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模拟视频

模拟视频是指由连续的模拟信号组成的视频图像,以前所接触的电影、电视都是模拟信号,之所以将它们称为模拟信号,是因为它们模拟了表示声音、图像信息的物理量。摄像机是获取视频信号的来源,早期的摄像机以电子管作为光电转换器件,把外界的光信号转换为电信号。摄像机前的被拍摄物体的不同亮度对应于不同的亮度值,摄像机电子管中的电流会发生相应的变化。模拟信号就是利用这种电流的变化来表示或者模拟所拍摄的图像,记录下它们的光学特征,然后通过调制和解调,将信号传输给接收机,通过电子枪显示在荧光屏上,还原成原来的光学图像。这就是电视广播的基本原理和过程。模拟信号的波形模拟着信息的变化,其特点是幅度连续(连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值)。其信号波形在时间上也是连续的,因此它又是连续信号。

模拟视频的特点如下。

优点:技术成熟、价格低、系统可靠性较高。

缺点:不适宜进行长期存放,不适宜进行多次复制。随着时间的推移,录像带上的图像信号强度会逐渐衰减,造成图像质量下降、色彩失真等现象。

模拟视频信号主要包括亮度信号、色度信号、复合同步信号和伴音信号。为了实现模拟视频在不同环境下的传输和连接,通常提供如图所示的几种信号类型。

1.复合视频信号

复合视频信号(Composite Video Signal)是指包含亮度信号、色差信号和所有定时信号的单一模拟信号,其接口外形如图(a)所示。这种类型的视频信号不包含伴音信号,带宽较窄,一般只能提供240线左右的水平分辨率。大多数视频卡都提供这种类型的视频接口。

2.分量视频信号

分量视频信号(Component Video Signal)是指每个基色分量作为独守的电视信号。每个基色既可以分别用R、G、B表示,也可以用亮度一色差表示,如Y、I、Q或Y、U、V等。使用分量视频信号是表示颜色的最好方法,但需要比较宽的带宽和同步信号。计算机输出的VGA视频信号即为分量形式的视频信号,其接口外形如图(b)所示。

3.分离视频信号

分离视频信号S-Video(Separated Video)是分量视频信号和复合视频信号的一种折中方案,它将亮度Y和色差信号C分离,既减少了亮度信号和色差信号之间的交叉干扰,又可提高亮度信号的带宽,其具体接口外形如图(c)所示。大多数视频卡均提供这种类型的视频接口。

4.射频信号

为了实现模拟视频信号的远距离传输,必须把包括亮度信号、色度信号、复合同步信号和伴音信号在内的全电视信号调制成射频信号,每个信号占用一个频道。当视频接收设备(如电视机)接收到射频信号时,先从射频信号中解调出全电视信号,再还原成图像和声音信号。射频信号的接口外形如图(d)所示,一般在TV卡上提供这种接口。

为了便于模拟视频的处理、传输和存储,国际上形成了相关的模拟视频标准--广播视频标准,来规范和统一模拟视频体系。

模拟视频信号主要有3种格式:PAL、NTSC和SECAM。

1)PAL制式是电视广播中色彩编码的一种方法,全名为Phase Alternating Line(逐行倒相)。除了北美、东亚部分地区使用NTSC制式,中东、法国及东欧采用SECAM制式以外,世界上大部分地区都是采用PAL制式。PAL由德国人Walter Bruch在1967年提出,当时他是为Teleftmken工作。"PAL"被用来指扫描线为625线、帧频为每秒25fps、隔行扫瞄、PAL色彩编码的电视制式。

2)NTSC制式,又简称为N制,是1952年12月由美国国家电视标准委员会(National Television System Committee,NTSC)制定的彩色电视广播标准。它属于同时制,帧频为每秒30fps,扫描线为525,逐行扫描,画面比例为4:3。这种制式的色度信号调制包括了平衡调制和正交调制两种,解决了彩色黑白电视广播的兼容问题,但存在相位容易失真、色彩不太稳定的缺点。美国、加拿大、墨西哥等大部分美洲国家,以及台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。香港部分电视公司也采用NTSC制式广播。

3)SECAM制式,又称塞康制,意为"按顺序传送彩色与存储",1966年在法国研制成功,它属于同时顺序制。在信号传输过程中,亮度信号每行传送,而两个色差信号则逐行依次传送,即用行错开传输时间的办法,来避免同时传输时所产生的串色,以及由其造成的彩色失真。SECAM制式的特点是不怕干扰,彩色效果好,但兼容性差。帧频每秒25帧,扫描线625行,隔行扫描,画面比例为4:3。采用SECAM制的国家主要为独联体国家(如俄罗斯)、法国、埃及及非洲的一些法语系国家等。

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