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常見視頻信號傳輸特性及轉換深度分析

2009年01月08日 14:50 july

　　視頻格式的轉換視頻的不同格式決定了信號在亮度、色度、對比度、銳度、清晰度、最高分辨率等各個方面的表現。

　　從對各種視頻格式的分析可以知道，視頻高清晰度質量的級別大致可以進行如右的排序（由高往低)：其中，目前最高級別的當選DVI數字視頻信號，但存在只能短距離傳輸的缺點（有效距離約5米)，SDI數字視頻具備可以編輯和更長距離傳輸的優點，RGBHV與VGA其實屬于統一檔次的信號，只是由于信號的組成分量不同而有兩種稱呼，S-Video比起Video（復合視頻的簡稱)在亮度利用率上有明顯的提升，并有效消除了色彩蠕動現象，射頻格式是最低級的信號，僅在監控和公共電視的范圍應用。

　　工程應用中經常會面臨很多信號格式的轉換過程，這些不同格式的信號轉換需要遵循那些規則？

　　最終會產生什么效果的影響？

　　一般認為：

低級別格式向高級別格式轉換有比較明顯的質量提升，比如早期的倍頻掃描器或四倍頻掃描器，還有目前流行的智能視頻調節器，都是Video-RGBHV（復合視頻-分量視頻)的轉換處理，對于提高信號的質量有很明顯的改善。因為這些產品均使用了多比特數字技術，確保信號質量（清晰度、亮度、信噪比)可以進行高度還原。
DVI數字視頻通常會轉換成SDI或RGBHV，轉換后原始信號的清晰度有所損失，但使DVI信號實現了長距離傳輸；
VGA信號轉換成RGBHV實際效果并沒有得到提升，因為二者同等級別，但解決了VGA信號的同步通用匹配問題，而且能夠進行更長距離的傳輸。
高級別格式向低級別格式（比如VGA轉Video)轉換的過程，無論對原始信號的任何方面，包括亮度、色度、色彩、對比度、銳度、清晰度、最高分辨率都會造成嚴重的損失，這種轉換沒有任何的意義，但早期具備一定的使用價值，比如：把電腦的VGA信號轉換成Video進行磁帶錄像、電視機電視墻顯示，或者在視像會議中用于“抓圖”傳輸。

高級別向低級別視頻格式的轉換缺點

　　固有的掃描抖動標準視頻信號由一組掃描線組成，并不是所有這些線都可見。在NTSC制式中，可見的線有483條，而在PAL和SECAM制式中有576條。線數少的電視視頻圖像，在顯示非常小的文字或其它復雜的細節方面受到限制。相比之下，計算機顯示設備的掃描線數可從低分辨率（≤480條) 到高分辯率（≥1280條)。
現在，許多新的計算機顯示卡可讓用戶在幾種不同顯示分辨率中選擇。顯然分辨率越高，文字與圖像的細節就顯象得越完美。電視信號是隔行掃描的，意味著每一屏 “畫面”實際上是由兩個半幀構成的，即兩個分別由奇數線與偶數線組成的場。首先奇數線被掃描，然后消隱，接著偶數線被掃描在原奇數線之間。依次顯示又隱去的奇數場和偶數場使具有一定形狀的圖像易產生明顯的抖動，特別是那些細的水平線。

　　相反，計算機信號的產生使用的是非隔行掃描的信號，也稱為“逐行掃描”方式。所有掃描線以從上到下，從左到右的順序一次掃完，不分奇偶幀。這樣就消除了電視系統中由于隔行掃描而帶來的圖像抖動問題。

　　信號格式兼容性NTSC、PAL和SECAM是幾種常見的標準電視視頻信號格式，它們規定了顯示圖像的線數、色彩信息的定義和掃描線的速度（即刷新頻率)。

　　另外還有許多與這些格式不同的格式，如：復合視頻、S-Video和D1（數字)視頻，但是所有這些格式都有很多共同點。例如：它們都是隔行掃描的，掃描線數為483（NTSC)或576 （PAL和SECAM)，都有固定不變的刷新頻率。NTSC制的兩個隔行的場組成一幀，每秒鐘出現30次（30Hz)，對PAL和SECAM制式來說，每秒鐘出現25次（25Hz)。

　　與電視視頻不同，計算機視頻信號并沒有一個必須遵守的單一標準，可選擇的分辨率與刷新頻率范圍很廣，刷新頻率一般在60Hz到85Hz之間。盡管計算機不采用隔行掃描的方式顯示圖像，但一些顯卡提供了隔行掃描顯示的功能。

　　任意情況下，計算機視頻信號向監視器傳遞色度與亮度信息的方式是相同的，所有VGA、SVGA和Mac計算機的視頻格式都將紅、綠、藍信息作為單獨的信號（分量)進行傳遞。因此，這使計算機可以顯示很寬的顏色范圍而不失真，而最一般的電視視頻格式是將紅、綠、藍信息組合為一個單獨信號（色度)向監視器傳遞。

　　高級別格式向低級別格式轉換的過程一般通過掃描轉換器實現。這種技術觀念聽起來很簡單，就算使人認同了設計的理念，在技術上還是有很多需要考慮的因素：

掃描轉換器的計算機輸入兼容性
兼容計算機的最高分辨率是多少
是否需要“同步鎖相”- 掃描轉換器的彩色抽樣率掃描轉換器的編碼器的質量如何
輸出何種格式的視頻信號
有無內置的測試圖案

　　熟悉計算機分辨率的人都知道視頻線數不符合標準的分辨率。因此將上述信號輸入到投影機或顯示設備時會帶來不兼容的問題，表現為：

畫面像素點缺損，大部分細節無法重現
圖像被拉伸或扭曲，僅僅能重現信息的輪郭
投影機或顯示設備對輸入圖像進行強制兼容處理，這種附加的處理經常會使圖像質量下降（人為因素，類似梯型校正功能)。

　　另一個局限是由掃描轉換器產生的垂直刷新頻率，由掃描轉換器輸出信號的垂直刷新頻率最高為60Hz或50Hz，具體取決于輸出信號是NTSC還是 PAL/SECAM制式，而許多投影機都可以輸入和顯示更高的刷新頻率，提供一個較好的圖像質量。而當使用掃描轉換器時，會使投影機在較低的刷新頻率下所顯示的圖像受到限制。

　　損失投影機的固有分辨率LCD和DLP投影機或PDP顯示設備是經常與掃描轉換器或者視頻調節器連用的設備，這些設備都用像素來顯示圖像，所有象素點的數目被稱作固有分辨率。盡管許多投影機可以顯示那些分辨率低于固有分辨率的圖像，但在固有分辨率下所顯示的圖像的質量最高。比如：固有分辨率為1024×768的投影機可以顯示分辨率為800×600的畫面，但其效果沒有顯示分辨率為 1024×768的圖像好，因為分辨率為1024×768圖像中的每一個點都對應于固有分辨率為1024×768的投影機的每一個像素點，使顏色的顯示非常清晰，沒有象顯示分辨率為800×600的圖像那樣需要進行顏色補償而造成圖像清晰度下降。

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