Видео сигнал
Има три формата на аналогово видео: система NTSC, използвана в Северна Америка, Япония и други места, система PAL, използвана в Западна Европа, Китай и други места, и Източна Европа , Русия и др. Местната система SECAM. Следното представя главно принципа на формиране на видео сигнала на системата PAL, който се използва широко в Китай.
Съгласно принципа на трите основни цвята, различни цветове могат да бъдат изразени чрез смесване на трите цвята R (червено), G (зелено) и B (синьо) в различни пропорции. Когато фотоапаратът снима, светлинният сигнал се преобразува в електрически сигнал на RGB три основни цвята чрез фоточувствително устройство (като CCD: зарядно свързано устройство). Вътре в телевизора или монитора RGB сигналите най-накрая се използват за контролиране на потока от електрони, излъчвани от трите електронни пушки и удрящи фосфорния екран, за да ги накарат да излъчват светлина за създаване на изображения. Тъй като оригиналният сигнал във фотоапарата и крайният сигнал в телевизора и монитора са RGB сигнали, използването на RGB сигнали като метод за предаване и запис на видеосигнал несъмнено ще има по-високо качество на изображението. Това обаче често не е така в практическите приложения, тъй като от една страна, това значително ще разшири честотната лента на видео сигнала и ще увеличи цената на свързаното оборудване; от друга страна, той също е несъвместим със сегашния черно-бял телевизор. Поради тази причина трите основни цветни сигнала се комбинират в сигнали за яркост (Y) и цветност (U, V) според определено съотношение. Връзката между тях е следната:
За да се направи U, V и Y в предаване на честотна лента, за да се постигне целта за съвместимост на приемането на черно-бял/цветен видео сигнал, е необходимо също така да се извърши квадратурна амплитудна модулация на двата сигнала за цветност. Да предположим, че U(t) и V(t) са сигналът за цветност, а Y(t) е сигналът за яркост, тогава двата модулирани сигнала за цветност са съответно:
u(t)=U( t)sin(ωsct)
v(t)=V(t)Φ(t)cos(ωsct) (1.2)
Във формулата: ωsc=2πfsc е ъгловата честота на подносещия на сигнала за цветност, а Φ(t) е функцията на превключване. Полученият квадратурно амплитудно модулиран цветен сигнал е:
c(t)=u(t)+v(t)=C(t)sin[ωsct+θ(t)] (1.3)
където: θ(t)=Φ(t)tg-1[V(t)/U(t)]
C(t)=<раздел>
Φ(t) е превключващата функция, като Φ(t)=1, тя може да представлява сигнала за цветност на системата NTSC; като Φ(t)=+1 (редове с четни номера) или - 1 (редове с нечетни номера), той може да представлява PAL цветен сигнал, в който цветните подносители са фазово обърнати ред по ред.
В системата PAL честотата на подносещата цветност fsc=283,75fh=4,43MHz, честотата на линията fh=15,625kHz, честотата на рамката=25Hz и честотата на полето=50Hz. В системата NTSC честотата на подносещата цветност fsc=227.50fh=3.589545MHz, хоризонталната честота fh=15.75kHz, честотата на рамката=30Hz и честотата на полето=60Hz. Съотношението на изображенията на двата формата е 4:3.
От гледна точка на честотния спектър на видеосигнала, под-носителят на сигнала за цветност е разположен във високочестотния край на спектъра на сигнала за яркост, както е показано на фигура 1. По този начин двете квадратурно модулирани компонентите на цветността се вмъкват във високочестотната част на сигнала за осветеност, за да образуват бейсбенд сигнала на цветния телевизор, известен също като композитен телевизионен сигнал или пълен телевизионен сигнал:
e(t) =Y(t)+c(t)= Y(t)+C(t)sin[ωsct+θ(t)] (1.4)
Фигура 1 Честотен спектър на композитен видео сигнал (PAL система)
Приложението на композитното видео е основно за удобство на предаване и предаване на телевизионни сигнали. За да се гарантира, че предаденото изображение може да се възпроизвежда стабилно, действителният пълен телевизионен сигнал включва също композитни сигнали за синхронизация (включително хоризонтална и вертикална синхронизация, хоризонтално и вертикално заглушаване) и сигнали за цветен пакет. Горното е цветен телевизионен сигнал. Черно-белият телевизионен сигнал може да се разглежда като специален случай на цветния телевизионен сигнал и условието е C(t)=0 в този момент.
Напоследък много видео устройства добавиха S-video изходни терминали в допълнение към композитния видео изход. S-video сигналът разделя осветеността Y(t) и сигнала за цветност C(t) на два реда за извеждане, така че Y и C да не се комбинират и извеждат, а след това Y и C се разделят, след като бъдат изведени към други устройства . Такъв итеративен процес е вреден за качеството на изображението.
Подобно на филмите, видео изображенията са съставени от поредица от единични неподвижни изображения, които се наричат рамки. Обикновено, когато кадровата честота е между 24 и 30 кадъра в секунда, усещането за движение на видео изображението е относително гладко и непрекъснато, а когато кадровата честота е по-ниска от 15 кадъра в секунда, непрекъснатото движещо се изображение ще има усещане за анимация. Телевизионният стандарт у нас е системата PAL, която предвижда 25 кадъра в секунда, като всеки кадър има 625 сканиращи реда в хоризонтална посока. Благодарение на метода на презредово сканиране, 625-те линии за сканиране са разделени на нечетни и четни линии, които съответно представляват нечетните и четните полета на всеки кадър. По този начин се формира честота на полето от 50 полета/s, което допълнително намалява трептенето на телевизионната картина.
Тъй като електронният лъч трябва да сканира отгоре надолу във всеки кадър, има период на обръщане на електронния лъч, сканиращ от десния към левия край на екрана и връщащ се в горния ляв ъгъл на екрана от края на долния десен ъгъл на екрана. Ретроградният период на сканиране на полето на началната точка. През този период е невъзможно празните линии за сканиране да носят съдържание на изображението, а обратният период на сканиране на полето представлява около 8% от цялото време за вертикално сканиране. По същия начин, в целия период на сканиране на линии от 64 μs, ефективното време за сканиране (пренасяне на информация) е около 52 μs.
