【音視頻基礎】(十二):YUV顏色空間之數字電視標準

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在上篇說過,數字電視標準其實就是數字電視的電視制,只是叫法不一樣,只是習慣了說數字電視標準和彩色電視制。那麼繼續講數字電視標準之前,讓我們先來看看什麼是數字電視。

1、數字電視

數字電視在廣義上,指的是使用數據壓縮和數字傳輸技術,傳送視像和聲音的廣播通信系統,注意是一個系統。在狹義上,指的是用數字形式表示的活動圖像和聲音。狹義上很好理解,這裏我們講一下廣義上的這個系統。

數字電視由數字電視信號發送端、傳輸通道和數字電視信號接收端三部分組成。發送端其實就是數字電視播出系統,接收端就是我們的數字電視機。而傳輸通道呢,指的是無線通信衛星、地面無線廣播和電纜。
這應該很好理解,那數字電視標準是什麼呢?

2、數字電視標準

上篇說過,數字電視標準相對模擬彩色電視制,多了數據壓縮的階段。所以它涵蓋了數據壓縮,和數據傳輸技術兩個標準。和彩色電視制一樣的,目前世界上的數字電視,也沒有統一的技術標準。目前在用的數字電視標準有五種。分別爲:(1)ATSC DTV(北美)、(2)DVB(歐洲)、(3)ISDB(日本)、(4)DTMB(中國)、(5)DMB(韓國)。而ATSC、DVB和ISDB,被認爲是主要的三種數字電視標準。

2.1 美國ATSC DTV標準

如果對彩色電視制比較熟悉大概能猜到,ATSC的產生,是爲了替代模擬NTSC標準。爲什麼這麼說呢,因爲使用NTSC標準的國家,就是以美國爲代表的大部分西半球國家。而與NTSC不同的是,作爲數字電視標準的ATSC的使用國家,爲美國(北美)、墨西哥、加拿大等國家,注意不再包含日本和韓國。

和NTSC一樣,ATSC DTV也屬於系列標準,它涵蓋了視像編碼、多聲道環繞聲、數據廣播、衛星直播等方面的規範。它包含兩個主要的高清晰度視頻(HDTV)格式,分別爲1080i和720p,1080i和720p這種表示法,表示幀分辨率和掃描方式的組合。1080和720指的是水平掃描行的個數,也即垂直分辨率。i是interlaced的縮寫,指隔行掃描,p是progressive的縮寫,指逐行掃描。

當然NTSC也包含了標準清晰度視頻(SDTV)格式,後面會把視頻的清晰度,單獨拎出來作爲一個新概念,叫數字電視格式來講,現在先介紹數字電視標準。

2.2 歐洲DVB標準

DVB這個詞應該很多人聽過,它是Digital Video Broadcasting的縮寫,也即數字視頻廣播。DVB標準是在1992年,由歐洲電信標準學會(ETSI),制定的數字電視廣播標準。它由ETSI所屬的DVB Project小組負責維護、開發和更新,這個小組屬於國際行業協會,成員超過270人。正因如此,DVB標準具有兼容性好、開放性強、簡單實用等特性,目前已是世界上,影響力最大的數字電視標準體系。

DVB標準不只是一個標準,它包含了:

  • 1、DVB-T:地面數字電視廣播系統標準,用於地面無線廣播傳輸數字電視節目。
  • 2、DVB-S:衛星數字電視廣播系統標準,用於通過衛星傳輸數字電視節目。
  • 3、DVB-C:有限數字電視廣播系統標準,用於通過電纜傳輸數字電視節目。
  • 4、DVB-H:移動數字電視廣播系統標準,用於通過手持設備接收數字電視節目。

下圖展示了各國使用的,數字電視地面廣播標準。
在這裏插入圖片描述
可以看出,除了日本、南美使用的ISDB,我們使用的DTMB,北美、加拿大使用的ATSC,韓國使用的DMB,其餘全部使用的是DVB-T。

2.3 日本ISDB標準

這個標準是日本的數字廣播專家組(DiBEG)發佈的數字電視廣播系統標準,它同時也包括ISDB-S、ISDB-T、ISDB-C三個標準,S、T、C分別爲Satellite(衛星)、Terrestrial(地面)、 Cable(電纜)的首字母。而ISDB不只應用在日本,也在南美、菲律賓使用。

下表爲這三種數字電視標準的對比:
在這裏插入圖片描述

2.4 中國DTMB標準

DTMB是我國自主制定的技術標準,它是數字電視地面多媒體廣播標準的簡稱,頒佈於2006年,目前我國大陸、香港、澳門、亞洲和中東部分國家在使用。

講到這裏,我們對數字電視標準有了一個基本的瞭解,下面我們把這些標準中,包含的數字電視格式,也就是電視的清晰度,單獨拎出來來講。

3、數字電視格式

數字電視格式這個詞,既可指顯示器的顯示分辨率,也可指電視圖像大小的分辨率,所以要根據前後語境判斷。在這裏,我們通常說垂直分辨率、水平分辨率、寬高比時,一般指的是圖像或視頻的屬性,而說到掃描方式、幀頻時,則指電視機用什麼方式,掃描這幅圖像或這個視頻,每秒掃多少幀。

目前世界上的數字電視,還沒有統一的格式,不過大致可以分爲四種:(1)LDTV 低清電視,(2)SDTV 標清電視 (3)EDTV 增強清晰度電視 (4) HDTV 高清電視

但要知道,這是統一世界上的數字電視格式,大致劃出來的標準。因爲在早期的時候,ATSC在NTSC的基礎上,已經將數字電視格式分爲了三種類型,分別爲:ATSC SDTV、ATSC EDTV和ATSC HDTV。但後來產生DVB的ETSI,同時考慮到PAL和NTSC,定義了HDTV、SDTV、LDTV三種類型,但沒有從SDTV中分離出EDTV。

下圖是ATSC 定義的數字電視格式:
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ATSC 數字電視格式

現在我們以HDTV爲例,來對ATSC和DVB分別定義的HDTV進行對比。但是我們首先得知道,什麼是標準的HDTV?

HDTV

高清電視是指具有正常視力的觀衆,可得到與觀看原始景物時的感受幾乎相同的數字電視。要達到這一點,對我們與電視屏幕之間的距離也有關係,通常這個距離應該是顯示屏高度的3倍。

所以ATSC、DVB基於這一點,定義了電視畫面爲1920x1080和1280x720像素的兩種尺寸,並且寬高比都爲16:9。只是因爲它們基於的模擬彩色電視制不一樣,因此刷新頻率不同而已。

在這裏插入圖片描述
ATSC和DVB定義的HDTV格式

這張表應該比較好理解,可以看出,DVB標準既可用於刷新頻率爲25Hz和50Hz的國家,也可用於刷新頻率爲30Hz和60Hz的國家。現在我們可以聯繫ITU-R BT.601和ITU-R BT.709,進一步加深圖像數字化的概念。因爲它們就是爲SDTV和HDTV格式,分別制定的數字化標準。

本文參考資料:
https://en.wikipedia.org/wiki/Rec._601
https://en.wikipedia.org/wiki/Rec._709
https://en.wikipedia.org/wiki/Standard-definition_television
https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Video_Broadcasting
https://en.wikipedia.org/wiki/ATSC_standards

這些資料都是維基百科上面的,不需要翻牆,直接就可以看。

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