ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ |
ГОСТ
Р |
ЦИФРОВОЕ
ТЕЛЕВИДЕНИЕ ВЫСОКОЙ
ЧЕТКОСТИ. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ
Общие требования
|
Москва Стандартинформ 2010 |
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Научно-исследовательский институт телевидения» (ФГУП «НИИТ»)
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. № 795-ст
4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений Рекомендаций Международного союза электросвязи (МСЭ-Р): ITU-R ВТ. 709-5 (2002), ITU-R ВТ. 1121-1 (2004), ITU-R ВТ. 1122-1 (1995), ITU-R ВТ. 1203 (1995), Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI): ETS 300 814 (1998-03), EN 50083-9 (1997-09), ETR 101 290, стандартов Американского национального института по стандартизации ANSI и Общества инженеров кино и телевидения SMPTE: ANSI/SMPTE 240M, ANSI/SMPTE 260M, ANSI/SMPTE 295M, технического документа EBU-ТЕСН3299
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Настоящий стандарт определяет основные параметры цифрового телевидения высокой четкости, параметры: разложения, оптико-электронного преобразования, цифрового телевизионного сигнала; структуру телевизионных сигналов в аналоговом преставлении и цифровых телевизионных сигналов, общие требования к сжатию цифровых телевизионных сигналов, общие требования к тракту передачи сигналов цифрового транспортного потока, общие требования к тракту воспроизведения изображения высокой четкости.
В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международных стандартов и документов [1] - [8].
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЦИФРОВОЕ
ТЕЛЕВИДЕНИЕ ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ
Общие требования
Digital high-definition television. Basic parameters of digital
high-definition television systems.
General requirements
Дата введения - 2010-12-01
Настоящий стандарт распространяется на цифровое телевидение высокой четкости и устанавливает:
- основные параметры и звенья тракта цифрового телевидения высокой четкости;
- параметры разложения цифрового телевидения высокой четкости;
- параметры оптико-электронного преобразования;
- структуру телевизионных сигналов в аналоговом представлении;
- параметры цифровых телевизионных сигналов;
- общие требования к сжатию цифровых телевизионных сигналов;
- общие требования к тракту передачи сигналов цифрового транспортного потока;
- общие требования к тракту воспроизведения изображения высокой четкости.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 52210-2004 Телевидение вещательное цифровое. Термины и определения
ГОСТ Р 52591-2006 Система передачи данных пользователя в цифровом телевизионном формате. Основные параметры
ГОСТ Р 52592-2006 Тракт передачи сигналов цифрового вещательного телевидения. Звенья тракта и измерительные сигналы. Общие требования
ГОСТ Р 52593-2006 Система кабельного цифрового телевизионного вещания. Методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции
ГОСТ Р 52594-2006 Магистральные каналы волоконно-оптических, радиорелейных и спутниковых систем передачи цифровых телевизионных сигналов. Основные параметры и методы измерений
ГОСТ Р 52595-2006 Линии соединительные цифровые для передачи телевизионных программ. Основные параметры и методы измерений
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 52210.
3.2 В настоящем стандарте приняты следующие сокращения:
ТВЧ - телевидение высокой четкости;
ТС - телевизионный сигнал;
ЦТВЧ - цифровое телевидение высокой четкости;
ЦТП - цифровой транспортный поток;
ЦТС - цифровой телевизионный сигнал без сжатия цифрового потока.
3.3 Системой телевидения высокой четкости (ТВЧ) называется телевизионная система, параметры которой выбраны исходя из расстояния наблюдения, равного трем высотам наблюдаемого изображения.
Цифровой системой телевидения высокой четкости (ЦТВЧ) называется телевизионная система высокой четкости, которая для передачи изображений использует цифровое представление телевизионного сигнала.
4.1.1 Цифровая система телевидения высокой четкости (ЦТВЧ), приведенная на рисунке 1, включает в себя следующие основные звенья:
- тракт источника цифровых сигналов, в котором происходит преобразование оптических сигналов изображения высокой четкости в цифровые электрические сигналы изображения, их обработка, сжатие цифрового потока, формирование телевизионных программ и преобразование в групповой цифровой транспортный поток;
- тракт передачи сигналов цифрового транспортного потока системы телевидения высокой четкости;
- тракт воспроизведения изображения высокой четкости.
