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YPbPr接口

YPbPr接口指的是什么呢?我们应该如何去理解YPbPr接口呢?本文将与大家分享YPbPr接口的相关方面知识。  ---查看全文 >>

关键字:YPbPr 接口 

YPbPr接口

YPbPr接口指的是什么呢?我们应该如何去理解YPbPr接口呢?本文将与大家分享YPbPr接口的相关方面知识。
YPbPr接口
YPbPr接口 
 YPbPr:YPbPr也叫色差分量接口,采用的是美国电子工业协会EIA-770.2a标准,还有一种接口被称为YCbCr接口,他们两者的区别在于前者是逐行扫描色差输出,后者是隔行扫描色差输出。而色差输出将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。而Y即是亮度信号。而YPbPr接口不是数字接口,仍然定义为是模拟接口。YPbPr的接口可以使用同轴电缆,可以用BNC头,也可以使用普通莲花头作为接口标准。
 
视频的色彩信息通过线性化的(三原色)红、绿及蓝(RGB)分量获取。由于CRT显示技术的限制,此类基本的色彩信息需要采用非线性的形式(即所谓 的伽玛矫正[gamma-corrected color])进行处理。为了区分真RGB以及非线性的伽玛修正RGB,人们采用了R'G'B'。
 
由于全部三个信号需求较大带宽,因此传统的消费视频无法使用R'G'B'。为了降低带宽、成本,并解决延迟及现今的运行功耗等问题,R'G'B'信号在算法上进行了处理,从而造就了不同形式的视频信号。
YPbPr信号波形
YPbPr信号波形 
最为重要的信号是亮度(brightness,或称之为光亮度[luminance])。国际照明委员会(CIE)所规定的真实亮度(Y)的解析度 应通过线性化的RGB得到。由于在RGB中加入了非线性的成分(Gamma),亮度将无法保持真实性。因此,针对所有的视频系统,人们采用了光亮度 (luma Y')并在技术上严格的定义。
 
类似的,由于采用了非线性化的R'G'B'术语,色浓度(chroma,C')的称谓也取代了原本的色度(chrominance)——亦称为色彩 信息,由色调及饱和度组成。色彩所具有的不同信号P'B、P'R、R' – Y'以及B' – Y'同样参照此方式表示非线性化的伽玛修正信号。其它的术语包括了U、V、I以及Q,但一般不作标刻记号,因为此类术语仅作为数学方程式的符号而没有用于 CIE色彩空间。尽管如此,仍然有观点认为这些术语也应具有标刻记号,因为它们同样基于非线性化的元素。图1所示的简化RGB信号流展示了此类视频术语创 建的方式,但忽略了某些元素,例如同步信息。
 
模拟视频传输——CVBS及S-Video
 
最初的NTSC及PAL系统所采用的单线传输系统通常称为合成视频基带信号,即CVBS。一般来说,此类系统的带宽限制低于6MHz。但需要注 意,SMPTE(运动图像及电视工程师协会)的170M标准在技术上并没有以任何方式对亮度通道的带宽进行限制,仅是针对色度或色彩不同的信号进行了限 制。尽管如此,由于射频传输的需要,绝大多数系统还是把带宽限制在4.2MHz。
 
CVBS信号最为重要的电压电平需求包括了-40 IRE(–286mV用于NTSC以及–300mV用于PAL)同步信号以及+100 IRE(714mV用于NTSC以及700mV用于PAL)视频信号。此类电平可在标准间细微的变化,但其所示的值仍分别代表了此类信号的一般电压。
 YPbPr接口
YPbPr接口
事实上CVBS信号在这个140 IRE的区间,具有75%的色彩饱和度。但是,许多人都忽略了色彩可达到100%的饱和度。从而使得CVBS信号有可能达到的值分别为 NTSC:286mV + 935mV =1.221Vpp,PAL:300mV + 933.5mV = 1.2335Vpp。该电压值高于其它标准的视频信号,一旦忽略,将有可能导致潜在的视频信号削波失真。
 
