标准简介
GB/T 17439-1998.Specification for tr ansmission of component-coded digital television signals for contribution-quality applications at the third hierarchical level.
1范围
GB/T 17439规定了分量编码数字电视信号在三次群中传输规范,其传输质量可达到馈送质量.本标准规定了34~45 Mbit/s码率压缩编码的技术要求。
GB/T 17439适用于符合GB/T 14857- -1993 规定的分量编码数字视频信号。
2引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 14857- -1993 演播 室数字电视编码参数规范
ITU-R BT.656工作于 ITU-R BT.601建议书[部分A]中4:2: 2级的525行及625行电视系统中,用于数字分量视频信号的接口(其中525行部分不引用)
3术语
3.1馈送contribution演播室质量,可用于电视节目的后期制作,如慢转换、色键和慢动作等。
4技术要求
34~45 Mbit/s分量编码数字视频信号传输中降低比特率的编解码器的技术要求如表1.传输信号由一一个用于纠正8字节误差和有2字节交织的RS(255 ,239)编码来避免传输误差.RS编码发生器的多项式如下:
(x +a")这里a是二进制原始多项式x*+x*+x*+x2+1的一个根.数据字节(ir76a**dardo)与GF(256)即256个元素的有限场中dra'+d ea*+.d 1诏+ido的元素是相同的。
前向误差校正编码的冗余度是6. 69%.
视频编码器输出的数据流被安排在239列、16行的矩阵中。
RS(255 ,239)编码按照每-一个 2行字节计算,同时将16字节误差控制组加到相应的行上。读入和传输(读出)字节第- -列开始进行,其序列如图F1所示。
在FEC解码器中,检错与纠错按如图F1设置的接收比特流所获得的矩阵进行。
标准内容
中华人民共和国国家标准
GB/T 17439—1998
eqvITU-R 723:1990
在三次群中传送馈送质量分量编码数字电视信号传输技术规范
Specification for transmission of component-codeddigital televisionsignals for contribution-qualityapplications at the thirdhierarchical level1998-07-24发布
1999-05-01实施
国家质量技术监督局发布
GB/T17439—1998
本标准等效采用ITU-R建议书723(1990年版)《在ITU-T建议书G.702三次群中馈送质量分量编码数字电视信号的传输技术要求》,技术内容与原文基本相同,但有些省略,编写格式按GB/T1.1一1993标准化工作导则要求。
本标准等效采用ITU-R建议书723,取消了原建议书中我国不采用的525行和32.064Mbit/s信道的有关内容,其他技术内容基本一致。本标准是关于数字电视码率压缩编码的重要标准,它的制定对于我国发展数字电视广播具有推动作用,应作为分量编码数字电视信号传输技术和传输系统的技术依据。
本标准由广播电影电视部提出。本标准由广播电影电视部标准化规划研究所归口。本标准起草单位:广播电影电视部标准化规划研究所。本标准主要起草人:闫洪奇、李熠星、刘星宇1
1范围
中华人民共和国国家标准
在三次群中传送馈送质量分量编码数字电视信号传输技术规范
Specification for transmission of component-codeddigital television signals for contribution-qualityapplications at the third hierarchical levelGB/T17439—1998
