视频基础知识课件

视频基础知识

复合视频

复合视频信号（CompositeVideoSignal）是一种将视频信号中的亮度信号（Y）、绿色色差信号（U）、红色色差信号（V）（U和V统称色度信号C，与亮度信号相对）和同步信号复合传输和存储的方式。由于设备制造相对容易、成本低廉、使用简单，被广泛应用于标准清晰度电视、VCD等影音设备、家用电视游戏机等领域和产品中。最为我们所知的复合视频设备就是黄色的复合视频RCA端子，链接简便，只需要一根电缆就能实现视频信号的传输。

电视广播制式:

PAL制式NTSC制式

SECAM制式

PAL制式

PAL电视标准，每秒25帧，电视扫描线为625线，奇场在前，偶场在后，标准的数字化PAL电视标准分辨率为720*576,24比特的色彩位深，画面的宽高比为4:3，PAL电视标准用于中国、欧洲等国家和地区，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，其中，帧正程575行，帧逆程50行。采用隔行扫描方式，每场扫描312.5行，场正程287.5行，逆程25行。场周期为20毫秒。行频为15625赫兹。PAL和NTSC制式区别在于节目的彩色编、解码方式和场扫描频率不同。中国（含香港地区）、印度、巴基斯坦等国家采用PAL制式，美国、日本、韩国以及中国台湾地区等采用NTSC制式。PAL与NTSC的区别电影放映的时候都是每秒24个胶片帧。而视频图像PAL制式每秒50场，NTSC制是每秒60场，由于现在的电视都是隔行场，所以可以大概认为PAL制每秒25个完整视频帧，NTSC制30个完整视频帧。

PAL本身是指色彩系统，经常被配以625线，每秒25格画面，隔行扫瞄的电视广播格式：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广播格式为525线，29.97格(与NTSC格式一样)，用NTSC彩色副载波，但巴西是使用PAL彩色编码的。现在大部分的PAL电视机都能收看以上所有不同系统格式的PAL。很多PAL电视机更能同时收看基频的NTSC-M，例如电视游戏机、录影机等等的NTSC讯号。但是它们却不一定可以接收NTSC广播。

当影像讯号是以基频传送时（例如电视游戏机、录影机等等），便再没有以上所说，各种以“字母”区分广播格式的分别了。这情况下，PAL的意思是指：625条扫瞄线，每秒25格画面，隔行扫瞄，PAL色彩编码。对数码影像如DVD或数码广播，色彩编码亦没有分别，这情况下PAL是指：625条扫瞄线，每秒25格画面，隔行扫瞄；即是跟SECAM一模一样。英国、香港、澳门使用的是PAL-I。

中国大陆使用的是PAL-D、新加坡使用的是PALB/G或D/K。

NTSC制式

全屏图像的每一帧有525条水平线。这些线是从左到右从上到下排列的。每隔一条线是跳跃的。所以每一个完整的帧需要扫描两次屏幕：第一次扫描是奇数线，另一次扫描是偶数线。每次大半帧屏幕扫描需要约1/60秒；整帧扫描需要1/30秒。适配器可以把NTSC信号转换成为计算机能够识别的数字信号。相反地还有种设备能把计算机视频转成NTSC信号，能把电视接收器当成计算机显示器那样使用。但是由于通用电视接收器的分辨率要比一台普通显示器低，所以即使电视屏幕再大也不能适应所有的计算机程序。

NTSC制式每秒29.97帧（简化为30帧），电视扫描线为525线，偶场在前，奇场在后，标准的数字化NTSC电视标准分辨率为720*480像素,24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3或16:9。NTSC电视标准用于美、日等国家和地区。SECAM制式

SECAM制式，又称塞康制，SECAM是法文SequentielCouleurAMemoire缩写，意为“按顺序传送彩色与存储”，是一个首先用在法国模拟彩色电视系统，系统化一个8MHz宽的调制信号。1966年由法国研制成功，属于同时顺序制，有三种形式的SECAM：法国SECAM(SECAM-L)，用在法国和它的以前的群体上；SECAM-B/G，用在中东，先前的东德和希腊；SECAMD/K用在俄罗斯和西欧。

SECAM制式特点

SECAM制式的特点是不怕干扰，彩色效果好，但兼容性差。SECAM制式的帧频每秒25帧，每帧625行。隔行扫描，画面比例4:3，分辨率720×576，约40万像素，亮度带宽6.0MHz；彩色幅载波4.25MHz；色度带宽1.0MHz(U)，1.0MHz(V)；声音载波6.5MHz。SECAM制式原理

SECAM制式在信号传输过程中，亮度信号每行传送，而两个色差信号则逐行依次传送，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。

色差分量

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/R-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。色差端子是在S端子的基础上，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，而且透过色差端子，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。

由电视信号关系可知，我们只需知道Y、Cr、Cb的值就能够得到G（绿色）的值，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译码并再次分离的过程，也保持了色度信道的最大带宽，只需要经过反矩阵译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信道，避免了因繁琐的传输过程所带来的影像失真，所以色差输出的接口方式是目前模拟的各种视频输出接口中最好的一种之一。

