模拟数字讯号的讲座

1、 模拟数字视频讯号的讲座模拟数字视频讯号的讲座 目录 一一.视频讯号的介绍. 1.视频讯号按接口分类。 2.视频讯号按格式分类。 二.模拟讯号的介绍 三.数字讯号介绍. 一.视频讯号的介绍. 视频信号是指电视信号、静止图象信号和 可视电视图象信号。对于视频信号可支持三种 制式：NTSC、PAL、SECAM (后面会详细的 介绍到) 1.CVBS 2.S-VIDEO 3.VGA 4.YPBPR 5. HDMI 1.CVBS(复合视频广播信号 或 复合视频消隐和同步 ) l 全称：Composite Video Broadcast Signal 或Composite Video Blanking

2、and Sync l 标准视频输入（RCA）接口 也称AV 接口，通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接 口，它通常采用RCA(俗称莲花头)进行连接，使用时只需要将带莲花 头的标准AV 线缆与相应接口连接起来即可。AV接口实现了音频和视 频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下 降，但由于AV 接口传输的仍然是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号， 仍然需要显示设备对其进行亮/ 色分离和色度解码才能成像，这种先 混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号 也会有很大的机会相互干扰从而影响最终输出的图像质量。AV还具有 一定生命力，但由于它本身Y/C

3、混合这一不可克服的缺点因此无法在 一些追求视觉极限的场合中使用。 视频讯号按接口分类视频讯号按接口分类 2.s-video l S视频输入接口 S-Video具体英文全称叫Separate Video，为了达到更好的视频效果， 人们开始探求一种更快捷优秀清晰度更高的视频传输方式，这就是当 前如日中天的S-Video(也称二分量视频接口)，Separate Video 的意义 就是将Video 信号分开传送，也就是在AV接口的基础上将色度信号C 和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输，它出现并发 展于上世纪90年代后期通常采用标准的4芯(不含音效) 或者扩展的7芯 ( 含音效)。带S-

4、Video接口的显卡和视频设备( 譬如模拟视频采集/ 编 辑卡电视机和准专业级监视器电视卡/电视盒及视频投影设备等) 当前 已经比较普遍，同AV 接口相比由于它不再进行Y/C混合传输因此也就 无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道在很 大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高 了图像的清晰度，但S-Video 仍要将两路色差信号(Cr Cb)混合为一路 色度信号C，进行传输然后再在显示设备内解码为Cb 和Cr 进行处理， 这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小但在严格的 广播级视频设备下进行测试时仍能发现) ，而且由于Cr Cb 的混合导致

5、色度信号的带宽也有一定的限制，所以S -Video 虽然已经比较优秀但 离完美还相去甚远，S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况 和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口。 3.VGA(Video Graphics Array ) VGA输入接口 VGA 接口采用非对称分布的15pin 连接方式，其工作原理：是将显 存内以数字格式存储的图像( 帧) 信号在RAMDAC 里经过模拟调制成 模拟高频信号，然后再输出到等离子成像，这样VGA信号在输入端 (LED显示屏内) ，就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路 的换算。从前面的视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的

6、， 所以VGA 接口拥有许多的优点，如无串扰无电路合成分离损耗等。 目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接， 计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转 换器转变为R、G、三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆 传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被 直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、 DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的/（模拟/数字） 转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过/和/2次转换后， 不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器 无可厚非，但用于连接液晶之类

7、的显示设备，则转换过程的图像损失 会使显示效果略微下降。 4.YPBPR l 视频色差输入接口 l 目前可以在一些专业级视频工作站/编辑卡专业级视频设备或高档 影碟机等家电上看到有YUV YCbCr Y/B-Y/B-Y等标记的接口标识，虽 然其标记方法和接头外形各异但都是指的同一种接口色差端口( 也称 分量视频接口) 。它通常采用YPbPr 和YCbCr两种标识，前者表示逐 行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出。由上述关系可知，我 们只需知道Y Cr Cb的值就能够得到G 的值( 即第四个等式不是必要 的)，所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg 而只保 留Y Cr Cb ，这

8、便是色差输出的基本定义。作为S-Video的进阶产品 色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb，这样就避 免了两路色差混合解码并再次分离的过程，也保持了色度通道的最大 带宽，只需要经过反矩阵解码电路就可以还原为RGB三原色信号而成 像，这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号通道， 避免了因繁琐的传输过程所带来的图像失真，所以色差输出的接口方 式是目前各种视频输出接口中最好的一种。 5.HDMI的接口. l HDMI是基于DVI（Digital Visual Interface）制定的，可以看作是DVI 的强化与延伸，两者可以兼容。HDMI在保持高品质的情况下能