eqvITU-R723:1990
本标准规定了分量编码数字电视信号在三次群中传输规范,其传输质量可达到馈送质量。本标准规定了34~45Mbit/s码率压缩编码的技术要求。本标准适用于符合GB/T14857-—1993规定的分量编码数字视频信号。2引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T14857—1993演播室数字电视编码参数规范ITU-RBT.656工作于ITU-RBT.601建议书部分AI中4:2:2级的525行及625行电视系统中,用于数字分量视频信号的接口(其中525行部分不引用)3术语
3.1馈送contribution
演播室质量,可用于电视节目的后期制作,如慢转换、色键和慢动作等。4技术要求
3445Mbit/s分量编码数字视频信号传输中降低比特率的编解码器的技术要求如表1。国家质量技术监督局1998-07-24批准1999-05-01实施
输入/输出
信号预处理
预处理的范围
离散余弦变换
块预测
运动补偿
GB/T17439—1998
表13445Mbit/s编解码的技术要求分量形式的625行数字视频
按GB/T14857—1993规定的4:22级按ITU-RBT.656建议的并行比特或串行比特全数字有效行:亮度信号(Y)720个取样点,每个色差信号(CR,CB)360个取样点625行:每场288行
第一场:23~310行
第二场:336~623行
GB/T14857—1993中,Y,CR,CB的值的范围是0~255,为处理方便加入—128的偏置,以8bit2的补码的整数形式表示(包括符号位)使用三种方式(场内、场间、带运动补偿的顿间),使用下面三种处理方式:8×8场内块(场内方式);当前8X8场内块与前场参考块之间相差分得到的差分块(场间方式),当前8X8场内块与前顺相同奇偶性的场中参考块之间差分得到的差分块(顿间方式)(见附录A)
离散余弦变换(DCT)应用于三个分量Y,CR,CB的8(行)X8(样值)的矩形块(见附录B)
每个按场间方式处理的块,其参考块由没有运动补偿的前场像素确定,每个按帧间方式处理的块,其参考块从前顿得出,其位置为应用位移失量由当前块的位置导出(见附录C)
运动补偿应用于*宏块”中,每一个宏块(对于Y有两个相邻的8×8块以及两个在同一位置的C和C的两个相邻8×8块)被指定一个唯一的半像素精度的位移矢量(见附录D)
每一系数使用不同的量化特性,其参数要适应于缓冲器占有率、块的临界性及块的种类(亮度/色度),特性曲线接近均匀(见附录E)可变长编码(VLC)VLC用来编码已量化的DCT系数和运动信息(暂不作规定)缓存器存储量
图像顿结构
视频数据误差保护
声音和数据
信道慎结构
1572864bit
(暂不做规定)
RS(255239)交织因数2(见附录F)允许下列容量:
-34.368Mbit/s信道为2048kbit/s-44.736Mbit/s信道为1544kbit/s34.368Mbit/s和44.736Mbit/s信道的顿结构暂不做规定-TTTKAONiT KAca-
采用两种处理方法:
A1场内方式(图A1)
像术忙
场间和帧间方式(图A2)
黏考块
专原伴护
A3各个模块的定义
DCT:离散余弦变换(8×8块)
IDCT:反离散余弦变换(8X8块)Q:量化(见附录E)
GB/T17439—1998
附录A
(标准的附录)
场内、场间及帧间方式
场内方式
图A2场间和顿间方式
IQ:反量化,将应于传输量化电平的重建值指配给系数,IQ模块由相应的传输信息建立起DCT系数块(见附录F)。
图像存储
用于存储:
被解码的当前场,这一场用来作为编码下一图像的参考。前两个被解码的场,用于确定当前的参考块。一前两个被解码的场,用于确定当前的参考块。3
参考块:
GB/T17439—1998
-场间方式:参考块根据附录C中描述的内差处理由前场像素计算得到。一顿间方式:参考块由前顿中与当前场的奇偶相同的场获得,它的位置由当前块按运动矢量所给的位移得出。运动矢量指标在附录D中详述。附录C给出对帧间方式参考块的精确计算。A4标志号
