Video signál
Existují tři formáty analogového videa: systém NTSC používaný v Severní Americe, Japonsku a na dalších místech, systém PAL používaný v západní Evropě, Číně a na dalších místech a východní Evropa , Rusko atd. Místní systém SECAM. Následující text představuje především princip tvorby video signálu systému PAL, který je široce používán v Číně.
Podle principu tří základních barev lze různé barvy vyjádřit smícháním tří barev R (červená), G (zelená) a B (modrá) v různých poměrech. Když fotoaparát natáčí, světelný signál se převádí na elektrický signál tří primárních barev RGB prostřednictvím fotosenzitivního zařízení (jako je CCD: Charge coupled device). Uvnitř televizoru nebo monitoru jsou signály RGB nakonec použity k řízení toku elektronů emitovaných třemi elektronovými děly a dopadají na fosforovou obrazovku, aby vyzařovaly světlo a produkovaly obrazy. Vzhledem k tomu, že původní signál v kameře a konečný signál v TV a monitoru jsou všechny signály RGB, použití signálů RGB jako způsobu přenosu a záznamu videosignálu bude mít nepochybně vyšší kvalitu obrazu. To však v praktických aplikacích často neplatí, protože to na jedné straně značně rozšíří šířku pásma videosignálu a zvýší náklady na související zařízení; na druhou stranu je také nekompatibilní se současným černobílým televizorem. Z tohoto důvodu jsou tři primární barevné signály kombinovány do jasových (Y) a chrominančních (U, V) signálů podle určitého poměru. Vztah mezi nimi je následující:
Aby bylo možné provést přenos U, V a Y ve frekvenčním pásmu, aby bylo dosaženo účelu kompatibility příjmu černobílého/barevného video signálu, je také nutné provést kvadraturní amplitudovou modulaci na dvou barvonosných signálech. Předpokládejme, že U(t) a V(t) jsou chrominanční signál a Y(t) je jasový signál, pak jsou dva modulované barvonosné signály v tomto pořadí:
u(t)=U(t)sin(ωsct)
v(t)=V(t)Φ(t)cos(ωsct) (1,2)
Ve vzorci: ωsc=2πfsc je úhlová frekvence subnosné chrominančního signálu a Φ(t) je spínací funkce. Výsledný kvadraturně amplitudově modulovaný chrominanční signál je:
c(t)=u(t)+v(t)=C(t)sin[ωsct+θ(t)] (1,3)
kde: θ(t)=Φ(t)tg-1[V(t)/U(t)]
C(t)=
Φ(t) je spínací funkce, jako je Φ(t)=1, může představovat barvonosný signál systému NTSC; jako je Φ(t)=+1 (sudé řádky) nebo-1 (liché řádky), může představovat barvonosný signál PAL, ve kterém jsou dílčí nosné barvy fázově invertovány řádek po řádku.
V systému PAL je frekvence subnosné chrominance fsc=283,75fh=4,43MHz, frekvence linky fh=15,625kHz, snímková frekvence=25Hz a frekvence pole=50Hz. V systému NTSC je chrominanční subnosná frekvence fsc=227,50fh=3,589545MHz, horizontální frekvence fh=15,75kHz, rámcová frekvence=30Hz a frekvence pole=60Hz. Poměr stran obrazu obou formátů je 4:3.
Z pohledu frekvenčního spektra videosignálu je dílčí nosná barvonosného signálu umístěna na vysokofrekvenčním konci spektra jasového signálu, jak je znázorněno na obrázku 1. Tímto způsobem jsou dvě kvadraturně modulované chrominanční složky jsou prokládány ve vysokofrekvenční části jasového signálu, aby vytvořily signál v základním pásmu barevného televizoru, také známý jako kompozitní televizní signál nebo úplný televizní signál:
e(t) =Y(t)+c(t)= Y(t)+C(t)sin[ωsct+θ(t)] (1,4)
Obrázek 1 Frekvenční spektrum kompozitního video signálu (systém PAL)
Použití kompozitního videa je hlavně pro usnadnění přenosu a přenosu televizních signálů. Aby bylo zajištěno stabilní reprodukování přenášeného obrazu, zahrnuje skutečný plný TV signál také složené synchronizační signály (včetně horizontální a vertikální synchronizace, horizontálního a vertikálního zatemnění) a signály synchronizace barev. Výše uvedené je barevný televizní signál. Černobílý TV signál lze považovat za speciální případ barevného TV signálu a podmínkou je, že v tuto chvíli C(t)=0.
V poslední době mnoho video zařízení přidalo kromě výstupu kompozitního videa také výstupní konektory S-video. Signál S-video rozděluje jas Y(t) a chrominanční signál C(t) do dvou řádků na výstup, takže Y a C nejsou sloučeny a nevystupují, a poté jsou Y a C odděleny po výstupu do jiných zařízení. . Takový iterační proces je škodlivý pro kvalitu obrazu.
Stejně jako filmy se i videoobrazy skládají ze série jednotlivých statických obrázků, které se nazývají snímky. Obecně platí, že když je snímková frekvence mezi 24 a 30 snímky za sekundu, je dojem z pohybu videa relativně plynulý a nepřetržitý, a když je snímková frekvence nižší než 15 snímků za sekundu, kontinuální film bude mít pocit animace. Televizním standardem je u nás systém PAL, který stanoví 25 snímků za vteřinu a každý snímek má 625 snímacích řádků v horizontálním směru. Díky metodě prokládaného skenování je 625 skenovacích řádků rozděleno na liché a sudé řádky, které v tomto pořadí tvoří lichá a sudá pole každého snímku. Tímto způsobem se vytvoří frekvence pole 50 polí/s, která dále snižuje blikání TV obrazu.
