GBT 17439-1998 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

'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发布实施国家质量技术监督局发布 前言本标准等效采用建议书年版在建议书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标准化工作导则要求本标准等效采用建议书取消了原建议书中我国不采用的行和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 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范围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码率压缩编码的技术要求本标准适用于符合规定的分量编码数字视频信号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演播室数字电视编码参数规范工作于建议书部分中级的行及行电视系统中用于数字分量视频信号的接口其中行部分不引用术语馈送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技术要求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国家质量技术监督局批准实施 表编解码的技术要求标准分量形式的行数字视频视频编码按规定的级输入输出接口按建议的并行比特或串行比特水平全数字有效行亮度信号个取样点每个色差信号个取样点行每场行垂直第一场行信号预处理第二场行中的值的范围是为处理方便加入的预处理的范围偏置以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帧间使用下面三种处理方式场内块场内方式当前场内块与前场参考块之间相差分得到的差分块场间方式方式当前场内块与前帧相同奇偶性的场中参考块之间差分得到的差分块帧间方式见附录离散余弦变换应用于三个分量的行样值的矩形块见离散余弦变换附录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块预测间方式处理的块其参考块从前帧得出其位置为应用位移矢量由当前块的位置编码导出见附录运动补偿应用于宏块中每一个宏块对于有两个相邻的块以及两个在运动补偿同一位置的和的两个相邻块被指定一个唯一的半像素精度的位移矢量见附录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量化的种类亮度色度特性曲线接近均匀见附录可变长编码用来编码已量化的系数和运动信息暂不作规定缓存器存储量图像帧结构暂不做规定视频数据误差保护交织因数见附录允许下列容量声音和数据信道为信道为信道帧结构和信道的帧结构暂不做规定 附录标准的附录场内场间及帧间方式采用两种处理方法场内方式图图场内方式场间和帧间方式图图场间和帧间方式各个模块的定义离散余弦变换块反离散余弦变换块量化见附录反量化将应于传输量化电平的重建值指配给系数模块由相应的传输信息建立起系数块见附录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前两个被解码的场用于确定当前的参考块 参考块场间方式参考块根据附录中描述的内差处理由前场像素计算得到帧间方式参考块由前帧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中详述附录给出对帧间方式参考块的精确计算标志号像素块参考块场内方式帧间或场间方式场内方式中的系数块帧间或场间方式中的系数块场内方式帧间或场间方式图像域中的坐标横坐标范围从左到右纵坐标范围从上到下变换域中的坐标横坐标范围纵坐标范围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所示的场间和帧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帧间方式中元素必须在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标准的附录离散余弦变换对每一组分量离散余弦变换应用于由个样点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正变换由下式计算反变换如下用附录的标志得到 其他其他称为直流系数其他系数为交流系数输入表示为的二进制补码整数包括符号位输出表示为二进制补码数其整数部分为包括符号位附录标准的附录块预测场间方式对于第场中的当前块参考块用下面的内插方案由场像素计算和定义如下场场场帧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在附录中描述非整数矢量的内插方法当坐标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是前帧的重建像素奇偶性相同的场整数坐标前帧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图解如下 活动图像之外的视频电平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附录标准的附录运动补偿对属于一个宏块的各块只用一个运动矢量下面给出运动补偿的参数搜索范围像素行分解力像素行可能的矢量数允许的搜索范围内的全部矢量估算方法只与编码器有关不需规定运动矢量指向前帧像素用于帧间预测假设矢量分量定义为由左到右递增由上到下递增矢量的分量用二进制补码数表示整数部分是包括符号位分量用二进制补码数表示整数部分是包括符号位它使用差分可变长编码方式应用于块的运动矢量由宏块亮度运动矢量导出如下垂直坐标与亮度矢量的一样水平坐标等于亮度矢量的一半 四等分像素点处色差信号样点是按附录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像素精度附录标准的附录系数的量化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相对系数的计算这里系数的传输门限值如下式所示为整数由块临界状态而定传输因数与缓冲器占有量有关相对系数量化量化规律接近线性如表传输门限矩阵的确定每个分量的矩阵都取决于图和定义的两个分量的相对可视矩阵传输因数在每个块的条之前被传送临界态因数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值按缓冲器占有量计算值每宏块用编码实现的计算和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每个分量的标量控制参数由下述方法获得其中由定义其中为之间的整数和是由临界态确定的参数定义如下变换的限值限值临界态系数无即无即无即无即因此由下式给出其中 数据精确度数据总计包括符号位交流系数相对系数量化系数量化系数范围数据范围的幂次传输门限传输因数的幂次相对可视度传输因数为块的每个条传输每个用编码量化特性表定义了亮度和色差信号近似线性规律的量化电平直流系数量化直流系数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被限定在范围内表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或间隔量化电平量化值输入值或间隔量化电平量化值反量化器输出图亮度相对可视矩阵 图色度相对可视矩阵图 图控制反量化重建系数由下式给出其中同第中定义相当于被传输量化器电平的量化值如下表示为整数故或其中的位值由表给出可以看出量化器中使用同一组数值是在对值进行二进制左移后得到结果中只有最右边的是重要的用于下面的乘法中是与相乘的值取前 图的计算表的值附录标准的附录前向误差保护传输信号由一个用于纠正字节误差和有字节交织的编码来避免传输误差编码发生器的多项式如下这里是二进制原始多项式的一个根数据字节与即个元素的有限场中的元素是相同的前向误差校正编码的冗余度是视频编码器输出的数据流被安排在列行的矩阵中编码按照每一个行字节计算同时将字节误差控制组加到相应的行上读入和传输读出字节第一列开始进行其序列如图所示在解码器中检错与纠错按如图设置的接收比特流所获得的矩阵进行 图附录标准的附录信道帧结构信道帧用以同步视频信息的纠错块见附录并将声音数据信道与已纠错的视频及链路管理的适当信息和视频声音与数据通道检验复用在一起如需要还应把解码器端的视频时钟同步复用在一起信道的信道帧结构暂不做规定信道的信道帧结构暂不做规定'