视频基础知识+音频基础+.Net代码相关基础知识

视频基础一.常见视频信号的类型有：1.复合视频(Composite-Video)；2.超级视频(Super-Video)；3.模拟分量视频(RGBHVVideo)；4.VGA视频(VideoGraphicsArray)；5.数字串行视频(Signal-DigitalVideo)6.工作站视频(IBMPowerPC/SunColor)；1.复合视频复合视频也叫做基带视频或RCA视频，是全国电视系统委员会（NationalTelevisionStandardsCommittee，NTSC）电视信号的传统图像数据传输方法，它以模拟波形来传输数据。复合视频包含色差（色调和饱和度）和亮度（光亮）信息，并将它们同步在消隐脉冲中，用同一信号传输。在快速扫描的NTSC电视中，甚高频（VHF）或超高频（UHF）载波是复合视频所使用的调整振幅，这使产生的信号大约有6MHz宽。一些闭路电视系统使用同轴电缆近距离传输复合视频，一些DVD播放器和视频磁带录像机（VCR）通过拾音插座提供复合视频输入和输出，这个插座也叫做RCA连接器。复合视频中，色差和亮度信息的干涉是不可避免的，特别是在信号微弱的时候。复合视频V端子是Video（视频）端子的简称，它是声/画分离的视频端子，只管图像信号的传输，而音频信号通过另外的端子连接。最常见的是被称作AV端子的接口组，它是由三个独立的RCA插头（又叫莲花接口RCA接口）组成的，其中：V接口连接复合视频信号，为黄色插口；L接口连接左声道声音信号，为白色插口；R接口连接右声道声音信号，为红色插口。它是一种混合视频信号，没有经过RF射频信号那些调制、放大、检波、解调等过程，信号保真度相对较好。图像品质影响受使用的线材影响大，分辨率一般可达350-450线，不过由于它是模拟接口，当用于数字显示设备时，需要一个模拟转数字的过程，会损失不少信噪比，所以一般数字显示设备不建议使用。2.超级视频(Super-Video)S端子也是非常常见的端子，其全称是SeparateVideo，也称为SuperVideo。S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指的是“seprate（分离）”，它将亮度和色度分离输出，避免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的相互干扰。S端子实际上是一种五芯接口，由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。这种信号其亮度和色度都具有较宽的带宽,水平分解率可达420线。与复合视频信号相比，S－Video可以更好地重现色彩)。S端子同AV接口相比，由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。但S-Video仍要将两路色差信号(CrCb)混合为一路色度信号C，进行传输然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真。3.分量视频一般特指将视频信号中红、绿、蓝三基色以独立接口形式进行传输视频信息，红、绿、蓝是色彩显示原理中的三种原色，称为三基色。通过将这3种色彩直接提取出来的画面将更加的清晰、色彩更加逼真。3.1分量信号（Y、R-Y、B-Y）：在YUV中，“Y”代表明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值;而“U”和“V”表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述图像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。亮度是通过RGB输入信号来创建的，方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。色度则定义了颜色的两个方面——色调与饱和度，分别用Cr和Cb来表示。其中，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异，而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异，此即所谓的色差信号，也就是我们常说的分量信号（Y、R-Y、B-Y）。3.2模拟分量视频（RGBHV信号）RGBHV信号接口是对一种颜色进行编码的方法统称为颜色空间或色域。用最简单的话说，世界上任何一种颜色的颜色空间都可定义成一个固定的数字或变量。RGB（红、绿、蓝）只是众多颜色空间的一种。采用这种编码方法，每种颜色都可用三个变量来表示-红色、绿色以及蓝色的强度。记录及显示彩色图像时，RGB是最常见的一种方案。但是，它缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性。因此，件多电子电器厂商普遍采用的做法是，将RGB转换成YUV颜色空同，以维持兼容，再根据需要换回RGB格式，以便在电脑显示器上显示彩色图形。计算机模拟信号的组成分为五种：而其中RGBHV，分别是红绿蓝三原色和行场同步信号。由于VGA传输距离非常短，实际工程中为了传输更远的距离，所以把VGA线拆开将RGBHV（即：红、绿、蓝、行、场）五种信号分离出来，分别用五根同轴电缆传输（通常采用五芯同轴线缆），这种传输方式叫RGB传输，习惯上这种信号也叫RGB信号，其实本质上RGB和计算机模拟VGA信号是没有什么区别的。注：矩阵切换器，实现多路信号进，多路信号输出，可以将任意一个输出口进行信号切换，来输出任意一个输入信号。4.VGA(视频)VGA(VideoGraphicsArray)是IBM在1987年随PS／2机一起推出的一种视频传输标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。4.1VGA的应用VGA（VideoGraphicsArray）[1]是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准，VGA最早指的是显示器640X480这种显示模式，VGA的英文全称是VideoGraphicArray，也叫显示绘图阵列。VGA公插头(通常位于显示器侧)VGA技术的应用还主要基于VGA显示卡的计算机、笔记本等设备，而在一些既要求显示彩色高分辨率图像又没有必要使用计算机的设备上，VGA技术的应用却很少见到。