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视频技术知识介绍基础篇(1)目录１、视频系统相关基本概念２、视频系统接口种类介绍３、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（NationalTelevisionSystemCommittee）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。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PhaseAlterationLine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•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(DeviceResolution)：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(ScreenResolution):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(ImageResolution):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(BitResolution):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：SONYEX1RPAL设置区域：HD模式:1920x1080/50i,1440x1080/50i,25p1280x720/50p,25pSD模式:720x576/50i,25P•扫描格式•主要分为：•D1：480i格式,和NTSC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640×480，4：3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1920×1080i/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1280×720p/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1920×1080逐行扫描，专业格式，1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线•关于ＨＤ（高清）：Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５视频系统相关基本概念•关于10bit•随着HDTV的逼近，关于“10bit“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24bit或32bit颜色深度，它等于每通道8bit的R、G、B或每通道8bitR、G、B、A色彩通道的相加,8bit提供256个采样点，而10bit提供1024个采样点，其色彩精度是8bit的4倍。色彩精度是8bit的4倍在影视编辑合成领域，数字Betacam的量化就是10bit，而多数数字视频卡的8bit采样输入输出都不能达到数字Betacam的色彩精度。10bitYUV和10bitRGB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：SMPTE259M、SMPTE292M、SMPTE296M、SMPTE372M,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。SonyDigitalBetacam和PanasonicD5录机都是采用了完全10bit标准，新一代的非编卡如Decklink、Bluefish444都采用了10bit量化提高采集质量。视频系统相关基本概念•标准清晰度•720*486/29.97fps•27•1600•94••720*576/25fps•26•1582•93高清晰度1280*720p/60fps14184384941920*1080/24PsF12775944451920*1080/50i13279104631920*1080/60i1589482556无压缩10bitRGB(4:4:4)高清晰度帧尺寸1280*720p/60fps211126567421920*1080/24PsF190113916671920*1080/50i198118656951920*1080/60i23714238834帧尺寸MB/秒MB/分GB/小时无压缩10bitYUV(4:2:2)•一般传送标清无压缩10bitYUV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108GB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Ａ、复合信号Ｂ、S-Video信号Ｃ、分量信号（YPbPr和YCbCr）Ｄ、VGAＥ、DVIＦ、IEEE1394（火线或iLink）Ｇ、HDMIＨ、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SeparateVideo，也称为SUPERVIDEO。S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指的是“SEPARATE（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(CrCb)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）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，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。IEEE1394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