数字视频信号的量化电平分配优化

601建议书中给出了视频信号电平与量化级的对应关系，量化比特数分8bit和10bit两种。

亮度信号为单极性信号，动态范围为0 mv～700mv，量化后的码电平分配如图6-1 所示。

图6-1　亮度信号量化后的码电平分配

8bit量化时，共分为256个等间隔的量化级，其二进制的范围是00000000～11111111，相应的十进制范围为0～255。亮度信号动态范围共有220级量化级，亮度信号峰值白电平对应码电平235级，消隐电平对应码电平16级。为了预防信号变动造成过载，上端留20级、下端留16级作为信号超过动态范围的保护带。其中，码电平0和255为保护电平，不允许出现在视频数据流中，码字00和FF用于传送同步信息。

10bit量化时，亮度信号动态范围共有877级量化级，亮度信号峰值白电平对应码电平940级，消隐电平对应码电平64级。为了预防信号变动造成过载，上端留80级、下端留61级作为信号超过动态范围的保护带。其中，码电平0-3和1020-1023的范围为保护电平，不允许出现在视频数据流中，码字000和3FF用于传送同步信息。

8bit数字信号可以在10bit数字设备和通道中传输，输入时在8bit数字信号最低位后面加两位0，输出时去掉最低位两位0，还原成8bit数字信号。

色差信号为双极性信号，动态范围为±350mv，量化后的码电平分配如图6-2 所示。(www.xing528.com)

图6-2　色差信号量化后的码电平分配

8bit量化时，色差信号经过两次归一化处理后，ECR和ECB的动态范围为-0.5～0.5，让色差零电平对应码电平256÷2=128。色差信号动态范围共有225级量化级，色差信号正峰值电平对应码电平240级，0电平对应码电平128级，负峰值电平对应码电平16级。为了预防信号变动造成过载，上端留15级、下端留16级作为信号超过动态范围的保护带。

10bit量化时，色差信号动态范围共有897级量化级，色差信号正峰值电平对应码电平960级，0电平对应码电平512级，负峰值电平对应码电平16级。为了预防信号变动造成过载，上端留60级、下端留61级作为信号超过动态范围的保护带。

亮度信号和色差信号量化后取最邻近的整数作为码电平值，其数学表达式为：

式中，DY、DCr、DCb为量化后的数字信号值，INT[]表示对[]内的小数取整，Y、Cr、Cb为归一化的模拟信号值，n为量化比特数。