Video Demystified中文翻译5-模拟视频接口.pdf

模拟视频接口模拟视频接口 一直以来 消费类市场上使用的主要视频信号是复合 NTSC 或 PAL 视频 图 8 2 和图 8 13 人们也试图支持 S Video 但直到现在 它也仅限于 S VHS VCR 录像机 和高端电视内 随着 DVD 播放器 数字机顶盒和数字电视的引入 人们对在消费类市场中提供高 质量的视频重新产生了兴趣 这种仪器不仅支持很高质量的复合和 S Video 信号 很多 设备还可选用模拟 R G B 或 YPbPr 视频 使用模拟 R G B 或 YPbPr 视频去除了 NTSC PAL 编解码产生的人为噪声 artifacts 因此 图像会更清晰 噪声更小 拥有更多的色度带宽 提升了行细节 S Video 接口接口 RCA 留声插座 消费类市场 和 BNC 插座 专业视类频市场 用来传送复合 NTSC 或 PAL 视频信号 这些视频信号是由亮度 Y 和色度 C 相加得到的 为了显示图 像 电视随后必须分离 Y 和 C 视频信号 问题是 Y C 分离永远都不可能是完美的 正 如第 9 章所讨论的一样 如今 很多视频分量支持一种 4 针的 S1 S Video 插座 如图 5 1 所示 插座的 母端 这种插座保持亮度 Y 和色度 C 视频信号分离 可以免除电视机内的 Y C 分离处理过程 因此 图像会更清晰 噪声更少 图 9 2 和图 9 3 描述了 Y 信号 图 9 10 和图 9 11 描述了 C 信号 第 8 章所讨论的 NTSC 和 PAL VBI 场消隐间隔 数据可能存在于 480i 或 576i 的 Y 视频信号内 当检测到宽屏 16 9 畸变节目存在时 行方向挤压 25 S2 版本会在 C 信 号内加入了一个 5V 的直流偏置 16 9 电视检测这个直流偏置 将会在行方向上拉伸 4 3 图像 使它充满整个屏幕 再现节目的正确的幅型比 当节目被放入邮筒状方框 内 S3 支持 2 3V 偏置 IEC 60933 5 标准指定了 S Video 插座 包括信号电平 扩展的扩展的 S Video 接口接口 PC 市场上经常会使用到一种扩展的 S Video 接口 这种接口有 7 针 如图 5 1 所示 它向前兼容 4 针接口 多出来的 3 针随着厂商的不同 它的作用也有所不同 它可以用来支持I2C接口 SDA双向数据脚和SCL时钟脚 12 电源 复合NTSC PAL视频信号 CVBS 或者 是模拟R G B 或YPbPr视频信号 图图5 1 S Video插座和信号名字插座和信号名字 SCART 接口接口 欧洲的大部分消费类视频分量都支持 1 或 2 个 SCART 插座 经常也被叫做 Peritel Peritelevision 和 Euroconnector 这种插座能够只使用单独的一条线在设备间同时传递 模拟 R G B 视频或 S Video 复合视频 模拟立体声音频 复合视频信号要一直存在 因为它要给模拟 R G B 视频信号提供基本视频同步信息 注意 700mV 的 R G B 信号 并没有消隐台阶或是同步信息 图 5 4 描述了这种情况 第 8 章所讨论的 NTSC 和 PAL VBI 场消隐间隔 数据可能存在于 480i 或 576i 的 Y 视频信号内 根据所实现的功能不同 SCART 插座有不同的引脚排列方式 如表 5 1 到 5 3 所示 具体的引脚引出方式如图 5 2 所示 CENELEC EN 50049 1 和 IEC 60933 标准指定了基本 SCART 连接器 包括它的信 号电平 图图5 2 SCART插座插座 引脚引脚 功能功能 信号电平信号电平 阻抗 阻抗 1 右声道输出 0 5V rms 10 K ohm 3 左 单声道输出 0 5V rms 10K ohm 7 蓝 或色度 视频输入 输出 0 7V or 0 3V burst 75 ohms 8 状态和幅型比输入 输出 9 5V 12V 4 3 source 10K ohm 4 5V 7V 16 9 source 0V 2V inactive source 9 地 引脚11的 10 数据2 data 2 11 绿色输入 输出 0 7V 75 ohms 12 数据1 data 1 13 地 引脚 15的 14 地 引脚 16的 15 红 或C 视频输入 输出 0 7V or 0 3V burst 75 ohms 16 RGB 控制输入 输出 1 3V RGB 75 ohms 0 0 4V 复合 composite 17 地 引脚 19的 18 地 引脚 20的 19 复合 或Y 视频输出 1V 