9、够以数 码形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频数据，最高数据传 输速度为5Gbps。HDMI能够支持所有的ATSC HDTV标准，不仅可以 满足目前最高画质1080p的分辨率，还能支持DVD Audio等最先进的 数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而 且只用一条HDMI线连接，免除数码音频接线。同时HDMI标准所具备 的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。与DVI相比HDMI接 口的体积更小而且可同时传输音频及视频信号。DVI的线缆长度不能 超过8米否则将影响画面质量，而HDMI基本没有线缆的长度限制。只 要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模

10、拟传输线，能有效解决家 庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。HDMI可搭配宽带数字内容保护 (High-bandwidth Digital Content Protection；HDCP)，以防止具著作 权的影音内容遭到未经授权的复制。正是由于HDMI内嵌HDCP内容保 护机制，所以对好莱坞具有特别的吸引力。HDMI规格包含针对消费电 子用的Type A连接器和PC用的Type B连接器两种，相信不久HDMI将 会被PC业界采用。 目前高清电视有3种格式，即1280720p （逐行）、19201080 i （隔行）和19201080p（逐行）。 6.BNC端口 l 通常用于工作站和同轴电缆连接的

11、连接器，标准 专业视频设备输入、输出端口。BNC电缆有5个 连接头用于接收红、绿、蓝、水平同步和垂直同 步信号。BNC接头有别于普通15针DSUB标准 接头的特殊显示器接口。由R、G、B三原色信号 及行同步、场同步五个独立信号接头组成。主要 用于连接工作站等对扫描频率要求很高的系统。 BNC接头可以隔绝视频输入信号，使信号相互间 干扰减少，且信号频宽较普通DSUB大，可达 到最佳信号响应效果。 2.视频讯号按格式分类 1.视频显示的扫描方式 视频显示有两种基本方式：隔行扫描 或 逐行扫描. 逐行 扫描，用在计算机显示器和数字电视机上，一次显示图象 的所有水平线，作为一帧. 隔行扫描，用在标准N

12、TSC， PAL，SECAM制电视机上，一次只显示一半水平线.(第一 个扫描场, 包含所有奇数线,接下来的第二个扫描场,包含所 有偶数线). 隔行扫描依赖人眼的视觉暂留特性(这是心理上 造成,而不是物理上), 以及电视机显象管上的磷暂留使两个 扫描场变得模糊,形成人眼感觉到的一幅图象. 隔行扫描的 优点是只要原来的一半数据量就可以获得高刷新速率(50 或60 Hz). 缺点是水平分辨率实质上降低一半,因为视频通 常经过滤波以避免图象闪烁等其他缺陷. 视频讯号的格式 NTSC制隔行制隔行(480i) NTSC制隔行制隔行(480i) FIELD 1: 262-23+1=240 FIELD 2:

13、525-286+1=240 FIELD1+FIELD2=480(ACTIE VIDEO) NTSC制隔行制隔行(480i) NTSC逐行(480p) NTSC逐行逐行(480p) ACTIVE VIDEO=524-45+1=480 PAL制隔行(576i) PAL制隔行(576i) FIELD1=310-23+1=288 FIELD2=623-336+1=288 ACTIVE VIDEO=288+288=576 PAL制隔行(576i) PAL制逐行(576p) PAL制逐行(576p) Active video=620-45+1=576 720p系统 720P 720P 1080i 水平扫描

14、有效水平扫描有效 SAMPLES分类：分类： 1920*1080i 1440*1080i 1280*1080i 1080i 1080i 1080p 水平扫描有效水平扫描有效 SAMPLES分类：分类： 1920*1080p 1440*1080p 1280*1080p 1080p 1080P 小结 模拟讯号的介绍 1.CVBS的介绍。 调整饱和度， PAGE0-6C（后端） PAGE2-0A（前端） 调整色调， PAGE0-6A，6B（后端） PAGE2-0B（前端） RGB三基色的原理 l 白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱，颜色依次为红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫，这就是可见光谱。其

15、中人眼对红、绿、蓝 最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器的体系，大多数的颜色可以 通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光 也可以分解成红绿蓝三种色光。这是色度学的最基本原理，即三基色 原理。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色 合成。红绿蓝是三基色，这三种颜色合成的颜色范围最为广泛。红绿 蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。 l 红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红 红色+绿色+蓝色=白色 l 色序坐标图 l 备注： 色序坐标图 反映的是R， G，B三基色 在自然界组 合成不同色 彩的坐标图， 从图中可以 清楚的看到 任何一种颜 色都有唯一 的对应坐标 （X，Y）。 R，G，B以 不同成分叠 加成丰富多 彩的颜色。 亮度亮度 1。