视频格式不同的分析 - 各类视频格式的视频信号测量与发生基础理论知识

3. 不同的视频格式

以下表格描述了常用标准模拟视频格式的一些特征：

NTSC：美国国家电视标准委员会

PAL：逐行倒相

SECAM: Systeme Electronic Pour Coleur Avec Memoire

4. 彩色编码

对于所有的PAL和NTSC格式而言，编码是基于正交调幅（QAM）概念的，其中将两个彩色成分通过象限幅度调制之后，合并在一起。调制必须经过解码，因此跟踪绝对相位需要对彩色信息进行解码。称为彩色突发的参考信号被插入到每行的开始处，它位于水平同步脉冲之后（参阅上述图3与图4）。

对于所有的SECAM格式，两个彩色成分使用两个不同的子载波频率进行频率调制，之后顺序分步在不同的视频行上。SECAM格式不需要彩色突发信号。

5. 视频信号电平

视频信号电平定义了视频信号不同部分的电平和范围。用于定义视频信号电平的组织是IRE（无线电工程师协会）。消隐电平对应0 IRE，白色电平对应+ 100 IRE。消隐电平是视频信号的参考级别（通常为0 V），如下面的图6所示，如果对信号进行一定的设置，消隐电平和白色电平是不同的。

图6：视频信号电平

对于NTSC而言，通常应用7.5 IRE设置，将黑色电平提高为+ 7.5 IRE。对于PAL和SECAM，黑色电平与消隐电平一致，均为0 IRE。

下表根据视频格式显示了不同的视频信号电平。

模拟合成视频信号使用75 Ω的输出阻抗定义为电压源。当带75 Ω阻抗的负载时，白色电平同步通常为1 V峰峰值。因此，无负载信号名义上为2 V峰峰值。

6. 隔行扫描概念

所有复合视频系统使用隔行扫描威廉希尔官方网站 在电视屏幕上显示视频图像。图7显示了隔行扫描概念。

图7：电视屏幕上的隔行扫描

模拟视频信号包含控制扫描从左到右逐行以及从上到下逐场进行扫描。控制逐行扫描的脉冲称为水平同步脉冲（H-Sync）。控制垂直扫描的脉冲称为垂直同步脉冲（V-Sync）。

两个交叉场合成一个完整帧。第一个场称为奇数场，对视频图像的奇数行进行扫描。第二个场称为偶数场，对视频图像的偶数行进行扫描。整个过程对每帧进行重复。

另请参阅：
在采集隔行图像时，哪个场应该作为首个奇数场或偶数场？
如何在隔行隔行视频信号中区分奇数场和偶数场？

7. 活动图像

扫描得到的活动视频图像总是具有4/3的尺寸比例（水平/垂直），它与视频格式无关。彩色复合视频信号表明扫描过程要求在每行的左侧和右侧需要一些附加空间，在活动视频图像场的顶部和底部也同样如此。这个额外的空间包含同步信号、彩色突发以及其他例如ITS等格式特定的信息，这并不是活动视频图像的一部分。大约所有行的90％以及每行的80％都能够传送活动图像信息。如下表所示，精确的数值依赖于视频格式。

活动行代表了实际用于传送图像和信息的行数。举例而言，在NTSC中，每帧的525行中只有480行是传送图像信息的。同样，在每行中，只有在活动行序列中才传送图像信息，这比整行的持续时间短。举例而言，在NTSC中，63.55 µs中只有52.2µs是活动行持续时间。帧速率是扫描速度。

8. 灰度图像和提取线谱轮廓

假设以下条件满足，下一小节中的完整NTSC帧扫描图像对在电视屏幕上可能出现的视频显示进行了模拟：

电视能够显示整条线，而不仅仅是活动图像部分。
电视并非将两个场进行隔行扫描得到完整的图像帧，而是对整个帧逐行扫描。

扫描从代表偶数场垂直同步模式的几行开始扫描（从上到下逐行）。在偶数场的垂直同步模式之后插入可选的测试信号（ITS）。最后显示实际的奇数场活动图像。

这个过程对偶数场重复，构成完整的帧。

说明：大多数行从水平同步脉冲开始，随后是色彩突发模式信号。之后的活动图像（或ITS）显示强度变化，其中较高的信号电平代表更高的亮度。

位于图8和图9底部的提取谱线轮廓显示了从偶数场提取的活动视频信号行。关于视频电平的更多信息，等参阅之前的视频信号小节。

水平同步脉冲一般是简单的负脉冲，这些脉冲电平低于亮度信号电平。但是，垂直同步信号由分步在多行上的脉冲序列构成，脉冲序列对于奇数场和偶数场而言是不同的。图8和图9显示了用于两种场和三种主要视频格式的垂直同步模式。

图8：用于NTSC的场消隐与同步信号

图9：用于PAL和SECAM的场消隐与同步信号

9. 完整的NTSC帧扫描

图10显示了对构成完整NTSC帧的525行进行扫描的结果。

图10：完整的NTSC帧扫描

图10是一个灰度图像，由于它代表了原始NTSC视频波形的强度图。色彩信息嵌入到这个波形中，还没有进行编码。
您可以看到左边的信号色彩突发。点状模式代表了正弦节拍的强度图，构成色彩突发波形。在解码之后，色彩突发看上去像是单色的表面（如果在电视显示器上可见）。

10. 相关NI产品

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