彩色数字电视简介课件

彩色数字电视简介彩色数字电视简介视觉的时间域响应特性让观察者观察按时间重复的亮度脉冲，如果闪烁频率比较低，人眼就有一亮一暗的感觉。如果闪烁频率足够高，人眼看到的则是一个恒定的亮点。闪烁感刚好消失的重复频率叫做临界闪烁频率，经测定为46HZ。电影播放过程中，每秒投射24幅画面，每幅画面投射过程中用机械挡光阀遮挡一次，这样就得到了48HZ的闪烁频率。要保持画面中物体运动的连续性，要求每秒钟摄取的画面数约为25帧左右。视觉的时间域响应特性让观察者观察按时间重复的亮度脉冲，如果闪YUV、YIQ与YCbCr颜色空间人眼对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节的分辨能力低，通常把RGB空间表示的彩色图像变换到YUV或者YIQ颜色空间。每一种彩色空间都产生一种亮度分量信号和两种色度分量信号，而且亮度信号(Y)和色度信号(U、V)是相互独立的，每一种变换使用的参数都是为了适应某种类型的显示设备。彩色电视信号中采用YIQ或者YUV空间一是为了兼容黑白电视，二是为了实现压缩。YUV、YIQ与YCbCr颜色空间人眼对彩色细节的分辨能力远YUV、YIQ与YCbCr颜色空间YUV模型用于PAL制式的电视系统，Y表示亮度，UV并非任何单词的缩写。Y=0.299R+0.587G+0.114BU=0.493(B–Y)V=0.877(R–Y)YUV空间相当于对RGB空间做了一个解相关的线性变化。U和V的比值决定色调，而(U2+V2)1/2代表颜色的饱和度。YUV、YIQ与YCbCr颜色空间YUV模型用于PAL制式的YUV、YIQ与YCbCr颜色空间YUV、YIQ与YCbCr颜色空间YUV、YIQ与YCbCr颜色空间YIQ模型与YUV模型类似，用于NTSC制式的电视系统。YIQ颜色空间中的I和Q分量相当于将YUV空间中的UV分量做了一个33度的旋转。YCbCr颜色空间是由YUV颜色空间派生的一种颜色空间，主要用于数字电视系统中。从RGB到YCbCr的转换中，输入、输出都是8位二进制格式。YUV、YIQ与YCbCr颜色空间YUV、YIQ与YCrCb颜色空间YUV、YIQ与YCrCb颜色空间清晰度（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电视清晰度的表达法

