常见视音频接口技术.pptx

二、二、电视节目的制作方法分类电视节目的制作方法分类1、ESP（Electronic Studio Production）特点：演播室制作方式。设备组成：摄像机、切换台、录像机、录音系统、灯 光系统等。主要摄制特点：在一个大的演播室内制作，可同时用多台摄像机进 行拍摄，可现场切换，现场传播。具有良好的灯光系统，齐备音响、道具和场景等。现场调度自由灵活、方便了制作程序。2、EFP（ELECTRONIC FIELD PRODUCTION）EFP是一种以一整套电视制作设备（摄像机、录像机、转播车等）为一体的现场电视制作拍摄方式，是一种适用于“野外”的电视制作方式。EFP可兼容ENG工作方式。特点：现场采集、现场制作、现场编辑、现场播出。时效性 强，方便现场制作。设备组成：多台摄像机、切换台、录像机、转播车等大型电视制作设备。如：综艺大观。如香港回归、上海APGE会议等。主要摄制特点：对突发事件报道，简化了制作程序，提高工作效率 可以兼容ENG工作方式 具有对现场采集、现场编辑、现场直播功能。传播时效性更强、更快、更难。3、ENG（ELECTRONIC NEWS GATHERING）特点：设备小型轻便、便于携带。设备组成：有一体摄录机、话筒（无线、有线）、灯具、支架、通讯工具等。主要摄制特点：ENG对突发事件报道，能快速反应，机动灵活。如9.11事件报道。ENG设备和人员在现场工作相对灵活，一般一人一机就能完成任务。ENG在突发事件报道中，影响现场因素少。如：战场、火灾现场等。模拟电视视频信号模拟电视视频信号 一、一、黑白电视信号黑白电视信号1、电视原理、电视原理 电视同样也是采用动画的视觉原理构造而成的，其基电视同样也是采用动画的视觉原理构造而成的，其基本原理为顺序扫描和传输图像信号，然后在接收端同本原理为顺序扫描和传输图像信号，然后在接收端同步再现。电视图像扫描是由隔行扫描组成场，由场组步再现。电视图像扫描是由隔行扫描组成场，由场组成帧，一帧为一幅图像。定义每秒钟扫多少帧为帧频成帧，一帧为一幅图像。定义每秒钟扫多少帧为帧频每秒钟扫描多少场为场频每秒钟扫描多少行为行频。每秒钟扫描多少场为场频每秒钟扫描多少行为行频。2、场频和帧频、场频和帧频 我国的电视画面传输率是每秒我国的电视画面传输率是每秒25帧、帧、50场。场。25Hz的帧的帧频能以最少的信号容量有效地满足人眼的视觉残留特频能以最少的信号容量有效地满足人眼的视觉残留特性性50Hz的场频隔行扫描，把一帧分成奇、偶两场，奇的场频隔行扫描，把一帧分成奇、偶两场，奇偶的交错扫描相当于有遮挡板的作用。这样，在其它偶的交错扫描相当于有遮挡板的作用。这样，在其它行还在高速扫描时，人眼不易觉察出闪烁，同时也解行还在高速扫描时，人眼不易觉察出闪烁，同时也解决了信号带宽的问题。由于我国的电网频率是决了信号带宽的问题。由于我国的电网频率是50Hz，采用采用50Hz的场刷新率可以有效地去掉电网信号的干扰。的场刷新率可以有效地去掉电网信号的干扰。3、全电视信号、全电视信号 电视信号中除了图像信号以外，还包括同步信号。所谓同步是指摄像端（发送端）的行、场扫描步调要与显像端（接收端）扫描步调完全一致，即要求同频率、同相位才能得到一幅稳定的画面。一帧电视信号称为一个全电视信号，它又由奇数场行信号和偶数场行信号顺序构成。4、分解率、分解率 电视的清晰度一般用垂直方向和水平方向的分解率来表示。垂直分解率与扫描行数密切相关。扫描行数越多越清晰、分解率越高。我国电视图像的垂直分解率为575行或称575线。这是一个理论值，实际分解率与扫描的有效区间有关，根据统计，电视接收机实际垂直分解率约400线。水平方向的分解率或像素数决定电视信号的上限频率。最复杂的电视图像莫过于黑白方块交错排列的图案，而方块的大小由分解率决定。根据这种图案，可以计算出电视信号逐行扫描时的信号带宽约为10MHz而隔行扫描时的信号带宽约为5MHz。我国目前规定的电视图像信号的标称频带宽度为6MHz，根据带宽，可以反推出理论上电视信号的水平分解率约630线。