a(i3):8×8像素块
(i,):8×8参考块
z(i,j):—a(i,j)场内方式
—a(,)—,(i,)顿间或场间方式X(k,l):场内方式中的8X8DCT系数块Y(,):帧间或场间方式中的8×8DCT系数块z(,l):一X(,)场内方式
=Y(,l)顿间或场间方式
(i,):图像域中的坐标
:横坐标(范围:从左到右0~7)j:纵坐标(范围:从上到下0~7)(s,l):变换域中的坐标
:横坐标(范围:0~7)
l:纵坐标(范围:0~7)
方式选择
所选的方式(场内、场间或帧间)用于对每个被处理的宏块编码、传输,它只牵涉到编码器,因此方式选择不需规范。
图A2所示的场间和顿间方案允许使用前期选择(编码步骤前决定),或后期选择(在对块编码之后依据两种方式确定。
场间或顿间方式中,z(i,3)元素必须在(一128,127)范围之内:必要时,为满足该条件,方式选择要强制进行。
为避免传输误码影响的时域传播,建议使用场内刷新,这一处理只牵涉到编码器,不必规定。附录B
(标准的附录)
离散余弦变换
对每一组分量(Y,CR,C),离散余弦变换(DCT)应用于由8个样点X8行组成的块。对每个块,要处理的数据是当前的样点,或当前场样点与由参考块而得的样点的差分(见附录C)。正变换由下式计算:
反变换如下:
用附录A的标志得到:
z(i,)os(2i+)kcos (2i+)
(2i+1)
4z()cos
-TTKAONTKAca-
折(2+1)
GB/T17439—1998
C=1/V2,=0;Ct=1/V2,1=0#
Z(0,0)称为直流系数,其他系数为交流系数。DCT输入表示为8bit的二进制补码整数(包括符号位)。DCT输出表示为12bit二进制补码数,其整数部分为11bit(包括符号位)。附录C
(标准的附录)
块预测
C1场间方式
对于第N场中的当前块,参考块。用下面的内插方案由(N一1)场像素计算:+
E和F定义如下:
·(N-1)场
·N场
··(N-)场
C2顿间方式
参考块的位置由当前处理块经过平移得到。对于运动补偿,平移矢量(a)在附录D中描述。非整数矢量的内插方法:
当坐标(,9)是整数时,参考块的定义很清晰。若一个坐标中有非零小数部分,则要用内插法来建立参考块。
这个方法如下述,精确到半像素:A+
A,B,C,D:是前顿的重建像素(奇偶性相同的场),整数坐标。P,Q,R,S,T:前顿经内插的像素(奇偶性相同的场)。指配给经内插的像素的值是:
P=[(A+B)/2]
Q=[(A+C)/2]
R=[(A+B+C+D)/4]
图解如下:
C3活动图像之外的视频电平
GB/T17439—1998
前两段中给出的参考块定义中,正程图像外的像素必须设置为零,用二进制补码表示(8bit):0
C、arc
附录D
(标准的附录)
运动补偿
对属于一个宏块的各块只用
月一个运动失量。
下面给出运动补偿的参数:
搜索范围
分解力
可能的失量数
±15.5像素,士7.5行
1/2像素,1/2行
1953(允许的搜索范围内的全部失量)估算方法只与编码器有关,不需规定。运动失量指向前顺像素,用于顺间预测。假设矢量分量定义为:
a由左到右递增,一15.5~十15.5,3由上到下递增,—7.5十7.5。
矢量的a分量用6bit二进制补码数表示,整数部分是5bit(包括符号位)。分量用5bit二进制补码数表示,整数部分是4bit(包括符号位)。它使用差分可变长编码方式。应用于CR,CB块的运动矢量由宏块亮度运动失量导出如下:垂直坐标与亮度失量的一样。
水平坐标等于亮度矢量的一半。6
-TTKAONTKAca-
GB/T17439—1998
四等分像素点处色差信号样点是按附录C在与亮度信号样点相重合的同一位置的样格处经内插获得。所必需的平均色差信号样点使用同样的方法获得,但基于原来色差信号样格。最终处理等效于双线性内插,1/4像素精度。
附录E
(标准的附录)
DCT系数的量化
E1交流系数量化
每个系数采用不同的量化特性,量化分两步完成。E1.1相对系数的计算
