視頻基礎知識課件

視頻基礎知識

復合視頻

復合視頻信號（CompositeVideoSignal）是一種將視頻信號中的亮度信號（Y）、綠色色差信號（U）、紅色色差信號（V）（U和V統稱色度信號C，與亮度信號相對）和同步信號復合傳輸和存儲的方式。由于設備制造相對容易、成本低廉、使用簡單，被廣泛應用于標準清晰度電視、VCD等影音設備、家用電視游戲機等領域和產品中。最為我們所知的復合視頻設備就是黃色的復合視頻RCA端子，鏈接簡便，只需要一根電纜就能實現視頻信號的傳輸。

電視廣播制式:

PAL制式NTSC制式

SECAM制式

PAL制式

PAL電視標準，每秒25幀，電視掃描線為625線，奇場在前，偶場在后，標準的數字化PAL電視標準分辨率為720*576,24比特的色彩位深，畫面的寬高比為4:3，PAL電視標準用于中國、歐洲等國家和地區，PAL制電視的供電頻率為50Hz，場頻為每秒50場，幀頻為每秒25幀，掃描線為625行，其中，幀正程575行，幀逆程50行。采用隔行掃描方式，每場掃描312.5行，場正程287.5行，逆程25行。場周期為20毫秒。行頻為15625赫茲。PAL和NTSC制式區別在于節目的彩色編、解碼方式和場掃描頻率不同。中國（含香港地區）、印度、巴基斯坦等國家采用PAL制式，美國、日本、韓國以及中國臺灣地區等采用NTSC制式。PAL與NTSC的區別電影放映的時候都是每秒24個膠片幀。而視頻圖像PAL制式每秒50場，NTSC制是每秒60場，由于現在的電視都是隔行場，所以可以大概認為PAL制每秒25個完整視頻幀，NTSC制30個完整視頻幀。

PAL本身是指色彩系統，經常被配以625線，每秒25格畫面，隔行掃瞄的電視廣播格式：如B，G，H，I，N。亦有PAL是配以其他解像度的格式：例如巴西使用的M廣播格式為525線，29.97格(與NTSC格式一樣)，用NTSC彩色副載波，但巴西是使用PAL彩色編碼的。現在大部分的PAL電視機都能收看以上所有不同系統格式的PAL。很多PAL電視機更能同時收看基頻的NTSC-M，例如電視游戲機、錄影機等等的NTSC訊號。但是它們卻不一定可以接收NTSC廣播。

當影像訊號是以基頻傳送時（例如電視游戲機、錄影機等等），便再沒有以上所說，各種以“字母”區分廣播格式的分別了。這情況下，PAL的意思是指：625條掃瞄線，每秒25格畫面，隔行掃瞄，PAL色彩編碼。對數碼影像如DVD或數碼廣播，色彩編碼亦沒有分別，這情況下PAL是指：625條掃瞄線，每秒25格畫面，隔行掃瞄；即是跟SECAM一模一樣。英國、香港、澳門使用的是PAL-I。

中國大陸使用的是PAL-D、新加坡使用的是PALB/G或D/K。

NTSC制式

全屏圖像的每一幀有525條水平線。這些線是從左到右從上到下排列的。每隔一條線是跳躍的。所以每一個完整的幀需要掃描兩次屏幕：第一次掃描是奇數線，另一次掃描是偶數線。每次大半幀屏幕掃描需要約1/60秒；整幀掃描需要1/30秒。適配器可以把NTSC信號轉換成為計算機能夠識別的數字信號。相反地還有種設備能把計算機視頻轉成NTSC信號，能把電視接收器當成計算機顯示器那樣使用。但是由于通用電視接收器的分辨率要比一臺普通顯示器低，所以即使電視屏幕再大也不能適應所有的計算機程序。

NTSC制式每秒29.97幀（簡化為30幀），電視掃描線為525線，偶場在前，奇場在后，標準的數字化NTSC電視標準分辨率為720*480像素,24比特的色彩位深，畫面的寬高比為4：3或16:9。NTSC電視標準用于美、日等國家和地區。SECAM制式