5、伴音、伴音 音频信号的频率范围一般为20Hz20KHz，其频带比图像信号窄得多。电视的伴音要求与图像同步，而且不能混迭。因此一般把伴音信号放置在图像频带以外，放置的频率点称为声音载频，我国电视信号的声音载频为6.5MHz，伴音质量为单声道调频广播。二、二、彩色电视信号彩色电视信号1、彩色与黑白电视信号的兼容、彩色与黑白电视信号的兼容 黑白电视只传送一个反映景物亮度的电信号就行了，而彩色电视除了传送亮度信号以外还要传送色度信号。所谓黑白电视与彩色电视的兼容是指黑白电视机接收彩色电视信号时能够产生相应的黑白图像而彩色电视机在接收黑白电视信号时也能产生相应的黑白电视图像。也即电视台发射一种彩色电视信号，黑白和彩色电视都能正常工作。2、兼容的实现、兼容的实现 在彩色电视信号中首先必须使亮度和色度信号分开传送，以便使黑白电视和彩色电视能够分别重现黑白和彩色图像。用YUV空间表示法就能解决这个问题。采用YUV空间还可以充分利用人眼对亮度细节敏感而对彩色细节迟钝的视觉特性，大大压缩色度信号的带宽。我国规定的亮度信号带宽为6MHz，而色度信号U、V的带宽分别仅为1.3MHz。色度信号的高频分量几乎都被压缩掉了，如果仅靠两个1.3MHz的色信号来反映图像细节将会使图像模糊，界限不清楚。实际上由于亮度信号具有6MHz的带宽，其细节是很清晰的，用它完全可以补偿色度信号缺少高频分量的缺陷。这种用亮度信号来补偿色度信号高频不足的方法称为高频混合法，它类似于大面积着色原理，图像细节完全依靠黑白细节来满足。尽量压缩彩色电视信号的频带宽度，使其与黑白电视信号的带宽相同。为了解决信号频带的兼容问题，采用频谱交错的方法，把两个1.3MHz的色度信号频谱间插在亮度信号频谱的高端，这是因为亮度信号的频谱高端信号较弱，而且间隔较大。这样既不增加6MHz的带宽，又不会引起亮度和色度信号的混乱，而且也不会与伴音信号混叠。除了新设置的色同步信号以外，应采用与黑白电视信号完全一致的行、场扫描以及消隐、同步等控制信号。色度的同步信号是叠加在行消隐脉冲之上，这样可以保证彩色电视与黑白电视的扫描和同步完全一致。黑白电视在接收到彩色全电视信号以后，可从中获取黑白电视信号，实现彩色电视与黑白电视的兼容。模拟视频信号接口模拟视频信号接口 (一)VGA接口 VGA接口又称(S-Dub)，这是源于电脑的输入接口，由于CRT显示器无法直接接受数字信号的输入，所以显卡只能采取将模拟信号输入显示器的方式来获得画面。而VGA就是将模拟信号传输到显示器的接口。VGA接口与VGA线VGA接口上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。(二二)TV接口接口 TV接口又称RF射频输入，毫无疑问，这是在电视机上最早出现的接口。TV接口的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离/解码的过程输出成像。由于需要较多步骤进行视频、音视频混合编码，所以会导致信号互相干扰，所以它的画质输出质量是所有接口中最差的。TV输入接口(三三)复合视频（复合视频（COMPOSITE VIDEO）复合视频接口是一种就普遍和常见的视频接口，顾名思义就是把视频信号的色度和亮度复合在一起进行传输的视频信号。在物理上，复合视频接口有“芯”和“皮”，“芯”传递的是复合视频信号，“皮”就是接口外壳（接地）。因为色度和亮度的的频率会相互干扰和影响，因此复合视频信号总的来说质量一般，因此，其也主要应用在家庭用的音视频设备或者要求不是很高的视频监控设备中，比如VCD、DVD、摄像机等。复合视频接口有两种接口：分别是RCA接口和BNC接口。RCA接口就是通常所说的莲花头和莲花座，BNC接口就是BNC头和BNC座。RCA接口和S-VIDEO接口 BNC接口 RCA接口既可以用在复合视频接口，也可以用在音频接口，如果用在音频接口的话，通常又叫做3.5莲花头（座）。至于RCA接口和BNC接口在实用中有什么区别，答案是没有区别，关键看设备上的接口，设备如果是BNC座，那就用同轴电缆线做BNC头，设备如果是RCA座，那么还是用同轴电缆做RCA头。