VGA входен интерфейс
VGA интерфейсът използва асиметрично разпределена 15-пинова връзка. Неговият принцип на работа е да прехвърли сигнала на изображението (кадъра), съхранен в цифров формат във видеопаметта, през RAMDAC. Аналоговият модулира в аналогов високочестотен сигнал и след това го извежда към плазменото изображение, така че VGA сигналът да е на края на входа (в LED дисплея) и не е необходимо да се преобразува от веригата за декодиране на матрицата, както други видео сигнали. От предишния принцип за видеоизображение може да се разбере, че процесът на видео предаване на VGA е най-краткият, така че VGA интерфейсът има много предимства, като липса на кръстосани смущения и синтез на верига и загуба на разделяне.
VGA терминалът се нарича още D-Sub интерфейс. VGA интерфейсът е D-тип интерфейс с общо 15 пина върху него, разделени на три реда, по пет във всеки ред. VGA интерфейсът е най-широко използваният тип интерфейс на графичните карти и повечето графични карти имат този тип интерфейс. Мини високоговорители или системи за домашно кино с VGA интерфейс могат лесно да бъдат свързани към монитора на компютъра и да показват изображения на монитора на компютъра.
VGA интерфейсът все още предава аналогови сигнали. Цифрово генерираната информация за изображението на дисплея се преобразува в R, G, B три основни цветни сигнала и сигнали за синхронизиране на линия и поле чрез цифрово/аналогов преобразувател. Сигналът преминава Кабелът се предава към устройството за показване. За устройства с аналогов дисплей, като например аналогови CRT дисплеи, сигналът се изпраща директно към съответната верига за обработка, за да управлява и управлява кинескопа за генериране на изображения. За цифрови дисплейни устройства като LCD и DLP, дисплейното устройство трябва да бъде оборудвано със съответен A/D (аналогов/цифров) преобразувател за преобразуване на аналогови сигнали в цифрови сигнали. След D/A и A/D2 преобразувания някои детайли на изображението неизбежно се губят. Разбираемо е, че VGA интерфейсът се използва в CRT дисплеи, но когато се използва в дисплейни устройства като цифрови телевизори, загубата на изображение по време на процеса на преобразуване леко ще намали ефекта на дисплея.
DVI входен интерфейс
DVI интерфейсът се използва главно за свързване с компютърна графична карта с функция за изход на цифров дисплей за показване на RGB сигнала на компютъра. Интерфейсът за цифров дисплей DVI (Digital Visual Interface) е стандарт за интерфейс за цифров дисплей, създаден от Работната група за цифрови дисплеи (DDWG), създадена на Форума за разработчици на Intel през септември 1998 г.
Цифровият DVI терминал има по-добри сигнали от стандартния VGA терминал. Цифровият интерфейс гарантира, че цялото съдържание се предава в цифров формат и гарантира целостта на данните по време на предаването от хоста към монитора (не се въвежда сигнал за смущения). Получете по-ясно изображение.
Използването на DVI интерфейс за дисплейно оборудване има следните две основни предимства:
1. Бърза скорост
DVI предава цифрови сигнали, не се изисква информация за цифрово изображение. След всяко преобразуване, тя ще бъде предадена директно към устройството за показване, като по този начин се намалява тромавият процес на преобразуване на цифрово→аналогово→цифрово, спестявайки значително време, така че е по-бързо, ефективно премахване на феномена на размазване и използване на DVI за предаване на данни, сигналът не се отслабва и цветът е по-чист и по-реалистичен.
2. Картината е ясна
Компютърът предава двоичен цифров сигнал. Ако използвате VGA интерфейса за свързване към LCD монитора, трябва да прекарате сигнала през D/A (цифров/аналогов) преобразувател, преобразуващ трите основни цветови сигнала на R, G, B и хоризонталните и вертикалните сигнали за синхронизация . Тези сигнали се предават към вътрешността на течния кристал чрез аналоговата сигнална линия. Необходим е съответен A/D (аналогов/цифров) преобразувател, за да преобразува отново аналоговия сигнал. Изображението може да се покаже на течния кристал само когато е цифров сигнал. В гореспоменатия D/A, A/D преобразуване и процес на предаване на сигнал, загуба на сигнал и смущения неизбежно ще възникнат, което ще доведе до изкривяване на изображението или дори грешки на дисплея. DVI интерфейсът не трябва да извършва тези преобразувания, като се избягва загубата на сигнал и се прави. Яснотата и изразът на детайлите на изображението са значително подобрени.
Интерфейс за стандартен видео вход (RCA)
Наричан още AV интерфейс, обикновено чифт бял аудио интерфейс и жълт видео интерфейс, обикновено използва RCA (известен като глава на лотос) За свързване трябва само трябва да свържете стандартен AV кабел с лотосова глава към съответния интерфейс, когато го използвате. AV интерфейсът реализира отделно предаване на аудио и видео, което избягва влошаването на качеството на изображението поради смущения при смесване на аудио/видео, но тъй като AV интерфейсът все още предава смесен видео сигнал за яркост/цветност (Y/C), той все още се нуждае устройството за показване за извършване на разделяне на яркост/цветове и декодиране на цветност преди изображение. Този процес на смесване и след това разделяне неизбежно ще доведе до загуба на цветни сигнали, а сигналът за цветност и сигналът за яркост също ще имат чудесна възможност да взаимодействат един с друг. По този начин смущенията се отразяват на качеството на крайното изходно изображение. AV все още има известна жизненост, но поради непреодолимия си недостатък на Y/C смесване, той не може да се използва в някои случаи, които преследват границата на зрението.