CVBS信号最大的问题之一在于亮度与色度信号的组合。由于此类信号可能占据相同的频谱,因此,很难将信号彼此分离却不显露人为处理的痕迹。这就是 存在众多相异的视频解码(其专业术语诸如2D、3D、3D自适应等)的梳状滤波器。但即使是采取了诸如此类的技术,在试图分离两个视频信号时,人为处理的 痕迹仍然有可能,或是确实存在。
 
消除此问题的最好办法是在最开始就不将亮度信号与色度信号合并。S-Video正是如此,且可生成比CVBS更优良的图像。S-Video的带宽与CVBS极为相似,通常低于6MHz。使用S-Video的唯一缺点是必须采用两条传输线。
 
模拟视频传输——分量视频
 
为了在S-Video的基础上进行改良,分量视频出现了,免除了对色度信号的调制,从而最终减少了误差。分量模拟视频保持了重要的一致亮度(Y') 信息,但却分别保存了色彩差异的信息。P'B是蓝色的色彩差异信号,而非原先用于数字域色彩差异的C'B 。类似的,P'R是红色的色彩差异信号,而C'R则是数字域中红色的差异。
 
分量视频亮度的1Vpp电压幅度需求在本质上于与CVBS亮度相同。亮度同步信息为 -300mV信号,视频信息为700mV信号,在同步信号电平之上。色彩差异信号可支持700mVpp,其同步信息处于电压范围的中点,而非亮度的底端。
 
分量模拟视频(Y'P'BP'R)包括了多个差分格式。此类格式包括了标准清晰度(SD)、增强型清晰度(ED)以及高清晰度(HD)视频。SD视 频包括了基于NTSC的480i (aka 525i)以及基于PAL的576i (aka 625i),在此 ‘i’ 标注指代了隔行(interlaced)视频。此类视频系统具有高达6.75MHz的亮度带宽以及3.375MHz的P'B 及 P'R 信号带宽。对于同步信息来说,除了色彩差异信号采用了中点电平之外,其余均与CVBS相同。
 
增强型清晰度(ED)视频包括了基于NTSC的480p (aka 525p)以及基于PAL的576p (aka 625p)。在此 ‘p’ 标注指代了逐行扫描,因此需求更大的带宽。亮度信息限制在12MHz,同时色彩差异信息限制在6MHz。同步电平的需求与480i一致,但宽度较短 (2.33us vs. 4.7us),刷新率较高。
 
高清晰度(HD)视频包括了720p、1080i 以及 1080p。720p及1080i 的亮度信号所具有的带宽限制为30MHz,同时其色彩差异信号的带宽限制为15MHz。1080p的亮度信号限制于60MHz,色彩差异信号限制于 30MHz。SMPTE的274M及296M标准允许改变帧速率及采样速率,从而可改变此类模拟带宽,但绝大多数系统还是采用了上述的数值。在此须注意 到,带宽及同步宽度可以,也确实在,随着其各自的波形而改变,毕竟针对每一信号都有诸多的须考虑选项(720p多达8个,1080i/1080p多达11 个)。
 
此类HD视频信号的电压需求与480i及480p的需求一致。亮度通道需求1Vpp,同时色彩差异通道需求700mVpp。但HD信号的同步信息却 有所不同,采用了三电平(tri-level)同步。尽管如此,其底端电平仍将随着CVBS、480i 及 480p所依循的传统的300mV单同步(single-sync)脉冲而漂移。由于三电平同步及更快的信号率,720p的同步宽度缩短至 0.54us,1080i短至0.59us,而1080p则可以缩短至0.296us。
 
YPbPr接口应用越来越多,特别是安防视频监控方面,有着特别重要的意义。充分了解YPbPr接口,将有利于我们加大对YPbPr接口的利用,充分发挥YPbPr接口的功能。

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