当然家用的音视频设备比较多用RCA接口，而专业制作设备比较多用BNC接口做视频接口。莲花头(四四)S-VIDEO接口接口 S-Video接口又称亮色分离接口，是一种专业视频标准接口，只传输视频信号，与音频无关。S代表Separate，是分离的意思，将视频信号的色度信号C和亮度信号Y进行分离，分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，同时降低信号之间的互扰，减轻视频节目输出时亮度和色度相互干扰的问题，以得到更佳的显示效果。S-Video接口输出接口支持设备的最大显示分辨率为1024x768。目前市场上常见的S接口有三种：4针、7针和9针。(五五)分量视频（分量视频（COMPONENTVIDEO）我们知道红、绿、蓝是色彩显示原理中的三种原色，称为三基色。通过将这3种色彩直接提取出来的画面将更加的清晰、色彩更加逼真。在YUV中，“Y”代表明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值；而“U”和“V”表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述图像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。“亮度”是通过RGB输入信号来创建的，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。色度则定义了颜色的两个方面色调与饱和度，分别用Cr和Cb来表示。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异，而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异，此即所谓的色差信号，也就是我们常说的分量信号（Y、R-Y、B-Y）。色差分量视频信号端口 色差分为逐行和隔行显示，一般来说分量接口上面都会有几个字母来表示逐行和隔行的。用Y/Cb/Cr表示的是隔行，用Y/Pb/Pr表示则是逐行，如果电视只有Y/Cb/Cr分量接口的话，则说明电视不能支持逐行分量，而用Y/Pb/Pr分量接口的话，便说明支持逐行和隔行2种分量了。传输长度 模拟复合视频：小于等于10米；S-Video接口：长度一般在3M之内，最长不能超过5M；分量视频：小于等于10米。数字视频信号接口数字视频信号接口 (一一)SCART接口接口 SCART接口是一种欧洲通用视频接口，具有输入和输出功能，支持三种视频信号格式，即CVBS(复合全电视信号)，YC(分量视频信号)和RGB，输入的信号格式可以通过MCU检测SCART接口的FB引脚的电平，如果小于1V则为RGB，否则为CVBS/YC。SCART接口与SCART线(二二)DVI接口接口 DVI全称为Digital Visual Interface。目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。(三三)HDMI接口接口 HDMI接口是最近才出现的接口，它同DVI一样是采用全数字化信号的传输，但是不同的是，HDMI接口不但可以提供全数字的视频信号，而且还可以同时传输音频。就好像又回到了有线的射频接口一样，只是不一样的是，采用全数字化的信号传输不会像射频那样出现视频与音频干扰导致画质不佳的情况。HDMI接口HDMI连接线这种接口由于可以同时传输音频与视频，而且是采用全数字信号，所以在家用数字电视上应用非常广。如果收看国家高清信号电视的话，需要购买电视机顶盒，而机顶盒与电视连接就需要使用HDMI接口。(四四)SDI接口接口 SDI接口是数字分量串行接口(serial digital interface)的首字母缩写。SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号，对于16：9格式图像，能传送360Mb/s的信号。