模拟视频介绍.doc

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视频硬件培训方案-模拟视频参数和测试介绍
1. 模拟视频基础
模拟视频是一种用于传输图像和声音的并且随时间连续变化的电信号。视频换面其实是一系列静止图像的组合，这些图像切换的足够快，使得换面看起来是连续运动的，如图1所示。每幅静止图像是由扫描线组成的，即沿着显示器从上到下一行接着一行显示的数据线。

图1
为了更好的在显示器上复现视频信号，需要在视频信号中加入同步信号，场同步用来指示新图像的开始，行同步用来指示新扫描线的开始，行同步和场同步信息通常三种方式进行传输：1）单独的行同步和场同步信号；2）单独的复合同步信号；3）嵌入视频信号的复合同步信号。复合同步信号是由场同步和行同步信号组合而成的。
视频是由一幅一幅的静止图像持续构成,对于每一个静止的图像,逐行扫描如图2,每一行都从左到右,从左上角到右下角,到了下一幅图像又开始重复这个过程.早期的电视系统,为了减少每一幅图像的信息量,采用了隔行扫描的方式,如图3,第一幅为奇数行扫描,第二幅变为偶数行扫描,接下来重复这个过程。在隔行扫描方式中两帧图像才为一个完整的图像,这样会造成图像边缘的抖动等不良的现象!目前广播系统中大多数显示系统还是隔行系统,而大多数CRT仍然是隔行扫描,而液晶(LCD),等离子(plasma),计算机显示等都为逐行扫描!

图2 逐行扫描 图3 隔行扫描
场频又称为帧频或刷新频率，即显示器的垂直扫描频率，指显示器每秒所能显示的图象次数，单位为赫兹(Hz)。场频越大，图象刷新的次数越多，图象显示的闪烁就越小，画面质量越高。行频分别与场频、分辨率成正比，场频越高或者水平线数越多，要求的行频也越高。反过来说，行频越高，则允许显示器分辨率可变范围越大，场频也越高，显示器越好.
行频=场频*电子束水平扫描线数÷0.93
所谓带宽是显示器视频放大器通频带宽度的简称，一个电路的带宽实际上是反映该电路对输入信号的响应速度。带宽越宽，惯性越小，响应速度越快，允许通过的信号频率越高，信号失真越小，它反映了显示器的解像能力。带宽低，则信号失真太大，带宽高，会造成不必要的浪费。这是因为带宽达到一定值后若再增加，对某一频率的信号来说其波形的改善十分有限，而为增加带宽所付的代价却非常昂贵，所以要折衷考虑。
带宽=场频*(电子束水平扫描线数÷0.93)*(每条水平扫描线上的像素个数÷0.8)
我们常说的视频多少乘多少，严格来说不是分辨率，而是视频的高/宽像素值。分辨率是用于度量图像内数据量多少的一个参数，通常表示成ppi（每英寸像素Pixel per inch），那个视频的320X180是指它在横向和纵向上的有效像素，窗口小时ppi值较高，看起来清晰；窗口放大时，由于没有那么多有效像素填充窗口，有效像素ppi值下降，就模糊了。（放大时有效像素间的距离拉大，而显卡会把这些空隙填满，也就是插值，插值所用的像素是根据上下左右的有效像素“猜”出来的“假像素”，没有原视频信息）习惯上我们说的分辨率是指图像的高/宽像素值，严格意义上的分辨率是指单位长度内的有效像素值ppi。差别就在这里。图像的高/宽像素值的确和尺寸无关，但单位长度内的有效像素值ppi和尺寸就有关了，显然尺寸越大ppi越小
标清Standard Definition
一般显示器定义480或者576交错(隔行)扫描为标清,通常称为480i和576i, 除了CRT显示器外对于4:3的固定像素的显示器,其分别率为720*480i或者720*576i,对于16:9的格式分别率为960*480i或者960*576i
增强清晰度 Enhanced Definition
一般定义480或者576逐行扫描为增加清晰, 通常称为480p和576p, 除了CRT显示器外对于4:3的固定像素的显示器,其分别率为720*480p或者720*576p,对于16:9的格式分别率为960*480p或者960*576p
SD和ED的区别在于前者为隔行扫描,后者为逐行扫描
高清 High Definition
高清一般定义720逐行(720p)和1080隔行(1080i)以上为高清, 除了CRT显示器外对于16:9的显示设备一般分别率为1280 × 720p or 1920 × 1080i,CRT通常以电子束扫描方式显示图像，目前常用中心节距为0.67mm,清晰度指标受栅网结构的影响较大，达到720电视线是很困难的，虽然中心节距有减小的余地，但会使图象不透亮。经过大量摸底测试后，将高清图象清晰度指标定为620电视线以上
PAL
PAL是phase alternation line的简称，是电视制式的一种，主要用于中国、欧洲等国家和地区。该标准每秒25帧，电视扫描线为625线，奇场在前，偶场在后，标准的数字化PAL电视标准分辨率为720*576, 24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3。
NTSC
NTSC是National Television Systems Committee的简称，是电视制式的一种，主要用于美、日等国家和地区，该标准每秒29.97帧（简化为30帧），电视扫描线为525线，偶场在前，奇场在后，标准的数字化NTSC电视标准分辨率为720*486, 24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3。