Рисунок 1 - Цифровая система телевидения высокой четкости
4.1.2 Границами тракта источника цифровых сигналов являются:
- входной зрачок оптической системы телевизионной камеры;
- выходной разъем интерфейса тракта источника сигналов цифрового телевидения высокой четкости, соединяемого с входным разъемом интерфейса тракта передачи цифрового транспортного потока телевидения высокой четкости.
4.1.3 Границами тракта передачи сигналов цифрового транспортного потока телевидения высокой четкости являются:
- входной разъем интерфейса тракта передачи цифрового транспортного потока (ЦТП) телевидения высокой четкости, соединяемого с выходным разъемом тракта источника сигналов цифрового телевидения высокой четкости (точка 1 на рисунке 1);
- выходной разъем интерфейса тракта передачи цифрового транспортного потока, соединяемого с входным разъемом интерфейса тракта воспроизведения изображения (точка 2 на рисунке 1).
4.1.4 Границами тракта воспроизведения изображения являются:
- входной разъем интерфейса тракта воспроизведения изображения, соединяемого с выходным разъемом интерфейса тракта передачи цифрового транспортного потока (точка 2 на рисунке 1);
- растр воспроизводимого изображения, воспринимаемого зрителем.
Параметры оптико-электронного преобразования тракта источника цифровых сигналов должны соответствовать приведенным в таблице 1 согласно Рекомендациям МСЭ-Р ВТ 709 и МСЭ-Р ВТ 1361 [1, 2] и стандартам ANSI/SMPTE 295M [4], ANSI/SMPTE 260M [5].
Таблица 1 - Номинальные характеристики преобразования оптического изображения в электрические сигналы
Значение параметра |
||
Координаты цветности основных цветов R, G, В в колориметрической системе XYZ МКО 1931: |
Координаты |
|
X |
Y |
|
Красный R |
0,6400 |
0,3300 |
Зеленый G |
0,3000 |
0,6000 |
Синий В |
0,1500 |
0,0600 |
Координаты опорного белого D6500 в колориметрической системе XYZ МКО 1931 для равных сигналов основных цветов ER = ЕG = ЕB |
0,3127 |
|
Характеристика оптико-электронного преобразования до гамма-коррекции |
Линейное |
|
Коэффициент гамма-коррекции сигналов основных цветов |
0,45 |
|
Характеристика нелинейного преобразования сигналов основных цветов |
V = 1,099 Е0,45 - 0,099 для 0,018 ≤ E ≤ 1,0; V = 4,5E для 0 ≤ Е < 0,018, где Е - нормированная освещенность изображения относительно освещенности в номинальном белом; V - сигнал изображения |
|
Связь между сигналами основных цветов и сигналами основных цветов после их нелинейного преобразования |
|
|
Уравнение для формирования сигнала яркости |
при равенстве для белого опорного цвета D6500 |
|
Уравнение для формирования цветоразностных сигналов передачи |
|
|
Уравнение связи нормированных сигналов цветности и с цветоразностными сигналами и |
|
Номинальные параметры разложения изображения в тракте источника цифровых сигналов должны соответствовать приведенным в таблице 21).
_____________
1) Допускается использование параметров разложения, приведенных в Рекомендации ITU-R ВТ 709-5 [1] для частот кадров 50 и 25 Гц.
Активный формат кадра изображения для всех источников цифрового телевизионного сигнала широкоформатного телевидения высокой четкости должен быть равен 1920×1080 при формате элемента изображения 1:1.
