视频技术基础知识介绍

1、视频技术知识介绍 基础篇(1),目录,、视频系统相关基本概念 、视频系统接口种类介绍 、视频系统中产品应用的举例,制式的介绍 目前，世界上实际用于彩色电视广播的是NTSC制、PAL制 NTSC制又称为恩制。它属于同时制，是美国在1953年12月首先研制成功的，并以美国国家电视系统委员会（National Television System Committee）的缩写命名。这种制式的色度信号调制特点为平衡正交调幅制，即包括了平衡调制和正交调制两种，虽然解决了彩色电视和黑白电视广播相互兼容的问题，但是存在相位容易失真、色彩不太稳定的缺点。NTSC制电视的供电频率为60Hz，场频为每秒60场，帧频为

2、每秒30帧，扫描线为525行，图像信号带宽为6.2MHz。采用NTSC制的国家美国、日本等国家。,视频系统相关基本概念,PAL制 PAL制又称为帕尔制。它是为了克服NTSC制对相位失真的敏感性，在1962年，由前联邦德国在综合NTSC制的技术成就基础上研制出来的一种改进方案。PAL是英文Phase Alteration Line的缩写，意思是逐行倒相，也属于同时制。它对同时传送的两个色差信号中的一个色差信号采用逐行倒相，另一个色差信号进行正交调制方式。这样，如果在信号传输过程中发生相位失真，则会由于相邻两行信号的相位相反起到互相补尝作用，从而有效地克服了因相位失真而起的色彩变化。因此，PAL制

3、对相位失真不敏感，图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容也好，但PAL制的编码器和解码器都比NTSC制的复杂，信号处理也较麻烦，接收机的造价也高。 由于世界各国在开办彩色电视广播时，都要考虑到与黑白电视兼容的问题，因此，采用PAL制的国家较多，如我国、德国、新加坡、澳大利来等 PAL制电视的供电频率为50Hz、场频为每秒50场、帧频为每秒25帧、扫描线为625行,视频系统相关基本概念,分辨率 包括设备分辨率、网屏分辨率、图形分辨率、扫描分辨率和位分辨率。 设备分辨率(Device Resolution)：又称输出分辨率,指的是各类输出设备每英寸上可产生的点数,如显示器、喷墨打印机、激光打印机、热蜡

4、打印机、绘图仪的分辨率。这种分辨率通过DPI这个单位量来衡量,一般来讲,PC显示器的设备分辨率在60至120DPI之间。而打印设备的分辨率则在180至720DPI之间。 网屏分辨率(Screen Resolution):又称网屏幕频率,指的是打印灰度级图形或分色所用的网屏上每英寸的点数。这种分辨率通过每英寸的行数(RPI)来标定。 图形分辨率(Image Resolution):指的是图形中存储的信息量。这种分辨率有多种衡量方法,典型的是以每英寸的像素数(PPI)来衡量。图形分辨率和图形尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量,该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。图形分辨率以比例关系影响着文

5、件的大小,即文件大小与其图形分辨率的平方成正比。,视频系统相关基本概念,扫描分辨率:扫描分辨率指的是多功能一体机在实现扫描功能时，通过扫描元件将扫描对象每英寸可以被表示成的点数。单位是dpi，dpi值越大，扫描的效果也就越好。 位分辨率(Bit Resolution):位分辨率又叫位深，用来衡量每个象素存储的信息位元数，该分辨率决定图像的每个象素中存放的颜色信息。如一个24位的RGB图像，表示该图像的原色R,G,B各用了8bits,三者共用了24bits。而在RGB图像中，每个象素都要记录R,G,B三原色的信息，所以，每个象素所存储的位元数是24bits。 ppi和dpi（每英寸点数）经常都会

6、出现混用现象。从技术角度说，“像素”（p）只存在于计算机显示领域，而“点”（d）只出现于打印或印刷领域。,视频系统相关基本概念,视频系统相关基本概念,扫描格式 扫描格式是视频标准中最基本的参数，主要包括图像在时间和空间上的抽样参数，即每行的像素数、每秒的帧数，以及隔行扫描或逐行扫描 ，在数字视频领域经常用水平、垂直像素数和帧率来表示扫描格式，NTSC制式的场频准确数值是59.94005994Hz，行频5734.26573Hz；PAL制式的场频是50Hz，行频是15625Hz。 行频：行频指每秒钟重复绘制显示画面的次数，即重绘率，以Hz为单位。指电子枪每秒钟在屏幕上从左到右扫描的次数，又称屏幕的