S видео входен интерфейс
Пълното английско име на S-Video е отделно видео. За да постигнат по-добри видео ефекти, хората започнаха да търсят по-бързо, по-добро видео с по-висока разделителна способност. Метод на предаване, това е текущият S-Video (известен също като двукомпонентен видео интерфейс), който в момента е в небето. Значението на отделното видео е да предава видео сигнала отделно, т.е. да разделя сигнала за цветност C и сигнала за яркост Y на базата на AV интерфейса. , И след това използвайте различни канали за предаване. Появява се и се развива в края на 90-те години, като обикновено използва стандартен 4-ядрен (без звукови ефекти) или разширен 7-ядрен (включително звукови ефекти). Графични карти и видео оборудване с S-Video интерфейс (като аналогова видео карта за заснемане/редактиране на телевизори и квази-професионални мониторни телевизионни карти/телевизионни кутии и оборудване за видео прожектиране и т.н.) в момента са по-често срещани. В сравнение с AV интерфейса, не се извършва Y/C хибридно предаване, така че няма нужда да се извършва разделяне на ярки цветове и декодиране, а използването на независими канали за предаване до голяма степен избягва изкривяването на изображението, причинено от пресичане на сигнала в видео оборудването и значително подобрява качеството на изображението. Въпреки това, S-Video все още трябва да смеси два сигнала за цветна разлика (Cr Cb) в сигнал за цветност C, да го предаде и след това да го декодира в Cb и Cr в устройството за показване за обработка, така че все пак да донесе определен сигнал Загуба и изкривяване (това изкривяване е много малко, но все още може да бъде открито при тестване при строго видео оборудване на ниво излъчване), а честотната лента на сигнала за цветност също е ограничена поради смесването на Cr Cb, така че въпреки че S-Video има, това е относително добре, но далеч от перфектното. Въпреки че S-Video не е най-добрият, предвид текущите пазарни условия и общата цена и други фактори, той все още е най-често използваният видео интерфейс.
Входен интерфейс за видеокомпоненти
В момента можете да видите YUV YCbCr Y/BY/BY на някои професионални видео работни станции/карти за редактиране, професионално видео оборудване или DVD плейъри от висок клас и т.н. Въпреки че етикетът методите и формите на конекторите са различни, идентификаторите на интерфейса с други маркировки се отнасят до един и същ порт за разлика в цвета на интерфейса (наричан още компонентен видео интерфейс). Обикновено използва две лога, YPbPr и YCbCr, като първото представлява изход с прогресивно сканиране на разликата в цвета, а второто представлява изход с разликата в цвета с презредово сканиране. Може да се види от горната връзка, че трябва да знаем само стойността на Y Cr Cb, за да получим стойността на G (т.е. четвъртото уравнение не е необходимо), така че в процеса на видео изход и обработка на цветовете ние игнорирайте зелената разлика Cg и я запазете само Y Cr Cb, това е основната дефиниция на изхода на цветовата разлика. Като усъвършенстван продукт на S-Video, изходът за цветна разлика разлага сигнала за цветност C, предаван от S-Video, на цветова разлика Cr и Cb, като по този начин се избягва процеса на двупосочно смесване на цветовата разлика, декодиране и разделяне отново, а също така се поддържа максимална честотна лента на хрома канал, трябва само да преминете през веригата за декодиране на обратната матрица, за да възстановите RGB трите основни цветови сигнала и изображението, което минимизира канала на видео сигнала между източника на видео и изображението на дисплея и избягва изображението, причинено от тромавото предаване процес. Изкривяване, така че интерфейсният режим на извеждане на хроматична аберация е най-добрият сред различните видео изходни интерфейси в момента.
HDMI интерфейс
HDMI е базиран на DVI (цифров визуален интерфейс), който може да се разглежда като подобрение и разширение на DVI и двете са съвместими. HDMI може да предава некомпресирано видео с висока разделителна способност и многоканални аудио данни в цифрова форма, като същевременно поддържа високо качество, с максимална скорост на предаване на данни от 5Gbps. HDMI може да поддържа всички ATSC HDTV стандарти, не само може да отговори на текущото най-високо качество на картината 1080p резолюция, но също така поддържа най-модерните цифрови аудио формати като DVD Audio, поддържа 8-канално 96kHz или стерео 192kHz цифрово аудио предаване и само един The HDMI кабелната връзка елиминира необходимостта от цифрово аудио окабеляване. В същото време допълнителното пространство, предоставено от стандарта HDMI, може да се използва в аудио и видео формати, които ще бъдат надградени в бъдеще. В сравнение с DVI, HDMI интерфейсът е по-малък по размер и може да предава аудио и видео сигнали едновременно. Дължината на DVI кабела не може да надвишава 8 метра, в противен случай това ще повлияе на качеството на картината, докато HDMI основно няма ограничение за дължината на кабела. Докато един HDMI кабел може да замени до 13 аналогови предавателни линии, той може ефективно да реши проблема с обърканите и заплетени връзки зад системата за домашно забавление. HDMI може да се използва с High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP) за предотвратяване на неоторизирано копиране на защитено с авторски права аудио-визуално съдържание. Именно защото HDMI е вграден с HDCP механизъм за защита на съдържанието, той е особено привлекателен за Холивуд. Спецификацията на HDMI включва два типа конектори тип A за потребителска електроника и конектори тип B за компютри. Смята се, че HDMI скоро ще бъде възприет от компютърната индустрия.
BNC порт
Обикновено се използва за работни станции и конектори за свързване на коаксиален кабел, стандартни входни и изходни портове за професионално видео оборудване. BNC кабелът има 5 конектора за приемане на червени, зелени, сини, хоризонтални и вертикални синхронизиращи сигнали. BNC конекторът е различен от специалния интерфейс на дисплея на обикновения 15-пинов D-SUB стандартен конектор. Състои се от три основни цветни сигнала на R, G и B и пет независими сигнални конектора за хоризонтална синхронизация и вертикална синхронизация. Използва се главно за свързване на работни станции и други системи, които изискват висока честота на сканиране. BNC конекторът може да изолира входния видео сигнал, да намали смущенията между сигналите и честотната лента на сигнала е по-голяма от тази на обикновения D-SUB, което може да постигне най-добрия ефект на реакция на сигнала.
