Tuesday, October 7, 2008

视频接口及其它

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color space
YUV, YCbCr,是一種顏色編碼方法。
YUV是編譯true-color顏色空間(color space)的種類。「Y」表示明亮度(Luminance、Luma),「U」和「V」則是色度、濃度(Chrominance、Chroma)。
The scope of the terms Y'UV, YUV, YCbCr, YPbPr, etc., is sometimes ambiguous and overlapping. Historically, the terms YUV and Y'UV was used for a specific analog encoding of color information in television systems, while YCbCr was used for digital encoding of color information suited for video and still-image compression and transmission such as MPEG and JPEG. Today, the term YUV is commonly used in the computer industry to describe file-formats that are encoded using YCbCr.

电视制式
PAL制式
PAL制式是电视广播中色彩编码的一种方法。全名为 Phase Alternating Line 逐行倒相。除了北美,东亚部分地区使用 NTSC制式 ,中东、法国及东欧采用 SECAM制式 以外,世界上大部份地区都是采用 PAL。PAL 由德国人 Walter Bruch 在1967年提出,当时他是为德律风根(Telefunken)工作。“PAL”有时亦被用来指625 线,每秒25格,隔行扫瞄,PAL色彩编码的电视制式。

PAL 发明的原意是要在兼容原有黑白电视广播格式的情况下加入彩色讯号。PAL 的原理与 NTSC 接近。“逐行倒相”的意思是每行扫瞄线的彩色讯号,会跟上一行倒相。作用是自动改正在传播中可能出现的错相。早期的 PAL 电视机没有特别的组件改正错相,有时严重的错相仍然会被肉眼明显看到。近年的电视会把上行的色彩讯号跟下一行的平均起来才显示。这样 PAL 的垂直色彩解像度会低于NTSC 。但由于人眼对色彩的灵敏不及对光暗,因此这并不是明显问题。

PAL 本身是指色彩系統,經常被配以 625線,每秒25格畫面,隔行掃瞄的電視廣播格式

NTSC制式
NTSC制式,又简称为N制,是1952年12月由美国国家电视标准委员会(National Television System Committee,缩写为NTSC)制定的彩色电视广播标准,两大主要分支是NTSC-J与NTSC-US(又名NTSC-U/C)。

它属于同时制,帧频为每秒29.97fps,扫描线为525,逐行扫描,画面比例为4:3,分辨率为720x480

分辨率
480p 是一种视频显示格式。字母p表示逐行扫描 (progressive scan),数字 480 表示其垂直解析度,也就是垂直方向有480条水平线的扫描线;而每条水平线分辨率有640个像素,纵横比(aspect ratio)为4:3,即通常所说的标准电视格式(standard-definition television,SDTV)。帧频通常为30赫兹或者60赫兹。


通常1080p的画面解析度为1920×1080,即一般所说的高解析度电视(HDTV)。

通常720p的画面解像度为1280×720,一般亦可称为HD。


显示接口
VGA端子(其他的名称包括RGB端子,D-sub 15,或mini D15),是一种3排共15针的DE-15。VGA端子通常在电脑的显示卡、显示器及其他设备。是用作传送类比讯号

AV端子(又称复合端子)原文为Composite video connector,是家用影音电器用来传送类比视讯如NTSC、PAL、SECAM)的常见端子。AV端子通常是黄色的RCA端子,另外配合两条红色与白色的RCA端子传送音讯。欧洲的电视机通常以SCART端子取代RCA端子,不过SCART的设计上可以载送画质比YUV更好的RGB讯号,故也被用来连接显示器、电视游乐器或DVD播放机。在专业应用当中,也有使用BNC端子以求获得更佳讯号品质。