Таблица 2 - Параметры разложения изображения
Значение параметра |
|||
1250/50/1:1 |
1250/25/1:1 |
1250/50/2:1 |
|
Порядок сканирования |
Слева направо, сверху вниз |
||
- |
Первая строка первого поля выше первой строки второго поля |
||
Разложение |
Построчное 1:1 |
Чересстрочное 2:1 |
|
Частота полей, Гц |
- |
50 |
|
Частота кадров, Гц |
50 |
25 |
|
Полное число строк |
1250 |
||
Активное число строк в кадре* |
1080/1152 |
||
Число элементов яркости в строке |
1920 |
||
Формат кадра |
16:9/4:3 |
||
Строчная частота, Гц |
62500 |
31250 |
|
Частота дискретизации сигналов |
|||
яркости fdY, МГц |
148,5 |
74,25 |
|
и допуски, %, не более |
± 0,0001 |
± 0,0001 |
|
Частота дискретизации |
|||
цветоразностных сигналов fdC, МГц |
74,25 |
37,125 |
|
и допуски, %, не более |
± 0,0001 |
± 0,0001 |
|
Число отсчетов в полной строке: |
|||
R, G, B, Y |
2376 |
||
СB, CR |
1188 |
||
* Допускается активное число строк в кадре источника цифровых телевизионных сигналов без сжатия 1088. Примечание - Основные параметры источника телевизионных сигналов высокой четкости с форматом активной части 16:9, числом активных элементов изображения 1920×1080 и параметрами разложения 1125/50/2:1, 1125/25/1:1 и 1125/50/2:1 приведены в таблице А.1 и на рисунке А.1 (приложение А). |
Структура компонентных сигналов , , , и , на временном интервале строки представлена на рисунке 2.
Уровни телевизионных сигналов (ТС) в аналоговом представлении при сопротивлении нагрузки Rн = 75 Ом приведены в таблице 3.
Рисунок 2 - Структура компонентных сигналов на интервале строки
Таблица 3 - Уровни сигналов в аналоговом представлении при сопротивлении нагрузки Rн = 75 Ом
Значение параметра |
|||
1250/50/1:1 |
1250/25/1:1 |
1250/50/2:1 |
|
Номинальные уровни сигналов , , , , мВ |
Опорный уровень черного - 0, опорный уровень белого - 700 |
||
Номинальный уровень сигналов , , мВ |
От -350 до +350 |
||
Номинальная длительность строки «Н» (согласно рисунку 2), мкс |
32 |
16 |
|
Форма синхронизирующего сигнала (согласно рисунку 2) |
Трехуровневый биполярный |
||
Длительность синхроимпульса «2b», выраженная в периодах частоты дискретизации Т = 1/fdY, (согласно рисункам 2, 3) |
88 |
||
Опорное время строчного синхроимпульса (согласно рисункам 2, 3) |
Он |
||
Номинальные уровни синхроимпульсов «Uc», мВ (согласно рисунку 3) |
± 300 |
||
Допуски на отклонение уровней синхроимпульсов, %, не более |
± 2 |
||
Номинальное время нарастания синхроимпульса «с» между уровнями 0,1 и 0,9 (согласно рисунку 3), выраженное в периодах Т |
4 |
||
Допустимое временное рассогласование сигналов яркости и цветоразностных сигналов, нс, не более |
± 2 |
± 4 |
|
Номинальный интервал гашения «а», выраженный в периодах Т частоты дискретизации сигналов яркости fdY (согласно рисунку 2) |
456 |
Уровни указаны в милливольтах при сопротивлении нагрузки 75 Ом.
Сигналы синхронизации должны присутствовать в яркостном сигнале и цветоразностных и компонентных сигналах.
Временные интервалы структуры сигнала синхронизации на интервале гашения строки приведены на рисунке 3 и в таблице 4.
Рисунок 3 - Структура сигнала синхронизации на интервале гашения строки
Таблица 4 - Длительность временных интервалов на интервале гашения строки
Наименование временного интервала |
Число периодов Т частоты дискретизации fdY 74,25 МГц для разложения |
Число периодов Т частоты дискретизации fdY 148,5 МГц для разложения |
||
1250/50/2:1 |
1250/25/1:1 |
1250/50/1:1 |
||
b |
Длительности положительного и отрицательного импульсов между относительными уровнями 0,5 фронта и срезов |
44 ± 3 |
||
с |
Длительности фронтов и спадов между относительными уровнями 0,1 и 0,9 |
4,0 ± 1,5 |
||
d |
Длительность передней части интервала гашения строк |
|
||
е |
Длительность задней части интервала гашения строк |
|
||
Структура сигнала синхронизации на интервале гашения поля и кадра показана на рисунке 4.
Параметры цифрового телевизионного сигнала (ЦТС) приводятся в таблицах 4 и 5.