Формат на видеосигнала
Y означава яркост (осветеност или яркост), C chroma (цветност или наситеност), YPbPr разделя аналоговите Y, PB и PR сигнали и използва Три кабела се използват за независимо предаване, за да се гарантира точността на възпроизвеждането на цветовете. YPbPr означава извеждане на разликата в цвета с прогресивно сканиране. Интерфейсът YPbPr може да се разглежда като разширение на S терминала. В сравнение със S терминала, той трябва да предава повече PB и PR сигнали, което избягва процеса на двупосочно смесване на цветовата разлика и декодиране и разделяне отново, а също така поддържа максималната честотна лента на хрома канала. Необходимо е само да премине през схемата за декодиране на обратна матрица, за да възстанови RGB трите основни цветови сигнала и изображението, което минимизира канала на видео сигнала между източника на видео и изображението на дисплея и избягва изкривяването на изображението, причинено от тромавия процес на предаване. За да се гарантира точността на възпроизвеждането на цветовете, почти всички телевизори с голям екран в момента поддържат въвеждане на цветова разлика.
YCbCr означава терминал за презредов компонент. Споменатите YCbCr и YPbPr са само за удобство на новодошлите за бързо разграничаване между интервалния/прогресивен интерфейс на домашната телевизия.
CbCr е оригиналната теоретична идентификация на разликата в компонент/цвет. C означава компонент (съкращение от компонент). Cr и Cb съответстват съответно на r (червено) и b (синьо) компонентни сигнали. Y с изключение на g (зелено) ) Компонентният сигнал се наслагва върху сигнала за яркост. Що се отнася до YPbPr, по-късно беше да се подчертае концепцията за ред по ред и да се покажат неговите драматични промени.
YUV (известен също като YCrCb) е метод за цветно кодиране (принадлежащ към PAL), приет от европейската телевизионна система. YUV се използва главно за оптимизиране на предаването на цветни видео сигнали, което го прави обратно съвместим със старомодните черно-бели телевизори. В сравнение с предаването на RGB видео сигнал, най-голямото му предимство е, че заема много малка честотна лента (RGB изисква три независими видео сигнала да бъдат предавани едновременно). Сред тях "Y" представлява яркост (Luminance или Luma), което е стойността на сивата скала; докато "U" и "V" представляват цветност (Chrominance или Chroma), които се използват за описание на цвета и наситеността на изображението. Посочете цвета на пиксела. „Яркостта“ се създава от RGB входния сигнал чрез наслагване на определени части от RGB сигнала заедно. "Chroma" дефинира два аспекта на цвета - нюанс и наситеност, които са представени съответно от Cr и CB. Сред тях Cr отразява разликата между червената част на GB входния сигнал и стойността на яркостта на RGB сигнала. И CB отразява разликата между синята част на RGB входния сигнал и същата стойност на яркостта на RGB сигнала.
Принцип на възпроизвеждане
Очевидно процесът на възпроизвеждане е обратен процес на процеса на запис. Това е процес на преобразуване на магнитния сигнал, записан на лентата, в електрически сигнал, въпреки че различните видове видеорекордери Формите на веригата на системата за възпроизвеждане са различни, но техните функции са еднакви, т.е. след като системата за възпроизвеждане е обработена , може да се възстанови видеосигнал, който отговаря на изискванията. В този раздел ще анализираме накратко възпроизвеждането на видео сигнали, използвайки като пример компонентен видеорекордер.
Процесът на възпроизвеждане на сигнала за яркост
Това е каналът за възпроизвеждане на компонентния видеорекордер. Две въртящи се магнитни глави за яркост улавят сигнала за честотна модулация на яркостта и го предават през усилвателя на главата. След като магнитната глава се включи и изключи, радиочестотен сигнал за яркост се извежда по два начина. Един начин е чрез веригата за откриване на загуба за генериране на импулс за откриване на загуба и след това към веригата за компенсиране на загуба във веригата за корекция на времевата база за компенсиране на загубата; другият начин е чрез честотния демодулатор да ограничи сигнала за честотна модулация на яркостта и да го демодулира, за да получи възстановения сигнал за яркост. След това веригите за нелинейно деакцентиране и деакцентиране се използват за деакцентиране, възстановяване на оригиналните амплитудно-честотни характеристики на сигнала, потискане на смущаващата енергия във високочестотния край и подобряване на отношението сигнал към шум съотношение във високочестотния край. След това сигналът влиза във веригата за корекция на времевата база, за да завърши обработката на елиминиране на шума, корекция на времевата база и компенсиране на загубите. Накрая сигналът се разделя на два канала, единият се извежда като компонентен сигнал за яркост; другият се смесва в Y/C смесителната верига и кодираният цветен сигнал се смесва в композитен цветен видео сигнал и се извежда.
Главен усилвател
Известен също като предусилвател, той е широколентов усилвател с нисък шум и голямо усилване, който преобразува въртящия се трансформатор от изхода. Слабият радиочестотен сигнал от около 1 mv се усилва до няколкостотин mV, за да отговори на обработката на сигнала изискванията на следващата верига и усилването обикновено е над 40 dB. Освен това, тъй като главният усилвател е първият етап от веригата за възпроизвеждане, неговата шумова стойност ще повлияе на съотношението сигнал/шум на цялата верига, така че трябва да е усилвател с ниско ниво на шум. Освен това, тъй като сигналът има много загуби по време на процеса на запис и възпроизвеждане, особено загубата на висока честота, е необходима компенсация на висока честота в предусилвателя, т.е. амплитудно-честотните характеристики се коригират.
Схема за превключване на главата
При видеорекордер с две глави ъгълът на обвиване между лентата и барабана на главата е малко по-голям от 180°, така че при запис глава A Преди да напусне лентата, главата B е била прикрепена към другата страна на лентата. По време на периода, когато двете глави са в контакт с лентата по едно и също време, същото съдържание ще бъде записано в началото и в края на двете съседни песни, образувайки повтаряща се част. Около 10-тина реда.
Функцията на веригата за превключване на главата е да прекъсва излишните сигнали на двете глави и да превръща прекъсващите сигнали на главите A и B в непрекъснати изходни сигнали. Действието на рязане се извършва според импулса на превключване на главата. Този превключващ импулс се генерира от серво системата. Това е квадратна вълна с честота, равна на скоростта на въртене на барабана, а нейният преходен ръб е разположен точно в центъра на частта на припокриване.
