数字视频技术第3章
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GY/T 158-2000,（参照 ITU-R BS. 647-2） 本标准规定了广播和电视演播室的各种数字音频设备 之间相互连接的接口规范，包括接口的信号格式、电气参 数和机械连接方法。 标准规定采用串行接口数据格式，数字音频以48 kHz 频率取样，每个样值最多为24比特精度传输单声道或立体 声节目，时钟基准和辅助信息同音频数据同时传送。该接 口允许使用32 kHz或44.1 kHz 取样信号。
Y CR CB
1 1 1
2
3 2 2
4
5 3 3
6
7 4 4
8
9 5 5
10 11 12 13 6 6 7 7
CB1 Y1 CR1 Y2 CB2 Y3 CR2 Y4 CB3 Y5 CR3 Y6…… CB360 Y719 CR360 Y720 ……
数据块 像素
数字有效行 最后取样
OH 数字帧组成结构
辅助数据的插入位置
数字音频信号参数
标准：GY/T 156-2000《演播室数字音频参数》 数字声音信源参数：
44.1KHz是考虑和电视信号相适应：
f s 50 （场） 294(行） 3（样值）=44.1KHz
1、数字音频声道数 2路记录的声道分配 声轨 1 2 声道 L （左声道） R （右声道） 4路记录的声道分配 声轨 声道
1
2 3 4
L（左声道）
R （右声道） C （中央声道） MS（单声环绕声道）
8路记录的声道分配
声轨 1 2 3 4 5 6 7 8 声道 L（左声道） R （右声道） C （中央声道） LFE（低频增强声道） LS（左环绕声道） RS （右环绕声道） F（自由使用） F（自由使用）
2、取样频率 取样频率优选48kHz，也可以选用32kHz或44.1kHz。
固定正交取样结构
4：2：0 分量取样结构
取样参数
4： 4： 4 Y 取样频率 （MHz） R-Y B-Y Y 每帧有效 行数 R-Y B-Y Y 每行有效 象素数 R-Y B-Y 13.5 13.5 13.5 576 576 576 720 720 720 4： 2： 2 13.5 6.75 6.75 576 576 576 720 360 360 4： 2： 0 13.5 6.75 6.75 576 288 288 720 360 360 4 ： 1： 1 13.5 3.375 3.375 576 576 576 720 180 180
量化比特数：8比特（或10比特）。 量化级数：256（或1024） 在量化之前，为了将三个分量归一化到相同的动态范 围，需来自百度文库对红色差信号R-Y和蓝色差信号B-Y进行压缩
CR CB
0.5 (R Y ) 0.701 0.5 (B Y ) 0.886
归一化后 Y：0～1 CR：－0.5～0.5 CB：－0.5～0.5
固定正交取样结构
奇数行 偶数行 奇数行样点 偶数行样点
2、分量编码方式
分量编码：对亮度信号和两个色差信号分别进 行取样、量化和编码。
（1）取样 选择原则： 奈奎斯特定理 正交取样 兼顾NTSC、PAL制 考虑比特率尽可能小
fs 2 fmax 12 MHz MHz u 12
n n f H ffss
数字视频信号量化电平分配
1,0为归一 化电平
700mv 1 20级保护带 235（EB）白电平
8bit量化
255（FF）保护电平 254（FE） 15级保护带
8bit量化
255（FF）保护电平 254（FE） 240（F0）
Y
220级
Cr
Cb
220级
0v 0
16（10）黑电平 16级保护带 16级保护带 1（01） 0（00）保护电平
733
367 367
数字有效行 第一个取样
Y CR CB
719 720 721 722
360 360 361 361
863 864 1
432 432 1 1
2
CB 360 Y 719 CR 360 Y 720 CB 361 Y 721 CR 361 Y 722
