视频信号接口全面了解

2019-12-11 18:03:20 卓飞集成

(1)VGA 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,然后再输出到投影机成像,这样 VGA 信号在输入端 ( 投影机内 ) ,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,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。

(2)DVI 接口:

DVI 接口主要用于与具有数字显示输出功能的计算机显卡相连接,显示计算机的 RGB 信号。 DVI ( Digital Visual Interface )数字显示接口,是由 1998 年 9 月,在 Intel 开发者论坛上成立的数字显示工作小组( Digital Display Working Group 简称 DDWG ),所制定的数字显示接口标准。

DVI 数字端子比标准 VGA 端子信号要好,数字接口保证了全部内容采用数字格式传输,保证了主机到监视器的传输过程中数据的完整性(无干扰信号引入),可以得到更清晰的图像。

(3) 标准视频输出( 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 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。

(4)S 视频接口:

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 9 0 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-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。

视频的制式又分为: NTSC 、 PAL 和 SECAM 三种

   1 NTSC 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。

   2 PAL 制

   PAL 制又称为帐尔制。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。不过,仍须注意一个问题,由于各国采用的黑白电视标准并不相同,即使同样提 PAL 制,但在某些技术特性上还会有差别。 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、图像信号带宽分别为 4.2,5.5,5.6MHz 等。

   3 SECAM 制

   SECAM 制即塞康制。它是法文 Sequentiel Couleur A Memoire 的缩写,意思为“按顺序传送彩色与存储”,是由法国在 1966 年研制成功的,它属于同时顺序制。在信号传输过程中,亮度信号每行都传送,而两个色差信号则是逐行依次传送,即用行错开传输时间的办法来避免同时传输时所产生的串色以及由其造成的彩色失真。 SECAM 制色度信号的调制方式与 NTSC 制和 PAL 制的调幅制不同,因此,它不怕干扰,彩色效果好,但其兼容性较差。世办上采用 SECAM 制的国家主要有俄罗斯、法国、埃及等国家。

(5) 视频色差接口:

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。

(6)RGBHV 端口:

通常用于工作站和同轴电缆连接的连接器,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 D - SUB 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 D - SUB 大,可达到最佳信号响应效果。

(7)HDMI 接口

HDMI 的英文全称是“ High Definition Multimedia ”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。 HDMI 接口可以提供高达 5Gbps 的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数 / 模或者模 / 数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。应用 HDMI 的好处是:只需要一条 HDMI 线,便可以同时传送影音信号,而不像现在需要多条线材来连接;同时,由于无线进行数 / 模或者模 / 数转换,能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言, HDMI 技术不仅能提供清晰的画质,而且由于音频 / 视频采用同一电缆,大大简化了家庭影院系统的安装。

2002 年的 4 月,日立、松下、飞利浦、 Silicon Image 、索尼、汤姆逊、东芝共 7 家公司成立了 HDMI 组织开始制定新的专用于数字视频 / 音频传输标准。 2002 年岁末,高清晰数字多媒体接口 (High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0 标准颁布。 HDMI 在针脚上和 DVI 兼容,只是采用了不同的封装。与 DVI 相比, HDMI 可以传输数字音频信号,并增加了对 HDCP 的支持,同时提供了更好的 DDC 可选功能。 HDMI 支持 5Gbps 的数据传输率,最远可传输 15 米 ,足以应付一个 1080p 的视频和一个 8 声道的音频信号。而因为一个 1080p 的视频和一个 8 声道的音频信号需求少于 4GB/s ,因此 HDMI 还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接 DVD 播放器,接收器和 PRR 。此外 HDMI 支持 EDID 、 DDC2B ,因此具有 HDMI 的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频 / 音频格式。

(责任编辑:卓飞电子科技)


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