Компенсация за загуба на сигнал
Поради загубата на магнитни частици или мигновения лош контакт между магнитната глава и лентата, или мръсотията върху лентата, това ще причини Възпроизвежданият сигнал за яркост има частичен спад на амплитудата. В тежки случаи може да няма изходен сигнал, тоест ще настъпи загуба на сигнал. Тази ситуация се отразява в появата на хоризонтален бял шум или ивици върху изображението. Загубата на сигнал е нередовна, така че е невъзможно да се запълни точно същият сигнал като оригинала в липсващата точка, но не може да се направи твърде далеч от оригинала. Тъй като информацията на два съседни реда в телевизионния сигнал е сходна, това се нарича принцип на корелация на линиите. Съгласно този принцип можем да заменим липсващия сигнал на тази линия с предишната линия на сигнала. Въпреки това, поради ограничените технически възможности на веригата, е невъзможно да се открият всички малки капки. Следователно, компенсирането на загубата обикновено се извършва, когато дължината на загубата е еквивалентна на 5us или затихването на изходния сигнал е повече от 16dB.
Схема за ограничаване и демодулация
За да се елиминира паразитната амплитудна модулация и високочестотното смущение в сигнала за яркост, за да се осигури нормалната работа на веригата за демодулация, обикновено веригата за ограничаване се задава преди веригата за демодулация. Ограничителна верига се използва за намаляване на амплитудата на FM сигнала до 1/2 от оригинала (намаляване от 6dB), а енергията на сигнала също се намалява до половината от оригинала. Както е показано на фигура 4-39.
Ограничителната верига има две функции:
(1) Чрез превръщане на сигнала в приблизителна правоъгълна вълна, той може да възстанови липсващата част от енергията на горната странична лента, Осигурява необходимата форма на вълната на сигнала за следващата верига.
Той може да елиминира цялата паразитна амплитудна модулация на сигнала за честотна модулация на яркостта, да гарантира нормалната работа на веригата за демодулация и да подобри съотношението сигнал/шум.
Изискванията към веригата на ограничителя са:
(1) Трябва да има достатъчна дълбочина на ограничителя (40~50dB), поне два пъти Усилвателят се вкарва в средата, така че ограничаването и усилването да се редуват.
Трябва да има достатъчно честотна лента, за да премине напълно горната странична лента на FM сигнала.
Изисква се симетрично ограничаване, в противен случай ще има втори хармонични компоненти и смущения от моаре.
Функцията на веригата за демодулация е да демодулира изходната FM вълна от ограничителя и да я възстанови във видео сигнал. Това е ядрото на системата за възпроизвеждане.
Изискванията към веригата за демодулация са:
Добра демодулация, ниско изтичане на демодулационен товар;
Може да регулира честотата. Диапазонът трябва да включва целия диапазон на FM сигнала.
Тъй като носещата честота на FM сигнала е ниска и относителното отклонение на честотата е сравнително голямо, общият метод за честотна дискриминация не може да гарантира линейността на честотната дискриминация, така че трябва да се използва честотен дискриминатор на импулсен брояч или тип линия за забавяне Демодулатор.
Нелинейно деакцентиране и деакцентиране
За да се подобри съотношението сигнал/шум на възпроизвеждания сигнал, видеосигналът трябва да бъде нелинеен преди FM предварително подчертаване и обработка на предварително подчертаване. По време на възпроизвеждане, за да се възстанови сигнала до неговите нормални FM характеристики, е необходимо да се извърши нелинейно де-акцентиране и де-акцентиране върху демодулирания видео сигнал. Честотната характеристика на де-емфазиса е противоположна на тази на пред-емфазиса, така че в процеса на де-емфазиса, високочестотните компоненти се отслабват, като по този начин се намалява високочестотният шум на сигнала и се подобрява съотношението сигнал-шум съотношение. Нелинейното премахване на ударението също е обратният процес на нелинейното предварително подчертаване. Основната му цел е да потисне високочестотните компоненти на сигнала, да подобри съотношението сигнал/шум на високочестотния край и да постигне целта за елиминиране на високочестотната енергия на смущение, така че се нарича още смущение. Елиминирайте веригата.
Корекция на времевата база
По време на възпроизвеждане на видеосигнала, поради неравномерно въртене на главата, нестабилна скорост на движение на лентата и разтягане на лентата и други фактори, това ще накара възпроизведения видеосигнал да трепти, т.е. времевата ос ще се промени и времето ще се генерира основна грешка. Този ефект се проявява в периодичната вибрация на сигнала за синхронизация в сигнала за осветеност и подносещата честота и фаза в сигнала за цветност. Променя и причинява изкривяване на тоновете на изображението. С други думи, когато лентата се промени поради различни причини, видеосигналът се компресира или разтяга във времевата област. Тази промяна в референтната дължина на времевата ос се нарича грешка на времевата база. Както е показано на фигура 4-40. На фигурата периодът на сигнала е удължен с △TH, което е грешката на времевата база. За да се намали грешката във времевата база, е трудно да се изпълнят изискванията само чрез подобряване на механичната точност на видеорекордера и точността на серво системата. Като цяло е необходим и метод за коригиране на веригата. Това е веригата за грешка на времевата база. Веригата за коригиране на времевата база, показана на Фигура 4-37 (канал за възпроизвеждане), се състои от намаляване на шума, коректор на времевата база и схема за компенсиране на загубите, които изпълняват съответните си функции.
tu 4-40
В ранния етап от развитието на видеорекордерите, грешката на времевата база приема аналогова верига за забавяне. Грешката във времевата база е коригирана. Степента на корекция на аналоговата верига обаче беше твърде малка и по-късно се появи цифрова верига за корекция на времевата база.
Основният принцип на цифровия коректор на времевата база е да преобразува видеосигнала, възпроизвеждан от видеорекордера, в цифров сигнал и да го съхранява в цифровата памет и да управлява сигнала, прочетен от паметта, за да даде различни закъснения. Реализирайте корекция на времевата база. Относно принципа на веригата за корекция на времевата база, ние ще го представим специално в следващите глави.