Vzhledem k tomu, že elektronový paprsek musí v každém snímku skenovat shora dolů, dochází k obrácené periodě skenování elektronového paprsku z pravého konce na levý konec obrazovky a návratu do levého horního rohu obrazovky z obrazovky konec pravého dolního rohu obrazovky. Retrográdní období skenování pole počátečního bodu. Během této doby je nemožné, aby zatemněné skenovací řádky přenášely obrazový obsah a zpětná perioda skenování pole představuje asi 8 % celého vertikálního skenovacího času. Podobně v celé periodě řádkového skenování 64μs je efektivní doba skenování (přenášející informaci) asi 52μs.
Vstupní rozhraní VGA
Rozhraní VGA využívá asymetricky distribuované 15pinové připojení. Jeho pracovním principem je předávání obrazového (snímkového) signálu uloženého v digitálním formátu ve video paměti přes RAMDAC Analogový moduluje na analogový vysokofrekvenční signál a poté jej vysílá do plazmového zobrazování, takže signál VGA je na vstupní konec (na LED displeji) a nemusí být konvertován maticovým dekódovacím obvodem jako jiné video signály. Z předchozího principu zobrazování videa je známo, že proces přenosu videa VGA je nejkratší, takže rozhraní VGA má mnoho výhod, jako je žádné přeslechy a žádná syntéza obvodu a ztráta separace.
Konektor VGA se také nazývá rozhraní D-Sub. Rozhraní VGA je rozhraní typu D s celkem 15 piny, rozdělenými do tří řad, pět v každé řadě. Rozhraní VGA je nejrozšířenějším typem rozhraní na grafických kartách a většina grafických karet má tento typ rozhraní. Mini reproduktory nebo domácí kina s rozhraním VGA lze snadno připojit k monitoru počítače a zobrazovat obrázky na monitoru počítače.
Rozhraní VGA stále přenáší analogové signály. Digitálně generované obrazové informace na displeji jsou převedeny na signály tří primárních barev R, G, B a signály synchronizace řádků a polí pomocí digitálního/analogového převodníku. Signál prochází Kabel je přenášen do zobrazovacího zařízení. U analogových zobrazovacích zařízení, jako jsou analogové CRT displeje, je signál přímo posílán do odpovídajícího zpracovacího obvodu, aby poháněl a řídil obrazovku a generoval obrazy. U digitálních zobrazovacích zařízení, jako jsou LCD a DLP, musí být zobrazovací zařízení vybaveno odpovídajícím A/D (analogově/digitálním) převodníkem pro převod analogových signálů na digitální signály. Po převodech D/A a A/D2 se některé detaily obrazu nevyhnutelně ztratí. Je pochopitelné, že rozhraní VGA se používá v CRT displejích, ale při použití v zobrazovacích zařízeních, jako jsou digitální televizory, ztráta obrazu během procesu převodu mírně sníží efekt zobrazení.
Vstupní rozhraní DVI
Rozhraní DVI se používá hlavně pro připojení grafické karty počítače s funkcí výstupu digitálního displeje pro zobrazení signálu RGB počítače. Rozhraní digitálního displeje DVI (Digital Visual Interface) je standard rozhraní digitálního zobrazení vytvořený skupinou Digital Display Working Group (DDWG) založenou na fóru Intel Developer Forum v září 1998.
Digitální konektor DVI má lepší signály než standardní konektor VGA. Digitální rozhraní zajišťuje, že veškerý obsah je přenášen v digitálním formátu a zajišťuje integritu dat během přenosu z hostitele do monitoru (není zaveden žádný rušivý signál). Získejte jasnější obraz.
Použití rozhraní DVI pro zobrazovací zařízení má následující dvě hlavní výhody:
1. Vysoká rychlost
DVI přenáší digitální signály, informace o digitálním obrazu nejsou vyžadovány Po jakékoli konverzi budou přímo přeneseny do zobrazovacího zařízení, čímž se sníží těžkopádný proces převodu digitálního→analogového→digitálního, výrazně šetří čas, takže je rychlejší, účinně eliminuje jev rozmazání a využívá DVI pro přenos dat, signál není zeslaben a barvy jsou čistší a živější.
2. Obrázek je jasný
Počítač vysílá binární digitální signál. Pokud pro připojení k LCD monitoru používáte rozhraní VGA, musíte signál předat přes D/A (digitální/analogový) převodník, který převádí tři primární barevné signály R, G, B a signály horizontální a vertikální synchronizace. . Tyto signály jsou přenášeny do vnitřku tekutých krystalů prostřednictvím analogového signálního vedení. K opětovnému převodu analogového signálu je zapotřebí odpovídající A/D (analogový/digitální) převodník. Obraz lze zobrazit na tekutém krystalu pouze v případě, že se jedná o digitální signál. Při výše zmíněném procesu D/A, A/D konverze a přenosu signálu nevyhnutelně dojde ke ztrátě signálu a rušení, což má za následek zkreslení obrazu nebo dokonce chyby zobrazení. Rozhraní DVI nemusí provádět tyto převody, čímž se zabrání ztrátě signálu a tím se výrazně zlepšila jasnost a vyjádření detailů obrazu.