7、水平扫描频率，以KHz为单位。它越大就意味着显示器可以提供的分辨率越高，稳定性越好。 行频 = 垂直分辨率（总值，比有效值大些） * 场频（画面刷新次数） 场频：又称为帧频或刷新频率，即显示器的垂直扫描频率，指显示器每秒所能显示的图象次数，单位为赫兹(Hz)。场频越大，图象刷新的次数越多，图象显示的闪烁就越小，画面质量越高 例如：SONY EX1R PAL设置区域：HD 模式: 1920 x 1080/50i, 1440 x 1080/50i, 25p 1280 x 720/50p, 25p SD 模式: 720 x 576/50i, 25P,扫描格式,主要分为： D1：480i格式,和NTS

8、C模拟电视清晰度相同,行频为15.25kHz,525条垂直扫描线，480条可见垂直扫描线，分辨率为640480，4：3或16:9 D2：480P格式,和逐行扫描DVD规格相同,行频为31.5kHz，4:3或16:9 D3：1080i格式，分辨率为19201080i/60Hz，行频为33.75kHz，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线， 16:9 D4：720p格式，分辨率为1280720p/60Hz，行频为45kHz，750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线， 16:9 D5：1080p格式，分辨率为19201080逐行扫描，专业格式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描

9、线 关于（高清）：、,视频系统相关基本概念,关于10bit 随着 HDTV 的逼近，关于 “ 10 bit “ 这一视频技术指标的描述越来越多地出现在我们面前 , 目前主要使用的图像质量是 24 bit 或 32 bit 颜色深度，它等于每通道 8 bit 的 R 、 G 、 B 或每通道 8 bit R 、 G 、 B 、 A 色彩通道的相加, 8 bit 提供 256 个采样点，而 10 bit 提供 1024 个采样点，其色彩精度是 8 bit 的 4 倍。色彩精度是 8 bit 的 4 倍 在影视编辑合成领域，数字 Betacam 的量化就是 10 bit ，而多数数字视频卡的 8 b

10、it 采样输入输出都不能达到数字 Betacam 的色彩精度。 10 bit YUV 和 10 bit RGB 是工业标准，这一标准来自于北美电视电影工程师协会的标准： SMPTE 259M 、 SMPTE 292M 、 SMPTE 296M 、 SMPTE 372M , SMPTE 虽然严格地说是美国的标准，但由于其兼容性和影响力，多数 SMPTE 标准成为实际的国际标准。 Sony Digital Betacam 和 Panasonic D5 录机都是采用了完全 10 bit 标准，新一代的非编卡如 Decklink 、 Bluefish444 都采用了 10 bit 量化提高采集质量。,

11、视频系统相关基本概念,标准清晰度 720*486/29.97fps 27 1 600 94 720*576/25fps 26 1 582 93,高清晰度 1280*720p/60fps 141 8 438 494 1920*1080/24PsF 127 7 594 445 1920*1080/50i 132 7 910 463 1920*1080/60i 158 9 482 556,无压缩 10 bit RGB(4:4:4) 高清晰度 帧尺寸 1280*720p/60fps 211 12 656 742 1920*1080/24PsF 190 11 391 667 1920*1080/50i

12、198 11 865 695 1920*1080/60i 237 14 238 834,帧尺寸 MB/ 秒 MB/ 分 GB/ 小时 无压缩 10 bit YUV(4:2:2), 一般传送标清无压缩 10 bit YUV 文件的数据速率大约是 30MB 每秒。所以，采集一分钟序列文件将需要 1800MB 或者 1.8GB 存储空间， 1 小时将需要 108 GB 存储空间，而 HD 完全不同，与 HD 相比需要大得多的存储空间。,视频系统相关基本概念,视频接口 、复合信号 、S-Video信号 、分量信号（YPbPr 和YCbCr） 、VGA 、DVI 、IEEE1394 （火线或iLink）

13、 、HDMI 、SDI(HD/SD/3G-SDI),视频接口种类介绍,复合视频接口：也叫AV接口或者Video接口，是目前最普遍的一种视频接口，几乎所有的电视机、影碟机类产品都有这个接口 ,它是音频、视频分离的视频接口，一般由三个独立的RCA插头（又叫梅花接口、RCA接口）组成的，其中的V接口连接混合视频信号，为黄色插口；L接口连接左声道声音信号，为白色插口；R接口连接右声道声音信号，为红色插口,视频接口种类介绍,S-Video信号接口：也是非常常见的接口，其全称是Separate Video，也称为SUPER VIDEO。S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指的是“SEPARA

14、TE（分离）”，它将亮度和色度分离输出，避免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的相互干扰。S接口实际上是一种五芯接口，由两路视亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。同AV 接口相比，由于它不再进行Y/C混合传输，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),视频接口种类介绍,分量信号（YPbPr 和YCbCr）接口：是在S接口的基础上，把色度（C）信号里的蓝色差（b）、红色差（r）