Процесът на възпроизвеждане на сигнала за цветност
Подобно на процеса на възпроизвеждане на сигнала за яркост, главният усилвател на сигнала за цветност се възпроизвежда от две глави за цветност. След превключване на превключвателя радиочестотният сигнал се разделя на два канала. Един от пътищата към веригата за демодулация на AFM, от мултиплексирания синтезиран спектър с честотно разделяне, лентовият филтър се използва за отстраняване на двуканалния AFM сигнал; другият начин се усилва от радиочестотата и влиза в канала на сигнала за цветност, формата на последната верига и канала за яркост По принцип са същите. Трябва обаче да се отбележи, че във веригата за корекция на времевата база на цветността, в допълнение към същото премахване на шума, корекция на времевата база, компенсация на спада и друга обработка като канала за яркост, има и задача за обработка, която не е в яркостта сигнал, тоест разширение на времевата ос. . Това е обратната трансформация на компресията по времевата ос, т.е. синтезиран компресиран по времевата ос мултиплексен сигнал CTDM с разделяне по време се възстановява до сигнали за цветова разлика R-Y, B-Y чрез разширяване на времевата ос.
Двата сигнала за цветна разлика след корекция на времевата база се извеждат като компонентни сигнали за цветност от една страна, а кодирането за цветност се извършва от друга, за да се формират сигнали за цветност, които се смесват със сигнала за яркост и се извеждат като съставни пълни телевизионни сигнали .
Свързани знания
Причини за променливотоково свързване, изместване и затягане
Повечето системи за видео предаване използват единично захранване. Използването на едно захранване означава, че видео сигналът трябва да бъде свързан с променлив ток, което също намалява качеството на видеото. Например, цифрово-аналогов преобразувател (DAC), изходът на DAC може да бъде изместен по ниво (DC работен режим), за да се гарантира, че изходът е в динамичен диапазон над 0 ниво. При конкретни изпълнения често срещано погрешно схващане е, че операционният усилвател може да открива сигнали под нивото на земята, така че сигналът да може да бъде възпроизведен в изхода. Този възглед е неправилен. Интегрираното решение за единично захранване е истинското решение. Разбира се, променливотоковото свързване на видео сигнала ще създаде проблем. DC нивото на сигнала трябва да бъде реконструирано след настройка на яркостта на изображението и да се гарантира, че сигналът попада в линейната работна зона на следващия етап. Тази операция се нарича "bias" и могат да се използват различни схеми в зависимост от формата на вълната на видеосигнала и изискваната точност и стабилност на точката на отклонение. Обаче само сигналът за цветност (C) в S-video е подобен на синусоида. Яркостта (Y), композитният сигнал (Cvbs) и RGB са сложни вълнови форми. Той се променя от референтно ниво в една посока и форма на вълната за синхронизиране може да бъде насложена под референтното ниво. Този вид сигнал изисква специален метод на отклонение за видео сигнали, наречен затягане, тъй като той "захваща" една крайна стойност на сигнала към референтното напрежение, докато другата крайна стойност все още може да бъде променена. Класическата форма е диодно затягане, при което диодът се активира от сигнала за видео синхронизация. Но има и други форми на затягане.
Променливотоково свързване на видео сигнал
Когато сигналът приеме променливотоково свързване, свързващият кондензатор съхранява сумата от средната стойност на (сигнала) и разликата в потенциала на постоянен ток между източника на сигнала и товара. Фигура 1 се използва за илюстриране на влиянието на променливотоковото свързване върху стабилността на различни точки на отклонение на сигнала. Фигура 1 показва разликата между синусоиди и импулси, когато те са променливотокови, свързани към заземен резистивен товар.
Фигура 1. Обикновено RC свързване се използва за синусоиди и импулси за получаване на различни точки на отклонение.
В началото и двата сигнала се променят около едно и също напрежение. Но след преминаване на кондензатора се получи различен резултат. Синусоидалната вълна се променя около точката на половин амплитуда, а импулсът се променя около напрежението, което е функция на работния цикъл. Това означава, че ако се използва променливотоково свързване, импулс с променлив работен цикъл ще изисква по-широк динамичен обхват от синусоида със същата амплитуда и честота. Следователно, най-добре е да се използва DC свързване за всички усилватели, използвани за импулсни сигнали, за да се поддържа динамичен обхват. Видеосигналите са подобни на импулсни вълни и DC свързването също е подходящо.
Фигура 2 показва общи видеосигнали и стандартни амплитуди на видео интерфейса (вижте EIA 770-1, 2 и 3). Цветността в S видео и Pb и Pr в компонентното видео са подобни на синусоиди, които се променят около референтната точка, както е описано по-горе. Яркостта (Y), композитният сигнал и RGB се променят само в положителна посока от 0V (наречено ниво на "черно" или "заглушаване") до +700mV. Тук се използва споразумението за съгласие на индустрията вместо какъвто и да е стандарт. Моля, обърнете внимание, че тези сигнали са сложни вълнови форми и имат интервал на синхронизация, въпреки че интервалът на синхронизация може да не е дефиниран или използван. Например Фигура 2 показва RGB със синхронизиращи заглавки, използвани в системите NTSC и PAL. В PC (графични) приложения синхронизацията е отделен сигнал, който не е насложен върху RGB. При приложения с едно захранване, като изход на DAC, статичното ниво може да е различно по време на интервала на синхронизация. Това ще повлияе на избора на режим на отклонение. Например, ако статичното ниво на цветност в интервала на синхронизация не е 0 V в приложение с двойно захранване, тогава сигналът за цветност ще бъде по-близо до импулс, а не до синусоида.
Фигура 2. RGB (a), компонент (b), S-video (c) и композитен (d) видеосигнали, използвани за описание на интервала на синхронизиране, ефективното видео, заглавието на синхронизирането и задния ръб.
Въпреки гореспоменатите сложни фактори, видеосигналът все още трябва да бъде AC-свързан към мястото на промяната на напрежението. Веригата, свързваща два различни източника на захранване чрез DC свързване, е много опасна, което е строго забранено от правилата за безопасност. Поради това производителите на видео оборудване имат мълчаливо правило, че входът на видео сигнала приема променливотоково свързване, а видео изходът е свързан с постоянен ток към следващия етап, за да се възстанови постояннотоковият компонент. Моля, вижте EN 50049-1 (PAL/DVB [SCART]) и SMPTE 253M, глава 9.5 (NTSC), позволява да се осигури изходно ниво на постоянен ток. Ако такова споразумение не може да бъде установено, това ще доведе до "двойно свързване", тоест два свързващи кондензатора се появяват последователно или причиняват късо съединение, тоест няма кондензатор. Единственото изключение от това правило е оборудването, захранвано от батерии, като видеокамери и фотоапарати, които използват AC-свързани изходи, за да намалят консумацията на батерията.
