《信号处理技术》PPT课件.ppt
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1、信号处理技术信号处理技术 认识演示系统音频与视频的基本知识目 的提供视频系统的结构需要叙述信号功能与它不同的原理叙述信号功能与它不同的原理叙述不同的部件与它的功能叙述不同的部件与它的功能解释线缆对信号传输的引响解释线缆对信号传输的引响提议数种补偿或克服类似的问题提议数种补偿或克服类似的问题视频信号与格式n n视频信号的分层n n频率与分辨率 n n模拟与数码SDISDI信号信号DVIDVI信号信号n nHDTV信号n n连接器与连接种类视频系统部件n n接口与其操作功能n n分配放大器与其操作功能n n切换器与其操作功能n n矩阵切换器与其操作功能n n信号处理器信号的传输n n信号衰退n n
2、电频/峰值n n带宽n n双绞线产品n n光导纤维术视频信号与格式视频信号与格式n n视频信号的分层n n频率与分辨率 n n模拟与数码SDISDI信号信号DVIDVI信号信号n nHDTV信号n n连接器与连接种类视频信号的分层视频信号的标准n nNational Television Standards Committee National Television Standards Committee(NTSC)(NTSC)日本与北美洲日本与北美洲(4.43&3.58)(4.43&3.58)n nPhase Alternating Line(PAL)Phase Alternating Li
3、ne(PAL)亚洲,英国,欧洲亚洲,英国,欧洲 n nSEquential Couleur Avec Memoire(SECAM)SEquential Couleur Avec Memoire(SECAM)法国与苏联法国与苏联n nATSC(Advanced Television Standards ATSC(Advanced Television Standards Committee)Committee)未来电视广播未来电视广播-HDTV-HDTV 1717种不同标准种不同标准PAL制式信号n n开始于开始于19671967n n扫描扫描625 625 线,线,50 50 赫兹,隔行扫描赫
4、兹,隔行扫描n n色调较均匀和稳定色调较均匀和稳定n n彩色副调频彩色副调频:4.43:4.43 兆赫兹兆赫兹n n2424种不同种不同PALPAL标准标准回顾视频格式n nRGBHV=RGBHV=五芯线五芯线n nRGBs=RGBs=四芯线四芯线n nRGsB/RsGsBs=RGsB/RsGsBs=三芯线三芯线n n分量视频分量视频 =三芯线三芯线n nS-S-视频视频 (Y/C)=(Y/C)=双芯线双芯线n n复合视频复合视频 =单芯线单芯线n n射频射频(RF)(RF)译码译码编码编码为什么会有不同视频格式的存在?1.1.不同视频系统的需求2.2.在小空间传输相似信号3.3.图像必须1.
5、有锐度有锐度2.更好的彩色更好的彩色3.更多分辨率(解析度)更多分辨率(解析度)4.4.“带宽”限制处理法 高至低n nRGB 和同步信号复合成一个信号 编码(ENCODE)处理法 低至高 n n一个信号分离成RGB 与同步信号 译码(DECODE)RGBHV 是.n nn全部视频信号的基本元素全部视频信号的基本元素全部视频信号的基本元素n nnRGB RGB RGB 代表彩色信息代表彩色信息代表彩色信息n nnHV HV HV 代表同步信号代表同步信号代表同步信号 水平水平水平 垂直垂直垂直 REDRED GREENGREEN BLUEBLUE什么是同步?n n是定时脉冲,确保每一个讯息准确
6、地放映在正确的位置 水平频率代表每一秒形成的线条种数水平频率代表每一秒形成的线条种数n n千赫兹千赫兹 /秒,秒,48.148.1千赫兹千赫兹垂直频率代表每一秒形成的画面次数垂直频率代表每一秒形成的画面次数n n赫兹赫兹/秒,秒,6060赫兹赫兹视频信号的五个元素n n象素讯息红红绿绿 蓝蓝n n位置 水平同步水平同步垂直同步垂直同步 使用F型插座式连接器最低质量视频格式 射频信号n n电视频道电视频道 有线电视,有线电视,无线电视无线电视 频道带宽会限制图像质量频道带宽会限制图像质量n n包括包括 视频信号视频信号 音频信号音频信号 环绕立体音响环绕立体音响 字幕字幕n n大约有大约有707
7、0播道在一个模拟播道在一个模拟广播视频系统广播视频系统 稍微好些 复合视频信号比射频信号稍微好些 独一视频图像独一视频图像n n所有视频讯息将通过单芯线传输 RGBHV RGBHV 信号全部复合在一起信号全部复合在一起n n最普遍的视频格式n n问题 彩色失误彩色失误 细节低细节低S-视频信号(或称 Y/C)n n质量胜过于复合视频信号质量胜过于复合视频信号n n用于用于用于用于S-S-视频信号的视频信号的视频信号的视频信号的4-4-针微针微针微针微型型型型DINDIN插座或插座或插座或插座或 BNC BNC 端口端口端口端口(共二端共二端共二端共二端)一芯带亮度一芯带亮度 (Y)(Y)一芯带
