视频会议音视频基础培训

2013年4月音视频系统基础工程技术部内容：◦音视频信号格式◦常见音视频接口◦常见设备◦常见术语◦应用举例对象：AV系统集成工程师目标：了解常见音视频相关概念、标准和原理，了解项目实施和维护常见音视频设备。2知识要点：◦了解电视机的各类接口◦了解各类信号的特点及应用1、射频信号2、复合视频信号3、S-Video(SeparateVideo)4、色差信号5、RGBHV信号接口、传输线缆、应用范围信号间比较：信号质量、带宽、传输距离音频类信号的多种传输形式3◦各类常见物理接口◦常见线序◦设备应用标识、用途、特点、关联设备调音台转换放大—路由器音质调整—电视调节信号质量混音—聚渠成河输入/编组输出—交换机◦相关概念与定义◦各个常见系统的功能特点4弱电其它部分：◦布线系统结构组成相关概念双绞线/光纤常见问题处理◦电的基础知识电的产生与传输电系统日常应用相数(L、N、E)、电压、相关公式电缆：编号含义，截面与传输能力铝导线截面11.52.54610162535507095120载流量(A)9142332486090100123150210238300UPS：类型（工作原理，输入/输出）、相关参数计算5理论联系实际/实践验证理论◦1、在不同需求下的一个标准视频监控系统的配置特点；（采集、分配器、切换器、矩阵、转换器、存储、显示）◦2、在不同需求下的一个标准会场扩音系统（/家庭影院）的配置特点；（麦克风、混音器、调音台（数字音频处理器）、功放、音箱）把以上二个系统模型理解清楚其功能目标，掌握住要点。在什么需求下系统结构是怎样的，该配置什么样的设备，根据具体情况选择设备的相应型号，了解系统需求与应用原理。◦3、讲解信号的产生与信号类型转换及信号1、RGBHV信号2、色差信号3、S-Video4、复合视频信号5、射频信号（含音频）6、SDI7、DVI8、HDMI带宽、传输距离、传输线缆数量、接口类型、典型设备、信号对比特点6音视频系统功能：根据需求采集获取传输展示存储应用相关信号组成：输入、调度、输出、控制讲解流程与举例：◦视频系统了解电视机各类接口及相关联的设备根据图示初步讲解各视频设备的功能与用途视频系统各需求下设备组成图像的产生图像如何是采集到的（3CCD各类型信号特点及转换：（5模拟/3数字）带宽、传输距离、传输线缆数量、接口类型、典型设备应用、信号对比特点（关联对比讲解）◦音频系统图示初步讲解各音频设备的功能与用途音频系统模型与各需求下设备组成◦音视频常见故障及排查思路◦本次培训要点：原理、概念、细节7扩音系统的最简单目标◦声音足够大、音质足够好KTV（家庭用卡拉OK）系统组成（提问图示）◦了解麦克风、功放、音箱的功能、特点及分类接入及混音设备◦调音台：功能、分类、操作（本次重点）◦混音器：功能音质保障设备◦均衡器：功能、分类、操作、原理（本次用WINAMP演示）◦反馈抑制器：功能、分类、操作、原理（用频谱仪演示）◦压限器（压缩/限制）：功能、原理、操作◦分频器：功能、原理、操作绘制一个标准的报告厅音频扩音系统音频知识原理◦什么是声音？基音、泛音、纯音、复音的概念◦dB、阻抗、声压级计算……8视频信号有两种基本格式模拟◦最初出现的视频信号当前项目主要用模拟信号进行音视频传输。数字◦上世纪90年代初出现的视频信号◦多种不同类型1011模拟视频的特点◦连续可变的信号◦电平可精确的调整，是一电压值◦易于分配，切换和传输◦大多使用同轴电缆◦容易传输，可达几百英尺◦传输时会有一定的质量损失数字视频的特点◦由信号的数字抽样产生◦方波信号◦数字信号是一种把图像和声音信息数字化处理、编码、压缩、加密的信号，具有带宽容量高、不易失真、保密性好等优点12视频图象的产生是以人眼的视觉特性(视觉残留)为依据,通过快速连续播放画面来实现活动视频.指当画面以超过每秒25帧的速度播放画面时,人眼感受到的是连续的活动画面.理论上讲,自然界的任何色彩都是可以Ｒ、Ｇ、Ｂ三种基本色来合成的，这样就使得技术上有可能通过采集ＲＧＢ三种颜色来恢复自然界的颜色任何一幅图象都是由亮度信号和颜色信号组成的，亮度信号指得是不同灰度等级，颜色信号指的是Ｒ、Ｇ、Ｂ三种基本色不同的配比产生的技术实现方式是将光信号转换为电信号,经过处理后再经电光转变的过程.1314摄像机通过不同颜色的感光镜头捕捉自然界信号的红、绿、蓝的强度并转换为电信号，电信号经过放大处理并矩阵电路后转换为Y，R-Y，B-Y分量信号，分量信号再编码处理成含有色度信号和亮度信号的模拟复合信号。电视系统构成(信号的传输途径)15摄像机卫星SAT地面电视发射机微波有线电视CATVHFC/RF录象机录象机录象机录制播放地面电视接收机微波卫星接收调制解调节线缆连接监视器1、复合视频信号(Composite-Video)◦接口：BNC接头、莲花(RCA)接头线缆类型：75Ώ屏蔽的同轴电缆2、RGBHV信号◦接口：5－BNC/RCA◦(VGA信号)；接口：15针D型口线缆类型：3-5根带屏蔽的同轴电缆3、色差信号◦(YUV；YCbCr；Y,R-Y,B-Y)又称分量视频(ComponentSignal)4、S-Video(SeparateVideo)◦又称二分量视频接口Y/C5、射频信号（含音频）16最为常见的一种视频信号，广泛应用于日用电器。复合视频信号也称为基带视频信号，它使用NTSC或PAL电视信号传送图像数据。复合视频信号包含色度（色彩和饱和度）和亮度信息，并与声画同步信息、消隐信号脉冲一起组成单信号。插入NTSC或PAL编解码器使视频信号易于处理而且是沿单线传输，这就是复合视频。