SECAM制式，又稱塞康制，SECAM是法文SequentielCouleurAMemoire縮寫，意為“按順序傳送彩色與存儲”，是一個首先用在法國模擬彩色電視系統，系統化一個8MHz寬的調制信號。1966年由法國研制成功，屬于同時順序制，有三種形式的SECAM：法國SECAM(SECAM-L)，用在法國和它的以前的群體上；SECAM-B/G，用在中東，先前的東德和希臘；SECAMD/K用在俄羅斯和西歐。

SECAM制式特點

SECAM制式的特點是不怕干擾，彩色效果好，但兼容性差。SECAM制式的幀頻每秒25幀，每幀625行。隔行掃描，畫面比例4:3，分辨率720×576，約40萬像素，亮度帶寬6.0MHz；彩色幅載波4.25MHz；色度帶寬1.0MHz(U)，1.0MHz(V)；聲音載波6.5MHz。SECAM制式原理

SECAM制式在信號傳輸過程中，亮度信號每行傳送，而兩個色差信號則逐行依次傳送，即用行錯開傳輸時間的辦法來避免同時傳輸時所產生的串色以及由其造成的彩色失真。

色差分量

目前可以在一些專業級視頻工作站/編輯卡專業級視頻設備或高檔影碟機等家電上看到有YUV、YcbCr、Y/B-Y/R-Y等標記的接口標識，雖然其標記方法和接頭外形各異但都是指的同一種接口——色差端口(也稱分量視頻接口)。它通常采用YPbPr和YCbCr兩種標識，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出。由上述關系可知，我們只需知道YCrCb的值就能夠得到G的值(即第四個等式不是必要的)，所以在視頻輸出和顏色處理過程中就統一忽略綠色差Cg，而只保留YCrCb，這便是色差輸出的基本定義。色差端子是在S端子的基礎上，把色度（C）信號里的藍色差（b）、紅色差（r）分開發送，其分辨率可達到600線以上。它通常采用YPbPr和YCbCr兩種標識，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出。現在很多電視類產品都是靠色差輸入來提高輸入訊號品質，而且透過色差端子，可以輸入多種等級訊號，從最基本的480i到倍頻掃描的480p，甚至720p、1080i等等，都是要通過色差輸入才有辦法將信號傳送到電視當中。

由電視信號關系可知，我們只需知道Y、Cr、Cb的值就能夠得到G（綠色）的值，所以在視頻輸出和顏色處理過程中就統一忽略綠色差Cg而只保留YCrCb，這便是色差輸出的基本定義。作為S-Video的進階產品，色差輸出將S-Video傳輸的色度信號C分解為色差Cr和Cb，這樣就避免了兩路色差混合譯碼并再次分離的過程，也保持了色度信道的最大帶寬，只需要經過反矩陣譯碼電路就可以還原為RGB三原色信號而成像，這就最大限度地縮短了視頻源到顯示器成像之間的視頻信號信道，避免了因繁瑣的傳輸過程所帶來的影像失真，所以色差輸出的接口方式是目前模擬的各種視頻輸出接口中最好的一種之一。

S端子輸出

S端子也是非常常見的端子，其全稱是SeparateVideo，也稱為SUPERVIDEO。S-Video連接規格是由日本人開發的一種規格，S指的是“SEPARATE（分離）”，它將亮度和色度分離傳輸，避免了混合視頻信號傳輸時亮度和色度的相互干擾。S端子實際上是一種五芯接口，由兩路視頻亮度信號、兩路視頻色度信號和一路公共屏蔽地線共五條芯線組成。同AV接口相比，由于它不再進行Y/C混合傳輸，因此也就無需再進行亮色分離和解碼工作，而且使用各自獨立的傳輸通道在很大程度上避免了視頻設備內信號串擾而產生的圖像失真，極大地提高了圖像的清晰度。但S-Video仍要將兩路色差信號(CrCb)混合為一路色度信號C，進行傳輸然后再在顯示設備內解碼為Cb和Cr進行處理，這樣多少仍會帶來一定信號損失而產生失真(這種失真很小但在嚴格的廣播級視頻設備下進行測試時仍能發現)。而且由于CrCb的混合導致色度信號的帶寬也有一定的限制，所以S-Video雖然已經比較優秀，但離完美還相去甚遠。S-Video雖不是最好的，但考慮到目前的市場狀況和綜合成本等其它因素，它還是應用最普遍的視頻接口之一。