2. 标清测试指标
项目
单位
测试设备
测试条件
DVB-C广电要求
IPTV要求
白电平幅度（视频）
mV
DVM400、SFQ、音视频测试仪（Tektronic VM700T）电视机
CCITT033.GTS；line35；Bar LineTime；读取Bar level
700±20（广电±30）
700±40
行同步幅度（视频）
CCITT033.GTS；line35；Bar LineTime；读取Sync level
300±9(广电±20)
285～325
视频总幅度
CCITT033.GTS；line35；Bar LineTime；读取Sync to bar top
1000±30（广电无此项）
不作要求
K系数
%
CCITT033.GTS；line35；K-Factor；读取K-2T
≤3
≤5
亮-色增益差
%
CCITT033.GTS；line35；Chrominance Gain Delay；读取Chroma Gain
±5
±5
亮-色时延差
ns
CCITT033.GTS；line35；Chrominance Gain Delay；读取Chroma Gain
≤30（广电要求50）
≤100
亮度非线性
%
CCITT033.GTS；line35；Luminance Nonlinearity；读取pk-pk
±5（广电要求±8）
±5
行同步脉冲前沿抖动
ns
CCITT033.GTS；Jetter；读时间(ns)
≤20（广电无此项）
≤35
连续随机杂波信噪比
dB
CCITT033.GTS；line22；Noise Spectrum；读取Noise level
≥56(计权)
≥56(计权)
微分增益
%
CCITT033.GTS；line612；DG DP；读取DG pk-pk
≤5
≤5(无特别要求)
微分相位
°
CCITT033.GTS；line612；DG DP；读取DP pk-pk
≤5
≤5(无特别要求)
视频频率响应
0.5MHz
dB
CCITT018.GTS；line612；MultiBurst；分别读取各段的值

±0.5
1

±0.5
2

±0.5
4

±0.5
4.8

±0.5
5.8

–4,+0.5

3.标清复合视频测试方法：
介绍CVBS信号的测量方法，测量工具采用Tektronic VM700，测试信号采用CODEC43，该信号中包括了测试中需要的CCIR17、100% Color Bar、Black Field、Multiburst、Sinx/x等信号，测试不同的指标需要用到不同的信号，这些信号分布在不同的行里面。

3-1.视频输出幅度（白电平幅度）
测试信号：含有白电平的信号，常用CCIR17（Line33）

测试方法：用VM700里的Bar and Linetime 测试，正常的Bar Level会是700mV，这也是白电平的幅度。如果偏大或偏小，可以通过调节增益电阻来调整这个参数。
对图像影响：这个值太小，图像会偏暗，太大，图像会偏亮