75 ohms 20 复合 或Y 视频输入 1V 75 ohms 21 地 引脚8 10 12 屏蔽 注 通常 SCART1 端子支持复合视频和 RGB SCART2 端子支持复合视频和 S Video 而 SCART3 端子则只支持复合视频了 SCART 端子也能用来连接外部解码器或解扰器 到内部视频路径 视频信号出去以后再进来 RGB 控制信号控制 TV 在复合视频和 RGB 输入之间切换 能在视频信号内叠加文 本信号 即便是内部 TV 节目也能 这样就能通过外部的图文电视广播 teletext 或隐 藏字幕 closed captioning 解码器在当前节目内加入信息 如果 16 脚保持高电平 则 存在放大的 RGB 信号 同步仍然存在于复合视频引脚内 一些仪器 如 DVD 播放器 可能会给 SCART 提供 RGB 始终保持 16 脚为高电平 当信源变为有效时 它将置 8 脚为 12V 这将使 TV 自动切换至 SCART 输入 当 信源停止时 该信号恢复到 0V 继续正常的 TV 收看 如果信号是畸变的 16 9 节目 信源将 8 脚提升到 6V 这将使 TV 切换至 SCART 输入 与此同时 使能畸变的 16 9 节目的视频处理 表表5 1 SCART插座信号插座信号 SDTV RGB 接口接口 一些SDTV消费视频仪器支持模拟R G B 视频接口 第8章所讨论的NTSC和PAL VBI 场消隐间隔 数据可能存在于 480i 或 576i 的 Y 视频信号内 使用三个独立的 RCA 留声接口 消费类市场 或 BNC 接口 专业类 Pro video 视频和 PC 市场 正如第 4 章所讨论的 行场视频同步和视频标准有关 对于信源 连接器处的视频 信号的源阻抗应该是 75 5 对于信宿来说 视频输入应该是交流耦合 AC coupled 的 并且输入阻抗是 75 5 三个信号必须彼此同步 时延不超过 5 ns 同步信息可能仅存在于绿色通道 所有的三个通道 单独的复合同步信号 或是单 独的行同步信号和场同步信号 伽马值为 1 0 45 7 5 IRE 消隐台阶电平 消隐台阶电平 Blanking Pedestal 如图 5 3 所示 标称的有效视频幅度为 714mV 包括一个 7 5 2 的 IRE 消隐台阶 电平 286 6 mV 的复合同步信号可能仅存在于绿色通道 消费类市场 或存在于三个 通道 专业类市场 可能存在高达 1V 的直流偏置 模拟 R G B 的生成 模拟 R G B 的生成 假定 D A 转换器 DAC 为 10 比特 输出范围为 0 1 305V 为了和第九章所讨论 的 NTSC PAL 编码器使用的视频 DAC 匹配 10 比特的 YCbCr 到 R G B 的变换方程 是 R 0 591 Y601 64 0 810 Cr 512 G 0 591 Y601 64 0 413 Cr 512 0 199 Cb 512 B 0 591 Y601 64 1 025 Cb 512 为了匹配第 9 章 NTSC PAL 编码器的有效视频电平 R G B 的标称电平使用了 10 比特 范围为 0 518 注意 必须支持 R G B 负值 为了实现 7 5 IRE 消隐台阶电平 在有效视频期间对数字 R G B 数据加上 42 而在 消隐期间则加上 0 消隐台阶电平加入之后 R G B 数据被消隐信号钳位 该消隐信号呈上升的余弦分 布 这可以减缓同步信号的转换速率 对于 480i 和 576i 系统 同步上升和下降时间是 140 20 ns 50 点处的同步脉冲宽度为 4 7 0 1 s 对于 480p 和 576p 系统来说 同步上升和下降时间是 70 10 ns 50 点处的同步脉冲宽度为 2 33 0 05 s 基于这点 我们得出带同步和消隐信息的数字 R G B 如图 5 3 和表 5 2 所示 图 5 3 中小括号内的数字代表输出为 1 305V 的 10 比特 DAC 的数据值 数字 R G B 数据 驱动三个 10 比特 DAC 产生模拟 R G B 视频信号 由于采样 保持动作会给DAC 数模转换器 带来 sinx x特性 所以视频数据将 通过一个 sinx x 1数字滤波器来补偿 或者 由于每个DAC后面都会有一个模拟低 通滤波器 校正就有可能在模拟滤波器内进行 模拟模拟 R G B 数字化数字化 假定 A D 转换器 ADC 为 10 比特 输入范围为 0 1 305V 为了和第九章所讨论 的 NTSC PAL 解码器使用的视频 ADC 匹配 10 比特的 R G B 到 YCbCr 的变换方程 是 Y601 0 506 R 282 0 