8、色度一芯带色度 (C)(C)n n彩色较纯净,彩色较纯净,无色度蠕动无色度蠕动现象现象 色度与亮度分离色度与亮度分离分量视频信号n n三芯线三芯线:Y,R-Y,B-Y Y,R-Y,B-Y 元件元件n nYUVYUVn nY Pr PbY Pr Pbn nYRBYRBn nY Cr CbY Cr Cb减色系统减色系统n n无色彩调节无色彩调节n n遍用在遍用在HDTVHDTV设备设备RGBHV 信号是.n n全基本视频元素全基本视频元素已被分隔已被分隔n n不需编码或译码不需编码或译码5-5-芯线最好芯线最好!RGB 同步种类n n有多种方式传输同步信号有多种方式传输同步信号 RGBHV-RGB
9、HV-分离水平与垂直同步分离水平与垂直同步n nVGA VGA 计算计标准输出计算计标准输出 RGBS-RGBS-复合同步复合同步n n旧产品旧产品 RGsB-RGsB-绿带同步绿带同步n nSUN,SGI,SUN,SGI,工作站系统工作站系统 RsGsBs-RsGsBs-红绿蓝带同步红绿蓝带同步n nSGI SGI 工作站工作站回顾信号的处理信号源信号源译码矩阵译码矩阵Y/CY/C复合器复合器复合输出复合输出用那一类信号?用那一类信号?DVD PlayerDVD PlayerCompositeCompositeYCYCYUVYUVLCD ProjectorLCD ProjectorCompo
10、siteCompositeYCYCRGBRGB回顾信号的处理n nRGBHV RGBHV 信号信号=五芯线五芯线n nRGBSRGBS信号信号=四芯线四芯线n nRGsBRGsB和和RsGsBsRsGsBs信号信号=三芯线三芯线n n分量视频分量视频 =三芯线三芯线n nS-S-视频信号视频信号=双芯线双芯线n n复合视频信号复合视频信号=单芯线单芯线n n射频射频 (RF)(RF)译码译码编码编码高解析度高解析度RGBRGB视频视频,主要是计主要是计算机信号算机信号任何一方任何一方低解析低解析度视频度视频频率与分辨率数字为代表数字代表了什么?(实例)n n分辨率(解析度)分辨率(解析度)10
11、24 x 7681024 x 768 映幕中的象素数量映幕中的象素数量n n垂直频率垂直频率60 60 赫兹赫兹 每一秒形成的画面次数每一秒形成的画面次数n n水平频率水平频率48.1 48.1 千赫兹千赫兹 每一秒形成的线条种数每一秒形成的线条种数n n视频信号频率视频信号频率70.8 70.8 兆赫兹兆赫兹 每一秒形成的象素数量每一秒形成的象素数量分辨率(解析度)1024 x 768象素象素象素象素1024 x 7681024 x 768计算机分辨率(解析度)计算机分辨率(解析度)计算机分辨率(解析度)计算机分辨率(解析度)在摄影界,线条就是代表垂直线内的在摄影界,线条就是代表垂直线内的象
12、素数象素数在电脑界,线条总是代表水平线在电脑界,线条总是代表水平线注意直直直直线线线线垂直频率 60 赫兹n n代表每秒形成的画面次数n n或称更新速更新速率率n n更高速度等于更少摇曳更少摇曳动画面显得更平滑动画面显得更平滑减少眼睛废神减少眼睛废神水平频率 48.1 千赫兹n n代表每秒形成的线条种数每画条横线需要多长时间呢每画条横线需要多长时间呢?n n更高速率表示图象更清晰n n计算法(实际线条实际线条 解析度解析度)乘乘(更新速率更新速率)(801(801线条线条)乘乘 (60(60赫兹赫兹)等于等于 48.148.1千赫兹千赫兹视频频率 70.8 兆赫兹n n每一秒形成的象素数量每一
13、秒形成的象素数量n n或称;或称;信号频率信号频率 视频带宽视频带宽n n频率越高,更多细节频率越高,更多细节 正确测量图像品质的正确测量图像品质的“可能性可能性”象素象素x x画线画线x x更新速率更新速率n n难度是把原来的图像准确地复制出难度是把原来的图像准确地复制出来来 设备必须能够准确地复制每一个象素设备必须能够准确地复制每一个象素n n数一到十,加速,再加速数一到十,加速,再加速n n有什么问题发生?有什么问题发生?视频系统的概要n n复制图像尽量地复制原有的准确图像尽量地复制原有的准确图像n n越准确,分辨率(解析度)就越多尽量传输越多细节尽量传输越多细节n n多细节表示频率更高