15、分开发送，其分辨率可达到600线以上。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。现在很多电视类产品都是靠色差输入来提高输入讯号品质，而且透过色差接口，可以输入多种等级讯号，从最基本的480i到倍频扫描的480p，甚至720p、1080i等等，都是要通过色差输入才有办法将信号传送到电视当中。色差输出的接口方式是目前最好模拟视频输出接口之一,视频接口种类介绍,VGA接口：也叫D-Sub接口。VGA接口是一种D型接口，上面共有15针，分成三排，每排五个， 其与RGBHV关系：就输出的信号来说， VGA接口输出的就是RGBHV信号，红，绿，蓝，行，

16、场。只是VGA接口和5个BNC头的定义不一样而已。 VGA传输距离非常短，实际工程中为了传输更远的距离，人们把VGA线拆开，将RGBHV五种信号分离出来，分别用五根同轴电缆传输，这种传输方式叫RGB传输，习惯上这种信号也叫RGB信号，其实本质上RGB和VGA是没有什么区别的。,视频接口种类介绍,DVI 接口：一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟幸好并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这

17、种接口的显卡都会带有相关的转换接头。 于VGA接口比较，没有经过数模转换，因此速度快 、画面清晰,视频接口种类介绍,IEEE1394 （火线或iLink）：它能够传输数字视频和音频及机器控制信号，具有较高的带宽，且十分稳定。通常它主要用来连接数码摄像机、DVD录像机等设备。IEEE 1394接口有两种类型：6针的六角形接口和4针的小型四角形接口。6针的六角形接口可向所连接的设备供电，而4针的四角形接口则不能。 传输速度 400Mb/s 、800Mb/s、1.6Gb/s、3.2Gb/s。,视频接口种类介绍,HDMI接口：高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbs的数据传输带宽，可以传送

18、无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。,视频接口种类介绍,SDI接口：是“数字分量串行接口” 按速率分为：标准清晰度SD-SDI、高清标准HD-SDI和3G-SDI，对应速率分别是270Mb/s、1.485Gb/s和2.97Gb/s。 SDI接口不能直接传送压缩数字信号，数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后，必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。如果反复解压和压缩，必将引起图像质量下降和延时增加，因此在视频系统项目设计上应避免此类情况。 传输辅助设备：SDI的光纤传输器、SDI音频解嵌器,视频接口种类介绍,摄像机,视频系统中产品应用的举例,举例SONY Z7C 3片1/3英寸融合

19、了 Exmor技术的ClearVid CMOS成像器 记录和重放HDV1080i/DVCAM/DV(SP)格式 记录和重放HDV1080 25P真正的HDV逐行格式 支持NTSC/PAL （可选板卡） 支持CF卡和磁带混合记录,摄像机三角架、云台、控制器、摇臂等,视频系统中产品应用的举例,录像机 记录和重放HDV1080i,DVCAM,DV(SP) ,DVCPRO 25(重放)格式 支持NTSC/PAL制记录和重放 HD-SDI，SD-SDI，分量，复合，i.LINK接口 高清下变换输出 RS-422A编辑控制接口，内置信号发生器 兼容大小磁带，长时间记录能力 自动重复播放功能 内置2.7寸宽

20、屏彩色液晶屏,视频系统中产品应用的举例,监视器 举例：SONY LMD-1541W 15英寸高清液晶监视器(电视墙系统应用） 15英寸高清液晶监视器，分辨率1280X768 宽高比15:9，可切换4:3 超高亮度，对比度和超快响应时间 水平，垂直超大视角178度 标配内置复合，3G/HD/SD-SDI输入输出接口，和HDMI输入接口,视频系统中产品应用的举例,切换台 举例SONY BRS-200 现场制作和演示切换台，用于高清或标清系 多预监功能 丰富的输入和输出选择 标准: SDI 输入 x 4/ 输出 x 4, DVI-I 输出 x 带选购件: SDI 输入 x 8/ 输出 x 4, DV

21、I-I 输入 x 1/ 输出 x 2,视频系统中产品应用的举例,广播级矩阵 举例：下图是一个功能强大的广播级路由切换器，配有72路输入、144 路输出、72个录像机控制端口，能自动切换标清、高清和3 Gb/s SDI信号，同时传输SD、HD或3 Gb/s视频信号。传输距离SDI视 频支持300英尺或100米的远距离传输，您能和您工作室中的任何 人进行连接。 电缆使用同轴电缆以便您能容易地按需决定长,视频系统中产品应用的举例,采集卡,视频系统中产品应用的举例,举例：型号DeckLink Optical Fiber，是一款带光纤SDI接口的采集卡。DeckLink Optical Fiber 相当于在DeckLink SDI的基础上加入了光纤接口，降低了使用光纤SDI的成本！DeckLink Optical Fiber兼容Windows、Mac OS X和Linux，支持HD/SD-SDI、光纤SDI采集和回放，配备参考输入、RS-422录机控制和标清键。,采集卡 举例：型号DeckLink Studio具有广泛兼容性的10 bit高/标清视频卡！DeckLi