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COFDM无线高清设备的接口及分辨率

发布时间:2019/09/03

 1.  CVBS   

中文解释:复合视频广播信号 或 复合视频消隐和同步

全称:Composite Video Broadcast Signal Composite Video Blanking and Sync

它是一个模拟电视节目(图片)信号在与声音信号结合,并调制到射频载波之前的一种格式。

CVBS"Color, Video, Blank and Sync", "Composite Video Baseband Signal", "Composite Video Burst Signal", or "Composite Video with Burst and Sync".的缩写。CVBS 是被广泛使用的标准,也叫做基带视频RCA视频,是(美国)国家电视标准委员会(NTSC)电视信号的传统图像数据传输方法,它以模拟波形来传输数据。复合视频包含色差(色调和饱和度)和亮度(光亮)信息,并将它们同步在消隐脉冲中,用同一信号传输。

在快速扫描的NTSC电视中,甚高频(VHF)或超高频(UHF)载波是复合视频所使用的调整振幅,这使产生的信号大约有6MHz宽。一些闭路电视系统使用同轴电缆近距离传输复合视频,一些DVD播放器和视频磁带录像机(VCR)通过拾音插座提供复合视频输入和输出,这个插座也叫做RCA连接器。

复合视频中,色差和亮度信息的干涉是不可避免的,特别是在信号微弱的时候。这就是为何远距离的使用VHFUHFNTFS电视台用老旧的鞭形天线,兔子耳朵,或室外的空中经常包含假的或上下摇动的颜色。

CVBS是一种比较老的显示方式,更准确的说是第一代视频显示输出方式(第二代是S-VIDEO,第三代是VGA,第四代是DVI,第五代是HDMI)。

2.  S-VIDEO      

    S-VIDEOS端子输出是同义词

S端子也是非常常见的端子,其全称是Separate Video,也称为SUPER VIDEOS-Video连接规格是由日本人开发的一种规格,S指的是“SEPARATE(分离),它将亮度和色度分离传输,避免了混合视频信号传输时亮度和色度的相互干扰。S端子实际上是一种五芯接口,由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。

AV 接口相比,由于它不再进行Y/C混合传输,因此也就无需再进行亮色分离和解码工作,而且使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真,极大地提高了图像的清晰度。但S-Video 仍要将两路色差信号(Cr Cb)混合为一路色度信号C,进行传输然后再在显示设备内解码为CbCr进行处理,这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发现) 。而且由于Cr Cb的混合导致色度信号的带宽也有一定的限制,所以S-Video虽然已经比较优秀,但离完美还相去甚远。S-Video虽不是最好的,但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素,它还是应用最普遍的视频接口之一。

该项技术目前主要运用液晶电视中.

S端子输出的分辨率最高仅能达到1024×768的分辨率,,因此不适合用于高清视频的传输,但是S端子可以方便地连接独立显卡的输出口,是普通的电子显像管电视机的好伴侣,随着时间的推移,S端子会被慢慢地淘汰,其优势也会被HDMI一类的数字接口所代替.

3. VGA      

   VGA(Video Graphics Array)IBM1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准,具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点,在彩色显示器领域得到了广泛的应用。之前常说的VGA分辨率为640*480

    VGAVideo Graphics Array)即视频图形阵列,是IBM1987年随PS/2PS/2原是“Personal  System 2”的意思,个人系统2”,是IBM公司在1987年推出的一种个人电脑PS/2电脑上使用的键盘鼠标接口就是现在的PS/2接口。因为标准不开放,PS/2电脑在市场中失败了。只有PS/2接口一直沿用到今天)一起推出的使用模拟信号的一种视频输标准,在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点,在彩色显示领域得到了广泛的应用。这个标准对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此,VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准,个人电脑在加载自己的独特驱动程序之前,都必须支持VGA的标准。例如,微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式,这也说明其在显示标准中的重要性和兼容性

4. DVI   

   DVIDigital Visual Interface),即数字视频接口。它是1999年由Silicon ImageIntel英特尔)、Compaq康柏)、IBMHP(惠普)、NECFujitsu(富士通)等公司共同组成DDWGDigital Display Working Group,数字显示工作组)推出的接口标准。

DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling),转换最小差分信号)技术来传输数字信号,TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(RGB中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等),经过DC平衡后,采用差分信号传输数据,它和LVDSTTL相比有较好的电磁兼容性能,可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。TMDS技术的连接传输结构如图1所示。数字视频接口(DVI)是一种国际开放的接口标准,在PCDVD、高清晰电视(HDTV)、高清晰投影仪等设备上有广泛的应用。