C(,l)=2z(,)/s(h,l,m,f)
这里:
s(,,m,):(,)系数的传输门限值,如下式所示:S(,l,m,)=2(B,,ms)/16,
n(h,l,m,f)为整数
m=0,1,2,3
由块临界状态而定。
于:传输因数,与缓冲器占有量有关。E1.2相对系数量化
量化规律接近线性,如表E1。
E1.2.1传输门限矩阵的确定www.bzxz.net
每个分量的S矩阵都取决于图Ela和E1h定义的两个分量的相对可视矩阵V,传输因数f在每个DCT块的条之前被传送,临界态因数m为每个宏块传送。为提供不超过传输复用器中视频可行的码率的一个平均值,f值按缓冲器占有量计算。㎡值每宏块用2bit编码。
实现于的计算和m值的选择的模块只在编码器中,其相应的信息被传送解码器。参照图E2a,E2b,E2c,每个分量的标量控制参数n(k,l,m,f)由下述方法获得:p(h,l,m)=MinLpo(k,l)+T.(m),Tn(m))其中:Po(,1)由V(,)=206,D)/8定义,其中:p为0~52之间的整数。
T,(m)和T(m)是由临界态(m)确定的参数,定义如下:临界态
因此,n(s,,m,f)由下式给出:其中:
变换T.(m)
[Y,CR,CB系数]
Y的限值
无(即44+8)
无(即44+2)
n(h,l,m,f)=Min[n(,,m,f),175q(k,l,m,f)=Min[2p(k,l,m)-48,f]+fn(k,l,m,f)=Maxq(h,l,m,f),0
CR,Cg限值
无(即26+8)
无(即26+8)
E1.2.2数据精确度
数据:
交流DCT系数Z(,)
相对系数(,l)
量化系数
E1.2.3量化系数范围
数据:
传输门限n(h,lm,f)
传输因数于
相对可视度po(,l)
GB/T17439—1998
总计(包括符号位)
范围(21/16的幂次)
0~175(21/8的幂次)
传输因数为块的每个条传输,每个用8bt编码。E1.2.4量化特性
表E1定义了亮度和色差信号近似线性规律的量化电平。E2直流系数量化
直流系数z(0,0)的量化使用与交流系数同样的处理方法,但直流系数的标量因数n(00,m,f)被限定在(0,48)范围内。
量化器近似线性特性
量化规律是对称的,所以该特性仅给出正输入值。输入值C(s,l)或间隔
256:257
258:259
510:511
1)反量化器输出。
Po(r,t)
量化电平
量化值C(,
图Ela
输入值(,)或间隔
512515
516:519
1020:1023
1024:1031
1032:1039
2040:2047
量化电平
亮度相对可视矩阵V(,t)=20e,b/8-TTTKAONiT KAca-
量化值\(,t))
po(r,t)
图E1b
临界态
T17439
色度相对可视矩阵V(,l)=206,b/82
图E2a
+符号
E3反量化
2(倍++)一
Ie bit fa bio
重建DCT系数由下式给出:
GB/T17439—1998
Mint2h
凝冲等占有店
Mi .IT5)(AC)
Min( -48)
Mada,o
图E2bS(,)控制
z(h,)=c(,)·s(l,m,f)·1/2
其中:
8(,lm,f)=2(m)16,同第1中定义c(,):相当于被传输量化器电平的量化值n(,,m,f)如下表示:
n(,l,m,f)=16g+r
故:z(,1)=(C(,l).2)·2/16
或:Z'(,t)=D(,)·2#/16
其中:D()=C\(,)·2
9为整数,02/16的12位值由表E2给出,可以看出,量化器中使用同一组数值。D,AC
D(,l)=C(,l)·2是在对12bitc(,l)值进行二进制gbit左移后得到。结果中只有最右边的12bit是重要的,用于下面的乘法中。Z\(h,)是D(n,l)与2/16相乘的值,取前12bit。10
-TTKAONiTKAca-
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