視頻格式不同的分析 - 各類視頻格式的視頻信號測量與發(fā)生基礎理論知識

3. 不同的視頻格式

以下表格描述了常用標準模擬視頻格式的一些特征：

NTSC：美國國家電視標準委員會

PAL：逐行倒相

SECAM: Systeme Electronic Pour Coleur Avec Memoire

4. 彩色編碼

對于所有的PAL和NTSC格式而言，編碼是基于正交調(diào)幅（QAM）概念的，其中將兩個彩色成分通過象限幅度調(diào)制之后，合并在一起。調(diào)制必須經(jīng)過解碼，因此跟蹤絕對相位需要對彩色信息進行解碼。稱為彩色突發(fā)的參考信號被插入到每行的開始處，它位于水平同步脈沖之后（參閱上述圖3與圖4）。

對于所有的SECAM格式，兩個彩色成分使用兩個不同的子載波頻率進行頻率調(diào)制，之后順序分步在不同的視頻行上。SECAM格式不需要彩色突發(fā)信號。

5. 視頻信號電平

視頻信號電平定義了視頻信號不同部分的電平和范圍。用于定義視頻信號電平的組織是IRE（無線電工程師協(xié)會）。消隱電平對應0 IRE，白色電平對應+ 100 IRE。消隱電平是視頻信號的參考級別（通常為0 V），如下面的圖6所示，如果對信號進行一定的設置，消隱電平和白色電平是不同的。

圖6：視頻信號電平

對于NTSC而言，通常應用7.5 IRE設置，將黑色電平提高為+ 7.5 IRE。對于PAL和SECAM，黑色電平與消隱電平一致，均為0 IRE。

下表根據(jù)視頻格式顯示了不同的視頻信號電平。

模擬合成視頻信號使用75 Ω的輸出阻抗定義為電壓源。當帶75 Ω阻抗的負載時，白色電平同步通常為1 V峰峰值。因此，無負載信號名義上為2 V峰峰值。

6. 隔行掃描概念

所有復合視頻系統(tǒng)使用隔行掃描技術在電視屏幕上顯示視頻圖像。圖7顯示了隔行掃描概念。

圖7：電視屏幕上的隔行掃描

模擬視頻信號包含控制掃描從左到右逐行以及從上到下逐場進行掃描?？刂浦鹦袙呙璧拿}沖稱為水平同步脈沖（H-Sync）。控制垂直掃描的脈沖稱為垂直同步脈沖（V-Sync）。

兩個交叉場合成一個完整幀。第一個場稱為奇數(shù)場，對視頻圖像的奇數(shù)行進行掃描。第二個場稱為偶數(shù)場，對視頻圖像的偶數(shù)行進行掃描。整個過程對每幀進行重復。

另請參閱：
在采集隔行圖像時，哪個場應該作為首個奇數(shù)場或偶數(shù)場？
如何在隔行隔行視頻信號中區(qū)分奇數(shù)場和偶數(shù)場？

7. 活動圖像

掃描得到的活動視頻圖像總是具有4/3的尺寸比例（水平/垂直），它與視頻格式無關。彩色復合視頻信號表明掃描過程要求在每行的左側和右側需要一些附加空間，在活動視頻圖像場的頂部和底部也同樣如此。這個額外的空間包含同步信號、彩色突發(fā)以及其他例如ITS等格式特定的信息，這并不是活動視頻圖像的一部分。大約所有行的90％以及每行的80％都能夠傳送活動圖像信息。如下表所示，精確的數(shù)值依賴于視頻格式。

活動行代表了實際用于傳送圖像和信息的行數(shù)。舉例而言，在NTSC中，每幀的525行中只有480行是傳送圖像信息的。同樣，在每行中，只有在活動行序列中才傳送圖像信息，這比整行的持續(xù)時間短。舉例而言，在NTSC中，63.55 μs中只有52.2μs是活動行持續(xù)時間。幀速率是掃描速度。

8. 灰度圖像和提取線譜輪廓

假設以下條件滿足，下一小節(jié)中的完整NTSC幀掃描圖像對在電視屏幕上可能出現(xiàn)的視頻顯示進行了模擬：

電視能夠顯示整條線，而不僅僅是活動圖像部分。
電視并非將兩個場進行隔行掃描得到完整的圖像幀，而是對整個幀逐行掃描。

掃描從代表偶數(shù)場垂直同步模式的幾行開始掃描（從上到下逐行）。在偶數(shù)場的垂直同步模式之后插入可選的測試信號（ITS）。最后顯示實際的奇數(shù)場活動圖像。

這個過程對偶數(shù)場重復，構成完整的幀。

說明：大多數(shù)行從水平同步脈沖開始，隨后是色彩突發(fā)模式信號。之后的活動圖像（或ITS）顯示強度變化，其中較高的信號電平代表更高的亮度。

位于圖8和圖9底部的提取譜線輪廓顯示了從偶數(shù)場提取的活動視頻信號行。關于視頻電平的更多信息，等參閱之前的視頻信號小節(jié)。

水平同步脈沖一般是簡單的負脈沖，這些脈沖電平低于亮度信號電平。但是，垂直同步信號由分步在多行上的脈沖序列構成，脈沖序列對于奇數(shù)場和偶數(shù)場而言是不同的。圖8和圖9顯示了用于兩種場和三種主要視頻格式的垂直同步模式。

圖8：用于NTSC的場消隱與同步信號

圖9：用于PAL和SECAM的場消隱與同步信號

9. 完整的NTSC幀掃描

圖10顯示了對構成完整NTSC幀的525行進行掃描的結果。

圖10：完整的NTSC幀掃描

圖10是一個灰度圖像，由于它代表了原始NTSC視頻波形的強度圖。色彩信息嵌入到這個波形中，還沒有進行編碼。
您可以看到左邊的信號色彩突發(fā)。點狀模式代表了正弦節(jié)拍的強度圖，構成色彩突發(fā)波形。在解碼之后，色彩突發(fā)看上去像是單色的表面（如果在電視顯示器上可見）。

10. 相關NI產(chǎn)品

對這個主題感興趣的用戶還對以下NI產(chǎn)品感興趣：

函數(shù)、任意、射頻信號發(fā)生器
高速數(shù)字化儀
其他模塊化儀器（數(shù)字萬用表、開關等等）
LabVIEW圖形化編程環(huán)境
SignalExpress交互式軟件環(huán)境