在AV端子中传送的是类比电视讯号的三个来源要素:Y、U、V,以及作为同步化基准的脉冲信号。Y代表影像的亮度(luminance,又称brightness),并且包含了同步脉冲,只要有Y信号存在就可以看到黑白的电视影像(事实上,这是彩色电视与早期黑白电视相容的方法)。U信号与V信号之间承载了颜色的资料,U和V先被混合成一个信号中的两组正交相位(此混合后的信号称为彩度(chrominance)),再与Y信号作加总。因为Y是基频信号而UV是与载波混合在一起,所以这个加总的动作等同于分频多工。


S-端子,或称“独立视讯端子” ,而当中的S是“Separate”的简称。也称为Y/C (或被错误的称为S-VHS和“超级端子”) 。它是一种将视频数据分成两个单独的讯号(光亮度和色度)进行传送的模拟视频讯号,不像合成视频讯号(composite video)是将所有讯号打包成一个整体进行传送。

S-端子能在480i或576i的解析度下工作。

在S-端子中,光亮度(Y; greyscale)的讯号和调制色度(C; colour)的讯号也是由独立的电线或电线组所传送。

在合成视频中,光亮度的讯号是被低通滤波器变成低通滤波,以防以因线路而干扰,因高频率的光亮度资讯及色度讯号的一部分是重叠的。而S-端子把两种讯号分开,这种就不用把光亮度的讯号再转成低通滤波。这样可以给予光亮度的讯号有更大的频宽,也解决了讯号重叠的问题。因此,受干扰的点阵讯号事被排除
但是,影像讯号被分离为亮度与色度两部分,因此S-端子有时也被视为是一种合成影像讯号,但就品质上而言,S-Video是component讯号中最差的一种,远不如其他更为复杂的component影像讯号(如RGB),但较之另外一种模拟信号 CVBS 锐利

目前S-Video的讯号一般采用4 接脚(pin)的mini-DIN连接端子,终端阻抗须为75欧姆

色差端子(Component Video Connector,简体中文译为分量接口)是把类比视频中的明度、彩度、同步脉冲分解开来各自传送的端子
分量传送的视频有许多种方式,例如将三原色直接传送的RGB方式,以及从RGB转换为明度(Y)与色差(Cb/Cr或Pb/Pr)的方式。RGB方式将所有的颜色信息作同等的处理,虽然有最高的画质,但由于RGB方式对传输带宽和储存空间的消耗太大,为节省带宽,使用色差方式来传送与记录分量视频是现在的主流。

色差在设计上利用了“人眼对明度较敏感,而对色度较不敏感”的特性,将视讯中的色彩信息加以削减,转换公式如下:
明度: Y=0.299*R + 0.587*G + 0.114*B
色差: Cb=0.564*(B-Y) = -0.169*R - 0.331*G + 0.500*B
   Cr=0.713*(R-Y) = 0.500*R - 0.419*G - 0.081*B


所谓的“色差”即为颜色值与明度之间的差值。转换过后的颜色信息量被删减了约一半,但由于人眼的特性,使得色差处理过后的影像与原始影像的差异很难被察觉。最终的色差数据与RGB数据相比节省了1/3的带宽


DVI的英文全名为Digital Visual Interface,中文称为“数位视讯介面”。是一种视讯介面标准,设计的目标是透过数位化的传送来强化个人电脑显示器的画面品质。目前广泛应用于LCD,数位投影机等显示设备上。此标准由显示业界数家领导厂商所组成的论坛:“数位显示工作小组”(Digital Display Working Group,DDWG)制订。DVI介面可以传送未压缩的数位视频资料到显示装置。本规格部分相容于HDMI标准。

HDMI(英语:High Definition Multimedia Interface),即高清晰度多媒体介面,是一种全数位化影像/声音传送介面,可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI提供所有相容装置——如机上盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数位音响与电视机——一个共通的资料连接管道。HDMI可以同时传送音频和影音信号,由于音频和视频信号采用同一条电缆,大大简化了系统的安装。
HDMI支援各类电视与电脑影像格式,包括SDTV、HDTV视频画面,再加上多声道数位音频。在传送时,各种视频资料将被HDMI收发晶片以“Transition Minimized Differential Signaling”(TMDS)技术编码成资料封包。规格初制订时其最大画素传输率为165Mpx/sec,足以支援1080p画质每秒60张画面,或者UXGA解像度(1600x1200);后来在HDMI 1.3规格中扩增为340Mpx/sec,以符合未来可能的需求。