EAV
视频定时基准信号: SAV ：有效视频起始标志，位于每个有效行起始处
16（10） 1（01） 0（00）保护电平
00，FF用 于传送同 步信息
1.000 0.922
255 11111111 235 11101011
0.063 0.000 1.000 0.941 0.502 0.063 0.000 CR
16 0 Y
00010000 00000000
255 11111111 240 11110000 128 10000000 16 0 00010000 00000000
数据比特位 第一字 FF.C 第二字 00.0 第三字 00.0 第四字 XY.0
D9 (MSB)
D8 D7 D6 D5 D4 D3
1
1 1 1 1 1 1
0
0 0 0 0 0 0
0
0 0 0 0 0 0
1
F V H P3 P2 P1
D2
D1 D0
1
1 1
0
0 0
0
0 0
P0
0 0
P0、 P1、 P2、 P3为保护比特，其值与F、V、H的值有关 F 0 0 0 0 1 1 V 0 0 1 1 0 0 H 0 1 0 1 0 1 P3 0 1 1 0 0 1 P2 0 1 0 1 1 0 P1 0 0 1 1 1 1 P0 0 1 1 0 1 0
EAV：有效视频结束标志，位于每个有效行结束处
辅助数据空间（280T） SAV
CB 367 Y 733 CR 367
CB 432 Y 863 CR 432 Y 864 CB 1 Y1 CR 1 Y2
SAV 和EAV分别由4个字组成：
其中，前三个字为固定前缀，用于定时基准
第四个字包含了场识别、场消隐和行消隐信息。
2
Cr Cb
4：2：2数字分量信号的时分复用传输
A/D A/D A/D
6.75MHz
8/10
前置滤波
2.75MHZ
前置滤波
2.75MHZ
8/10
Y
前置滤波
5.75MHZ
8/10
时 分 复 用 器
第 1个 像素
第 2个 像素
CB1 , Y1, CR1；Y2；CB3 , Y3 , CR3； ...
时钟发 生器
使用低频增强声道（LFE）时，该路声音的取样频率为 主声道取样频率的96分之一。
3、频率范围（取样频率为48kHz时） LFE声道：15Hz～120Hz 其它声道：20Hz～20kHz
4、量化比特
优选 PCM 20 比特线性量化 也可选用16、18及24比特线性量化
return
演播室数字音频信号接口
1、名词解释
接口（Interface）: 指单个发送器和单个接收器之间的单向连接。 接口包括机械连接和通过接口的数字信号 接口标准定义了机械连接方法和通过接口的数字信号格式 （ITU-R BT.656） 目前有比特并行接口和比特串行接口两种方式 通过接口的数字信号包括： 有效视频信号 数字消隐信号 定时基准信号 辅助数据信号
每行亮度总样点数
帧频：25Hz 每帧行数：625（有效行576，消隐行49） 行频：625×25Hz=15625Hz（每行64us） 亮度信号的采样频率：13.5MHz 每行总样点数：13.5MHz÷15625Hz=864 其中：有效样点720，行消隐样点144
（2）量化与编码
1 1
1 1
0 1
1 0
1 0
0 0
0 1
F=0：奇数场； F=1：偶数场 V=0：场正程； V=1：场消隐期 H=0：在SAV中； H=1：在EAV中 为了与8比特接口相兼容，D0和D1比特的值不作规定
数字场与模拟场的对应关系
奇数场（场1）：312行，场消隐24行 偶数场（场2）：313行，场消隐25行
2、帧格式
两个子帧组成一帧，192个帧组成一个音频数据块。 音频帧
X 通道1 子帧1 帧191
Y
通道2 子帧2
X Z
通道1 子帧1
Y
通道2 子帧2
X
通道1 子帧1
Y
通道2 子帧2
帧0 块起始
帧1
每一帧的第一个子帧由前置码X开始，第二个子帧由前置码Y 开始。每个数据块第0帧的第一个子帧由前置码Z开始。
f s m 2.25MHz