Standardní rozhraní video vstupu (RCA)
Nazývané také AV rozhraní, obvykle dvojice bílého audio rozhraní a žlutého video rozhraní, obvykle používá RCA (běžně známé jako lotosová hlava) Pro připojení stačí při používání je potřeba k příslušnému rozhraní připojit standardní AV kabel s lotosovou hlavou. Rozhraní AV realizuje oddělený přenos zvuku a videa, což zabraňuje zhoršení kvality obrazu v důsledku rušení při mixování zvuku/videa, ale protože rozhraní AV stále přenáší smíšený obrazový signál jas/chrominance (Y/C), stále potřebuje zobrazovací zařízení k provedení separace jasu/barvy a dekódování chrominance před snímkováním. Tento proces smíchání a následného oddělení nevyhnutelně způsobí ztrátu barevných signálů a barvonosný signál a jasový signál budou mít také velkou příležitost ke vzájemné interakci. Rušení tak ovlivňuje kvalitu výsledného výstupního obrazu. AV má stále jistou vitalitu, ale kvůli jeho nepřekonatelným nedostatkům Y/C míchání jej nelze použít v některých příležitostech, které jdou za hranice vidění.
Vstupní rozhraní S video
Úplný anglický název S-Video je Separate Video. Aby lidé dosáhli lepších video efektů, začali hledat rychlejší, lepší a vyšší rozlišení videa. Přenosová metoda, to je aktuální S-Video (také známé jako dvousložkové video rozhraní), které je aktuálně na obloze. Smyslem Separate Video je přenášet video signál odděleně, to znamená oddělit barvonosný signál C a jasový signál Y na základě AV rozhraní. , A pak použijte různé kanály pro přenos. Objevil se a vyvíjel se koncem 90. let, obvykle s využitím standardních 4jádrových (bez zvukových efektů) nebo rozšířených 7jádrových (včetně zvukových efektů). Grafické karty a video zařízení s rozhraním S-Video (jako je analogová karta pro záznam/střih videa TV a kvazi profesionální monitorová TV karta/TV box a videoprojekční zařízení atd.) jsou v současnosti běžnější. Ve srovnání s AV rozhraním se neprovádí Y/C hybridní přenos, takže není potřeba provádět jasnou separaci a dekódování barev a použití nezávislých přenosových kanálů do značné míry zabraňuje zkreslení obrazu způsobenému přeslechy signálu v video zařízení a výrazně zlepšuje kvalitu obrazu. S-Video však stále potřebuje smíchat dva signály barevného rozdílu (Cr Cb) do chrominančního signálu C, přenést jej a poté dekódovat na Cb a Cr v zobrazovacím zařízení pro zpracování, aby stále přinášel určitý signál. Ztráta a zkreslení (toto zkreslení je velmi malé, ale lze jej stále nalézt při testování pod přísným video vybavením na úrovni vysílání) a šířka pásma chrominančního signálu je také omezena kvůli míchání Cr Cb, takže ačkoli S-Video má, je relativně dobrý, ale k dokonalosti má daleko. Přestože S-Video není nejlepší, vzhledem k aktuálním podmínkám na trhu a celkovým nákladům a dalším faktorům se stále jedná o nejčastěji používané video rozhraní.
Video komponentní vstupní rozhraní
V současné době můžete vidět YUV YCbCr Y/BY/BY na některých profesionálních video pracovních stanicích/editačních kartách, profesionálních video zařízeních nebo špičkových DVD přehrávačích atd. Ačkoli označení metody a tvary konektorů jsou různé, identifikátory rozhraní s jinými značkami odkazují na stejný port rozdílu barev rozhraní (nazývaný také komponentní video rozhraní). Obvykle používá dvě loga, YPbPr a YCbCr, první představuje výstup barevného rozdílu progresivního skenování a druhé představuje výstup rozdílu barev prokládaného skenování. Z výše uvedeného vztahu je vidět, že potřebujeme znát pouze hodnotu Y Cr Cb, abychom dostali hodnotu G (to znamená, že čtvrtá rovnice není nutná), takže v procesu video výstupu a zpracování barev ignorujte zelený rozdíl Cg a ponechte jej pouze Y Cr Cb, to je základní definice výstupu barevného rozdílu. Jako pokročilý produkt S-Video rozkládá výstup barevného rozdílu chrominanční signál C přenášený S-Video na barevný rozdíl Cr a Cb, čímž se vyhne procesu obousměrného míchání barevných rozdílů, dekódování a opětovné separaci, a také zachování maximální šířka pásma kanálu chroma, stačí projít obvodem dekódování inverzní matice k obnovení tří primárních barevných signálů RGB a obrazu, což minimalizuje kanál video signálu mezi zdrojem videa a zobrazením na displeji a zabrání obrazu způsobenému těžkopádným přenosem proces. Zkreslení, takže režim rozhraní výstupu chromatické aberace je v současnosti nejlepší mezi různými výstupními rozhraními videa.
Rozhraní HDMI
HDMI je založeno na DVI (Digital Visual Interface), které lze považovat za vylepšení a rozšíření DVI, a oba jsou kompatibilní. HDMI dokáže přenášet nekomprimované video s vysokým rozlišením a vícekanálová zvuková data v digitální podobě při zachování vysoké kvality s maximální rychlostí přenosu dat 5 Gbps. HDMI může podporovat všechny standardy ATSC HDTV, nejen že může splňovat aktuální nejvyšší kvalitu obrazu v rozlišení 1080p, ale také podporuje nejpokročilejší digitální audio formáty, jako je DVD Audio, podporuje 8kanálový 96kHz nebo stereo 192kHz digitální přenos zvuku a pouze jeden Připojení kabelem HDMI eliminuje potřebu digitální audio kabeláže. Zároveň lze prostor navíc, který poskytuje standard HDMI, využít ve formátech zvuku a videa, které budou v budoucnu upgradovány. Ve srovnání s DVI je rozhraní HDMI menší a může přenášet audio a video signály současně. Délka DVI kabelu nemůže přesáhnout 8 metrů, jinak se to projeví na kvalitě obrazu, zatímco HDMI v podstatě nemá žádné omezení délky kabelu. Pokud jeden kabel HDMI dokáže nahradit až 13 analogových přenosových linek, může efektivně vyřešit problém chaotických a zamotaných připojení za systémem domácí zábavy. HDMI lze použít s ochranou HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection), aby se zabránilo neoprávněnému kopírování audiovizuálního obsahu chráněného autorskými právy. Právě proto, že HDMI je vestavěno s mechanismem ochrany obsahu HDCP, je pro Hollywood obzvláště atraktivní. Specifikace HDMI zahrnuje dva typy konektorů typu A pro spotřební elektroniku a konektory typu B pro počítače. Předpokládá se, že HDMI bude brzy přijato v PC průmyslu.
