视频信号丈量与产生根底

1. 了解复合视频信号

复合视频信号是一切需求生成视频信号的成分组合在同一信号中的信号。构成复合信号的三个首要成分如下：

• 亮度信号——包括视频图画的强度（亮度或暗度）信息
• 颜色信号——包括视频图画的颜色信息
• 同步信号——操控在电视显现屏等显现器上信号的扫描

单色复合信号是由两个成分组成的：亮度和同步。图1显现了这个信号（一般成为Y信号）。

图1：单色复合视频信号（亮度从白过渡到黑）

颜色信号一般被称为C信号，在图2中示出。

图2：五颜六色条的颜色信息信号（包括颜色突发）

复合五颜六色视频信号一般成为五颜六色视频、消隐与同步（CVBS）信号示Y与C之和，如图3所示。

CVBS = Y + C

图3：五颜六色条的五颜六色复合视频信号

两个组成部分Y与C可以作为两个独立信号分隔传输。这两个信号合称为Y/C或S视频。

2. 视频信号组成

单一水平视频行信号由水平同步信号、后沿、活动象素场以及前沿组成，如图4所示。

图4：视频信号组成

视频信号的另一方面是笔直同步（VSYNC）脉冲。这实践上是在场之间产生的脉冲序列，用于告诉显现器，完结笔直重盯梢，预备扫描下一场。在每个场中都有几行是不包括活动视频信息的。有些只包括HSYNC脉冲，而其他包括均衡与VSYNC脉冲序列。这些脉冲是在前期的广播电视中界说的，所以从那以后构成了规范的一部分，尽管之后的硬件技能可以防止部分附加脉冲的运用。在图5中给出了复合RS-170穿插信号，其间包括笔直同步脉冲，为了简略起见，下面给出了一个6行帧：

应当了解关于从模仿相机得到的图片，其笔直尺度（以象素为单位）是由帧接收器对水平视频行采样的速率所决议的。而这个速率是由笔直行速率合相机的体系结构所决议的。相机CCD阵列的结构决议了每个象素的巨细。为了防止图画失真，您有必要对水平方向，以必定速率进行采样，将水平的活动视频场分割为正确的象素点数。下面是RS-170规范的实例：

感兴趣参数：

• 行/帧数：525（其间包括用于显现的485线；其他是每两个场之间的VSYNC行）
• 行频率：15.734 kHz
• 行继续时间：63.556微秒
• 活动水平继续时间：52.66微秒
• 活动象素/行数：640

现在，咱们可以进行一些核算：

• 象素时钟频率（每个象素到达帧接收器的频率）：
  640象素/行 / 52.66 e-6 秒/行 = 12.15 e6 象素/行（12.15 MHz）
• 活动视频的象素行长度 + 守时信息（称为HCOUNT）：
  63.556 e-6 秒 * 12.15 e6 象素/秒 = 772 象素/行
• 帧率：
  15.734 e3 行/秒 / 525 行/帧 = 30 帧/秒

3. 不同的视频格局

以下表格描绘了常用规范模仿视频格局的一些特征：

NTSC：美国国家电视规范委员会

PAL：逐行倒相

SECAM: Systeme Electronic Pour Coleur Avec Memoire

4. 五颜六色编码

关于一切的PAL和NTSC格局而言，编码是依据正交调幅（QAM）概念的，其间将两个五颜六色成分通过象限起伏调制之后，兼并在一起。调制有必要通过解码，因而盯梢肯定相位需求对五颜六色信息进行解码。称为五颜六色突发的参看信号被刺进到每行的开端处，它坐落水平同步脉冲之后（参看上述图3与图4）。

关于一切的SECAM格局，两个五颜六色成分运用两个不同的子载波频率进行频率调制，之后次序分步在不同的视频行上。SECAM格局不需求五颜六色突发信号。

5. 视频信号电平

视频信号电平界说了视频信号不同部分的电平缓规模。用于界说视频信号电平的安排是IRE（无线电工程师协会）。消隐电平对应0 IRE，白色电平对应+ 100 IRE。消隐电平是视频信号的参看等级（一般为0 V），如下面的图6所示，假如对信号进行必定的设置，消隐电平缓白色电平是不同的。

关于NTSC而言，一般运用7.5 IRE设置，将黑色电平进步为+ 7.5 IRE。关于PAL和SECAM，黑色电平与消隐电平共同，均为0 IRE。

下表依据视频格局显现了不同的视频信号电平。

模仿组成视频信号运用75 Ω的输出阻抗界说为电压源。当带75 Ω阻抗的负载时，白色电平同步一般为1 V峰峰值。因而，无负载信号名义上为2 V峰峰值。

6. 隔行扫描概念

一切复合视频体系运用隔行扫描技能在电视屏幕上显现视频图画。图7显现了隔行扫描概念。

模仿视频信号包括操控扫描从左到右逐行以及从上到下逐场进行扫描。操控逐行扫描的脉冲称为水平同步脉冲（H-Sync）。操控笔直扫描的脉冲称为笔直同步脉冲（V-Sync）。

两个穿插场组成一个完好帧。第一个场称为奇数场，对视频图画的奇数行进行扫描。第二个场称为偶数场，对视频图画的偶数行进行扫描。整个进程对每帧进行重复。

7. 活动图画

扫描得到的活动视频图画总是具有4/3的尺度份额（水平/笔直），它与视频格局无关。五颜六色复合视频信号标明扫描进程要求在每行的左边和右侧需求一些附加空间，在活动视频图画场的顶部和底部也相同如此。这个额定的空间包括同步信号、五颜六色突发以及其他例如ITS等格局特定的信息，这并不是活动视频图画的一部分。大约一切行的90％以及每行的80％都可以传送活动图画信息。如下表所示，准确的数值依赖于视频格局。

活动行代表了实践用于传送图画和信息的行数。举例而言，在NTSC中，每帧的525行中只要480行是传送图画信息的。相同，在每行中，只要在活动行序列中才传送图画信息，这比整行的继续时间短。举例而言，在NTSC中，63.55µs中只要52.2µs是活动行继续时间。帧速率是扫描速度。

8. 灰度图画和提取线谱概括

假定以下条件满意，下一末节中的完好NTSC帧扫描图画对在电视屏幕上或许呈现的视频显现进行了模仿：

• 电视可以显现整条线，而不仅仅是活动图画部分。
• 电视并非将两个场进行隔行扫描得到完好的图画帧，而是对整个帧逐行扫描。

扫描从代表偶数场笔直同步形式的几行开端扫描（从上到下逐行）。在偶数场的笔直同步形式之后刺进可选的测验信号（ITS）。最终显现实践的奇数场活动图画。

这个进程对偶数场重复，构成完好的帧。

阐明：大多数行从水平同步脉冲开端，随后是颜色突发形式信号。之后的活动图画（或ITS）显现强度改变，其间较高的信号电平代表更高的亮度。

坐落图8和图9底部的提取谱线概括显现了从偶数场提取的活动视频信号行。关于视频电平的更多信息，等参看之前的视频信号末节。

水平同步脉冲一般是简略的负脉冲，这些脉冲电平低于亮度信号电平。可是，笔直同步信号由分步在多行上的脉冲序列构成，脉冲序列关于奇数场和偶数场而言是不同的。图8和图9显现了用于两种场和三种首要视频格局的笔直同步形式。

图10显现了对构成完好NTSC帧的525行进行扫描的成果。

图10是一个灰度图画，因为它代表了原始NTSC视频波形的强度图。颜色信息嵌入到这个波形中，还没有进行编码。