子采样格式有如下几种：仅供内部使用海康威视版权所有 5 (1)4:4:4这种格式不是子采样格式，在每条扫描线上每四个连续的采样点取 4 个亮度 Y 样本，4 个色差 Cr 样本和 4 个色差 Cb 样本。每个像素用 3 个样本表示。(2)4:2:2这种子采样格式在每条扫描线上每四个连续的采样点取 4 个亮度 Y 样本，2 个色差 Cr 样本和 2 个色差 Cb 样本。每个像素用 2 个样本表示。(3)4
6、:1:1这种子采样格式在每条扫描线上每四个连续的采样点取 4 个亮度 Y 样本，1 个色差 Cr 样本和 1 个色差 Cb 样本。每个像素用 1.5 个样本表示。(4)4:2:04:2:0 是 YUV 格式的一种，属于 planar format。4:2:0 并不意味着只有 Y,Cb 而没有Cr 分量。它指得是对每行扫描线来说，只有一种色度分量以 2:1 的抽样率存储。相邻的扫描行存储不同的色度分量，也就是说，如果一行是 4:2:0 的话，下一行就是4:0:2，再下一行是 4:2:0.以此类推。对每个色度分量来说，水平方向和竖直方向的抽样率都是 2:1，所以可以说色度的抽样率是 4:1。 PA
7、L 制式和 SECAM 制式的色彩系统特别适合于用这种方式来存储。(5)4:2:1虽然此系统己在技术上定义存在，但只有非常少的软、硬件编解码器使用。Cb 水平清晰度为 Cr 的两倍，以及亮度清晰度的四分之一。这样为证明了人的肉眼对于蓝色和黄色的空间上敏感度，比红色和绿色的弱。NTSC 系统相似以上算法，将蓝色和黄色的清晰度减弱，令其清晰度比亮度为低。2. ITU601、ITU6562.1ITU601 编码格式ITU-R Recommendation BT.601，简称 Rec.601 或者 BT.601（或者它的前身，CCIR 601） ，是 1982 年由 ITU-R 发布的一个标准，用于将
8、各行数位视讯讯号进行数位化。ITU601 采用 YCrCb 颜色空间，建议使用 4:2:2 的数字分量编码标准。电视信号数字化抽样频率首先应满足奈奎斯特采样定理，即抽样频率至少要等于仅供内部使用海康威视版权所有 6 视频带宽的两倍，对于数字分量编码，ITU601 建议亮度抽样频率为三大制式行频公倍数 2.25MHz 的 6 倍，即 13.5MHz，对现行电视制式而言，亮度信号的最大带宽为6MHz， 13.5 2*6=12MHz，符合奈奎斯特定理，两个色差信号的采样频率均选为亮度信号的一半，即 6.75MHz。对于 625 行/50 场制式：每行亮度取样点 13.5MHz/15625Hz=864
9、 点/行；色度取样点 6.75MHz/15625Hz=432点/行。对于 525 行/60 场制式：每行亮度取样点 13.5MHz/15750Hz=858 点/行；色度取样点 6.75MHz/15750Hz=429点/行。ITU601 建议两种制式有效行内的取样点亮度信号取 720 个，两个色差信号各取360 个，这样就统一了数字分量编码标准，有效行亮度信号与两个色差信号的取样点数之比为 4:2:2(720:360:360)，每一行的采样时间为 720/13.5MHz=53.333us，而模拟行正程为 52us，相差 1.33us，共 18 个采样点，将数字正程的第 09 点在数模转换时用来形
10、成消隐的后肩，第 712719 点用来形成模拟行消隐的前肩，数字行的第 10711 点的持续时间为 702/13.5MHz=52us，用于传送图像内容。对于 625/50 制式的电视信号，每一场的有效行数为 288 行，奇数场为第 23 行 第310 行，偶数场为第 336 行 第 623 行，奇数场的场消隐为奇数场有效行的前 24 行，偶数场的场消隐为有效行的前 25 行，如下图所示，数字奇数场共 312 行，数字偶数场共313 行。当对每个取样点采用 8 比特量化时，亮度信号的量化级为 16235，黑电平对应于量化级 16，白电平对应于量化级 235。每个色差信号分配 224 个量化级，色
11、差信号的零电平对应于量化级 128。当使用 10 比特量化时，其高 8 位与 8 比特量化的数据格式一样，表示整数，最低两位表示小数。仅供内部使用海康威视版权所有 7 2.2ITU656 传输方式ITU656 是隶属于 ITU-R BT.601 的一个子协议。601 是演播室数字电视编码参数标准，而 656 则是 601 的数字接口标准。601 采用 16 位数据并行传输，Y 、Cr、Cb 同时传输，行场同步单独输出，656 采用 8/10 位数据传输，串行数据传输，传输速率是 601的 2 倍，行场同步信号嵌入在串行数据当中。以 625/50 制式为例，BT.656 一帧图像由一个 625
12、行、每行 1728 字节的数据块组成，其中第 23310 行为偶数场视频数据，第 336623 行为奇数场视频数据，其余行为场消隐信号。每行数据包含行消隐信号、EAV、SAV、视频数据信号。视频数据的排列顺序为Cb、Y 、Cr、Y，每行开始的 288 字节为行控制信号，开始的 4 字节为 EAV（有效视频结束） ，紧接着 280 个固定填充数据，最后是 4 字节的 SAV 信号（有效视频起始） 。BT.656 每行的数据结构如图所示。SAV 和 EAV 信号前三字节为 FF、FF 、00，最后 1 字节 XY 表示该行位于整个数据帧的位置及 SAV、EAV 标志。最高位 bit7 为固定数据
13、1；F=0 表示偶场，F=1 表示奇场；V=0 表示该行为有效视频数据，V=1 表示该行为场消隐； H=0 表示为 SAV 信号，H=1 表示为 EAV 信号；P3P0 为校验码，P3=V 异或 H；P2=F 异或 H；P1=F 异或 V；P0=F 异或 V 异或 H；仅供内部使用海康威视版权所有 8 消隐期间的 Cb，Y，Cr，Y 信号的消隐电平为 80h，10h，80h，10h。在行、场消隐器件可传输辅助数据（ANC） 。辅助数据有数字声音（可传达多达16 路数字声音信号） 、场消隐时间码（VITC） 、监测与诊断信息等。根据辅助数据插入位置的不同，辅助数据可分为行辅助数据（HANC）和场辅助数据（VANC） 。HANC 允许插在所有的数字行消隐内，即从 EAV 后开始到 SAV 前结束的期间，可以传送一个或几个小辅助数据块，总长不超过 280 个字（625/50 ） 。VANC只允许插在场消隐期间的各行有效部分（从 SAV 后到 EAV 开始前） ，可传输多达1440 个字的大辅助数据块。ITU656 视频接口由 8 根或 10 根并行数据线和 1 根 27MHz 的时钟信号组成。