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。SDI接口(五五)SDTI接口接口 SDTI接口是由SDI接口（SMPTE259M）发展而来，码率为270Mbps或360Mbps，支持净码率在34Mb/s以上的高码率可通过多个连接来实现。SDTI支持多种格式，如DVCPRO，DVCPRO50，BetacamSX，Digital-S，DVCAM，M-JPEG，MPEG-2等，可用于高于实时的速度传输，如多倍速下载适用于传统演播室环境，直接支持切换台、录像机和切换矩阵，但不太适应双向传输。SDTI接口形状与SDI相同，使用与SDI相同的电缆、分配放大器和路由器，电缆长度可达300m。模拟音频接口模拟音频接口 市场上几乎所有音频接口都被人形象的分成两类：“公头”和“母头”，“公头”对应“接头”，“母头”对应“插孔”。(一一)XLR接口接口 XLR俗称卡侬头，有三针插头和锁定装置组成。由于采用了锁定装置，XLR连接相当牢靠。XLR接口通常在麦克风、电吉他等设备上能看到，但它不一定是平衡接口，因为平衡接口的传输实现方式是比较复杂的，对电路的要求也比较高。XLR接口(二二)TRS（三芯）接口（三芯）接口 TRS（三芯）接口用于立体声信号的传输，目前能看到的TRS接口有三个尺寸规格，分别是2.5mm、3.5mm和6.22mm接头。2.5mm接头在手机类便携轻薄型产品上比较常见，因为接口可以做的很小；3.5mm（小三芯）接口在PC类产品以及家用设备上比较常见，也是我们最常见到的接口类型；6.22mm接头是为了提高接触面以及耐用度设计的模拟接头，常见于监听等专业音频设备上。6.22、3.5、2.5mm立体声接头 3.5MM立体声接口立体声接口3.5mm立体声接头 3.5mm立体声接口又叫做小三芯接口，这是我们目前看到的最主要的声卡接口，绝大部分消费类声卡（包括板载声卡）都在使用这类接口。3.5mm立体声接口母口(三三)TS（两芯）接口（两芯）接口 TS（两芯）接口用于单声道信号的传输（如麦克风），常见的有1/4 TS（大二芯）与1/8 TS（小二芯）两种。四分之一英寸（大二芯）TS音频接头。(四四)RCA模拟音频接口模拟音频接口RCA接头就是常说的莲花头，利用RCA线缆传输模拟信号是目前最普遍的音频连接方式。RCA转3.5mm接口 每一根 RCA线缆负责传输一个声道的音频信号，所以立体声信号，需要使用一对线缆。对于多声道系统，就要根据实际的声道数量配以相同数量的线缆。立体声RCA音频接口，一般将右声道用红色标注，左声道则用蓝色或者白色标注。RCA接口 一些双声道专用声卡上我们常可以见到RCA接口，上图是傲王的一块声卡产品，采用了RCA模拟输出。与3.5mm接口一样，这样的接口同样能够传输数字信号。数字音频接口标准数字音频接口标准 数字接口的优势在于它“说一是一”，在传输中有较强的抗干扰能力，即便出现误码，一些编码方式也能够对其进行修正，因此信号的可靠性对比模拟信号有着不可比拟的优势。(一一)AES/EBU AES/EBU的全称是Audio Engineering Society/European Broadcast Union（音频工程师协会/欧洲广播联盟），现已成为专业数字音频较为流行的标准。大量民用产品和专业音频数字设备如CD机、DAT、MD机、数字调音台、数字音频工作站等都支持AES/EBU。AES/EBU是一种通过基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议。它无须均衡即可在长达100m的距离上传输数据，如果均衡，可以传输更远距离。它提供两个信道的音频数据（最高24比特量化），信道是自动计时和自同步的。它也提供了传输控制的方法和状态信息的表示(channel status bit)和一些误码的检测能力。它的时钟信息是由传输端控制，来自AES/EBU的位流。