信号连接线

@ 2011-03-07 17:45:29
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    用于连接各种音视频信号的连接线有多种标准。

    RCA端子

    RCA端子(RCA jack,或RCA connector),俗称梅花头,是一种应用广泛的端子,可以应用的场合包括了模拟视频,模拟音频,数字音频与色差分量传输等。

    在电视上常用作AV信号输入。机顶盒和电视的连接常用这种方式。

    RCA插头常以颜色区分:

    • 黄色用于复合视频信号。也被叫做AV端子(Composite Video Connector,又称复合端子)
    • 白色(或黑色)连接音频左声道
    • 红色连接音频右声道

    RCA端子公头插针直径为3.70 mm,其环绕的外壳直径为8.25 mm。

    AV端子

    AV端子通常即黄色的RCA端子。

    AV端子中传送的是类比电视讯号的三个来源要素:Y、U、V,以及作为同步化基准的脉冲信号。

    • Y代表影像的亮度(luminance,又称brightness),并且包含了同步脉冲
    • U信号与V信号之间承载了颜色的资料

    只要有Y信号存在就可以看到黑白的电视影像(事实上,这是彩色电视与早期黑白电视相容的方法)。U和V先被混合成一个信号中的两组正交相位(此混合后的信号称为彩度(chrominance)),再与Y信号作加总。因为Y是基频信号而UV是与载波混合在一起,所以这个加总的动作等同于分频多工。

    复合信号将YUV信号混合在一起的设计导致加总之后的信号在数学上无法完全分离回原来的样子,造成本来应该是亮度的信号被解释为彩度,反之亦然,既无法做到完全的亮色分离。表现在画面上就是物件边缘渗色、彩虹化,或亮度不稳定。电视机制造厂商一方面改善影像处理电路(如三次元Y-C分离回路)来极力降低此等影响,另一方面也提出了S端子与色差端子来根本解决以上问题。

    分量端子(Component Video Connector)

    鉴于AV端子本身不能完全分离亮度与色度信号的问题,分量传输的出现就显得自然而然。

    典型的分量传输的视频有两种:将三原色直接传送的RGB方式,以及从RGB转换为明度(Y)与色差(Cb/Cr或Pb/Pr)的方式。

    RGB方式将所有的颜色信息作同等的处理,虽然有最高的画质,但由于RGB方式对传输带宽和储存空间的消耗太大,为节省带宽,使用色差方式来传送与记录分量视频是现在的主流。

    色差在设计上利用了“人眼对明度较敏感,而对色度较不敏感”的特性,将视讯中的色彩信息加以削减,转换公式如下:

    SDTV
    明度: Y=0.299*R + 0.587*G + 0.114*B
    色差: Cb=0.564*(B-Y) = -0.169*R - 0.331*G + 0.500*B
        Cr=0.713*(R-Y) =  0.500*R - 0.419*G - 0.081*B
    
    HDTV
    明度: Y=0.2126*R + 0.7152*G + 0.0722*B
    色差: Pb=0.5389*(B-Y) = -0.1146*R - 0.3854*G + 0.5000*B
        Pr=0.6350*(R-Y) =  0.5000*R - 0.4542*G - 0.0458*B
    

    所谓的“色差”即为颜色值与明度之间的差值。转换过后的颜色信息量被删减了约一半,但由于人眼的特性,使得色差处理过后的影像与原始影像的差异很难被察觉。最终的色差数据与RGB数据相比节省了1/3的带宽。

    S-端子 (S-Video)

    S-端子把色度信号和光亮度信号分开传输,避免了复合视频信号中亮度与色度信号不易分离的问题。

    就品质上而言,S-Video是色差讯号中最差的一种,远不如其他更为复杂的色差影像讯号(如RGB或YPbPr)。

    针口插孔 简称 用途
    1 GND 地线 (Y)
    2 GND
    3 Y 亮度 (Luminance)
    4 C 色度 (Chrominance)

    VGA 接口

    VGA接口本质上传输的是分量视频信号。它有15个引脚。

    引脚1 	“红” 	Red
    引脚2 	“绿” 	Green
    引脚3 	“蓝” 	Blue
    引脚4 	ID Bit 	
    引脚5 	N/C 	
    引脚6 	“红”接地端 	R.GND
    引脚7 	“绿”接地端 	G.GND
    引脚8 	“蓝”接地端 	B.GND
    引脚9 	无针脚(保留) 	No.Pin
    引脚10 	接地端 	GND
    引脚11 		ID Bit
    引脚12 		ID Bit
    引脚13 	水平同步 	H Sync
    引脚14 	垂直同步 	V Sync
    引脚15 		N/C
    

    DVI

    TODO

    HDMI

    TODO

    各种端子的比较

    HDMI约等于DVI >VGA约等于色差 >S > AV。

    AV线三根,传输视频的是黄色线,也叫复合端子,是将模拟视频黑白信号和彩色信号混合到一起输出,为的是兼容黑白电视,另外一白(或黑)为L声道(兼作单声道输入),另外一红为R声道。这是最基本的AV输出线,也叫RCA端子,清晰度约为350线(VCD水平)。

    约在90年代后,出现LD及DVD后,清晰度达到了450-540线,普通AV线不能符合要求,便产生了S端子,S端子是在复合端子基础上改进而来,S端子是一种五芯端口的超级视频端子,由视频亮度讯号(Y)和视频色度讯号(C)和一路公共遮罩地线组成。它将亮度和色度分离输出,避免了混合视频讯号输出时亮度和色度的相互干扰

    色差线是在S基础上进一步改进,将色度讯号分离,相当于YUV三个讯号,其解析度可达到600线以上。也就是常见的YCbCr(或写成YPbPr)输入电视类产品现在都是靠色差输入来提高输入讯号品质,而且透过色差端子,可以输入多种等级讯号,从最基本的480i到倍频扫描的480p,甚至720p、1080i等等,都是要透过色差输入才有办法将讯号传送到电视当中。

      它通常采用YPbPr和YCbCr两种标识,前者表示逐行扫描色差输出,后者表示隔行扫描色差输出。由上述关系可知,我们只需知道Y Cr Cb的值就能够得到G的值( 即第四个等式不是必要的),所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg 而只保留Y Cr Cb ,这便是色差输出的基本定义。

      作为S-Video的进阶产品色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb,这样就避免了两路色差混合解码并再次分离的过程,也保持了色度通道的最大带宽,只需要经过反矩阵解码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像,这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号通道,避免了因繁琐的传输过程所带来的 影像失真,所以色差输出的端口方式是目前模拟的各种视频输出端口中最好的一种。

    VGA与色差信号可互相兼容,相互转换,VGA是PC做显示输出的一种端子,也叫D-sub 端子,家电产品用的较少。

    而DVI和HDMI则为数字输出,中间无数模、模数转换,所以是目前最佳传输高清信号方式。

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