HDMI也支援非压缩的8声道数位音频传送(取样率192kHz,资料长度24bits/sample),以及任何压缩音频串流如Dolby Digital或DTS,亦支援SACD所使用的8声道的1bit DSD信号。在HDMI 1.3规格中,又追加了超高资料量的非压缩音频串流如Dolby TrueHD与DTS-HD的支援


DisplayPort 是Video Electronics Standards Association(VESA)推动的数位式视讯介面标准,订定于2006年5月,目前1.1版本订定于2007年4月2日。该介面订定免认证、免授权金,发展中的新型数位式音讯/视讯界面,有意要取代旧有电脑萤幕,或是电脑的家庭剧院界面。
技术规格
10.8 Gbit/s 的频宽,只需单条传输线即可支援 2560×1600 的高解析度显示器。
8B/10B 资料传输

streaming
ITU656
ITU-R Recommendation BT.656, sometimes also called ITU656, describes a simple digital video protocol for streaming uncompressed PAL or NTSC Standard Definition TV (525 or 625 lines) signals. The protocol builds upon the 4:2:2 digital video encoding parameters defined in ITU-R Recommendation BT.601, which provides interlaced video data, streaming each field separately, and uses the YCbCr color space and a 13.5 MHz sampling frequency for pixels.
The standard can be implemented to transmit either 8-bit values (the standard in consumer electronics) or 10-bit values (sometimes used in studio environments). Both a parallel and a serial transmission format are defined. For the parallel format, a 25-pin Sub-D connector pinout and ECL logic levels are defined. The serial format can be transmitted over 75-ohm coaxial cable with BNC connectors, but there is also a fibre-optical version defined.
The parallel version of the ITU-R BT.656 protocol is also used in many TV sets between chips using CMOS logic levels. Typical applications include the interface between a PAL/NTSC decoder chip and a DAC integrated circuit for driving a CRT in a TV set.
Data format
A BT.656 data stream is a sequence of 8-bit or 10-bit bytes, transmitted at a rate of 27 Mbyte/s. Horizontal scan lines of video pixel data are delimited in the stream by 4-byte long SAV (Start of Active Video) and EAV (End of Active Video) code sequences. SAV codes also contain status bits indicating line position in a video field or frame. Line position in a full frame can be determined by tracking SAV status bits, allowing receivers to 'synchronize' with an incoming stream.
Individual pixels in a line are coded in YCbCr format. After an SAV code (4 bytes) is sent, the first 8 bits of Cb (chroma U) data are sent then 8 bits of Y (luma), followed by 8 bits of Cr (chroma V) for the next pixel and then 8 bits of Y. To reconstruct full resolution Y,Cb, Cr pixel values, chroma upsampling must be used.

ITU601
ITU-R Recommendation BT.601, more commonly know by the abbreviations Rec. 601 or BT.601 or its former name, CCIR 601, is a standard published by the CCIR (now ITU-R) for encoding interlaced analogue video signals in digital form. It includes methods of encoding 525 line 60 Hz and 625-line 50 Hz signals, both with 720 luminance samples and 360 chrominance samples per line. The colour encoding system is known as YUV 4:2:2, that being the ratio of Y:Cb:Cr samples (luminance data:blue chroma data:red chroma data). For a pair of pixels, the data are stored in the order Y1:Y2:Cb:Cr, with the chrominance samples co-sited with the first luminance sample.
The CCIR 601 signal can be regarded as if it is a digitally encoded analog component video signal, and thus includes data for the horizontal and vertical sync and blanking intervals. Regardless of the frame rate, the luminance sampling frequency is 13.5 MHz. The luminance sample is at least 8 bits, and the chrominance samples are at least 4 bits each.

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