接口种类

优点

缺点

建议

VGA

支持高达2048x1536分辨率,支持热插拔

容易受其他信号干扰,高分辨率下字体有点虚

避免画面容易受干扰,20英寸以内才使用VGA

DVI

高分辨率下画面更加细腻,不容易受信号干扰

种类多,大部分DVI线不支持1920x1200以上分辨率。热插拔有可能烧坏电路

建议全高清显示器使用DVI,超过1920x1200分辨率或使用3D的话,需使用双通道线材。

 

 

 

 

5. HDMI  

   高清晰度多媒体接口(英文:High Definition Multimedia InterfaceHDMI)是一种数字化视频/音频接口技术,是适合影像传输的专用型数字化接口,其可同时传送音频和影音信号,最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI可搭配宽带数字内容保护(HDCP),以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。HDMI所具备的额外空间可应用在日后升级的音视频格式中。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4Gbps,因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器,接收器和PRR

* DVI接口考虑的对象是PC,对于平板电视的兼容能力一般。

* DVI接口对影像版权保护缺乏支持。

* DVI接口只支持8bitRGB信号传输,不能让广色域的显示终端发挥最佳性能。

* DVI接口出于兼容性考虑,预留了不少引脚以支持模拟设备,造成接口体积较大,效率很低。

* DVI接口只能传输图像信号,对于数字音频信号的支持完全没有考虑。

由于以上种种缺陷,DVI接口已经不能更好的满足整个行业的发展需要。因此,无论是IT厂商,平板电视制造商,还是好莱坞的众多出版商,都迫切需要一种更好的能满足未来高清视频行业发展的接口技术,也正是基于这些原因,才促使了HDMI标准的诞生。

6. SDI  

SDI接口是数字串行接口(serial digital interface)的首字母缩写。 串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高,在传送前必须经过处理。

SDI接口:数字串行接口  

用扰码的不归零倒置(NRZI)来代替早期的分组编码,其标准为SMPTE-259MEBU-Tech-3267,标准包括了含数字音频在内的数字复合和数字分量信号。在传送前,对原始数据流进行扰频,并变换为NRZI码确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调制。SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号,对于169格式图像,应能传送360Mb/s的信号。NRZI码是极性敏感码。用“1”“0”表示电平的高和低,如果出现长时间的连续“1”或连续“0”,会影响接收端从数字信号中提取时钟。因为串行数字信号接口不单独传送时钟信号,接收端需从数字信号流中提取时钟信号,所以要采用以“1”“0”来表示有无电平变换的NRZI码。接收NRZI码流时,只要检出电平变换,就可恢复数据,即使全是“1”信号,导致的信号频率也只是原来时钟频率的一半,再经过加扰,连续“1”的机会减少,也就使高频分量进一步减少了。在数据流的接收端,由SDI解码器从NRZI码流恢复原数据流。

SDI接口不能直接传送压缩数字信号,数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后,必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。如果反复解压和压缩,必将引起图像质量下降和延时增加,为此各种不同格式的数字录像机和非线性编辑系统,规定了自己的用于直接传输压缩数字信号的接口。(a索尼公司的串行数字数据接口SDDISerialDigital Data Interface),用于Betacam-SX非线性编辑或数字新闻传输系统,通过这种接口,可以4倍速从磁带上载到磁盘。 (b)索尼公司的4倍速串行数字接口QSDIQuarterSerial Digital Interface),在DVCAM录像机编辑系统中,通过该接口以4倍速从磁带上载到磁盘、从磁盘下载到磁带或在盘与盘之间进行数据拷贝。 (c)松下公司的压缩串行数字接口CSDICompressionSerial Digital Interface),用于DVCPRODigital-S数字录像机、非线性编辑系统中,由带基到盘基或盘基之间可以4倍速传输数据。

以上三种接口互不兼容,但都与SDI接口兼容。在270Mb/sSDI系统中,可进行高速传输。这三种接口是为建立数字音视频网络而设计的,这类网络不象计算机网络那样使用握手协议,而使用同步网络技术,不会因路径不同而出现延时。

人们常在SDI信号中嵌入数字音频信号,也就是将数字音频信号插入到视频信号的行、场同步脉冲(行、场消隐)期间与数字分量视频信号同时传输。

七、各种分辨率常识

QCIF全称Quarter Common Intermediate FormatQCIF是常用的标准化图像格式。在H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率QCIF = 176×144像素。

