第二章 常见视音频接口技术

第二章常见视音频接口技术一、电视的应用1、广播电视广播电视产业是传媒产业群的一个重要产业部门，它是生产以节目的形式表现出来的，以生产、传输、销售信息为主要活动内容的信息产业群的子产业。其产品都是知识的凝结物，并借助于载体而存在和传播。2、专业电视随着电视制作设备的小型化和价格不断降低，专业准入门槛也不断降低，电视为各行各业生产服务，成了电视的有一个重要应用领域。3、家庭电视VHS、Hi8和DV的出现，使电视进入家庭。应用于家庭活动、婚庆等。二、电视节目的制作方法分类1、ESP（ElectronicStudioProduction）特点：演播室制作方式。设备组成：摄像机、切换台、录像机、录音系统、灯光系统等。主要摄制特点：在一个大的演播室内制作，可同时用多台摄像机进行拍摄，可现场切换，现场传播。具有良好的灯光系统，齐备音响、道具和场景等。现场调度自由灵活、方便了制作程序。2、EFP（ELECTRONICFIELDPRODUCTION）EFP是一种以一整套电视制作设备（摄像机、录像机、转播车等）为一体的现场电视制作拍摄方式，是一种适用于“野外”的电视制作方式。EFP可兼容ENG工作方式。特点：现场采集、现场制作、现场编辑、现场播出。＊时效性强，方便现场制作。设备组成：多台摄像机、切换台、录像机、转播车等大型电视制作设备。如：综艺大观。如香港回归、上海APGE会议等。主要摄制特点：对突发事件报道，简化了制作程序，提高工作效率可以兼容ENG工作方式具有对现场采集、现场编辑、现场直播功能。传播时效性更强、更快、更难。3、ENG（ELECTRONICNEWSGATHERING）特点：设备小型轻便、便于携带。设备组成：有一体摄录机、话筒（无线、有线）、灯具、支架、通讯工具等。主要摄制特点：ENG对突发事件报道，能快速反应，机动灵活。如9.11事件报道。ENG设备和人员在现场工作相对灵活，一般一人一机就能完成任务。ENG在突发事件报道中，影响现场因素少。如：战场、火灾现场等。模拟电视视频信号一、黑白电视信号1、电视原理电视同样也是采用动画的视觉原理构造而成的，其基本原理为顺序扫描和传输图像信号，然后在接收端同步再现。电视图像扫描是由隔行扫描组成场，由场组成帧，一帧为一幅图像。定义每秒钟扫多少帧为帧频每秒钟扫描多少场为场频每秒钟扫描多少行为行频。2、场频和帧频我国的电视画面传输率是每秒25帧、50场。25Hz的帧频能以最少的信号容量有效地满足人眼的视觉残留特性50Hz的场频隔行扫描，把一帧分成奇、偶两场，奇偶的交错扫描相当于有遮挡板的作用。这样，在其它行还在高速扫描时，人眼不易觉察出闪烁，同时也解决了信号带宽的问题。由于我国的电网频率是50Hz，采用50Hz的场刷新率可以有效地去掉电网信号的干扰。3、全电视信号电视信号中除了图像信号以外，还包括同步信号。所谓同步是指摄像端（发送端）的行、场扫描步调要与显像端（接收端）扫描步调完全一致，即要求同频率、同相位才能得到一幅稳定的画面。一帧电视信号称为一个全电视信号，它又由奇数场行信号和偶数场行信号顺序构成。4、分解率电视的清晰度一般用垂直方向和水平方向的分解率来表示。垂直分解率与扫描行数密切相关。扫描行数越多越清晰、分解率越高。我国电视图像的垂直分解率为575行或称575线。这是一个理论值，实际分解率与扫描的有效区间有关，根据统计，电视接收机实际垂直分解率约400线。水平方向的分解率或像素数决定电视信号的上限频率。最复杂的电视图像莫过于黑白方块交错排列的图案，而方块的大小由分解率决定。根据这种图案，可以计算出电视信号逐行扫描时的信号带宽约为10MHz而隔行扫描时的信号带宽约为5MHz。我国目前规定的电视图像信号的标称频带宽度为6MHz，根据带宽，可以反推出理论上电视信号的水平分解率约630线。5、伴音音频信号的频率范围一般为20Hz－20KHz，其频带比图像信号窄得多。电视的伴音要求与图像同步，而且不能混迭。因此一般把伴音信号放置在图像频带以外，放置的频率点称为声音载频，我国电视信号的声音载频为6.5MHz，伴音质量为单声道调频广播。二、彩色电视信号1、彩色与黑白电视信号的兼容黑白电视只传送一个反映景物亮度的电信号就行了，而彩色电视除了传送亮度信号以外还要传送色度信号。所谓黑白电视与彩色电视的兼容是指黑白电视机接收彩色电视信号时能够产生相应的黑白图像而彩色电视机在接收黑白电视信号时也能产生相应的黑白电视图像。也即电视台发射一种彩色电视信号，黑白和彩色电视都能正常工作。2、兼容的实现在彩色电视信号中首先必须使亮度和色度信号分开传送，以便使黑白电视和彩色电视能够分别重现黑白和彩色图像。用YUV空间表示法就能解决这个问题。采用YUV空间还可以充分利用人眼对亮度细节敏感而对彩色细节迟钝的视觉特性，大大压缩色度信号的带宽。我国规定的亮度信号带宽为6MHz，而色度信号U、V的带宽分别仅为1.3MHz。色度信号的高频分量几乎都被压缩掉了，如果仅靠两个1.3MHz的色信号来反映图像细节将会使图像模糊，界限不清楚。实际上由于亮度信号具有6MHz的带宽，其细节是很清晰的，用它完全可以补偿色度信号缺少高频分量的缺陷。这种用亮度信号来补偿色度信号高频不足的方法称为高频混合法，它类似于大面积着色原理，图像细节完全依靠黑白细节来满足。尽量压缩彩色电视信号的频带宽度，使其与黑白电视信号的带宽相同。为了解决信号频带的兼容问题，采用频谱交错的方法，把两个1.3MHz的色度信号频谱间插在亮度信号频谱的高端，这是因为亮度信号的频谱高端信号较弱，而且间隔较大。这样既不增加6MHz的带宽，又不会引起亮度和色度信号的混乱，而且也不会与伴音信号混叠。除了新设置的色同步信号以外，应采用与黑白电视信号完全一致的行、场扫描以及消隐、同步等控制信号。色度的同步信号是叠加在行消隐脉冲之上，这样可以保证彩色电视与黑白电视的扫描和同步完全一致。