它的三个标准采样率是32kHz、44.1kHz、48kHz，当然许多接口能够工作在其它不同的采样率上。AES/EBU的普通物理连接媒质有：（1）平衡或差分连接，使用XLR（卡侬）连接器的三芯话筒屏蔽电缆，参数为阻抗110，电平范围0.2V5Vpp，抖动为20ns。（2）单端非平衡连接，使用RCA插头的音频同轴电缆。（3）光学连接，使用光纤连接器。(二二)S/PDIF S/PDIF（Sony/Philips Digital Interface，索尼和飞利浦数字接口）是由SONY公司与PHILIPS公司联合制定的一种数字音频输出接口。该接口广泛应用在CD播放机、声卡及家用电器等设备上，能改善CD的音质，给我们更纯正的听觉效果。该接口传输的是数字信号，所以不会像模拟信号那样受到干扰而降低音频质量。需要注意的是，S/PDIF接口是一种标准，通常做民用级用。同轴数字接口和光线接口都属于S/PDIF接口的范畴。两声道模拟输出和光纤+同轴输出 1、数字同轴接口、数字同轴接口左为RCA同轴数字接口；右边为BNC接口 同轴音频接口（Coaxial），标准为SPDIF（Sony/Philips Digital InterFace），是由索尼公司与飞利浦公司联合制定的，在视听器材的背板上有Coaxial作标识，主要是提供数字音频信号的传输。它的接头分为 RCA和BNC两种。同轴线缆有两个同心导体，导体和屏蔽层共用同一轴心。同轴线缆是由绝缘材料隔离的铜线导体，阻抗为75欧姆，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。2、BNC接口接口 其优点是阻抗恒定，传输频带较宽，优质的同轴电缆频宽可达几百兆赫。同轴数字传输线标准接头采用BNC头，其阻抗是75，与75的同轴电缆配合，可保证阻抗恒定，确保信号传输正确。传输带宽高，保证了音频的质量。虽然同轴数字线缆的标准接头为BNC接头，但市面上的同轴数字线材多采用RCA接头。3、光纤接口、光纤接口 光纤（Optical）以光脉冲的形式来传输数字信号，其材质以玻璃或有机玻璃为主。光纤同样采用S/PDIF接口输出，其是带宽高，信号衰减小，常常用于连接DVD播放器和AV功放，支持PCM数字音频信号、Dolby以及DTS音频信号。光纤接口能够转接一个长光头，兼容3.5mm立体声接口，体积上的优势令其更容易在便携类随身听上看到。IT接口 (一一)1394接口接口 DV机的输入/输出接口中都具备IEEE1394接口，IEEE1394接口也称“火线”接口，索尼称i.LINK接口。IEEE1394总线是目前为止计算机技术中最快的高速串行总线，最高的传输速度为400Mbps/s。它如同USB一样，支持即插即用，标准的1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号，相对于模拟视频接口，1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失，所以数码摄像机就是通过1394端口把数码摄像带中的内容传输到个人电脑中去，然后可以运用各种视频编辑软件进行影像编辑。1394卡是采用IEEE1394标准的接口卡，是一种数据传输卡，也可以说是一种接口转换卡，它将外接的1394接口转换为与电脑主板插槽相配合的插卡。实际上它并不具备视频信号采集功能，仅相当于一个数据传输接口。(二二)RS-232C/RS-422A接口接口 在非线性编辑系统中计算机和录像机通信时，遥控接口必不可少，利用遥控接口能使非线性编辑机具备控制录像机动作的功能。早期的控制接口主要应用在录像机上，多用RS-422或RS-232接口对录像机进行控制，现在越来越多的广播与电视传输设备、码流处理设备都带有RS232接口，用于软件升级和故障诊断。随着计算机设备和网络对广播电视领域的影响，出现了RS-485接口。目前，在非线性编辑系统中常用RS-232C和RS-422A接口，RS-485接口主要应用于大型视音频矩阵的控制面板与主机的通讯。RS-232C接口与RS-422A接口