CIF是常用的标准化图像格式(Common Intermediate Format)。在H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率CIF = 320×288像素。

D1是数字电视系统显示格式的标准,采集分辨率D1=720x576像素。

 

DCIF分辨率的视频图像来历:将奇、偶两个HALF D1,经反隔行变换,组成一个D1720*576),D1作边界处理,变成4CIF704×576),4CIF经水平3/4缩小、垂直2/3缩小,转换成528×384528×384的像素数正好是CIF像素数的两倍,为了与常说的2CIF704*288)区分,我们称之为DOUBLE CIF,简称DCIF。(显然,DCIF在水平和垂直两个方向上,比Half D1更加均衡。)

CIF格式具有如下特性:

(1) 电视图像的空间分辨率为家用录像系统(Video Home SystemVHS)的分辨率, 352×288

(2) 使用非隔行扫描(non-interlaced scan)

(3) 使用NTSC帧速率,电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97/秒。

(4) 使用1/2PAL水平分辨率,即288线。

(5) 对亮度和两个色差信号(YCbCr)分量分别进行编码,它们的取值范围同ITU-R BT.601。即黑色=16,白色=235,色差的最大值等于240,最小值等于16

下面为5CIF 图像格式的参数说明。参数次序为图象格式 亮度取样的象素个数(dx) 亮度取样的行数(dy) 色度取样的象素个数(dx/2) 色度取样的行数(dy/2)”

   目前监控行业中主要使用QCIF(176×144)CIF(352×288)HALF D1(704×288)、D1(704×576)等几种分辨率,CIF录像分辨率是主流分辨率,绝大部分产品都采用CIF分辨率。目前市场接受CIF分辨率,主要理由有四点:

1、目前数码监控要求视频码流不能太高;

2、视频传输带宽也有限制;

3、使用HALF D1D1分辨率可以提高清晰度,满足高质量的要求,但是以高码流为代价的。在现阶段,出现了众多D1的产品,但市场份额非常小;

4、采用CIF分辨率,信噪比在32db以上,一般用户是可以接受的,但不是理想的视频图像质量。目前业内人士正在尝试用HALF D1来寻求CIFD1之间的平衡。但随着单块硬盘的容量达到750GB甚至1000GB,而国内的大部分DVR已经可以做到连接81000GB的硬盘,故D1逐渐会变成时常的主流。

为什么选用DCIF分辨率?

   数字化监控行业对数字监控产品提出两项要求:首先要求数据量低,保证系统能够长时间录像和稳定实时的网络传输;其次要求回放图像清晰度高,满足对细节的要求。而DCIF分辨率在目前的软硬件平台上,能很好的满足以上两项要求。

Half D1分辨率已被部分产品采用,用来解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点。但由于他相对于CIF只是水平分辨率的提升,图像质量提高不是特别明显,但码流增加很大。

   经过对大量视频信号进行测试,基于目前的视频压缩算法,DCIF分辨率比Half D1能更好解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点,用来解决CIF4CIF,特别是在512Kbps码率之间,能获得稳定的高质量图像,满足用户对较高图像质量的要求,为视频编码提供更好的选择。

   CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点分辨率,静态回放分辨率理论上最高可达360TVline的图像质量,超过模拟监控中标准VHS磁带录像机280TVline的图像水平,达到公安部安防行业视频标准二级和三级项目的清晰度要求,满足绝大部分视频监控的要求。   

D1分为以下5种规格:

D1480i格式(525i):720×480(水平480线,隔行扫描),和NTSC模拟电视清晰度相同,行频为15.25kHz,相当于我们所说的4CIF720×576)。

D2480P格式(525p):720×480(水平480线,逐行扫描),较D1隔行扫描要清晰不少,和逐行扫描DVD规格相同,行频为31.5kHz

D31080i格式(1125i):1920×1080(水平1080线,隔行扫描),高清放松采用最多的一种分辨率,分辨率为1920×1080i/60Hz,行频为33.75kHz

D4720p格式(750p):1280×720(水平720线,逐行扫描),虽然分辨率较D3要低,但是因为逐行扫描,市面上更多人感觉相对于1080I(实际逐次540线)视觉效果更加清晰。不过个人感觉来说,在最大分辨率达到1920×1080的情况下,D3要比D4感觉更加清晰,尤其是文字表现力上,分辨率为1280×720p/60Hz,行频为45kHz