• 4：4：4 取样结构 R /G / B 的取样频率均为：13.5MHz 或Y/CR/CB的取样频率均为：13.5MHz 固定正交取样结构
4：4：4 分量取样结构
• 4：2：2 取样结构 Y 的取样频率：13.5MHz（是625/50及525/60 系统行频的整数倍） R-Y/B-Y的取样频率：6.75MHz 固定正交取样结构
比特并行接口
1、机械特性：25芯超小型D型接插件 10bit数据及时钟并行平衡传输（双绞线） 时钟27MHz 码型为NRZ 收发设备公共地 电缆屏蔽线 容许的电缆长度 无电缆均衡器时50米，有200米。
串行接口（SDI）
串并转换 传输码率27MW/s变为270Mbit/s 75欧姆的同轴电缆传输，BNC型标准插头
4：2：2 分量取样结构
• 4：1：1 取样结构 Y 的取样频率为：13.5MHz R-Y / B-Y 的取样频率为：3.375MHz 固定正交取样结构
4：1：1 分量取样结构
• 4：2：0 取样结构 由4:2:2结构进行内插取样获得 Y 的取样频率：13.5MHz
R-Y/B-Y每两行取一行
1.000 0.941
0.502 0.063 0.000 CB
255 11111111 240 11110000 128 10000000 16 0 00010000 00000000
return
演播室数字分量视频信号接口
演播室中，电视节目制作和编辑等各个环节都需要在不 同的数字视频设备之间相互连接。采用电缆连接时有两 种接口方式： 比特并行方式：将8比特（或10比特）的视频数据字同 时传送。需使用多芯电缆将各个比特位通过各自的专用 芯线传送。 比特串行方式：将视频数据字的各个比特以及相继的数 据字通过单一芯线顺序传送。可使用75欧姆的同轴电缆 传送。
第3章 标准清晰度电视数字化的 演播室标准
电视信号数字化 标清数字电视信号接口 数字帧组成结构 辅助数据信息及其插入位置 数字音频信号参数 数字音频信号与数字视频信号的同步
1982年CCIR通过了601号建议书，规定了“ 数字演播室分量编码标准”。现为ITU-R BT.601标准。 1993年我国制定《GB/T 14857-93演播室数 字电视编码参数规范》，等同采用了601标 准。
演播室数字编码主要参数
电视信号的数字化
模拟电视信号
取样 量化 编码
数字电视信号
复合编码方式 分量编码方式
1、复合编码方式 复合编码：将彩色复合电视信号作为一个整体 进行取样、量化和编码
（1）取样 取样结构： 取样点在画面上相对于空间和时间的分布规律。 固定正交取样结构： 每一行的取样点正好处于前一场和前一行取样点的 正下方，而且与前一帧的样点重合 。 fs＝nfH 固定正交取样结构
1、子帧格式
每个子帧分成32个时隙，编号从0至31
0 3 4 24比特音频取样字 27 28 29 30 31 MSB V U C P 前导标志 LSB
0
3 4
AUX
7 8
LSB
27 28 29 30 31
20比特音频取样字 MSB V U C P
前导标志
V：有效标志比特， “1”表示音频取样字可转换成模拟音频信号 U：用户数据比特，携带了同一子帧传输的用户数据通道的1比 特数据 C：通道状态比特，携带了同一子帧传输的通道状态信息的1比 特数据 P：偶校验比特，使时隙4～31有偶数个“1”和偶数个“0”
辅助数据信息及其插入位置
辅助数据的组成
时间码的传送：在场消隐期间传送纵向时间码（LTC）或场 消隐时间码（VITC）、实时时钟等其它时间信息或用户定 义信息； 数字声音的传送：在串行分量数字信号的消隐期间，可传 送多达16路AES/EBU 20比特的数字声音信号； 监测与诊断信息的传送：插入误码检测校验字和状态标识 位，用于检验传输后的校验字有效状态； 图像显示信息的传送：在高标清同播，4:3和16:9混用情况 下，传送宽高比标识信令。
13.5MHz
视频数据复用结构 每个取样点的三个数据Y / CB /CR按以下顺序复用 CB，Y，CR，Y，CB，Y，CR，Y · · · · · ·