992 G 282 0 193 B 282 64 Cb 0 291 R 282 0 573 G 282 0 864 B 282 512 Cr 0 864 R 282 0 724 G 282 0 140 B 282 512 为了匹配第 9 章 NTSC PAL 解码器的有效视频电平 R G B 的标称电平使用了 10 比特 范围为 282 800 表 5 2 和图 5 3 描述了 10 比特 R G B 的白电平 黑电平和 可 选 同步电平 0 IRE 消隐台阶电平消隐台阶电平 如图 5 4 所示 标称的有效视频幅度为 700mV 没有消隐台阶电平 300 6 mV 的复合同步信号可能仅存在于绿色通道 消费类市场 或存在于三个通道 专业类市 场 可能存在高达 1V 的直流偏置 模拟 R G B 的生成 模拟 R G B 的生成 假定 D A 转换器 DAC 为 10 比特 输出范围为 0 1 305V 为了和第九章所讨论 的 NTSC PAL 编码器使用的视频 DAC 匹配 10 比特的 YCbCr 到 R G B 的变换方程 是 R 0 625 Y601 64 0 857 Cr 512 G 0 625 Y601 64 0 437 Cr 512 0 210 Cb 512 B 0 625 Y601 64 1 084 Cb 512 为了匹配第 9 章 NTSC PAL 编码器的有效视频电平 R G B 的标称电平使用了 10 比特 范围为 0 548 注意 必须支持 R G B 负值 具有 0 IRE 消隐电平的 R G B 数据和具有 7 5 IRE 消隐台阶电平的 R G B 数据的处 理过程一样 然而 在有效视频期间内没有加入消隐台阶电平 所以同步值是 16 252 而不是 16 240 基于这点 我们得出带同步和消隐信息的数字 R G B 如图 5 4 和表 5 2 所示 图 5 4 中小括号内的数字代表输出为 1 305V 的 10 比特 DAC 的数据值 数字 R G B 数据 驱动三个 10 比特 DAC 产生模拟 R G B 视频信号 模拟模拟 R G B 数字化数字化 假定 A D 转换器 ADC 为 10 比特 输入范围为 0 1 305V 为了和第九章所讨论 的 NTSC PAL 解码器使用的视频 ADC 匹配 10 比特的 R G B 到 YCbCr 的变换方程 是 Y601 0 478 R 252 0 938 G 252 0 182 B 252 64 Cb 0 275 R 252 0 542 G 252 0 817 B 252 512 Cr 0 817 R 252 0 685 G 252 0 132 B 252 512 为了匹配第 9 章 NTSC PAL 解码器的有效视频电平 R G B 的标称电平使用了 10 比特 范围为 252 800 表 5 2 和图 5 4 描述了 10 比特 R G B 的白电平 黑电平和 可 选 同步电平 图图5 3 SDTV模拟模拟RGB电平 电平 7 5 IRE消隐台阶电平消隐台阶电平 图图5 4 SDTV模拟模拟RGB电平 电平 0 IRE消隐台阶电平消隐台阶电平 视频电平视频电平 7 5 IRE 消隐 台阶电平 7 5 IRE 消隐 台阶电平 0 IRE 消隐台 阶电平 0 IRE 消隐台 阶电平 白色白色 800 800 黑色 黑色 282 252 消隐消隐 240 252 同步同步 16 16 表5 2 SDTV 10比特R表5 2 SDTV 10比特R G G B B 数值 数值 HDTV RGB 接口接口 一些 HDTV 消费视频仪器支持模拟 R G B 视频接口 使用三个独立的 RCA 留声 接口 消费类市场 或 BNC 接口 专业类 Pro video 视频和 PC 市场 正如第 4 章所讨论的 行场视频同步和视频标准有关 对于信源 连接器处的视频 信号的源阻抗应该是 75 5 对于信宿来说 视频输入应该是交流耦合 AC coupled 的 并且输入阻抗是 75 5 三个信号必须彼此同步 时延不超过 5 ns 同步信息可能仅存在于绿色通道 所有的三个通道 单独的复合同步信号 或是单 独的行同步信号和场同步信号 伽马值为 1 0 45 如图 5 5 所示 标称的有效视频幅度为 700mV 没有消隐台阶电平 300 6 mV 的三电平复合同步信号可能仅存在于绿色通道 消费类市场 或存在于三个通道 专 业类市场 可能存在高达 1V 的直流偏置 模拟 R G B 的生成 模拟 R G B 的生成 假定 D A 转换器 DAC 为 10 比特 输出范围为 0 1 305V 为了和第九章所讨论 的 NTSC PAL 编