D51080p格式(1125p):1920×1080(水平1080线,逐行扫描),目前民用高清视频的最高标准,分辨率为1920×1080P/60Hz,行频为67.5KHZ

其中D1 D2标准是我们一般模拟电视的最高标准,并不能称的上高清晰,D31080i标准是高清晰电视的基本标准,它可以兼容720p格式,而D51080P只是专业上的标准,并不是民用级别的,上面所给出的60HZ只是理想状态下的场频,而它的行频为67.5KHZ,目前还没有如此高行频的电视问世,实际在专业领域里1080P的场频只有24HZ25HZ30HZ

QCIF,CIF,4CIF,D1,720P,1080I,1080P 分辩率、清晰度及其应用)(收集整理)

现在市场有很多摄像头、口腔内窥镜,像素标称相差甚多,这是恶劣竞争的结果。我们在坚持着事实求是时,却时常受到客户的怀疑,当然现在也有更多用户逐渐成熟起来,懂得分辨真假。如很多厂家称目前PAL/NSTC信号输出的口腔内窥镜有200300500万像素,专业人士明白一旦是PAL/NSTC信号输出,就意味着它是模拟信号,属于D1的分辨率,最多也就720X576,等于多少像素大家一看便知,请看下面内容: 

1sub-QCIF128×96

   目前监控行业中主要使用Qcif(176×144)CIF(352×288)HALF D1(704×288)D1
(704×576)
等几种分辨率。

2QCIF全称Quarter common intermediate format.

    H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率.QCIF = 176×144像素.

3CIF(Common Intermediate Format).

H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率.CIF = 352×288像素

    CIF格式具有如下特性:
(1)
电视图像的空间分辨率为家用录像系统(Video Home System,VHS)的分辨率,352×288.
(2)
使用非隔行扫描(non-interlaced scan).
(3)
使用NTSC帧速率,电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97/.
(4)
使用1/2PAL水平分辨率,288线.
(5)
对亮度和两个色差信号(YCbCr)分量分别进行编码,它们的取值范围同ITU-R BT.601.即黑色=16,白色=235,色差的最大值等于240,最小值等于16.下面为5CIF 图像格式的参数说明.参数次序为图象格式 亮度取样的象素个数(dx) 亮度取样的行数(dy) 色度取样的象素个数(dx/2) 色度取样的行数(dy/2)”

    CIF录像分辨率是主流分辨率,绝大部分产品都采用CIF分辨率.

    市场接受CIF分辨率,主要理由有四点:

    1、目前数码监控要求视频码流不能太高;

    2、视频传输带宽也有限制;

    3、使用HALFD1D1分辨率可以提高清晰度,满足高质量的要求,但是以高码流为代价.

    4、采用CIF分辨率,信噪比在32db以上,一般用户是可以接受的,但不是理想的视频图像质量.

44CIF704×576 (即我们经常说的D1)

    什么是D1? 做闭路电视监控系统这一行久了,大家都以为D1是硬盘录像机显示、录像、回放的分辨率,实际上不是的,D1数字电视系统显示格式的标准,共分为以下5种规格:

D1:480i格式(525i):720×576(480?)(水平480线,隔行扫描),NTSC模拟电视清晰度相同,525条垂直扫描线,483条可见垂直扫描线,43 169,隔行/60Hz,行频为15.25KHz,相当于我们所说的4CIF(704×576)

D2:480P格式(525p):720×576(480?)(水平480线,逐行扫描),D1隔行扫描要清晰不少,和逐行扫描DVD规格相同,525条垂直扫描线,480条可见垂直扫描线,43 169,分辨率为640×480(?),逐行/60Hz,行频为31.5KHz

D3:1080i格式(1125i):1920×1080(水平1080线,隔行扫描),是标准数字电视显示模式,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线,169,分辨率为1920×1080,隔行/60Hz,行频为33.75KHz

D4:720p格式(750p):1280×720(水平720线,逐行扫描),是标准数字电视显示模式,750条垂直扫描线,720条可见垂直扫描线,169,分辨率为1280×720,逐行/60Hz,行频为45KHz

虽然分辨率较D3要低,但是因为逐行扫描,市面上更多人感觉相对于1080I(实际逐次540线)视觉效果更加清晰.不过个人感觉来说,在最大分辨率达到1920×1080的情况下,D3要比D4感觉更加清晰,尤其是文字表现力上,分辨率为1280×720p/60Hz,行频为45kHz