1 2 3 4
CB，Y，CR，Y
719
720
视频数据的复用传输速率为： 13.5 + 6.75 + 6.75 = 27 （MW/s）
13.5×8/8 + 6.75×8/8 + 6.75×8/8 = 27 （MW/s）
Y CR CB
1 1 1
2
3 2 2
4
5 3 3
6
7 4 4
8
9 5 5
10 11 12 13 6 6 7 7
CB1 Y1 CR1 Y2 CB2 Y3 CR2 Y4 CB3 Y5 CR3 Y6…… CB360 Y719 CR360 Y720 ……
数据块 像素
数字有效行 最后取样
OH 数字帧组成结构
辅助数据的插入位置
数字音频信号参数
标准：GY/T 156-2000《演播室数字音频参数》 数字声音信源参数：
44.1KHz是考虑和电视信号相适应：
f s 50 （场） 294(行） 3（样值）=44.1KHz
1、数字音频声道数 2路记录的声道分配 声轨 1 2 声道 L （左声道） R （右声道） 4路记录的声道分配 声轨 声道
1
2 3 4
L（左声道）
R （右声道） C （中央声道） MS（单声环绕声道）
8路记录的声道分配
声轨 1 2 3 4 5 6 7 8 声道 L（左声道） R （右声道） C （中央声道） LFE（低频增强声道） LS（左环绕声道） RS （右环绕声道） F（自由使用） F（自由使用）
2、取样频率 取样频率优选48kHz，也可以选用32kHz或44.1kHz。
固定正交取样结构
4：2：0 分量取样结构
取样参数
4： 4： 4 Y 取样频率 （MHz） R-Y B-Y Y 每帧有效 行数 R-Y B-Y Y 每行有效 象素数 R-Y B-Y 13.5 13.5 13.5 576 576 576 720 720 720 4： 2： 2 13.5 6.75 6.75 576 576 576 720 360 360 4： 2： 0 13.5 6.75 6.75 576 288 288 720 360 360 4 ： 1： 1 13.5 3.375 3.375 576 576 576 720 180 180
量化比特数：8比特（或10比特）。 量化级数：256（或1024） 在量化之前，为了将三个分量归一化到相同的动态范 围，需来自百度文库对红色差信号R-Y和蓝色差信号B-Y进行压缩
CR CB
0.5 (R Y ) 0.701 0.5 (B Y ) 0.886
归一化后 Y：0～1 CR：－0.5～0.5 CB：－0.5～0.5
固定正交取样结构
奇数行 偶数行 奇数行样点 偶数行样点
2、分量编码方式
分量编码：对亮度信号和两个色差信号分别进 行取样、量化和编码。
（1）取样 选择原则： 奈奎斯特定理 正交取样 兼顾NTSC、PAL制 考虑比特率尽可能小
fs 2 fmax 12 MHz MHz u 12
n n f H ffss
数字视频信号量化电平分配
1,0为归一 化电平
700mv 1 20级保护带 235（EB）白电平
8bit量化
255（FF）保护电平 254（FE） 15级保护带
8bit量化
255（FF）保护电平 254（FE） 240（F0）
Y
220级
Cr
Cb
220级
0v 0
16（10）黑电平 16级保护带 16级保护带 1（01） 0（00）保护电平
733
367 367
数字有效行 第一个取样
Y CR CB
719 720 721 722
360 360 361 361
863 864 1
432 432 1 1
2
CB 360 Y 719 CR 360 Y 720 CB 361 Y 721 CR 361 Y 722
EAV
视频定时基准信号: SAV ：有效视频起始标志，位于每个有效行起始处
16（10） 1（01） 0（00）保护电平
00，FF用 于传送同 步信息
1.000 0.922
255 11111111 235 11101011