Port BNC
Obvykle se používá pro pracovní stanice a konektory pro připojení koaxiálního kabelu, standardní vstupní a výstupní porty profesionálního video zařízení. BNC kabel má 5 konektorů pro příjem červeného, zeleného, modrého, horizontálního synchronizačního signálu a vertikálního synchronizačního signálu. Konektor BNC se liší od speciálního zobrazovacího rozhraní běžného 15pinového standardního konektoru D-SUB. Skládá se ze tří primárních barevných signálů R, G a B a pěti nezávislých signálových konektorů pro horizontální synchronizaci a vertikální synchronizaci. Používá se hlavně pro připojení pracovních stanic a dalších systémů, které vyžadují vysokou frekvenci skenování. Konektor BNC dokáže izolovat vstupní video signál, snížit rušení mezi signály a šířka pásma signálu je větší než u běžného D-SUB, což může dosáhnout nejlepšího efektu odezvy signálu.
Formát video signálu
Y znamená jas (Luminance nebo Luma), C chroma (Chrominance nebo Chroma), YPbPr odděluje analogové signály Y, PB a PR a používá Tři kabely se používají pro nezávislý přenos pro zajištění přesnosti reprodukce barev. YPbPr znamená výstup barevného rozdílu progresivního skenování. Rozhraní YPbPr lze považovat za rozšíření S terminálu. Ve srovnání s terminálem S potřebuje přenášet více signálů PB a PR, čímž se vyhne procesu obousměrného míchání a dekódování a separace barevných rozdílů a také zachovává maximální šířku pásma kanálu chroma. Potřebuje pouze projít obvodem dekódování inverzní matice, aby se obnovily tři primární barevné signály a obraz RGB, což minimalizuje kanál video signálu mezi zdrojem videa a zobrazením na displeji a zabrání zkreslení obrazu způsobenému těžkopádným procesem přenosu. Aby byla zajištěna přesnost reprodukce barev, podporují v současnosti téměř všechny velkoplošné televizory vstup s rozdílem barev.
YCbCr je zkratka pro terminál pro prokládané komponenty. Zmíněné YCbCr a YPbPr slouží pouze pro pohodlí nováčků, aby rychle rozlišili intervalové/progresivní rozhraní domácí televize.
CbCr je původní teoretická identifikace komponent/barevných rozdílů. C znamená komponenta (zkratka komponentu). Cr a Cb odpovídají signálům složky r (červená) a b (modrá). Y kromě g (zelená) ) Složkový signál je superponován se signálem jasu. Pokud jde o YPbPr, bylo později zdůrazněno koncept line-by-line a ukázat jeho dramatické změny.
YUV (také známý jako YCrCb) je metoda barevného kódování (patřící do PAL) přijatá evropským televizním systémem. YUV se používá hlavně k optimalizaci přenosu barevných video signálů, díky čemuž je zpětně kompatibilní se staromódními černobílými televizory. Ve srovnání s přenosem videosignálu RGB je jeho největší výhodou to, že zabírá jen velmi malou šířku pásma (RGB vyžaduje přenos tří nezávislých videosignálů současně). Mezi nimi "Y" představuje jas (Luminance nebo Luma), což je hodnota ve stupních šedi; zatímco „U“ a „V“ představují chrominanci (Chrominance nebo Chroma), které se používají k popisu barvy a sytosti obrazu. Určete barvu pixelu. "Jas" je vytvářen vstupním signálem RGB překrýváním určitých částí signálu RGB dohromady. "Chroma" definuje dva aspekty barevného odstínu a sytosti, které jsou reprezentovány Cr a CB. Mezi nimi Cr odráží rozdíl mezi červenou částí vstupního signálu GB a hodnotou jasu signálu RGB. A CB odráží rozdíl mezi modrou částí vstupního signálu RGB a stejnou hodnotou jasu signálu RGB.
Princip přehrávání
Je zřejmé, že proces přehrávání je opačným procesem procesu nahrávání. Jde o proces přeměny magnetického signálu zaznamenaného na pásku na elektrický signál, ačkoli různé typy videorekordérů Formy obvodů přehrávacího systému jsou různé, ale jejich funkce jsou stejné, to znamená po zpracování přehrávacího systému , lze obnovit video signál, který splňuje požadavky. V této části stručně analyzujeme přehrávání video signálů pomocí komponentního videorekordéru jako příkladu.