14、,准确地复制图像难度更高必须在其中找出解决方案必须在其中找出解决方案逐行扫描n n所有的线是顺序而发1-2-3-4-5-6-隔行扫描n n传输多象素传输多象素:先传输图像的第一半,再传输另先传输图像的第一半,再传输另一半一半 把图像分隔一半把图像分隔一半n n单数线,双数线单数线,双数线n n叫着隔行分离叫着隔行分离 如扫描得快,肉眼分辨不出不同如扫描得快,肉眼分辨不出不同n n当图像越大,那肉眼就能够分辨出不同当图像越大,那肉眼就能够分辨出不同 闪动与线之间的空间就显出来闪动与线之间的空间就显出来n n隔行分离出现图像失真隔行分离出现图像失真 斜线或曲图出现梯形斜线或曲图出现梯形隔行扫描n
15、n把电视图像(帧)分把电视图像(帧)分别两个场别两个场 单场单场 双场双场n n有更多线的感觉有更多线的感觉分辨率(解析度)对更新帧率分配视频信号模拟或数码什么是模拟?n n可变波形n n强度与频率会有波形变化模拟的问题n n信号的变化若电平有变动若电平有变动,信号就没有参考价值信号就没有参考价值n n不受噪音干扰系统不能够分辩出信号与杂音系统不能够分辩出信号与杂音n n复制复制不能够相等复制不能够相等什么是数码?n n每一脉搏是个别的,完全有用的n n信号不同在:频率频率比特长度比特长度文字长度文字长度数码的问题n n有悬壁效果 信号能够操作或不能操作信号能够操作或不能操作n n有信号有信号
16、 有信号有信号 有信号有信号 信号停止操作信号停止操作!不能够预知离悬壁多近不能够预知离悬壁多近,除非有复杂的测试仪器除非有复杂的测试仪器n n重新编理信号会是:昂贵昂贵 复杂复杂 加重处理仪与记忆库负担加重处理仪与记忆库负担数码的优点n n信号复制所有的复制都会一致所有的复制都会一致没有没有”世代化世代化”的遗失的遗失n n轻易地隔绝噪音内设错误修改系统内设错误修改系统已知已知”比特比特”将能够重新编理与更正所有信号将能够重新编理与更正所有信号为什么不能完全数码?n n我们还在模拟世界n n但现在正转变中但现在正转变中n n问题发生在模拟与数码之间的处理 模拟至数码与数码的转换模拟至数码与数
17、码的转换n n数码系统只能代表单位数码系统只能代表单位 1,2,3,4 1,2,3,4n n怎样显示怎样显示2 2?举例举例,以英语菜单以英语菜单.n n翻译成日语翻译成日语然后再译回英语然后再译回英语 是否与先前的一样是否与先前的一样?数码信号的种类USB(Universal Serial Bus)n n替代串型连接替代串型连接n n连接方式的新设计连接方式的新设计:鼠标鼠标,键盘键盘,扫描机扫描机,打印机打印机,数码照像机数码照像机,MP3,MP3 机机,等等n n通常是低速写通常是低速写 高达高达12 MB/s12 MB/sn n新型新型USB 2.0 USB 2.0 高达高达460 M
18、B/s460 MB/sn n计算机计算机 (主主)至部件通讯至部件通讯 必须与计算机并用必须与计算机并用n n中距离中距离 最长达十米最长达十米(30(30尺尺)Firewiren nIEEE 1394IEEE 1394 FirewireFirewire是是Apple corporationApple corporation注册的名称注册的名称.SonySony称称 “I-linkI-link”n n是是 “消费者消费者”标准的标准的“高速写高速写”数码调动数码调动 最快速写如今大概在最快速写如今大概在400 MB/s400 MB/s 最快速写标准在最快速写标准在800 MB/s800 MB/
19、s 1394B1394B型号会最终在较高速写型号会最终在较高速写n n部件与部件通讯部件与部件通讯 不需要计算机不需要计算机n n中距离中距离 最长达十米(最长达十米(3030尺)尺)低分辨率低分辨率,DV,DV 信号被压缩成信号被压缩成5 5 至至 1 1 给于给于FirewireFirewire用用SDI(Serial Digital Interface)n n传输方式之一“广播品质”视频分量分量,复合复合长距离传输长距离传输与与EXTRON SHREXTRON SHR线配合线配合,传输距离长达传输距离长达10001000尺尺n n高档应用装配广播广播,制作制作,后制作后制作HD-SDIn
20、 n传输方式之一“广播品质”HDTV 数码化分量分量,720P,1080i,1080P,720P,1080i,1080Pn n稍后分解稍后分解n n长距离传输与与EXTRON SHREXTRON SHR线配合线配合,传输长达传输长达300300尺尺广播与电子映院而已广播与电子映院而已DVI(Digital Visual Interface)n n传输方式之一传输方式之一,最完美的计算机视频画面最完美的计算机视频画面 XGA,SXGA,XGA,SXGA,等等n n超短传输距离超短传输距离 在无复合式产品在无复合式产品/电线下电线下,传输达五米(传输达五米(1515尺)内距离尺)内距离n n台面应
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