视频图像传输与显示(3)——复合视频信号CVBS解析

复合视频信号CVBS解析

做视频处理难免要接触电视信号，了解全电视信号的原理。当我们把电视的信号线接到示波器上时，会发现波形很乱，但总是有一些规律可循：每隔一段特别乱的波形之后有一个很窄的低电平。中间那些特别乱的波形其实就是有效像素电平信号，那些很窄的低电平信号就是一些同步信号。

复合视频信号CVBS（Composite Video Baseband Signal或者Color Video, Blanking, Sync）是将生成视频所需的所有信号的成分组合在同一信号中的信号。构成复合信号的三个主要成分如下：

• 亮度信号——包含视频图像的亮度信息
• 色彩信号——包含视频图像的色彩信息
• 同步信号——控制在电视显示屏等显示器上信号的扫描，包括行同步和场同步的

复合信号构成：黑白单色复合信号只有两部分组成——亮度和同步。通常将其称为亮度信号Y。

色调与色饱和度通过一定的转换，转换成色差信号，然后调制在色副载波上。已调色差信号即为色度信号C (Chrominance，Chroma)，其相位代表色相，即颜色；其幅度代表色饱和度。

复合视频信号也称为彩色视频、消隐与同步信号，是Y与C之和：CVBS = Y + C。  Y与C可以作为两个独立信号分开传输中，这种视频信号称为Y/C或S视频。

行扫描过程：单一水平视频行信号由水平同步信号、后沿、活动象素以及前沿组成。其中，水平同步、后沿、前沿，组成水平消隐。水平同步信号表示每条新的视频行的开始。后沿用来作为从浮地（交流耦合）视频信号去除直流分量的参考电平，这是通过单色信号的钳制间隔实现的。对于合成彩色信号，钳制发生在水平同步脉冲中。位于后沿的色彩突发是提供后续色彩信息相位和幅值参考的高频场。

场扫描过程：视频信号的另一方面是垂直同步脉冲。这实际上是在场之间发生的脉冲序列，用于通知显示器，完成垂直重跟踪，准备扫描下一场。在每个场中都有几行是不包含活动视频信息的，称之为垂直消隐间隔（VBI）。它包含pre-和post均衡脉冲和垂直同步脉冲，还有若干行消隐视频（只包含水平同步脉冲，无有效像素数据）。

一帧图像的完整扫描：下图显示了对构成完整NTSC帧的525行进行扫描的结果。这是是一个灰度图像，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。你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）。

视频信号电平定义了视频信号不同部分的电平和范围。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），如下图所示，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。对于NTSC而言，黑色电平通常应用7.5 IRE设置。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。

视频格式

同步电平

消隐电平

黑色电平

白色电平

峰值电平

突发幅值

NTSC

–40 IRE

0 IRE

+7.5 IRE

+100 IRE

+120 IRE

20.0 IRE

PAL

–43 IRE

0 IRE

0 IRE

+100 IRE

+133 IRE

21.5 IRE

SECAM

–43 IRE

0 IRE

0 IRE

+100 IRE

+130 IRE

N/A

模拟合成视频信号将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_pp。因此，无负载信号名义上为2 V_pp。