Proces přehrávání signálu jasu
Je to přehrávací kanál komponentního videorekordéru. Dvě rotující magnetické hlavy jasu zachycují signál modulace frekvence jasu a procházejí jej zesilovačem hlavy a Po zapnutí a vypnutí magnetické hlavy je signál jasu na rádiové frekvenci vydán dvěma způsoby. Jeden způsob je přes obvod detekce ztrát pro generování pulzu detekce ztrát a potom do obvodu kompenzace ztrát v obvodu korekce časové základny pro kompenzaci ztrát; druhý způsob je přes frekvenční demodulátor pro omezení signálu frekvenční modulace jasu a jeho demodulaci pro získání obnoveného signálu jasu. Potom se nelineární obvody pro snížení zvýraznění a snížení zvýraznění použijí ke snížení zvýraznění, obnovení původní amplitudově-frekvenční charakteristiky signálu, potlačení rušivé energie na vysokofrekvenčním konci a zlepšení poměru signálu k šumu. poměr na vysokofrekvenčním konci. Poté signál vstupuje do obvodu korekce časové základny, aby se dokončilo zpracování eliminace šumu, korekce časové základny a kompenzace ztrát. Nakonec je signál rozdělen do dvou kanálů, jeden je vyveden jako komponentní signál jasu; druhý je přimíchán do směšovacího obvodu Y/C a kódovaný barvonosný signál je přimíchán do kompozitního barevného video signálu a výstupu.
Hlavní zesilovač
Také známý jako předzesilovač, je to nízkošumový širokopásmový zesilovač s vysokým ziskem, který převádí rotační transformátor z výstupu Slabý vysokofrekvenční signál asi 1 mv je zesílen na několik stovek mv, aby vyhovoval zpracování signálu požadavky následujícího obvodu a zisk je obecně vyšší než 40 dB. Navíc, protože hlavový zesilovač je prvním stupněm přehrávacího obvodu, jeho šumové číslo ovlivní odstup signálu od šumu celého obvodu, takže se musí jednat o nízkošumový zesilovač. Navíc, protože signál má během procesu záznamu a přehrávání velké ztráty, zejména vysokofrekvenční ztrátu, je vyžadována vysokofrekvenční kompenzace v předzesilovači, to znamená, že se korigují amplitudově-frekvenční charakteristiky.
Obvod přepínání hlavy
U dvouhlavého videorekordéru je úhel ovinutí mezi páskou a hlavovým bubnem o něco větší než 180°, takže při nahrávání hlava A Před opuštěním pásku byla hlava B připevněna na druhou stranu páska. Během doby, kdy jsou obě hlavy současně v kontaktu s páskou, bude stejný obsah nahrán na začátku a na konci dvou sousedních stop, které tvoří opakovanou část. Asi 10 řádků nebo tak.
Funkcí obvodu přepínání hlav je přerušit přebytečné signály obou hlav a přeměnit nespojité signály hlav A a B na nepřetržité výstupní signály. Řezání se provádí podle impulzu sepnutí hlavy. Tento spínací impuls je generován servosystémem. Je to čtvercová vlna s frekvencí rovnou rychlosti otáčení bubnu a její přechodová hrana je umístěna právě ve středu překrývající se části.
Kompenzace ztráty signálu
V důsledku ztráty magnetických částic nebo okamžitého špatného kontaktu mezi magnetickou hlavou a páskou nebo nečistot na pásce to způsobí Reprodukovaný signál jasu má částečný pokles amplitudy. V závažných případech nemusí být výstup signálu žádný, to znamená, že dojde ke ztrátě signálu. Tato situace se projevuje výskytem vodorovného bílého šumu nebo pruhů na snímku. Ztráta signálu je nepravidelná, takže není možné v chybějícím bodě vyplnit přesně stejný signál jako originál, ale nelze jej příliš vzdálit od originálu. Protože informace dvou sousedních čar v televizním signálu jsou podobné, nazývá se to princip liniové korelace. Podle tohoto principu můžeme chybějící signál tohoto vedení nahradit předchozím vedením signálu. Kvůli omezeným technickým možnostem obvodu je však nemožné detekovat všechny malé kapky. Proto se kompenzace ztráty obecně provádí, když je délka ztráty ekvivalentní 5us nebo útlum výstupního signálu je větší než 16dB.
Omezovací a demodulační obvod
Aby se eliminovala parazitní amplitudová modulace a vysokofrekvenční rušení v signálu jasu, aby byl zajištěn normální provoz demodulačního obvodu, je obecně před demodulační obvod nastaven obvod omezovače. Pro snížení amplitudy FM signálu na 1/2 původního (snížení o 6dB) je použit omezovací obvod a také energie signálu je snížena na polovinu původní. Jak je znázorněno na obrázku 4-39.
Omezovací obvod má dvě funkce:
(1) Převedením signálu na přibližnou obdélníkovou vlnu může obnovit chybějící část energie horního postranního pásma. Poskytnout požadovaný průběh signálu pro následující obvod.
Může eliminovat veškerou parazitní amplitudovou modulaci signálu modulace frekvence jasu, zajistit normální provoz demodulačního obvodu a zlepšit poměr signálu k šumu.
Požadavky na obvod omezovače jsou:
(1) Musí být dostatečná hloubka omezovače (40~50dB), alespoň dvakrát je uprostřed vložen zesilovač, aby se střídavě omezovalo a zesilovalo.
Musí být dostatečné propustné pásmo, aby úplně prošlo horní postranní pásmo signálu FM.
Je vyžadováno symetrické omezení, jinak dojde ke složkám druhé harmonické a rušení moaré.
Funkcí demodulačního obvodu je demodulovat výstup FM vlny omezovačem a obnovit jej na video signál. Je to jádro systému přehrávání.
Požadavky na demodulační obvod jsou:
Dobrá demodulace, nízký únik zátěže demodulace;
Možnost upravit frekvenci Rozsah by měl zahrnovat celý rozsah signálu FM.
Vzhledem k tomu, že nosná frekvence signálu FM je nízká a relativní frekvenční odchylka je relativně velká, obecná metoda frekvenční diskriminace nemůže zaručit linearitu frekvenční diskriminace, proto by měl být použit typ frekvenčního diskriminátoru pulsního čítače nebo zpožďovací linky.
