视频信号的视频信号
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发布时间：2022-04-20 18:25
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时间：2022-03-30 15:04
模拟视频的格式有三种：使用于北美、日本等地的NTSC制，使用于西欧、中国等地的PAL制以及使用于东欧、*等地的SECAM制。下面主要介绍国内应用广泛的PAL制视频信号的形成原理。
根据三基色原理，利用R(红)、G(绿)、B(蓝)三色不同比例的混合可以表示各种色彩。摄像机在拍摄时，通过光敏器件(如CCD：电荷耦合器件)，将光信号转换为RGB三基色电信号。在电视机或监视器内部，最终也使用RGB信号分别控制三支电子*发出的撞击荧光屏的电子流，使其发光产生影像。由于摄像机中的原始信号和电视机、监视器里的最终信号都是RGB信号，因此使用RGB信号作为视频信号的传输和记录方式无疑会有较高的图像质量。但在实际应用中往往不是这样，因为一则这会极大地加宽视频信号带宽，增加相关设备成本；二则这也与现行的黑白电视不兼容。为此三基色信号按一定比例组合成亮度(Y)和色度(U，V)信号，它们之间的关系如下：
为了使U、V和Y能在一个频带内传输，到达黑白/彩*信号接收兼容的目的，还需将这两个色度信号进行正交幅度调制。设U(t)，V(t)为色度信号，Y(t)为亮度信号，则经调制后的两个色度信号分别为：
u(t)=U(t)sin（ωsct）
v(t)=V(t)Φ(t)cos（ωsct） (1.2)
式中：ωsc=2πfsc为色度信号的副载波角频率，Φ(t)是开关函数。由此产生的正交幅度调制的色度信号为：
c(t)=u(t)+v(t)=C(t)sin[ωsct+θ(t)] (1.3)
其中：θ(t)=Φ(t)tg-1[V(t)/U(t)]
C(t)=
Φ(t)为开关函数，如Φ(t)=1，可表示NTSC制的色度信号；如Φ(t)=+1(偶数行)或－1(奇数行)，则可表示彩色副载波逐行倒相的PAL制色度信号。
在PAL制中，色度副载频fsc=283.75fh=4.43MHz，行频fh=15.625kHz，帧频=25Hz，场频=50Hz。而在NTSC制中，色度副载频fsc=227.50fh=3.589545MHz，行频fh=15.75kHz，帧频=30Hz，场频=60Hz。两种制式的图像宽高比皆为4∶3。
从视频信号的频谱上看，色度信号的副载波位于亮度信号频谱的高频端，见图1。这样，在亮度信号的高频部分间插经过正交调制的两个色度分量，形成彩色电视的基带信号，又称复合电视信号或全电视信号：
e(t)=Y(t)+c(t)= Y(t)+C(t)sin[ωsct+θ(t)] (1.4)
图1复合视频信号的频谱(PAL制)
应用复合视频主要是为了方便传输以及电视信号的发射。为了保证传送的图像能够稳定再现，实际的全电视信号还包括复合同步信号(包括行场同步、行场消隐)及色同步信号等。上面介绍的是彩色电视信号，黑白电视信号可以看作是彩色电视信号的特殊情况，条件就是此时的C(t)=0。
近来，许多视频设备除了复合视频输出外，还增加了S-video输出端子。S-video信号将亮度Y(t)和色度信号C(t)分两条线输出，免得将Y、C复合起来输出，然后输出到其他设备后又要进行Y、C分离。这样的一个反复过程是有损于图像质量的。
和电影一样，视频图像也是由一系列单个静止画面组成的，这些静止画面被称为帧。一般当帧频在每秒24～30帧之间时，视频图像的运动感觉就比较光滑连续，而低于每秒15帧，连续运动图像就会有动画感。我国的电视标准是PAL制，它规定每秒25帧，每帧有水平方向的625扫描行。由于采用了隔行扫描方式，625行扫描线分为奇数行和偶数行，这分别构成了每一帧的奇、偶两场。这样就形成了50场/s的场频，进一步减少了电视画面的闪烁感。
由于在每一帧中电子束都要自上而下地扫描，因此存在着电子束从屏幕右端到左端的行扫描逆程期和从屏幕右下角终点回到屏幕左上角起点的场扫描逆程期。在这期间被消隐的扫描行是不可能携带图像内容的，场扫描逆程期约占整个垂直扫描时间的8%。与此类似，在整个64μs的行扫描周期中，有效扫描时间(携带信息)约为52μs。 VGA 接口采用非对称分布的15pin 连接方式，其工作原理：是将显存内以数字格式存储的图像( 帧) 信号在RAMDAC 里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到等离子成像，这样VGA信号在输入端(LED显示屏内) ，就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算。从前面的视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的，所以VGA 接口拥有许多的优点，如无串扰无电路合成分离损耗等。
VGA端子也叫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。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。迷你音响或者家庭影院拥有VGA接口就可以方便的和计算机的显示器连接，用计算机的显示器显示图像 。
VGA接口传输的仍然是模拟信号，对于以数字方式生成的显示图像信息，通过数字/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接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于数字电视之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降 。 DVI接口主要用于与具有数字显示输出功能的计算机显卡相连接，显示计算机的RGB信号。DVI（Digital Visual Interface）数字显示接口，是由1998年9月，在Intel开发者论坛上成立的数字显示工作小组（Digital Display Working Group简称DDWG），所制定的数字显示接口标准。
DVI数字端子比标准VGA端子信号要好，数字接口保证了全部内容采用数字格式传输，保证了主机到监视器的传输过程中数据的完整性（无干扰信号引入），可以得到更清晰的图像。
显示设备采用DVI接口具有主要有以下两大优点：
1.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*真 。
2.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 。 通常用于工作站和同轴电缆连接的连接器，标准专业视频设备输入、输出端口。BNC电缆有5个连接头用于接收红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信号。BNC接头有别于普通15针D－SUB标准接头的特殊显示器接口。由R、G、B三原色信号及行同步、场同步五个独立信号接头组成。主要用于连接工作站等对扫描频率要求很高的系统。BNC接头可以隔绝视频输入信号，使信号相互间干扰减少，且信号频宽较普通D－SUB大，可达到最佳信号响应效果。