D5:1080p格式(1125p):1920×1080(水平1080线,逐行扫描),目前民用高清视频的最高标准,分辨率为1920×1080P/60Hz,行频为67.5KHZ. 是标准数字电视显示模式,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线,169,专业格式。60HZ只是理想状态下的场频,而它的行频67.5KHZ,在专业领域里1080P的场频只有24HZ,25HZ30HZ.电影是以每秒24幅的方式播放胶片的。以1080p/24Hz方式拍摄的数字图像可以无损失的传送到DLP/D-ILA等数字电影投影机上,以电影格式播放。1080p/24Hz是为电影准备的一种格式。如果采用1080p/25Hz格式拍摄高清晰度内容,则可以方便地将每一帧完整的1080p图像拆成两帧隔行扫描的1080i图像。这样1080p/25Hz格式就变成了1080i/50Hz的图像,方便应用于欧洲和中国这些原PAL制国家的数字高清晰度电视。同理,1080p/30Hz上也可以在拍摄完毕后方便地转换为1080i/60Hz的图像,方便应用于美国ATS和日本ISDB等原NTSC制模拟电视国家。

   其中D1D2标准是我们一般模拟电视的最高标准,并不能称的上高清晰,D31080i标准是高清晰电视的基本标准,它可以兼容720p格式,需要指出的一点是,D端子是日本独有的特殊接口,国内电视鲜带这种接口的,最多的是色差接口,色差接口最多支持到D4,理论上肯定没有HDMI(纯数字信号,支持到1080P)的最高清晰度高,但在1920:1080以下分辨率的电视机上,一般也没有很大差别.

   1080P,就是能够显示1920*1080的节目,但是电视机本身并不具有1920*1080的物理分辨率,只是把1920*1080的图像经过处理降低到电视实际的物理分辨率后,显示出来。32英寸的液晶电视物理分辨率为1366*768,但是说明书上可能标明的是1080P,就是把1920*1080的图像处理成1366*768的显示出来。这个1080P是最高分辨率或显示分辨率,只代表这个电视机可以接收1920*1080的信号,但是显示的时候就不是1920*1080了。

   FULL HD就是能够完全显示1920*1080像素或者说物理分辨率达到1920*1080的平板电视机。如果收看HDTV节目,要想达到最佳效果,需要使用FULL HD电视。需要注意的是,FULL HD和先前很多厂家宣传的1080P并不是同样的概念。

5DCIF528×384
   
经过研究发现一种更为有效的监控视频编码分辨率(DCIF),其像素为528×384.DCIF分辨率的是视频图像来历是将奇、偶两个HALF D1,经反隔行变换,组成一个D1(720*576),D1作边界处理,变成4CIF(704×576),4CIF经水平3/4缩小、垂直2/3缩小,转换成528×384.

616CIF1408×1152

   国内主流的硬盘录像机(DVR,DigitalVideo Recording)采用什么分辨率?怎样计算硬盘容量?

   国内主流的硬盘录像机采用两种分辨率:CIF4CIF(D1),分为两种型号.

   硬盘录像机常见的路数有1路、4路、8路和16.最大可以连接82000GB的硬盘

   如果采用CIF分辨率,通常计算编码为H.264的硬盘录像机的录像的硬盘容量为180MB~320MB/小时,如果是D1的分辨率每小时录像需要的硬盘容量为720MB~1500MB/小时.

    528×384的像素数正好是CIF像素数的两倍,为了与常说的2CIF(704*288)区分,我们称之为DOUBLE CIF,简称DCIF.显然,DCIF在水平和垂直两个方向上,Half D1更加均衡.为什么选用DCIF分辨率?

    数字化监控行业对数字监控产品提出两项要求:

    首先要求数据量低,保证系统能够长时间录像和稳定实时的网络传输;

    其次要求回放图像清晰度高,满足对细节的要求.

    DCIF分辨率在目前的软硬件平台上,能很好的满足以上两项要求. Half D1分辨率已被部分产品采用,用来解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点.但由于他相对于CIF只是水平分辨率的提升,图像质量提高不是特别明显,码流增加很大.基于目前的视频压缩算法,DCIF分辨率比Half D1能更好解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点,用来解决CIF4CIF,特别是在512Kbps码率之间,能获得稳定的高质量图像, 解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点,静态回放分辨率理论上最高可达360TVline的图像质量,超过模拟监控中标准VHS磁带录像机280TVline的图像水平,达到公安部安防行业视频标准二级和三级项目的清晰度要求,满足绝大部分视频监控的要求.

 

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