BNC接頭

BNC接頭，是一種用于同軸電纜的連接器，全稱是BayonetNutConnector（刺刀螺母連接器，這個名稱形象地描述了這種接頭外形），又稱為BritishNavalConnector（英國海軍連接器，可能是英國海軍最早使用這種接頭）或BayonetNeillConselman（NeillConselman刺刀，這種接頭是一個名叫NeillConselman直譯為“尼爾-康塞曼”的人發明的）是一種很常見的RF端子同軸電纜終結器。BNC接口即常說的細同軸電纜接口。BNC接口可以隔絕視頻輸入信號，使信號間互相干擾減少，且信號帶寬要比普通15針的D型接口大，可達到更佳的信號響應效果。BNC分焊式和免焊式

焊式：

焊式顧名思義就是用烙鐵和焊錫固定，這個是目前國內使用較為普遍的形式。焊接的按外形分類又可以分為英式和美式兩種；按材質分又可以分為包芯，鋅合金和銅的。免焊式免焊又分兩種：一種是用螺絲扭緊，就是中間軸線接線帶有個螺絲，用于快速連接，缺點是容易被氧化，造成接觸不良，優點是對線纜的要求不高，所以國內的免焊接產品中也是使用比較普遍的，但國內的線纜的規格參差不齊。另三種是對線纜要求都比較高的，一般國外使用比較多，分別是直擰式、冷壓式、擠壓式。直擰式是不需要壓接工具，把同軸電纜按照一定長度剝好線后，通過順時針旋轉進去就可以固定和接觸良好，優點是安裝使用方便，缺點是對線纜要求規格、標準;冷壓式是通過專用的冷壓鉗壓接（和壓接水晶頭類似），這種接法優點是接觸效果好，方便快捷，是大批量連接最快的方法，也是比較可靠耐用的，缺點是對線纜要求規格、標準；擠壓式是最近從國外引進的一款壓接方式，其壓接效果和直擰式類似，但是防水性和后拉力更強，比較適合惡劣環境使用。特性：

BNC接口的一般特性：產品技術特性：特性阻抗：75Ω頻率范圍：0~2GHz接觸電阻：內導體≤2.0mΩ；外電阻≤0.2mΩ絕緣電阻：≥5000MΩ介質耐壓：1500V電壓駐波比：≤1.3連接器耐久性：500次產品材料及涂覆：中心接觸件：插針——黃銅、鍍金（加粗）；插孔——錫青銅或鈹青銅、黃金殼體和其它金屬零件：黃銅、鍍鎳（加厚）絕緣體：聚四氟乙烯線夾：黃銅、鍍銀密封圈：硅橡膠使用狀況

BNC接頭之所以沒有被淘汰，因為同軸電纜是一種屏蔽電纜，有傳送距離長、信號穩定的優點。目前它還被大量用于通信系統中，如網絡設備中的E1接口就是用兩根BNC接頭的同軸電纜來連接的，在高檔的監視器、音響設備中也經常用來傳送音頻、視頻信號。

VGA

VGA（VideoGraphicsArray）即視頻圖形陣列，是IBM公司在1987年推出的一種個人電腦,使用模擬信號的一種視頻傳輸標準，在當時具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優點，在彩色顯示器領域得到了廣泛的應用。這個標準對于現今的個人電腦市場已經十分過時。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一個標準，個人電腦在加載自己的獨特驅動程序之前，都必須支持VGA的標準。例如，微軟Windows系列產品的開機畫面仍然使用VGA顯示模式，這也說明其在顯示標準中的重要性和兼容性。VGA顯示模式

VGA最早指的是顯示器640X480這種顯示模式，VGA的英文全稱是VideoGraphicArray，也叫顯示繪圖陣列。VGA支持在640X480的較高分辨率下同時顯示16種色彩或256種灰度，同時在320X240分辨率下可以同時顯示256種顏色。

在VGA基礎上加以擴充，使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，這些擴充的模式就稱之VESA的SuperVGA模式，簡稱SVGA，現在的顯卡和顯示器都支持SVGA模式VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號的接口，也叫D-Sub接口，傳輸紅、綠、藍模擬信號以及同步信號(水平和垂直信號)。VGA接口

