数字电视原理学习指导重点与难点梳理

GY/T 157—2000《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》标准规定了符合GY/T155—2000《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》标准的演播室高清晰度电视信号数字视频接口的信号格式、比特并行接口和比特串行接口。该标准是参照国际电信联盟ITU-R BT.1120-2建议书《1125/60和1250/50演播室高清晰度电视数字接口》制定的，它与ITU-R BT.1120-2建议书的差异如下：

1）由于GY/T 155—2000《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》标准中已经阐述了高清晰度电视的数字编码方程和参数，所以GY/T 157—2000标准中删除了ITU-R BT.1120-2建议书的第1节“数字表达式”。

2）根据GY/T 155—2000《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》标准，我国的高清晰度电视演播室采用1125/1080/50/2∶1和1125/1080/24/1∶1格式。在GY/T 157—2000标准中，对ITU-R BT.1120-2建议书表2和表7中的参数进行了相应的修改。

数字接口提供单一发送器和单一接收器之间的单向连接。以二进制形式表示并进行相应编码的数据信号有：

●视频数据10bit字（或8bit字）。

●定时基准码和识别码10bit字（或8bit字）。

●辅助数据（参见GY/T 160—2000《数字分量演播室接口中的附属数据信号格式》标准）。

（1）视频数据

亮度信号Y和经过时分复用的色差信号C_B、C_R被处理为20bit字。每个20bit字对应一个色差信号取样和一个亮度信号取样，复用组合方式如下：

其中Y_i表示每行的第i个亮度有效取样，而C_Bi和C_Ri表示与Y_i取样点位置相同的色差信号C_B和C_R分量的取样。由于色差信号取样频率是亮度信号取样频率的一半，因此色差信号取样的序号i仅取奇数值。

对于10bit系统，数字电平为0～3和1020～1023范围的数据字；对于8bit系统，数字电平为0和255的数据字，专供同步基准数据使用，不能作为视频数据出现。

除上述Y和C_B/C_R信号被处理成20bit数据流之外，Y、C_B/C_R信号和辅助通道数据被处理成30bit数据流；R、G、B信号也被处理成30bit数据流。

（2）数字视频信号与模拟视频信号波形的定时关系

一个数字行占m个时钟周期，数字行开始于相应行的模拟同步信号的基准点（O_H）前的f个时钟周期处。数字有效行结束于相应行的模拟同步信号的基准点（O_H）后的g个时钟周期处。行期间的详细定时关系如图3-2和表3-4所示。其中，EAV表示有效视频结束，SAV表示有效视频开始，T表示亮度信号的采样，T=1/（74.25MHz）=13.468ns。

图3-2 数字视频信号与模拟视频信号波形的定时关系

表3-4 行周期定时规范

从图3-2可以看出：

1）高清晰度电视的同步信号与标准清晰度电视的同步信号不同，高清晰度电视的同步信号为三电平信号，标准清晰度电视的同步信号和普通模拟电视的同步信号均为两电平信号，选择三电平信号的原因是因为三电平信号容易找出过零的同步信号基准点（O_H），用做水平行的取样基准，其特点是基准精度高。

2）当e和d等于零时，模拟信号和数字信号的行消隐信号的宽度相同。

数字帧/场的起始行由规定的数字行确定，帧/场期间的详细定时关系如图3-3和表3-5、表3-6所示。在图3-3中，EAV和SAV中的F/V/H的取值代表了F、V和H比特的状态，由F、V和H组成一个3bit二进制数，图3-3中用一个十进制数表示（F对应MSB，H对应LSB）。例如，十进制数3代表F=0、V=1和H=1的比特组合。

图3-3 帧/场期间定时关系

1125/1080/50/2∶1隔行扫描系统的场周期定时规范如表3-5所示。一帧总行数为1125，第一场数字场消隐表示在第一场有效视频之前的场消隐，其中第1124行、1125行和1～20行位于第一场数字场消隐区，共计22行；第二场数字场消隐表示在第二场有效视频之前的场消隐，其中第561～583行位于第二场数字消隐区，共计23行。每帧场消隐区总共为45行。第21～560行为第一场有效视频区，共计540行；第584～1123行为第二场有效视频区，共计540行。两场合计1080行，即为一帧的有效视频行数。(www.xing528.com)

表3-5 125/1080/50/2∶1隔行扫描系统的场周期定时规范

1125/1080/24/1∶1逐行扫描系统的帧周期定时规范如表3-6所示，每帧的有效视频行数为1080行，消隐期为45行。

表3-6 1125/1080/24/1∶1逐行扫描系统的帧周期定时规范

（3）视频定时基准码（SAV和EAV）

有两种定时基准码，即表示有效视频开始的SAV和表示有效视频结束的EAV。这些码与视频数据相邻，在帧/场消隐期间内仍然存在，如图3-3所示。

定时基准码EAV或SAV均含有4个字，字的比特分配如表3-7所示。前3个字为固定的3FF_H、000_H和000_H，接收端正是凭借这3个字（一个全“1”，两个全“0”）来识别定时基准码。第4个字XYZ非常重要，它包含扫描格式（逐行或隔行）、场序识别、行场正程或消隐期等信息，EAV与SAV的区分也在于XYZ字，其两个最低位（bit 0和bit 1）预置为零，其作用在于和8bit量化兼容。其他8位（bit2～bit9）的含义如下：

bit9：始终固定为1。

bit8（F）：在逐行扫描系统中始终为0；在隔行扫描系统中，F=0时表示该行（即XYZ字所在行）位于第一场，F=1时表示该行位于第二场。

bit7（V）：V=1表示该行位于场消隐期间，V=0表示该行位于有效图像期间。

bit6（H）：H=1表示该定时基准码为EAV，H=0表示该定时基准码为SAV。

bit5、bit4、bit3、bit2（分别表示为P₃、P₂、P₁、P₀）：这4个比特称为保护比特，它们与F、V、H比特共同组成线性分组码序列，保护比特的取值取决于F、V、H的数值，如表3-8所示。这些保护比特为F、V和H比特提供检错和误码校正，在接收端可以检测出F、V和H这3个比特中的两位错码并能纠正其中一位错码。

表3-7 视频定时基准码的比特分配

表3-8 SAV和EAV的保护比特

（4）辅助数据

辅助数据应符合GY/T 160—2000《数字分量演播室接口中的附属数据信号格式》的规定。

（5）消隐期间的数据字

在数字消隐期间，除定时基准码（SAV和EAV）或辅助数据外，在复用码流中，其他数据字用下列消隐电平填充：

对于10bit系统，64用于Y、R、G、B信号，512用于C_B/C_R（时分复用色差信号）。

对于8bit系统，16用于Y、R、G、B信号，128用于C_B/C_R（时分复用色差信号）。

有关比特并行接口、比特串行接口及其特性等详细参数，读者可参见GY/T 157—2000《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》标准。