Следващият въпрос е колко голям трябва да бъде този свързващ кондензатор? На фигура 1 кондензаторът съхранява предположението, че сигналът "средно напрежение" се основава на факта, че RC продуктът е по-голям от минималния период на сигнала. За да се осигури точно осредняване, ниската точка от -3dB на RC мрежата трябва да бъде 6 до 10 пъти по-ниска от най-ниската честота на сигнала. Това обаче ще доведе до широк диапазон от стойности на капацитета.
Например, цветността в S видео е фазово модулирана синусоида с минимална честота около 2MHz. Дори ако се използва натоварване от 75 Ω, са необходими само 0,1 μF, освен ако не трябва да се премине хоризонталният интервал на синхронизация. За разлика от това, честотната характеристика на Y (яркост), Cvbs (композитен сигнал) и RGB се простира до кадровата честота на видео (25 Hz до 30 Hz). Ако приемем, че товарът е 75Ω и точката -3dB е между 3Hz и 5Hz, това изисква капацитет, по-голям от 1000μF. Използването на кондензатор, който е твърде малък, ще доведе до потъмняване на показаното изображение отляво надясно и отгоре надолу и може да доведе до пространствено изкривяване на изображението (в зависимост от капацитета). Във видеото това се нарича огъване на линията и наклон на полето. За да се избегнат видими фалшиви сигнали, нивото му трябва да бъде под 1% до 2%.
Единична верига на отклонение на захранването
Както е показано на фигура 3a, докато RC продуктът е достатъчно голям, RC свързването е ефективно за всеки видеосигнал. В допълнение, съответният диапазон на захранване на операционния усилвател трябва да е достатъчен, за да се справи с отрицателни и положителни отклонения близо до средната стойност на сигнала. В миналото това се постигаше чрез използване на двойни захранвания с операционни усилватели. Ако приемем, че RS и Ri са свързани с една и съща земя и са равни на паралелната стойност на Ri и Rf, операционният усилвател може да потисне шума в общ режим (тоест има по-висок коефициент на отхвърляне на общ режим [CMRR]) и има най-малко напрежение на изместване. Ниската точка от -3dB е 1/(21RSC) и независимо от размера на свързващия кондензатор, веригата може да поддържа коефициента на отхвърляне на захранването (PSRR), CMRR и динамичния диапазон. Повечето видео вериги са изградени с помощта на този метод и повечето видео приложения, свързани с променлив ток, все още използват този метод.
С навлизането на цифровото видео и устройствата, захранвани с батерии, захранванията с отрицателен полюс се превърнаха в бреме за намаляване на разходите и консумацията на енергия. Ранните опити за RC отклонение бяха подобни на Фигура 3b, където беше използван делител на напрежение. Ако приемем, че R1 = R2 на фигура 3a и VCC е равно на сумата от VCC и VEE, тези две вериги са подобни. Но комуникационното представяне на двамата е различно. Например, всяка промяна във VCC на Фиг. 3b директно ще доведе до промяна на входното напрежение на операционния усилвател в съответствие с определено съотношение на разделяне на напрежението, докато на Фиг. 3a тази промяна се абсорбира от маржа на захранването на операционния усилвател . Когато R1 = R2, PSRR от фигура 3b е само -6dB. Следователно захранването трябва да бъде филтрирано и добре регулирано.
За да се подобри AC PSRR (Фигура 3c), поставянето на изолационен резистор (RX) е евтина алтернатива. Въпреки това, освен ако не съвпада с паралелната стойност на Rf и Ri, този метод ще донесе допълнително DC компенсиране. Това, което е по-неприятно е, че също така изисква произведението на RxC1 и C2Ri да бъде по-малко от 3 до 5 Hz, както е описано по-горе. Въпреки че по-големият байпасен кондензатор (C3) в тази верига изисква по-малък RX и намалява напрежението на отместване, той също така увеличава C1. Този метод може да се използва в евтини конструкции, които използват електролитни кондензатори.
Друга опция е Фигура 3d, която заменя делителя на напрежението с регулатор с 3 извода и разширява PSRR до DC. Ниският изходен импеданс на регулатора намалява напрежението на отместване на веригата, като същевременно прави RX по-близо до паралелната стойност на Rf и Ri. Тъй като единствената цел на C3 е да намали шума на стабилизатора на напрежението и да компенсира изходния импеданс (Zout) на стабилизатора на напрежението като функция на честотата, неговата стойност е по-малка от стойността на Фигура 3c. Въпреки това, C1 и C2 все още са големи и за честоти, по-ниски от произведението на RiC1, CMRR има по-големи проблеми, а има и проблеми със стабилността.
Фигура 3. RC технология на отклонение, включително двойно захранване (a), единично захранване, използващо делител на напрежение (b), делител на напрежение с ниско отместване (c) и подобрен PSRR регулиран източник (d).
Съгласно горното съдържание, свързването на променлив ток с двойно захранване е по-добро от метода на единично захранване (като се има предвид отхвърлянето на общ режим и отхвърлянето на захранването) - независимо от конкретното приложение.
Видео клема
Яркостта, композитният сигнал и RGB сигналът са между референтното ниво на черното (0 V) и максималната стойност (+700 mV) със синхронизираща глава (-300 mV) Промяна. Въпреки това, подобно на импулсите с различни работни цикли на Фигура 1, ако тези сигнали са свързани с променлив ток, преднапрежението ще варира в зависимост от видео съдържанието (наречено средно ниво на картината или APL) и информацията за яркостта ще бъде загубена. Необходима е верига, която да поддържа нивото на черното постоянно и да не се променя с промяната на видео сигнала или амплитудата на синхронизиращата глава.