Рисунок 4 - Структура синхросигнала на интервале гашения поля
Таблица 5 - Уровни при квантовании сигналов
Значение |
||
при 8-разрядном квантовании |
при 10-разрядном квантовании |
|
Уровни квантования |
0-255 |
0-1023 |
Номинальный уровень черного в сигналах ; ; ; |
16 |
64 |
Номинальный уровень белого в сигналах ; ; ; |
240 |
960 |
Уровни квантования, используемые для сигналов изображения |
1-254 |
4-1019 |
Уровни квантования, используемые для передачи сигналов синхронизации |
0 и 255 |
0-3 и 1020-1023 |
Номинальные уровни для нулевых значений сигналов и |
128 |
512 |
Номинальные уровни для максимальных отрицательных и положительных значений сигналов и |
16 и 240 соответственно |
64 и 960 соответственно |
Характеристики фильтров низких частот сигналов: ; ; ; и |
В соответствии с рисунком 5 В соответствии с рисунком 6 |
|
* Допускается использование номинальных уровней белого 235 для 8-разрядного представления и 940 для 10-разрядного представления. |
Таблица 6 - Основные параметры цифрового представления сигналов в цифровых форматах 4:2:2 и 4:2:0
Наименование параметра |
Значение параметра для форматов |
||
4:2:2 |
4:2:0 |
||
для 1250/50/2:1 |
для 1250/25/1:1 |
для 1250/50/1:1 |
|
Вид кодирования |
Линейное |
||
Кодированные сигналы |
, и |
||
Частота дискретизации fdY сигнала , МГц и допуски, % |
74,25 |
148,5 |
|
± 0,0001 |
± 0,0001 |
||
Частота дискретизации fdC сигналов и , МГц и допуски, % |
37,125 |
74,25 |
|
± 0,0001 |
± 0,0001 |
||
Число отсчетов сигнала в цифровой активной части строки |
1920 |
||
Число отсчетов сигналов и в цифровой активной части строки |
960 |
||
Формат элемента изображения сигнала |
1:1 |
||
Характеристики фильтров низких частот для сигналов яркости приведены на рисунке 5 (а, б, в) (см. таблицу 5).
fdY - частота дискретизации сигналов яркости
Рисунок 5 - Характеристики фильтров низких частот для сигналов яркости EY
Характеристики фильтров низких частот для сигналов цветности , приведены на рисунке 6 (а, б, в) (см. таблицу 5).
Рисунок 6 - Характеристики фильтров низких частот для сигналов и
4.5.1 Цифровой транспортный поток (ЦТП) телевизионного сигнала высокой четкости должен состоять из пакетов 188 байт со структурой и синтаксисом, соответствующим структуре и синтаксису цифрового транспортного потока действующей цифровой вещательной системы телевидения стандартной четкости согласно национальным стандартам ГОСТ Р 52592-2006, ГОСТ Р 52593-2006, ГОСТ Р 52594-2006.
4.5.2 В транспортном потоке должна передаваться информация о параметрах разложения в источнике цифровых телевизионных сигналов высокой четкости, о формате элемента изображения, об опорном белом в телевизионной камере и цветовом кодировании цветовых сигналов, методе сжатия видеоданных цифрового потока.
4.5.3 Передача данных пользователя в цифровом телевизионном формате должна соответствовать ГОСТ Р 52591-2006.
4.5.4 Интерфейс транспортного цифрового потока должен соответствовать Рекомендации МСЭ-Р ВТ.1120-7 [3].
Методы канального кодирования, мультиплексирования и модуляции должны соответствовать стандартам ETSI: EN 300 421 [6], EN 300 429 [7], EN 300 744 [8] и национальным стандартам: ГОСТ Р 52593-2006, ГОСТ Р 52594-2006, ГОСТ Р 52595-2006.
4.7.1 Воспроизведение широкоформатного изображения высокой четкости должно осуществляться в формате кадра 16:9 с числом элементов изображения 1920×1080.
4.7.2 Предпочтительным для цифрового телевидения высокой четкости (ЦТВЧ) является воспроизведение изображения высокой четкости унифицированным растром с форматом отображения 15:9 и числом отображаемых элементов 1920×1152 с полем отображения дополнительной информации 1920×72 внизу растра для отображения речевого или иноязычного сопровождения в цифро-буквенном виде или полного отображения изображения с форматом кадра 4:3 и числом отображаемых элементов изображения 1536×1152 (рисунок 7).