本文对嵌入式VGA显示的实现方法进行了研究。基于这种设计方法的嵌入式VGA显示系统，可以在不使用VGA显示卡和计算机的情况下，实现VGA图像的显示和控制。系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点，可广泛应用于超市、车站、飞机场等公共场所的广告宣传和提示信息显示，也可应用于工厂车间生产过程中的操作信息显示，还能以多媒体形式应用于日常生活。4.2VGA原理VGA显示与VGA时序实现:通用VGA显示卡系统主要由控制电路、显示缓存区和视频BIOS程序三个部分组成。控制电路如图1所示。控制电路主要完成时序发生、显示缓冲区数据操作、主时钟选择和D／A转换等功能；显示缓冲区提供显示数据缓存空间；视频BIOS作为控制程序固化在显示卡的ROM中。4.3嵌入式VGA显示系统基于以上方案设计的嵌入式VGA显示系统在只有系统控制板和CRT显示器的情况下实现了嵌入式高分辨率VGA显示。通过对嵌入式VGA显示系统的设计分析和实际使用，得到如下结论：1.由于VGA显示是一个高速过程，所以选择器件时要选择高速器件。2.VGA显示时序要求较严格，时序中的前后沿及同步脉冲宽度都要依照严格的参考数据设置3.在一般情况下，由于数据接口的限制，数据更新率不能达到计算机的水平。通过一些特殊设计，还是能够满足大多数嵌入式VGA的需求。4.性能、成本和复杂度要综合考虑，要以系统的实际需求为目标，采用合理而实用的设计方案。4.4VGA接口VGA接口15pin连接方式VGA接口：VGA(VideoGraphicsArray)还有一个名称叫D-Sub，是一种D型接口,采用非对称分布的15pin连接方式，共有15针，分成3排，每排5个孔，是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。一般在VGA接头上，会1，5，6，10，11，15等标明每个接口编号。如果没有，如上图所示编号。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。工作原理，是计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A/D(模拟/数字)转换器，将模拟信号转变为数字信号,在经过D/A和A/D2次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。使用VGA连接设备，线缆长度最好不要超过10米，而且要注意接头是否安装牢固，否则可能引起图像中出现虚影。5.数字串行视频无压缩的数字视频信号。主要应用于广播电视工程、多媒体会议厅、大屏幕显示工程、电视教学、指挥控制中心等结合。SDI接口是数字串行接口(serialdigitalinterface)的首字母缩写。串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高，在传送前必须经过处理。SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号，对于16：9格式图像，应能传送360Mb/s的信号。SDI接口不能直接传送压缩数字信号，数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后，必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。如果反复解压和压缩，必将引起图像质量下降和延时增加，为此各种不同格式的数字录像机和非线性编辑系统，规定了自己的用于直接传输压缩数字信号的接口。1.索尼公司的串行数字数据接口SDDI（SerialDigitalDataInterface），用于Betacam-SX非线性编辑或数字新闻传输系统，通过这种接口，可以4倍速从磁带上载到磁盘。2.索尼公司的4倍速串行数字接口QSDI（QuarterSerialDigitalInterface），在DVCAM录像机编辑系统中，通过该接口以4倍速从磁带上载到磁盘、从磁盘下载到磁带或在盘与盘之间进行数据拷贝。3.松下公司的压缩串行数字接口CSDI（CompressionSerialDigitalInterface），用于DVCPRO和Digital-S数字录像机、非线性编辑系统中，由带基到盘基或盘基之间可以4倍速传输数据。以上三种接口互不兼容，但都与SDI接口兼容。在270Mb/s的SDI系统中，可进行高速传输。这三种接口是为建立数字音视频网络而设计的，这类网络不象计算机网络那样使用握手协议，而使用同步网络技术，不会因路径不同而出现延时。按速率分类：SD-SDI、HD-SDI和3G-SDI，对应速率分别是270Mb/s、1.485Gb/s和2.97Gb/s。人们常在SDI信号中嵌入数字音频信号，也就是将数字音频信号插入到视频信号的行、场同步脉冲（行、场消隐）期间与数字分量视频信号同时传输。6.HDMI高清晰度多媒体接口（英文：HighDefinitionMultimediaInterface）是一种全数位化影像和声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数位音响与电视机。HDMI可以同时传送音频和影音信号，由于音频和视频信号采用同一条电缆，大大简化了系统的安装。6.1优势特征HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率，还能支持DVDAudi等最先进的数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而且只用一条HDMI线连接，免除数字音频接线。同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中.HDMI规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。其卓越性能超越了以往所有的产品。HDMI规格的连接器采用单线连接，取代了产品背后的复杂的线缆。采用HDMI规格接口的线缆拓宽了长度的限制。比如：DVI的线缆长度不能超过8米，否则将影响画面质量，而符合HDMI规格线缆长度可达15米。HDMI规格可搭配宽带数字内容保护（HDCP），以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。HDCP的全称是High-