Nelineární snížení důrazu a snížení důrazu
Aby se zlepšil odstup signálu od šumu reprodukovaného signálu, musí být video signál před zpracováním FM Pre-emphase a Pre-emphase nelineární. Během přehrávání, aby se obnovil signál na jeho normální FM charakteristiky, je nutné provést nelineární de-emfázování a de-emfáze na demodulovaném video signálu. Frekvenční charakteristika deemfáze je opačná než u předemfáze, takže v procesu deemfáze jsou vysokofrekvenční složky utlumeny, čímž se sníží vysokofrekvenční šum signálu a zlepší se poměr signálu k šumu. poměr. Nelineární de-emfáze je také obrácený proces nelineárního pre-emfáze. Jeho hlavním účelem je potlačit vysokofrekvenční složky signálu, zlepšit odstup signálu od šumu vysokofrekvenčního konce a dosáhnout účelu eliminace vysokofrekvenční energie rušení, proto se také nazývá rušení. Odstraňte obvod.
Oprava časové základny
Během přehrávání videosignálu v důsledku nerovnoměrného otáčení hlavy, nestabilní rychlosti pohybu pásky a natažení pásky a dalších faktorů způsobí chvění přehrávaného videosignálu, to znamená, že se změní časová osa a čas bude generována základní chyba. Tento efekt se projevuje v periodickém chvění synchronizačního signálu v jasovém signálu a dílčí nosné frekvence a fáze v barvonosném signálu. Mění se a způsobuje zkreslení tónů obrazu. Jinými slovy, když se páska z různých důvodů změní, video signál je komprimován nebo roztažen v časové oblasti. Tato změna referenční délky časové osy se nazývá chyba časové základny. Jak je znázorněno na obrázku 4-40. Na obrázku je perioda signálu prodloužena o △TH, což je chyba časové základny. Aby se snížila chyba časové základny, je obtížné splnit požadavky pouze zlepšením mechanické přesnosti videorekordéru a přesnosti servosystému. Obecně je také zapotřebí metoda korekce obvodu. Toto je chybový obvod časové základny. Obvod korekce časové základny zobrazený na obrázku 4-37 (přehrávací kanál) se skládá z redukce šumu, korektoru časové základny a obvodu kompenzace ztrát, které plní své příslušné funkce.
út 4-40
V rané fázi vývoje videorekordérů využívá chyba časové základny analogový zpožďovací obvod. Chyba časové základny je opravena. Stupeň korekce analogového obvodu byl však příliš malý a později se objevil obvod digitálního korektoru časové základny.
Základním principem digitálního korektoru časové základny je převést video signál přehrávaný videorekordérem na digitální signál a uložit jej do digitální paměti a ovládat signál načtený z paměti tak, aby poskytoval různá zpoždění. Realizujte korekci časové základny. O principu obvodu korekce časové základny si jej konkrétně představíme v následujících kapitolách.
Proces přehrávání chrominančního signálu
Podobně jako proces přehrávání jasového signálu, i zesilovač chrominančního signálu reprodukovaný dvěma chrominančními hlavami Po přepnutí přepínače je radiofrekvenční signál rozdělen do dvou kanálů. Jedna cesta k demodulačnímu obvodu AFM, z frekvenčně členěného multiplexovaného syntetizovaného spektra, je pásmový filtr použit k odstranění dvoukanálového signálu AFM; druhá cesta je zesílena rádiovou frekvencí a vstupuje do kanálu chrominančního signálu, tvar druhého obvodu a kanál jasu jsou v podstatě stejné. Je však třeba zdůraznit, že v korekčním obvodu chrominanční časové základny existuje kromě stejného odšumování, korekce časové základny, kompenzace poklesu a dalšího zpracování jako jasový kanál také úloha zpracování, která není v jasu. signál, tedy rozšíření časové osy. . Je to inverzní transformace komprese časové osy, to znamená, že syntetizovaný časovou osu komprimovaný multiplexní signál CTDM s časovým dělením je obnoven na R-Y, B-Y barevné rozdílové signály prostřednictvím expanze časové osy.
Dva signály barevného rozdílu po korekci časové základny jsou na jedné straně na výstupu jako komponentní chrominanční signály a na druhé straně se provádí chrominanční kódování za účelem vytvoření barvonosných signálů, které se smíchají se signálem jasu a vystupují jako složené plné TV signály .
Související znalosti
Důvody pro AC propojení, offset a upnutí
Většina systémů pro přenos videa používá jeden zdroj napájení. Použití jediného napájecího zdroje znamená, že video signál musí být střídavě vázán, což také snižuje kvalitu videa. Například, digitálně-analogový převodník (DAC), výstup DAC může být posunut na úroveň (stejnosměrný pracovní režim), aby bylo zajištěno, že výstup je v dynamickém rozsahu nad úrovní 0. Ve specifických implementacích je běžnou mylnou představou, že operační zesilovač může detekovat signály pod úrovní země, takže signál může být reprodukován na výstupu. Tento názor je nesprávný. Integrované řešení jediného napájecího zdroje je skutečným řešením. Samozřejmě, že AC propojení video signálu způsobí problém. DC úroveň signálu musí být rekonstruována po nastavení jasu obrazu a zajistit, aby signál spadal do lineární pracovní oblasti dalšího stupně. Tato operace se nazývá "bias" a mohou být použity různé obvody v závislosti na tvaru vlny video signálu a požadované přesnosti a stabilitě bodu zkreslení. Avšak pouze chrominanční signál (C) v S-videu je podobný sinusovce. Luminance (Y), kompozitní signál (Cvbs) a RGB jsou komplexní průběhy. Mění se z referenční úrovně v jednom směru a synchronizační křivka může být superponována pod referenční úroveň. Tento druh signálu vyžaduje speciální metodu zkreslení pro video signály, zvanou svorkování, protože „přichycuje“ jednu extrémní hodnotu signálu k referenčnímu napětí, zatímco druhou extrémní hodnotu lze stále měnit. Klasickou formou je diodové upínání, kdy se dioda aktivuje synchronizačním video signálem. Existují ale i jiné formy upnutí.