VGA(VideoGraphicsArray)還有一個名稱叫D-Sub。VGA，VideoGraphicsArray，/D-Sub接口;VGA接口是一種D型接口，采用非對稱分布的15pin連接方式，共有15針，分成3排，每排5個孔。VGA接口共有15針，分成3排，每排5個孔，是顯卡上應用最為廣泛的接口類型，絕大多數顯卡都帶有此種接口。它傳輸紅、綠、藍模擬信號以及同步信號(水平和垂直信號)。一般在VGA接頭上，會1，5，6，10，11，15等標明每個接口編號。如果沒有，如上圖所示編號。VGA接口15根針，其對應接口定義如下：1.紅基色red

2.綠基色green

3.藍基色blue4.地址碼IDBit

5.自測試6.紅地

7.綠地

8.藍地9.保留(各家定義不同)10.數字地11.地址碼（ID0顯示器標示位0）12.地址碼（ID1顯示器標示位1）13.行同步

14.場同步15.地址碼(ID3或顯示器標示位3)VGA接口是顯卡上應用最為廣泛的接口類型，絕大多數的顯卡都帶有此種接口。工作原理，是計算機內部以數字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的數字/模擬轉換器轉變為R、G、B三原色信號和行、場同步信號，信號通過電纜傳輸到顯示設備中。對于模擬顯示設備，如模擬CRT顯示器，信號被直接送到相應的處理電路，驅動控制顯像管生成圖像。而對于LCD、DLP等數字顯示設備，顯示設備中需配置相應的A/D(模擬/數字)轉換器，將模擬信號轉變為數字信號,在經過D/A和A/D2次轉換后，不可避免地造成了一些圖像細節的損失。VGA分辨率

DVI

DVI（DigitalVisualInterface），即數字視頻接口。DVI接口是以SiliconImage公司的PanalLink接口技術為基礎，基于TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化傳輸差分信號）電子協議作為基本電氣連接。TMDS是一種微分信號機制，可以將象素數據編碼，并通過串行連接傳遞。顯卡產生的數字信號由發送器按照TMDS協議編碼后通過TMDS通道發送給接收器，經過解碼送給數字顯示設備。一個DVI顯示系統包括一個傳送器和一個接收器。傳送器是信號的來源，可以內建在顯卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出現在顯卡PCB上；而接收器則是顯示器上的一塊電路，它可以接受數字信號，將其解碼并傳遞到數字顯示電路中，通過這兩者，顯卡發出的信號成為顯示器上的圖象。接口分類：

一個是DVI-D接口，只能接收數字信號，接口上只有3排8列共24個針腳，其中右上角的一個針腳為空。不兼容模擬信號。另外一種則是DVI-I接口，可同時兼容模擬和數字信號。兼容模擬信號并不意味著模擬信號的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上，而是必須通過一個轉換接頭才能使用，一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關的轉換接頭。接口優點

考慮到兼容性問題，目前顯卡一般會采用DVI-I接口，這樣可以通過轉換接頭連接到普通的VGA接口。而帶有DVI接口的顯示器一般使用DVI-D接口，因為這樣的顯示器一般也帶有VGA接口，因此不需要帶有模擬信號的DVI-I接口。當然也有少數例外，有些顯示器只有DVI-I接口而沒有VGA接口。顯示設備采用DVI接口具有主要有以下幾大優點：

一、速度快

DVI傳輸的是數字信號，數字圖像信息不需經過任何轉換，就會直接被傳送到顯示設備上，因此減少了數字→模擬→數字繁瑣的轉換過程，大大節省了時間，因此它的速度更快，有效消除拖影現象，而且使用DVI進行數據傳輸，信號沒有衰減，色彩更純凈，更逼真。二、畫面清晰

計算機內部傳輸的是二進制的數字信號，使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把信號通過顯卡中的D/A（數字/模擬）轉換器轉變為R、G、B三原色信號和行、場同步信號，這些信號通過模擬信號線傳輸到液晶內部還需要相應的A/D（模擬/數字）轉換器將模擬信號再一次轉變成數字信號才能在液晶上顯示出圖像來。在上述的D/A、A/D轉換和信號傳輸過程中不可避免會出現信號的損失和受到干擾，導致圖像出現失真甚至顯示錯誤，而DVI接口無需進行這些轉換，避免了信號的損失，使圖像的清晰度和細節表現力都得到了大大提高。三、支持HDCP協議

DVI接口可以支持HDCP協議，