0.063 0.000 1.000 0.941 0.502 0.063 0.000 CR
16 0 Y
00010000 00000000
255 11111111 240 11110000 128 10000000 16 0 00010000 00000000
数据比特位 第一字 FF.C 第二字 00.0 第三字 00.0 第四字 XY.0
D9 (MSB)
D8 D7 D6 D5 D4 D3
1
1 1 1 1 1 1
0
0 0 0 0 0 0
0
0 0 0 0 0 0
1
F V H P3 P2 P1
D2
D1 D0
1
1 1
0
0 0
0
0 0
P0
0 0
P0、 P1、 P2、 P3为保护比特，其值与F、V、H的值有关 F 0 0 0 0 1 1 V 0 0 1 1 0 0 H 0 1 0 1 0 1 P3 0 1 1 0 0 1 P2 0 1 0 1 1 0 P1 0 0 1 1 1 1 P0 0 1 1 0 1 0
EAV：有效视频结束标志，位于每个有效行结束处
辅助数据空间（280T） SAV
CB 367 Y 733 CR 367
CB 432 Y 863 CR 432 Y 864 CB 1 Y1 CR 1 Y2
SAV 和EAV分别由4个字组成：
其中，前三个字为固定前缀，用于定时基准
第四个字包含了场识别、场消隐和行消隐信息。
2
Cr Cb
4：2：2数字分量信号的时分复用传输
A/D A/D A/D
6.75MHz
8/10
前置滤波
2.75MHZ
前置滤波
2.75MHZ
8/10
Y
前置滤波
5.75MHZ
8/10
时 分 复 用 器
第 1个 像素
第 2个 像素
CB1 , Y1, CR1；Y2；CB3 , Y3 , CR3； ...
时钟发 生器
使用低频增强声道（LFE）时，该路声音的取样频率为 主声道取样频率的96分之一。
3、频率范围（取样频率为48kHz时） LFE声道：15Hz～120Hz 其它声道：20Hz～20kHz
4、量化比特
优选 PCM 20 比特线性量化 也可选用16、18及24比特线性量化
return
演播室数字音频信号接口
1、名词解释
接口（Interface）: 指单个发送器和单个接收器之间的单向连接。 接口包括机械连接和通过接口的数字信号 接口标准定义了机械连接方法和通过接口的数字信号格式 （ITU-R BT.656） 目前有比特并行接口和比特串行接口两种方式 通过接口的数字信号包括： 有效视频信号 数字消隐信号 定时基准信号 辅助数据信号
每行亮度总样点数
帧频：25Hz 每帧行数：625（有效行576，消隐行49） 行频：625×25Hz=15625Hz（每行64us） 亮度信号的采样频率：13.5MHz 每行总样点数：13.5MHz÷15625Hz=864 其中：有效样点720，行消隐样点144
（2）量化与编码
1 1
1 1
0 1
1 0
1 0
0 0
0 1
F=0：奇数场； F=1：偶数场 V=0：场正程； V=1：场消隐期 H=0：在SAV中； H=1：在EAV中 为了与8比特接口相兼容，D0和D1比特的值不作规定
数字场与模拟场的对应关系
奇数场（场1）：312行，场消隐24行 偶数场（场2）：313行，场消隐25行
2、帧格式
两个子帧组成一帧，192个帧组成一个音频数据块。 音频帧
X 通道1 子帧1 帧191
Y
通道2 子帧2
X Z
通道1 子帧1
Y
通道2 子帧2
X
通道1 子帧1
Y
通道2 子帧2
帧0 块起始
帧1
每一帧的第一个子帧由前置码X开始，第二个子帧由前置码Y 开始。每个数据块第0帧的第一个子帧由前置码Z开始。
f s m 2.25MHz
• 4：4：4 取样结构 R /G / B 的取样频率均为：13.5MHz 或Y/CR/CB的取样频率均为：13.5MHz 固定正交取样结构
4：4：4 分量取样结构
• 4：2：2 取样结构 Y 的取样频率：13.5MHz（是625/50及525/60 系统行频的整数倍） R-Y/B-Y的取样频率：6.75MHz 固定正交取样结构