黑白电视在接收到彩色全电视信号以后，可从中获取黑白电视信号，实现彩色电视与黑白电视的兼容。模拟视频信号接口(一)VGA接口VGA接口又称(S-Dub)，这是源于电脑的输入接口，由于CRT显示器无法直接接受数字信号的输入，所以显卡只能采取将模拟信号输入显示器的方式来获得画面。而VGA就是将模拟信号传输到显示器的接口。VGA接口与VGA线VGA接口上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。(二)TV接口TV接口又称RF射频输入，毫无疑问，这是在电视机上最早出现的接口。TV接口的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离/解码的过程输出成像。由于需要较多步骤进行视频、音视频混合编码，所以会导致信号互相干扰，所以它的画质输出质量是所有接口中最差的。TV输入接口(三)复合视频（COMPOSITEVIDEO）复合视频接口是一种就普遍和常见的视频接口，顾名思义就是把视频信号的色度和亮度复合在一起进行传输的视频信号。在物理上，复合视频接口有“芯”和“皮”，“芯”传递的是复合视频信号，“皮”就是接口外壳（接地）。因为色度和亮度的的频率会相互干扰和影响，因此复合视频信号总的来说质量一般，因此，其也主要应用在家庭用的音视频设备或者要求不是很高的视频监控设备中，比如VCD、DVD、摄像机等。复合视频接口有两种接口：分别是RCA接口和BNC接口。RCA接口就是通常所说的莲花头和莲花座，BNC接口就是BNC头和BNC座。RCA接口和S-VIDEO接口BNC接口RCA接口既可以用在复合视频接口，也可以用在音频接口，如果用在音频接口的话，通常又叫做3.5莲花头（座）。至于RCA接口和BNC接口在实用中有什么区别，答案是没有区别，关键看设备上的接口，设备如果是BNC座，那就用同轴电缆线做BNC头，设备如果是RCA座，那么还是用同轴电缆做RCA头。当然家用的音视频设备比较多用RCA接口，而专业制作设备比较多用BNC接口做视频接口。莲花头(四)S-VIDEO接口S-Video接口又称亮色分离接口，是一种专业视频标准接口，只传输视频信号，与音频无关。S代表Separate，是分离的意思，将视频信号的色度信号C和亮度信号Y进行分离，分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，同时降低信号之间的互扰，减轻视频节目输出时亮度和色度相互干扰的问题，以得到更佳的显示效果。S-Video接口输出接口支持设备的最大显示分辨率为1024x768。目前市场上常见的S接口有三种：4针、7针和9针。(五)分量视频（COMPONENTVIDEO）我们知道红、绿、蓝是色彩显示原理中的三种原色，称为三基色。通过将这3种色彩直接提取出来的画面将更加的清晰、色彩更加逼真。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），作用是描述图像色彩及饱和度，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，也就是我们常说的分量信号（Y、R-Y、B-Y）。色差分量视频信号端口色差分为逐行和隔行显示，一般来说分量接口上面都会有几个字母来表示逐行和隔行的。用Y/Cb/Cr表示的是隔行，用Y/Pb/Pr表示则是逐行，如果电视只有Y/Cb/Cr分量接口的话，则说明电视不能支持逐行分量，而用Y/Pb/Pr分量接口的话，便说明支持逐行和隔行2种分量了。传输长度模拟复合视频：小于等于10米；S-Video接口：长度一般在3M之内，最长不能超过5M；分量视频：小于等于10米。数字视频信号接口(一)SCART接口SCART接口是一种欧洲通用视频接口，具有输入和输出功能，支持三种视频信号格式，即CVBS(复合全电视信号)，YC(分量视频信号)和RGB，输入的信号格式可以通过MCU检测SCART接口的FB引脚的电平，如果小于1V则为RGB，否则为CVBS/YC。SCART接口与SCART线(二)DVI接口DVI全称为DigitalVisualInterface。目前的DVI接口分为两种，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。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的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。(三)HDMI接口HDMI接口是最近才出现的接口，它同DVI一样是采用全数字化信号的传输，但是不同的是，HDMI接口不但可以提供全数字的视频信号，而且还可以同时传输音频。就好像又回到了有线的射频接口一样，只是不一样的是，采用全数字化的信号传输不会像射频那样出现视频与音频干扰导致画质不佳的情况。HDMI接口HDMI连接线这种接口由于可以同时传输音频与视频，而且是采用全数字信号，所以在家用数字电视上应用非常广。如果收看国家高清信号电视的话，需要购买电视机顶盒，而机顶盒与电视连接就需要使用HDMI接口。(四)SDI接口SDI接口是数字分量串行接口(serialdigitalinterface)的首字母缩写。SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号，对于16：9格式图像，能传送360Mb/s的信号。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。SDI接口(五)SDTI接口SDTI接口是由SDI接口（SMPTE259M）发展而来，码率为270Mbps或360Mbps，支持净码率