Веригата, показана на Фигура 4а, се нарича диодна скоба, която се опитва да приложи диод (CR) вместо резистор. Този диод е еквивалентен на еднопосочен превключвател. По този начин по-голямата част от отрицателното напрежение и главата на хоризонталната синхронизация на видео сигнала са принудени да се заземят. Следователно тази верига се нарича още синхронизираща скоба. Ако приемем, че синхронизиращото напрежение (-300 mV) не се променя и напрежението на проводимост на диода е нула, това ще поддържа референтното ниво (0 V) постоянно. Въпреки че нивото на синхронизация не може да се контролира, напрежението на включване може да бъде намалено, тоест може да се постигне "активно затягане" чрез поставяне на затягащ диод в обратната връзка на операционния усилвател. Основният проблем с това е, че ако съгласуващата верига е неправилна, може да възникне самовъзбуждане и рядко се използва в дискретни конструкции. Интегрираното решение може да бъде компенсирано и има по-висока надеждност. (Например MAX4399, MAX4098 и MAX4090.)
If the synchronization level changes or does not exist, the diode can be replaced with a switch-usually a FET controlled by an external signal (Figure 4b). This is the keying clamp, and the control signal is the keying signal.键控信号与同步脉冲一致，这就实现了同步箝位。与二极管箝位不同的是，这种方法可以在同步间隔的任意位置使能，而不仅仅在同步头。如果键控信号出现在视频信号是黑色电平时(图4c)，则得到“黑色电平箝位”。这种方法最为通用、接近理想模型。开关不具备二极管的导通电压，可以真正实现黑色电平箝位。
加入一个直流电压源(Vref)为色度、Pb与Pr以及复合信号和亮度信号设定偏置。其缺点是需要同步隔离器获得键控信号，而在某些应用中这就不够准确了。若正在量化视频信号，则希望黑色电平保持在±1最低有效位(LSB)或在±2。75mV内。箝位得不到这样的精度。
用来为视频信号提供偏置的另一种方法称作直流恢复，可以实现接近±1 LSB的黑色电平精度。图4d中需要注意的第一点是，该电路中没有耦合电容。取而代之，U2用来比较第一级(U1)的直流输出和某个电压(Vref)，并对U1施加负反馈，强制输出跟踪该电压，而与输入电压无关。显然，若回路连续运行，将得到直流电平。可以在反馈回路中插入一个开关。该开关仅在每行需要设定为Vref的点(同步头或黑电平)瞬时关闭。该电压由电容(C)存贮，但该电容并未与输入串联，而是通过切换反馈回路以采样-保持(S/H)形式出现。
图4。不同形式的视频箝位：(a) 二极管或同步头箝位；(b) 用作同步头箝位的带基准电压的键控箝位；(c) 用作黑色电平箝位的键控箝位；(d) 直流恢复
图5的实现电路实际上由两个电容(Chold和Cx)，两个运放(U1和U2)，以及一个S/H组成。真正的比较与信号平均由Rx、Cx和U2完成。 RC乘积根据噪声平均选择。对16ms的场信号(NTSC/PAL)，RC乘积应大于200ns。因此U2是根据低失调电压/电流与稳定性来选择的低频器件，而不是根据其频率响应特性来选择。 (MAX4124/25是这种应用的良好选择。) 另一方面，U1根据其频率响应，而不是失调进行选择。 S/H和Chold本身的选择依据其泄漏特性，即在每行引起的电压变化(下降)。图中电路使用双电源供电，该电路也可以使用精确的电平转换，用单电源形式实现。
图5。直流恢复电路的实现，使用两个电容、两个运放和一个S/H。
直流恢复的最大问题是恢复的电平—Vref黑色视频电平—是模拟量，与其在数字域中的数值无关。为了进行修正，通常与键控箝位一样，用DAC产生Vref，直流恢复可以用于任何视频信号(带或不带同步)，并可以在波形的任意位置使能 - 足以满足放大器和S/H的快速响应。
视频会议视频信号干扰原因分析一、视频会议终端设备视频信号干扰：主要是监控室的供电、设备本身产生的干扰、接地引起的干扰、设备与设备连接引起的干扰等，简单判断方法是在监控室直接连接摄像机观察。二、视频会议传输过程的视频信号干扰：主要是传输电缆损坏引起的干扰、电磁辐射干扰和地线干扰(地电位差)等三种，对于传输电缆可以通过更换电缆或增加抗干扰设备解决。三、前端设备引起的视频信号干扰：前端视频会议摄像机的供电电源的干扰，摄像机本身质量问题引起的干扰，判断方法是直接在前端接监视器观察，如果是电源引起的干扰可以通过更换电源、采用开关电源供电、在220V交流回路中加交流滤波器等办法解决。视频会议视频信号干扰处理办法：一、地电位差视频信号干扰地电位差视频信号干扰是系统经常出现的干扰，产生地电位差视频信号干扰的原因，是由于系统中存在两个以上互相冲突的地，地与地之间存在一定的电压差，该电压通过信号电缆的外屏蔽网形成干扰电流，形成对图像的视频信号干扰。地电流的主要成分是50赫交流电及电器设备产生的视频信号干扰脉冲，在图像上的表现是水平黑色条纹、扭曲、惨杂有水平杂波，而且有可能沿垂直方向缓慢移动。地电位差视频信号干扰处理办法是：1、将前端设备与地隔离，但要避免可能发生的雷击或电击的危险。2、采用具有隔离功能的抗干扰设备。二、电磁辐射视频信号干扰产生同轴电缆是采用屏蔽的方法抵御电磁干扰的。同轴电缆由外导体和内导体组成，在内外导体之间有绝缘材料作为填充料。外导体通常是由铜丝编织而成的网，它对外界电磁干扰具有良好的屏蔽作用。内导体处于外导体的严密防护下，因此，同轴电缆具有良好的抗干扰能力。输线消除外部电磁视频信号干扰有两种：附近有强电磁辐射源和线设计不当（强电线路对传输线产生的干扰）。强电磁辐射对线路的视频信号干扰处理办法：1、尽可能避开干扰源，视频会议系统设备和线路要与辐射源离开一定距离。2、选择屏蔽性能好的电缆。同轴电缆的外屏蔽网的编织密度直接影响到电缆的视频信号抗干扰性能，编织密度越大，抗干扰能力越强。3、增加抗视频信号干扰设备。