比特并行接口
1、机械特性：25芯超小型D型接插件 10bit数据及时钟并行平衡传输（双绞线） 时钟27MHz 码型为NRZ 收发设备公共地 电缆屏蔽线 容许的电缆长度 无电缆均衡器时50米，有200米。
串行接口（SDI）
串并转换 传输码率27MW/s变为270Mbit/s 75欧姆的同轴电缆传输，BNC型标准插头
4：2：2 分量取样结构
• 4：1：1 取样结构 Y 的取样频率为：13.5MHz R-Y / B-Y 的取样频率为：3.375MHz 固定正交取样结构
4：1：1 分量取样结构
• 4：2：0 取样结构 由4:2:2结构进行内插取样获得 Y 的取样频率：13.5MHz
R-Y/B-Y每两行取一行
1.000 0.941
0.502 0.063 0.000 CB
255 11111111 240 11110000 128 10000000 16 0 00010000 00000000
return
演播室数字分量视频信号接口
演播室中，电视节目制作和编辑等各个环节都需要在不 同的数字视频设备之间相互连接。采用电缆连接时有两 种接口方式： 比特并行方式：将8比特（或10比特）的视频数据字同 时传送。需使用多芯电缆将各个比特位通过各自的专用 芯线传送。 比特串行方式：将视频数据字的各个比特以及相继的数 据字通过单一芯线顺序传送。可使用75欧姆的同轴电缆 传送。
第3章 标准清晰度电视数字化的 演播室标准
电视信号数字化 标清数字电视信号接口 数字帧组成结构 辅助数据信息及其插入位置 数字音频信号参数 数字音频信号与数字视频信号的同步
1982年CCIR通过了601号建议书，规定了“ 数字演播室分量编码标准”。现为ITU-R BT.601标准。 1993年我国制定《GB/T 14857-93演播室数 字电视编码参数规范》，等同采用了601标 准。
演播室数字编码主要参数
电视信号的数字化
模拟电视信号
取样 量化 编码
数字电视信号
复合编码方式 分量编码方式
1、复合编码方式 复合编码：将彩色复合电视信号作为一个整体 进行取样、量化和编码
（1）取样 取样结构： 取样点在画面上相对于空间和时间的分布规律。 固定正交取样结构： 每一行的取样点正好处于前一场和前一行取样点的 正下方，而且与前一帧的样点重合 。 fs＝nfH 固定正交取样结构
1、子帧格式
每个子帧分成32个时隙，编号从0至31
0 3 4 24比特音频取样字 27 28 29 30 31 MSB V U C P 前导标志 LSB
0
3 4
AUX
7 8
LSB
27 28 29 30 31
20比特音频取样字 MSB V U C P
前导标志
V：有效标志比特， “1”表示音频取样字可转换成模拟音频信号 U：用户数据比特，携带了同一子帧传输的用户数据通道的1比 特数据 C：通道状态比特，携带了同一子帧传输的通道状态信息的1比 特数据 P：偶校验比特，使时隙4～31有偶数个“1”和偶数个“0”
辅助数据信息及其插入位置
辅助数据的组成
时间码的传送：在场消隐期间传送纵向时间码（LTC）或场 消隐时间码（VITC）、实时时钟等其它时间信息或用户定 义信息； 数字声音的传送：在串行分量数字信号的消隐期间，可传 送多达16路AES/EBU 20比特的数字声音信号； 监测与诊断信息的传送：插入误码检测校验字和状态标识 位，用于检验传输后的校验字有效状态； 图像显示信息的传送：在高标清同播，4:3和16:9混用情况 下，传送宽高比标识信令。
13.5MHz
视频数据复用结构 每个取样点的三个数据Y / CB /CR按以下顺序复用 CB，Y，CR，Y，CB，Y，CR，Y · · · · · ·
1 2 3 4
CB，Y，CR，Y
719
720
视频数据的复用传输速率为： 13.5 + 6.75 + 6.75 = 27 （MW/s）
13.5×8/8 + 6.75×8/8 + 6.75×8/8 = 27 （MW/s）