复合视频格式是折中解决长距离传输的方式，色度和亮度共享4.2MHz(NTSC)或5.0-5.5MHz(PAL)的频率带宽，互相之间有比较大的串扰，所以还是要考虑频率响应和定时问题，应当避免使用多级编解码器，复合视频的传输特性如下：◦-传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆◦-传输阻抗：75Ω-常用接头：BNC接头、莲花(RCA)接头◦-接线标准：插针=同轴信号线，外壳公共地＝屏蔽网线1718复合意思是“不同部分的组合”所有视频信号中最基本的要素Luminance(亮度)也称做“Y”Chrominance(色度)也称做“C”组合成一个信号++=模拟复合视频信号简单理解就是亮度与色度复合在一条线缆内传输的视频信号优点：对比于分量视频传输距离更长，传输方式简单；支持此信号的设备多。缺点：信号质量比分量视频要差些19复合视频设备20RGB视频21◦一、3CCD摄像机产生最基本的R、G、B三基色信号，这三种基本色理论上可合成任意的色彩，这就称呼为RGB信号◦二、配合色彩信号的同步信息称为“SYNC”，“SYNC”是用来保证视频帧的正确水平位置和垂直位置◦三、实现水平同步的同步信息称为“HSYNC”，实现垂直同步的的信息称为“VSYNC”；“HSYNC”和“VSYNC”和在一起简称为“SYNC”◦四、RGB以及HV构成了一个视频帧的全部要素，称呼为RGBHV◦五、而对同步和RGB不同的处理方式便演变出其它信号：RGBHV，RGBS，RGsB,，RsGsBs,◦下面是几种常见的同步信号附加模式和表示方法：-RGsB：同步信号附加在绿色通道，三根75Ω同轴电缆传输。-RsGsBs：同步信号附加在红、绿、蓝三个通道，三根75Ω同轴电缆传输。-RGBS：同步信号作为一个独立通道，四根75Ω同轴电缆传输。-RGBHV：同步信号作为行、场二个独立通道，五根75Ω同轴电缆传输。◦RGB分量视频可以产生从摄像机到显示终端的高质量图像，但传输这样的信号至少需要三个独立通道分别处理，使信号具有相同的增益、直流偏置、时间延迟和频率响应，分量视频的传输特性如下：-传输介质：3-5根带屏蔽的同轴电缆-传输阻抗：75Ω-常用接头：3-5×BNC接头-接线标准：红色=红基色(R)信号线，绿色=绿基色(G)信号线，蓝色=蓝基色(B)信号线，黑色=行同步(H)信号线，黄色=场同步(V)信号线，公共地＝屏蔽网线22特点：◦同比其它模拟视频，视频效果最佳◦视频传输过程短◦无串扰无电路合成分离损耗◦信号传输占用带宽大◦不宜长距离传输23VGA（VideoGraphicsArray）本意是指IBM于1987年提出的一个使用类比讯号的电脑显示标准.◦VGA当前已成为一般的术语◦VGA广泛用于描述计算机类RGBHV信号的输出或输入，尽管不存在一个严格意义的VGA信号◦主要指用于15针D型口(15PinHDD-SUB)的设备接口信号◦信号与常见的5BNC接口的RGBHV信号为同一信号,可通过跳线互换端口2425红,绿,蓝◦红,绿和蓝◦3个单独的信号◦所有显示设备的基本◦所有视频摄象机RGB信号◦也称做4:4:4视频26REDGREENBLUECYANVIOLETYELLOWWHITERGB视频设备27色差信号(YUV；YCbCr；Y,R-Y,B-Y)◦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YUVYCbCrY/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YCrCb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YCrCb，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。◦在YUV中，“Y”代表明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值；而“U”和“V”表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。“亮度”是通过RGB输入信号来创建的，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。“色度”则定义了颜色的两个方面——色调与饱和度，分别用Cr和Cb来表示。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异，而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异，此即所谓的色差信号，28特点◦一、通过矩阵电路由R、G、B根据比例产生产生Y、R-Y、B-YY=0.299R+0.587G+0.114BCb=-0.1687R-0.3313G+0.5B+128Cr=0.5R-0.4187G-0.0813B+128另：R=Y+1.14VG=Y-0.39U-0.58VB=Y+2.03U◦二、为节省带宽的原因，只需要保留R-Y、B-Y两个色差信号，因为G-Y可以通过上面的等式求取出来◦三、分量信号需要通过三根电缆传输◦四、主要用于节目制作和后期，因为信号质量较好2930Y或亮度U或R-YV或B-YS-Video(SeparateVideo)◦S视频输入：S-Video具体英文全称叫SeparateVideo，(也称二分量视频接口)，SeparateVideo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-Video接口的显卡和视频设备当前已经比较普遍，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