隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，廣播電視系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展日新月異，令人始料不及。1998年11月美國開始數(shù)字電視廣播，計(jì)劃2006年將全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視廣播并全部收回模擬電視的NTSC頻道，西歐和日本等發(fā)達(dá)國家也都制定了各自的數(shù)字電視廣播計(jì)劃。我國的數(shù)字電視廣播HDTV已于1998年9月在中央電視塔上進(jìn)行廣播試驗(yàn)，并將于2000年正式試播。數(shù)字電視的時(shí)代即將到來，模擬電視終將被數(shù)字電視所取代。所以廣播電視技術(shù)工作者急需知識(shí)更新。今年上半年北京廣播學(xué)院舉辦了《數(shù)字電視》遠(yuǎn)程教學(xué)，學(xué)習(xí)中我作為輔導(dǎo)員發(fā)現(xiàn)許多同志對(duì)電視設(shè)備的數(shù)字格式理解不深，現(xiàn)把廣播電視設(shè)備的數(shù)字格式做一簡單介紹。



　　格式是指表達(dá)、記錄圖像信息的方式，如視頻標(biāo)準(zhǔn)中最基本的參數(shù)是掃描格式，規(guī)定了每行像素?cái)?shù)、每幀行數(shù)、每秒場(chǎng)數(shù)和幀數(shù)。錄像機(jī)的記錄方式也稱為格式，如D1、 D5格式，DVCAM格式，DVCPRO及Digital－S格式等。

　　模擬電視存在著許多難以克服的缺陷：多次傳輸或復(fù)制后會(huì)形成噪聲積累，信號(hào)的線性、非線性失真，亮色互擾，行間閃爍，爬行，微分相位和微分增益失真等等，致使圖像質(zhì)量不斷下降。但這些缺陷大多可通過將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和傳輸來解決。為了用數(shù)字處理和傳輸電視信號(hào)，首先要將模擬電視信號(hào)數(shù)字化，即對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼。

　　電視信號(hào)是通過攝像機(jī)對(duì)自然景物的掃描并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換形成的。對(duì)于PAL制，掃描后的圖像每秒包含25幀，1幀分為兩場(chǎng)，每場(chǎng)有效行為287.5行，這就是說電視信號(hào)一經(jīng)產(chǎn)生，實(shí)際上已對(duì)自然景物在時(shí)間軸及圖像垂直方向上完成抽樣，留給數(shù)字電視系統(tǒng)的是如何在水平方向上完成抽樣和量化。

1　CCIR 601建議所確定的數(shù)字分量編碼4∶2∶2標(biāo)準(zhǔn)

　　(1)抽樣頻率的選擇

　　電視信號(hào)數(shù)字化抽樣頻率的選擇首先應(yīng)滿足奈奎斯特抽樣定理，即抽樣頻率至少要等于視頻帶寬的兩倍。對(duì)于數(shù)字分量編碼，CCIR 601建議亮度抽樣頻率為525/60和 625/50三大制式行頻公倍數(shù)2.25MHz的6倍，即13.5MHz。對(duì)現(xiàn)行電視制式而言，亮度信號(hào)的最大帶寬是6MHz，13.5MHz>2×6MHz=12MHz，所以它符合奈奎斯特定理。而色差信號(hào)的帶寬比亮度信號(hào)窄得多，所以在分量編碼時(shí)兩個(gè)色差信號(hào)的抽樣頻率可以低一些。因同時(shí)考慮到抽樣的樣點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足正交結(jié)構(gòu)要求，兩個(gè)色差信號(hào)的抽樣頻率均選為亮度信號(hào)抽樣頻率的一半，即6.75MHz，這樣亮度信號(hào)與兩個(gè)色差信號(hào)的抽樣頻率之比為 4∶2∶2。


(2)數(shù)字分量視頻信號(hào)有效行取樣點(diǎn)數(shù)的確定

　　每行數(shù)字分量信號(hào)的取樣點(diǎn)數(shù)為：
　　對(duì)于625行/50場(chǎng)制式：
　　每行亮度取樣點(diǎn)=13.5Mhz/15625Hz=864點(diǎn)/行
　　每行每個(gè)色度取樣點(diǎn)=6.75Mhz/15625Hz=432點(diǎn)/行
　　對(duì)于525行/60場(chǎng)制式：
　　每行亮度取樣點(diǎn)=13.5Mhz/15734.266Hz=858點(diǎn)/行
　　每行每個(gè)色度取樣點(diǎn)=6.75Mhz/15734Hz=429點(diǎn)/行

　　可見，這兩種制式選用了相同的抽樣頻率，但每行取樣點(diǎn)數(shù)卻不相同。所以把兩者取樣點(diǎn)數(shù)之差別放在數(shù)字有效行以外的部分，而使每個(gè)數(shù)字有效行內(nèi)的取樣點(diǎn)數(shù)相同。

CCIR 601建議兩種制式有效行內(nèi)的取樣點(diǎn)數(shù)亮度信號(hào)取720個(gè)，兩個(gè)色差信號(hào)各取360 個(gè)，即每個(gè)數(shù)字有效行包括720個(gè)亮度數(shù)據(jù)和720個(gè)色度數(shù)據(jù)(兩個(gè)色度各360個(gè))，這樣就統(tǒng)一了數(shù)字分量編碼標(biāo)準(zhǔn)，使三種不同制式便于轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一。所以有效行亮度信號(hào)與兩個(gè)色差信號(hào)的取樣點(diǎn)數(shù)之比也為4∶2∶2(720∶360∶360)。

　　上述兩點(diǎn)即為獲取高質(zhì)量的后期制作由CCIR 601建議所確定的數(shù)字分量編碼標(biāo)準(zhǔn)：

亮度信號(hào)的抽樣頻率為13.5MHz，每個(gè)色差信號(hào)的抽樣頻率為6.75MHz，其抽樣頻率之比為4∶2∶2，或者說，每數(shù)字有效行亮度信號(hào)的取樣點(diǎn)數(shù)是720個(gè)，每個(gè)色差信號(hào)的取樣點(diǎn)數(shù)是360個(gè)，其取樣點(diǎn)數(shù)之比也為4∶2∶2，這就是數(shù)字分量編碼的4∶2∶2標(biāo)準(zhǔn)，也稱為4∶2∶2格式。用作演播室數(shù)字設(shè)備及其聯(lián)接或國際節(jié)目交換時(shí)的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)。