AC propojení video signálu
Když signál převezme AC vazbu, vazební kondenzátor uloží součet průměrné hodnoty (signálu) a rozdílu DC potenciálu mezi zdrojem signálu a zátěží. Obrázek 1 je použit pro ilustraci vlivu AC vazby na stabilitu různých bodů zkreslení signálu. Obrázek 1 ukazuje rozdíl mezi sinusovými vlnami a pulzy, když jsou střídavě připojeny k uzemněné odporové zátěži.
Obrázek 1. Jednoduchá RC vazba se používá pro sinusové vlny a pulzy k získání různých bodů předpětí.
Na začátku se oba signály mění kolem stejného napětí. Ale po průchodu kondenzátorem byl získán jiný výsledek. Sinusová vlna se mění kolem bodu poloviční amplitudy a puls se mění kolem napětí, které je funkcí pracovního cyklu. To znamená, že pokud se použije střídavá vazba, puls s proměnným pracovním cyklem bude vyžadovat širší dynamický rozsah než sinusovka se stejnou amplitudou a frekvencí. Proto je nejlepší použít DC vazbu pro všechny zesilovače používané pro pulzní signály pro udržení dynamického rozsahu. Video signály jsou podobné pulzním průběhům a vhodná je také stejnosměrná vazba.
Obrázek 2 ukazuje běžné video signály a standardní amplitudy na video rozhraní (viz EIA 770-1, 2 a 3). Chrominance v S videu a Pb a Pr v komponentním videu jsou podobné sinusovým vlnám, které se mění kolem referenčního bodu, jak je popsáno výše. Jas (Y), složený signál a RGB se mění pouze v kladném směru z 0 V (nazývané "černá" nebo "zatemňovací" úroveň) do +700 mV. Místo jakéhokoli standardu se zde používá dohoda o souhlasu s průmyslem. Vezměte prosím na vědomí, že tyto signály jsou složité tvary vlny a mají synchronizační interval, ačkoli synchronizační interval nemusí být definován nebo použit. Například obrázek 2 ukazuje RGB se synchronizačními záhlavími používanými v systémech NTSC a PAL. V PC (grafických) aplikacích je synchronizace samostatným signálem, který se nepřekrývá s RGB. V aplikacích s jedním napájením, jako je výstup DAC, se může statická úroveň během intervalu synchronizace lišit. To ovlivní volbu režimu zkreslení. Pokud například statická úroveň barvonosnosti v synchronizačním intervalu není 0 V v aplikaci s duálním napájením, pak bude barvonosný signál blíže pulzu spíše než sinusovce.
Obrázek 2. RGB (a), komponentní (b), S-video (c) a kompozitní (d) video signály používané k popisu synchronizačního intervalu, efektivního videa, synchronizačního záhlaví a zadní hrany.
Navzdory výše uvedeným složitým faktorům musí být video signál stále připojen k místu změny napětí AC. Obvod spojující dva různé zdroje energie stejnosměrnou vazbou je velmi nebezpečný, což je přísně zakázáno bezpečnostními předpisy. Výrobci video zařízení proto mají tiché pravidlo, že vstup video signálu přijímá střídavou vazbu a video výstup je stejnosměrně připojen k dalšímu stupni, aby se obnovila stejnosměrná složka. Viz EN 50049-1 (PAL/DVB [SCART]) a SMPTE 253M kapitola 9.5 (NTSC), umožňuje poskytnout výstupní úroveň DC. Pokud se taková dohoda nepodaří, povede to ke "dvojité vazbě", to znamená, že se dva vazební kondenzátory objeví v sérii nebo způsobí zkrat, to znamená, že zde není žádný kondenzátor. Jedinou výjimkou z tohoto pravidla jsou zařízení napájená bateriemi, jako jsou videokamery a fotoaparáty, které používají výstupy spojené se střídavým proudem za účelem snížení spotřeby baterie.
Další otázkou je, jak velký by měl být tento vazební kondenzátor? Na obrázku 1 kondenzátor ukládá předpoklad, že „průměrné napětí“ signálu je založeno na skutečnosti, že součin RC je větší než minimální perioda signálu. Aby bylo zajištěno přesné průměrování, musí být nízký -3dB bod RC sítě 6 až 10krát nižší než nejnižší frekvence signálu. To však bude mít za následek široký rozsah hodnot kapacity.
Například chrominance v S videu je fázově modulovaná sinusovka s minimální frekvencí asi 2 MHz. I když je použita zátěž 75Ω, je zapotřebí pouze 0,1μF, pokud není nutné překročit interval horizontální synchronizace. Naproti tomu frekvenční odezva Y (jas), Cvbs (složený signál) a RGB se rozšiřuje až na snímkovou frekvenci videa (25 Hz až 30 Hz). Za předpokladu, že zátěž 75Ω a bod -3dB je mezi 3Hz a 5Hz, vyžaduje to kapacitu větší než 1000μF. Použití příliš malého kondenzátoru způsobí ztmavení zobrazeného obrazu zleva doprava a shora dolů a může způsobit prostorové zkreslení obrazu (v závislosti na kapacitě). Ve videu se tomu říká ohyb čáry a sklon pole. Aby se zabránilo viditelným rušivým signálům, musí být jeho úroveň nižší než 1 % až 2 %.