3-2.行同步幅度
测试信号：含有同步头的任何信号

测试方法：用VM700里的Sync Level测试，正常的Sync Level 会是-300mV
对图像影响：会影响对同步头的锁定，如果太大或太小，可能会使TV端对同步头失锁，丢失图像信息。

3-3.K系数
定义：把各种波形失真按人眼视觉特性给与不同评价的基础上来度量图像损伤的一套系统方法。K系数包括行时间波形失真Kb、2T 正弦平方波与条脉冲的幅度比Kpb、2T 正弦平方波失真Kp。
K系数中，取Kb、Kpb、Kp中绝对值最大者，作为K 系数指标。
测试信号：CCIR17（Line33）中的2T脉冲和Bar

测试方法：用VM700里的K Factor 测试，一般的K系数测试指Kpulse/Bar，K2T，Kbar，K50。总的K系数评测值是指这里面的最大值。
对图像影响：任何线性失真都会影响K系数，导致图像出现多重轮廓，造成重影，使清晰度下降

3-4.亮-色增益差
定义：系统输出信号中色度分量增益与亮度分量增益之差，称为色亮增益差Δκ；
测试信号：CCIR17（Line33）

测试方法：用VM700里的ChromaLum Gaindelay测试，亮色增益差亮色增益差是由于色度和亮度信号经过通道时，产生的增益不一样引起
对图像影响：色饱和度失真，类似色饱和度调节不当，Δκ为负，图象色彩变淡、人物神色不佳；Δκ为正，颜色过浓、轮廓不分明，缺乏真实感。

3-5.亮-色延时差
定义：系统输出信号中亮度分量与色度分量的调制包络波形的相应部分在时间关系上出现的差值，称为色度-亮度时延差Δτ, Δτ以纳秒ns为单位，规定色度分量时延大于亮度分量时延为正。
测试信号：CCIR17（Line33）

测试方法：用VM700里的ChromaLum Gaindelay测试，亮色相位差是由于色度和亮度信号经过通道时，产生的相位不一样引起
对图像影响：色度信号与亮度信号不能同时到达显示端，彩色套色不准，在水平方向出现彩色

3-6. 亮度非线性
定义：亮度信号在不同的电平上产生的增益变化
测试信号：CCIR17（Line33）中的5阶波

测试方法：用VM700里的Luminance Non-Linearity测试，正常的会在每个幅值上的增益比较接近，增益差不会超过8%
对图像影响：在黑白画面上，会造成阴暗处和明亮处失去细节，这是由于黑白电平被挤压或受限幅所致。在彩色画面上，影响更加明显，因为人眼对色饱和度比较敏感。

3-7. 连续随机杂波信噪比
定义：视频信号功率和噪声信号功率的比值，常用dB表示
测试信号：50% Grey field或Luma Ramp Field （line22）

测试方法：用VM700里的Noise spectrum测试
对图像影响：噪声太大，会引起图像颗粒状或雪花状干扰，噪声过大，会引起图像难以同步。

3-8. 微分增益
定义：由于图象亮度信号幅度变化引起色度信号幅度的失真
测试信号：带调制的5阶梯波

测试方法：用VM700里的DGDP测试。微分增益失真，发生在色度增益取决于亮度电平时。
对图像影响：微分增益失真时，不能正确地重现色饱和度，一般对红色和黄色尤其显著。

3-9.微分相位
定义：由于图象亮度信号幅度变化引起色度信号相位的失真

测试信号：带调制的5阶梯波

测试方法：用VM700里的DGDP测试。微分相位失真，发生在色度相位取决于亮度电平时。
对图像影响：微分相位失真时，会导致色调失真。

3-10. 视频频率响应
定义：从场频至系统标称截止频率的频带范围内，相对于基准点频率（250kHz）的增益变化，以dB 为单位
测试信号：Multiburst或Sinx/x

测试方法：用VM700里的Multiburst或Sinx/x测试，正常的参数在视频的5.8MHz频带内，信号增益比较平坦，+/-1dB（0～5MHz），+1～-4dB（5MHz）
对图像影响：影响图像清晰度