–线、电视线、带宽、调制度模拟电视时水平清晰度–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线水平清晰度–绝对清晰度（线）水平清晰度的两种表达法水平清晰度–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%某电视系统的幅度–频率特性0dB带宽-1dB带宽-3d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 电视信号传输带宽与水平清晰度的关系53.3μS内正弦波变化200个周期1行标准清晰度电视(ITURBT.601-2)在水平方向上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)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: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行高清传输带宽与水平清晰度的关系高清晰度电视(ITU-RB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)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: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线对电影胶片清晰度的表达方法–线对胶片采用每毫米线对（Lin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清晰度表达方式小结表达清晰度的方式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，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取样结构（清晰度）在数字电视技术中经常用4:2:2、4:2: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3MHz1920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）取样结构（清晰度）扩展应用4:4:4（RGB）的取样结构N行N+1行N+2行N+3行GBR4:4:4（RGB）的取样结构N行N+1行N+2行N+3行G4:2:2（Y/R-Y/B-Y）的取样结构N行N+1行N+2行N+3行YB-YR-Y4:2:2（Y/R-Y/B-Y）的取样结构N行N+1行N+24:1:1（Y/R-Y/B-Y）的取样结构N行N+1行N+2行N+3行YB-YR-Y4:1:1（Y/R-Y/B-Y）的取样结构N行N+1行N+24:2:0（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-YY4:2:24:0:04:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（MPEG-2）N4:2:0（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-YY4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（MPEG-1）N4:2:0（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-Y4:2:0（Y/R-Y/B-Y）的取样结构（DVB）N行N+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取样不同取样方式的清晰度-标清GRBYYYCbCrCbCbCrC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取样不同取样方式的清晰度-高清GRBYYYCbCrCbCbCrCGRBYYYCbCrCbCbCrCr192019201920108010801080192096096010801080108014401080108010804804801080640640128010801080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)GRBYYYCbCrCbCbCrCr1920192019201920x1080/60i8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1920x1080/60i1920x1080/60i14404:4:44:2:24:1:14:2:0不同取样结构的样本4:4:44:2:24:1:14:2:0不同取样结构的样本4:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本4:4:44:2:24:1:14:2:04:2:04:2:04:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本4:4:44:2:24:1:14:2:04:2:04:2:04:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本4:4:44:2:24:1:14:2:04:2:04:2:04:4:44:2:24:1:14:2:0MPEG-14:2:0MPEG-24:2:0DVB不同取样结构的样本4:4:44:2:24:1:14:2:04:2:04:2:0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，有时容易造成误解数字电视格式的表示法SMPTE的表示法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1080/60i1280x720/60/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数字电视格式的表示法简化表示法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720/50P1080/50i有时被表示为1080i50或1080i/50Hz。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接口标准码率数字电视信号的码率高清晰度数字电视信号的码率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）隔行与逐行扫描隔行扫描主要应用于电视广播，例如1080/60逐行扫描隔行扫描的两场逐行与隔行扫描逐行扫描隔行扫描的两场逐行与隔行扫描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逐行与隔行扫描标清时代电视几乎全部采用隔行扫描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Psf-逐行分段传输P与Psf是两种不同的逐行扫描信号传Psf-逐行分段传输Psf-逐行分段传输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)25P逐行与50i隔行扫描的取样结构比较25P逐行扫描第1帧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25Psf的取样和传输结构25P逐行扫描第1帧第2帧25Ps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+偶数场偶数场奇数场Line1逐行Psf传输–每帧取样一次分成隔行扫描–每帧取样两次无法再合成为一帧Line1Line3Line5Line7Line9Line2Line4Line6Line8..1帧=奇数场+偶数场Line1Line2Line3Line4Line5Line6Line7Line8Line9奇数场偶数场隔行扫描–每帧取样两次无法再合成为一帧Line1Lin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相同数字显示接口DVI和HDMI可用于短距离连接LCD显示器、LDVI与HDMI的外观和尺寸DVIHDMIDVI与HDMI的外观和尺寸DVIHDMIDVI-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)/60HzDVI-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彩色电视制式NTSC彩色电视制的主要特性是：(1)525行/帧,30帧/秒(2)高宽比：电视画面的长宽比为4:3(3)隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场(4)在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据。

(5)每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒(包含5微秒的水平同步脉冲)，所以显示时间是53.5微秒(6)颜色模型：YIQ(7)美国、加拿大等大部分西半球国家，及日本、韩国、菲律宾和中国的台湾采用这种制式。彩色电视制式NTSC彩色电视制的主要特性是：彩色电视制式倒相正交平衡调幅制PAL制式电视信号的特性：625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40ms/帧)(2)每场中有25行作为场回扫，所以每帧中只有575行是有效行。(3)高宽比(aspectratio)：4:3(4)隔行扫描，2场/帧，312.5行/场(5)颜色模型：YUV(6)西欧、中国和朝鲜等国家采用这种制式。彩色电视制式倒相正交平衡调幅制PAL制式电视信号的特性：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高清电视技术标准国际标准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1/1000ITU-RBT.709-5建议书部分内容–1080P&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1/1000SMPTE274M部分内容–1080P&i每行有效样点广电总局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比特广电总局GY/T155-2000部分内容–1080/2SMPTE296M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1/1000SMPTE296M部分内容–720P每行有效样点数:1EBU-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1080/50PEBU-TECH3299部分内容–720P每行有效样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10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高清电视标准高清晰度电视的标准主要有两种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”但具有事实上的强制性采用符合国际技术标准制作的电视节目有利于国际间的节目交换每帧1920x1080像素的画面被称为高清晰度通用图像格式CIF（CommonImageFormat），是国际通用的图像交换格式高清数字电视技术标准小结国际标准化组织如ITU（国际电讯联盟高清与标清电视的差别宽高比清晰度（分辨率）色域亮度方程高清与标清电视的差别宽高比高清与标清的差别-宽高比标清电视屏幕4:3的宽高比是参考普通电影银幕1.37:1宽高比制定的电视一般以整数与整数之比来表达宽高比例如：4:3，16:9电影是以屏幕高度为1宽度为高度倍数的形式表达宽高比例如：1.85:1，2.39:1等宽高比4:3用电影的表示方法就是1.33:1高清电视屏幕的宽高比16:9（1.78:1）是参考遮幅宽银幕电影1.85:1的宽高比制定的美国、欧洲和澳大利亚的部分标清数字电视也采用16:9，但在中国和其它大多数国家、地区只有高清采用16:9高清与标清的差别-宽高比标清电视屏幕4:3的宽高比是参考普通高清与标