Рисунок 7 - Унифицированный кадр при воспроизведении изображений с форматами кадров 16:9 и 4:3
Основные параметры источника телевизионных сигналов высокой четкости с форматом активной части 16:9, числом активных элементов изображения 1920×1080, параметрами разложения 1125/50/1:1, 1125/25/1:1 и 1125/50/2:1 приведены в таблице А.1 и на рисунке А.1.
Таблица А.1 - Основные параметры разложения изображения
Значение параметра |
|||
1125/50/1:1 |
1125/25/1:1 |
1125/50/2:1 |
|
Порядок сканирования |
Слева направо, сверху вниз |
||
Первая строка первого поля выше первой строки второго поля |
|||
Разложение |
Построчное 1:1 |
Чересстрочное 2:1 |
|
Частота полей, Гц |
- |
50 |
|
Частота кадров, Гц |
50 |
25 |
|
Полное число строк |
1125 |
||
Активное число строк в кадре |
1080 |
||
Число элементов яркости в активной строке |
1920 |
||
Формат кадра |
16:9 |
||
Частота строк, Гц |
56250 |
28125 |
|
Число выборок в полной строке: |
|||
- R, G, В, Y |
2640 |
||
- CB, CR |
1320 |
||
Номинальная полоса пропускания для сигналов R, G, В, Y в аналоговом представлении, МГц |
60,0 |
30,0 |
|
Номинальная полоса пропускания для сигналов СB, CR в аналоговом представлении, МГц |
30,0 |
15,0 |
|
Частота дискретизации сигналов R, G, В, Y, МГц |
148,5 |
74,25 |
|
Частота дискретизации сигналов СB, CR, МГц |
74,25 |
37,125 |
|
Гашение аналоговой строки, Т |
720 |
||
Активная часть строки, Т |
1920 |
||
Амплитуда положительного и отрицательного импульсов синхронизации, мВ |
300 ± 6 |
||
Номинальный размах видеосигнала, мВ |
700 |
||
Число элементов изображения в полной строке, Т |
2640 |
Рисунок А.1 - Структура синхросигнала на интервале гашения поля
Рекомендация МСЭ-Р ВТ.709-5 |
Значения параметров телевидения высокой четкости для производства и международного обмена программами |
|
(ITU-R ВТ.709-5) |
(Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange) |
|
Рекомендация МСЭ-Р ВТ.1361 |
Унифицированная всемирная колориметрия и соответствующие характеристики будущего телевидения и систем передачи изображений |
|
(ITU-RBT.1361) |
(Worldwide unified colorimetry and related characteristics of future television and imaging systems) |
|
Рекомендация МСЭ-Р ВТ.1120-7 |
Цифровые интерфейсы для студийных сигналов ТВЧ |
|
(ITU-RBT.1120-7) |
(Digital Interfaces for HDTV Studio Signals) |
|
Стандарт Американского национального института по стандартизации ANSI и Общества инженеров кино и телевидения SMPTE |
Телевидение - параметры и интерфейс для разложения 1920×1080 50 Гц |
|
ANSI/SMPTE 295M |
(Television - 1920×1080 50 Hz - Scanning and Interface) |
|
Стандарт Американского национального института по стандартизации ANSI и Общества инженеров кино и телевидения SMPTE |
Телевидение - система для производства программ высокой четкости - цифровое представление и параллельный интерфейс |
|
ANSI/SMPTE 260M Television-1125/60 |
(High Definition Production System - Digital Representation and Bit-Parallel Interface) |
|
Стандарт Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций |
Цифровое телевизионное вещание (DVB). Структура, канальное кодирование и модуляция для 11/12 Гц спутниковой службы |
|
ETSI EN 300 421:(1997-08) |
(Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite service) |
|
Стандарт Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций |
Цифровое телевизионное вещание (DVB). Структура, канальное кодирование и модуляция для кабельных систем |
|
ETSI EN 300 429:(1998-04) |
(Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for cable systems) |
|
Стандарт Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций |
Цифровое телевизионное вещание (DVB). Структура, канальное кодирование и модуляция для наземного телевидения |
|
ETSI EN 300 744:(2004-11) |
(Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television) |
Ключевые слова: цифровое вещательное телевидение высокой четкости, звенья тракта, тракт источника цифровых телевизионных сигналов, тракт передачи сигналов цифрового транспортного потока, тракт воспроизведения изображений, основные параметры цифровой системы телевидения высокой четкости