Obvod předpětí jednoho napájecího zdroje
Jak je znázorněno na obrázku 3a, pokud je RC produkt dostatečně velký, je RC propojení účinné pro jakýkoli video signál. Kromě toho musí být odpovídající rozsah napájení operačního zesilovače dostatečný pro zvládnutí záporných a kladných odchylek v blízkosti průměrné hodnoty signálu. V minulosti toho bylo dosaženo použitím duálních napájecích zdrojů s operačními zesilovači. Za předpokladu, že RS a Ri jsou vztaženy ke stejnému uzemnění a jsou rovny paralelní hodnotě Ri a Rf, může operační zesilovač potlačit šum v běžném režimu (to znamená, že má vyšší poměr odmítnutí v běžném režimu [CMRR]) a má nejmenší ofsetové napětí. Nízký bod -3dB je 1/(21RSC) a bez ohledu na velikost vazebního kondenzátoru si obvod může zachovat poměr odmítnutí napájení (PSRR), CMRR a dynamický rozsah. Většina videoobvodů je konstruována pomocí této metody a většina video aplikací se střídavým proudem stále používá tuto metodu.
S příchodem digitálního videa a zařízení napájených bateriemi se záporné napájecí zdroje staly zátěží pro snížení nákladů a spotřeby energie. První pokusy o RC předpětí byly podobné jako na obrázku 3b, kde byl použit dělič napětí. Za předpokladu, že R1 = R2 na obrázku 3a a VCC se rovná součtu VCC a VEE, jsou tyto dva obvody podobné. Ale komunikační výkon obou je odlišný. Například jakákoli změna VCC na obr. 3b přímo způsobí, že se vstupní napětí operačního zesilovače změní podle určitého poměru dělení napětí, zatímco na obr. 3a je tato změna pohlcena rezervou napájení operačního zesilovače. . Když R1 = R2, PSRR na obrázku 3b je pouze -6 dB. Proto musí být napájení filtrováno a dobře regulováno.
Za účelem zlepšení AC PSRR (obrázek 3c) je vložení izolačního odporu (RX) levnou alternativou. Pokud však neodpovídá paralelní hodnotě Rf a Ri, tato metoda přinese další DC offset. Ještě problematičtější je, že také vyžaduje, aby součin RxC1 a C2Ri byl menší než 3 až 5 Hz, jak je popsáno výše. Přestože větší bypass kondenzátor (C3) v tomto obvodu vyžaduje menší RX a snižuje offsetové napětí, zvyšuje také C1. Tato metoda může být použita v nízkonákladových konstrukcích, které používají elektrolytické kondenzátory.
Další možností je obrázek 3d, který nahrazuje dělič napětí 3-svorkovým regulátorem a rozšiřuje PSRR až na DC. Nízká výstupní impedance regulátoru snižuje offsetové napětí obvodu a zároveň přibližuje RX paralelní hodnotě Rf a Ri. Protože jediným účelem C3 je snížit šum stabilizátoru napětí a kompenzovat výstupní impedanci (Zout) stabilizátoru napětí jako funkci frekvence, je jeho hodnota menší než hodnota na obrázku 3c. C1 a C2 jsou však stále velké a pro frekvence nižší než součin RiC1 má CMRR větší problémy a také problémy se stabilitou.
Obrázek 3. Technologie předpětí RC, včetně duálního zdroje napájení (a), jediného zdroje napájení s děličem napětí (b), děliče napětí s nízkým posunem (c) a vylepšeného regulovaného zdroje PSRR (d).
Podle výše uvedeného obsahu je spojení se střídavým proudem se dvěma napájecími zdroji lepší než metoda jediného zdroje napájení (s ohledem na odmítnutí společného režimu a odmítnutí napájení) – bez ohledu na konkrétní aplikaci.
Videoklempa
Jas, složený signál a signál RGB jsou mezi referenční úrovní černé (0V) a maximální hodnotou (+700mV) se synchronizační hlavou (-300mV) Změna. Avšak podobně jako u pulzů s proměnlivými pracovními cykly na obrázku 1, pokud jsou tyto signály spojeny střídavým proudem, bude se předpětí měnit s obsahem videa (nazývané průměrná úroveň obrazu nebo APL) a informace o jasu se ztratí. Je vyžadován obvod, který udržuje úroveň černé konstantní a nemění se změnou video signálu nebo amplitudy synchronizační hlavy.
Obvod zobrazený na obrázku 4a se nazývá diodová svorka, která se pokouší implementovat diodu (CR) místo odporu. Tato dioda je ekvivalentní jednosměrnému spínači. Tímto způsobem je většina záporného napětí a horizontální synchronizační hlavy video signálu nucena k zemi. Proto se tento obvod také nazývá synchronizační svorka. Za předpokladu, že se synchronizační napětí (-300 mV) nezmění a vodivé napětí diody je nulové, bude referenční úroveň (0 V) konstantní. Ačkoli úroveň synchronizace nemůže být řízena, spínací napětí lze snížit, to znamená, že "aktivního uchycení" lze dosáhnout umístěním upínací diody do zpětnovazební smyčky operačního zesilovače. Hlavním problémem s tím je, že pokud je přizpůsobovací obvod nesprávný, může dojít k samobuzení a zřídka se používá v diskrétních konstrukcích. Integrované řešení lze kompenzovat a má vyšší spolehlivost. (Například MAX4399, MAX4098 a 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。