S端子输出

S端子也是非常常见的端子，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传输，避免了混合视频信号传输时亮度和色度的相互干扰。S端子实际上是一种五芯接口，由两路视频亮度信号、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，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(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)。而且由于CrCb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之一。

BNC接头

BNC接头，是一种用于同轴电缆的连接器，全称是BayonetNutConnector（刺刀螺母连接器，这个名称形象地描述了这种接头外形），又称为BritishNavalConnector（英国海军连接器，可能是英国海军最早使用这种接头）或BayonetNeillConselman（NeillConselman刺刀，这种接头是一个名叫NeillConselman直译为“尼尔-康塞曼”的人发明的）是一种很常见的RF端子同轴电缆终结器。BNC接口即常说的细同轴电缆接口。BNC接口可以隔绝视频输入信号，使信号间互相干扰减少，且信号带宽要比普通15针的D型接口大，可达到更佳的信号响应效果。BNC分焊式和免焊式

焊式：

焊式顾名思义就是用烙铁和焊锡固定，这个是目前国内使用较为普遍的形式。焊接的按外形分类又可以分为英式和美式两种；按材质分又可以分为包芯，锌合金和铜的。免焊式免焊又分两种：一种是用螺丝扭紧，就是中间轴线接线带有个螺丝，用于快速连接，缺点是容易被氧化，造成接触不良，优点是对线缆的要求不高，所以国内的免焊接产品中也是使用比较普遍的，但国内的线缆的规格参差不齐。另三种是对线缆要求都比较高的，一般国外使用比较多，分别是直拧式、冷压式、挤压式。直拧式是不需要压接工具，把同轴电缆按照一定长度剥好线后，通过顺时针旋转进去就可以固定和接触良好，优点是安装使用方便，缺点是对线缆要求规格、标准;冷压式是通过专用的冷压钳压接（和压接水晶头类似），这种接法优点是接触效果好，方便快捷，是大批量连接最快的方法，也是比较可靠耐用的，缺点是对线缆要求规格、标准；挤压式是最近从国外引进的一款压接方式，其压接效果和直拧式类似，但是防水性和后拉力更强，比较适合恶劣环境使用。特性：

BNC接口的一般特性：产品技术特性：特性阻抗：75Ω频率范围：0~2GHz接触电阻：内导体≤2.0mΩ；外电阻≤0.2mΩ绝缘电阻：≥5000MΩ介质耐压：1500V电压驻波比：≤1.3连接器耐久性：500次产品材料及涂覆：中心接触件：插针——黄铜、镀金（加粗）；插孔——锡青铜或铍青铜、黄金壳体和其它金属零件：黄铜、镀镍（加厚）绝缘体：聚四氟乙烯线夹：黄铜、镀银密封圈：硅橡胶使用状况

BNC接头之所以没有被淘汰，因为同轴电缆是一种屏蔽电缆，有传送距离长、信号稳定的优点。目前它还被大量用于通信系统中，如网络设备中的E1接口就是用两根BNC接头的同轴电缆来连接的，在高档的监视器、音响设备中也经常用来传送音频、视频信号。

VGA

VGA（VideoGraphicsArray）即视频图形阵列，是IBM公司在1987年推出的一种个人电脑,使用模拟信号的一种视频传输标准，在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。这个标准对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程序之前，都必须支持VGA的标准。例如，微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式，这也说明其在显示标准中的重要性和兼容性。VGA显示模式

VGA最早指的是显示器640X480这种显示模式，VGA的英文全称是VideoGraphicArray，也叫显示绘图阵列。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色。

在VGA基础上加以扩充，使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之VESA的SuperVGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，也叫D-Sub接口，传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。VGA接口

VGA(VideoGraphicsArray)还有一个名称叫D-Sub。VGA，VideoGraphicsArray，/D-Sub接口;VGA接口是一种D型接口，采用非对称分布的15pin连接方式，共有15针，分成3排，每排5个孔。VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。一般在VGA接头上，会1，5，6，10，11，15等标明每个接口编号。如果没有，如上图所示编号。VGA接口15根针，其对应接口定义如下：1.红基色red

2.绿基色green

3.蓝基色blue4.地址码IDBit

5.自测试6.红地

7.绿地

8.蓝地9.保留(各家定义不同)10.数字地11.地址码（ID0显示器标示位0）12.地址码（ID1显示器标示位1）13.行同步

14.场同步15.地址码(ID3或显示器标示位3)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。工作原理，是计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A/D(模拟/数字)转换器，将模拟信号转变为数字信号,在经过D/A和A/D2次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA分辨率

DVI

DVI（DigitalVisualInterface），即数字视频接口。DVI接口是以SiliconImage公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。接口分类：

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。接口优点

考虑到兼容性问题，目前显卡一般会采用DVI-I接口，这样可以通过转换接头连接到普通的VGA接口。而带有DVI接口的显示器一般使用DVI-D接口，因为这样的显示器一般也带有VGA接口，因此不需要带有模拟信号的DVI-I接口。当然也有少数例外，有些显示器只有DVI-I接口而没有VGA接口。显示设备采用DVI接口具有主要有以下几大优点：

一、速度快

DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。二、画面清晰

计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A（数字/模拟）转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D（模拟/数字）转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。三、支持HDCP协议

DVI接口可以支持HDCP协议，