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1、AV系統(tǒng)集成中的常見問題1、 Video和VGA言號在切換時跳動現(xiàn)象:多路Video或VGA言號,在經(jīng)過矩陣切換時,屏幕上的畫面會有一段不穩(wěn)定期,畫面跳動,不能像電視劇中切換鏡頭那平滑切換。原因:視頻信號與VGA信號中,除了含有圖像信號外,還包含掃描用的行/場同步信號或復(fù)合同步信號,當顯示設(shè)備接收到Video或VGA信號時,要將同步彳t號分離出來(VGA言號是直接提?。?,顯示器按同步信號進行同步鎖相,進行掃描。如果此時切換到另一信號,則需要重新提取同步信號,并按新的同步信號進行掃描,除非新信號的同步信號與原信號的同步信號完全一致,即所有的行/場同步信號沒有發(fā)生變化,重新同步/鎖相的結(jié)果與原信號
2、相同,掃描過程沒有被打斷,是平滑過渡,否則都會進行重新的鎖相,重新確定掃描的起始點,而在此期間Video信號大概至少需要8幀左右的時間,(VGA言號所需時間可能更長一些)圖像的顯示是混亂的,從顯示屏的表現(xiàn)上看,圖像有一個跳動的過程,隨后進入穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。因此切換時跳動是一種理論上就存在的現(xiàn)象,并不是切換設(shè)備本身的缺陷解決方案:對于Video信號而言,有一款專用的設(shè)備稱為幀同步機,其原理是將輸入信號的有效信息經(jīng)過解碼并存儲后,按照新的外加的同步信號進行合成,形成一個新的視頻信號,新信號的同步信號與外加的同步信號完全一致,如果所有的視頻信號都經(jīng)過幀同步的處理,則所有的信號之間的同步信號是完全一致
3、的,此時再進行切換時,對顯示屏而言,不需要對新信號進行重新定位(雖然存在重新同步/鎖相的過程,但同步/鎖相的結(jié)果與原信號完全一致,不會再發(fā)生顯示不穩(wěn)定的現(xiàn)象)畫面會像切鏡頭一樣平滑過渡。VGA信號的切換原理與此相同,只是VGA信號的頻率較高,所含信息量大。因此所需的存儲空間大,成本較高,而且由于歷史上應(yīng)用的原因,Video信號在電視行業(yè)中切換不能跳動,因此有幀同步機這類設(shè)備,而VGA信號沒專用的幀同步設(shè)備,因此VGA信號切換不跳動較為麻煩。在圖像控制器等到這類設(shè)備中,是給Video信號或VGA信號保留單獨的通道,該通道只對該信號開放,如果要切換另一路信號時,可將其走另一通道,在形成有效信息的數(shù)
4、字信號后對其進行切換,這樣也不會引起畫面跳動。如不能給另外的通道,就只好判到同步信號變化后先靜幀,保證顯示穩(wěn)定,待重新同步之后再換。某些特定的視頻切換器中,包含有幀同步機在內(nèi),如果采用單同步機,是在切換信號時,先將的有效信息暫停(靜幀),將同步系統(tǒng)與新進來的信號進行同步/鎖相,等到同步/鎖相過程完畢,新信號的有效信息穩(wěn)定后在數(shù)字信號方面進行切換以使輸出信號不跳動。但畫面會停滯至少8幀,1/3秒左右。如果采用雙同步機,是將新信號先切換到另一幀同步機中等到畫面穩(wěn)定后,再從數(shù)字部分進行切換,保證畫面不跳動。如果外來的Video信號源允許進行外同步,如專用錄像機、攝像機等,可用一個同步信號將所有的信號
5、源同步起來,此時播出的信號已經(jīng)是經(jīng)過幀同步的信號了,對這些信號進行切換必不會引起跳動,電視臺中的信號切換就是采用這類方法。結(jié)論:Video信號或VGA言號進行切換時發(fā)生跳動是一種理論上就存在的現(xiàn)象,并非切換設(shè)備的缺陷,跳動時間對Video信號而言,大致有8幀,1/3秒左右時間,VGA信號即使是同分辯率,同刷新率的切換時也會跳動。而VGA信號針對不同的顯示屏,跳動時間最長能5秒左右,現(xiàn)在較新的投影機或大屏在1-3秒左右。如果保證不跳動,必須使被切換信號之間是嚴格的幀同步的,是要花費一定代價的。2、 Video信號與VGA言號之間的轉(zhuǎn)換工程中,由于特定的需求,要將Video信號轉(zhuǎn)換成VGAe或?qū)
6、GA信號轉(zhuǎn)成Video信號,但是兩個過程是相反的,所帶來的問題也是不同的。Video轉(zhuǎn)成VGA:首先Video信號對PAL/SECAM而言是625行50Hz場頻,扣除場逆程的時間,有效行數(shù)是575行,對NTSC而言,是525行60Hz場頻,有效行數(shù)是475行,數(shù)字化時的像素時鐘為13.5MHz有效帶寬是6MHz以內(nèi),隔行掃描。圖:1 隔行掃描:第一場掃1.3.5.7行,第二場掃2.4.6.8行,2 每場的頻率為50/2=25/秒即整幅畫面的掃描頻率(幀頻)3 為25/秒,4 逐行掃描:按順序1.2.3.4掃描,其場頻就是幀頻。所謂隔行掃描是當初為了節(jié)省帶寬降低對元器件的要求,將一幅畫面分成兩部
7、分,每一部分只有一半的有效行,兩幅畫面像梳子一樣交叉,按照奇數(shù)行或偶數(shù)行分別掃描,如上圖。每幅圖的掃描頻率只有場頻的一半,即所謂幀頻,其缺點是畫面閃爍嚴重,并且由于兩場在攝像時是不同時曝光的,對運動畫面而言兩場畫面的位置是有位移的,這為去隔行算法設(shè)置了難題。而VGA信號由于有多種分辨率與場頻,帶寬各有不同,以1024X768/75Hz為例,其像素時鐘是75MHz有效帶寬為40MH法右,而且VGA信號全是逐行掃描,因此Video信號轉(zhuǎn)VGAW號就是一個隔行掃描轉(zhuǎn)逐行掃描,并提升帶寬的轉(zhuǎn)換。其過程是將Video信號經(jīng)數(shù)字解碼,將有效信號提取出來形成720/576或720/476的數(shù)字信號,隨后進行
8、SCANLER即分辨率轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)成1024/768的信號同時包含去隔行算法,并按1024X768/75Hz重新編碼轉(zhuǎn)換成VGA信號。這其中經(jīng)過了解碼過程,A/D過程,SCANLERi程,D/A過程,僅是A/D和D/A過程信息的頻譜損失就達到6dB,并且SCANLERi程在理論上就是一個模糊運算的過程,因此新生成的VGA信號,從信息損失的角度上講是不合理的,但由于有一個隔行轉(zhuǎn)逐行轉(zhuǎn)換,畫面閃爍減輕,從圖像的顯示結(jié)果上講有所提升,這個轉(zhuǎn)換過程還是有些收益的。這類設(shè)備的主要指標是信噪比,去隔行算法的優(yōu)劣,其它指標都差不多。VGA專Video與Video轉(zhuǎn)VG傳目比處理過程相反,VGA信號轉(zhuǎn)Video信號
9、時要經(jīng)過A/D過程,SCANLERi程,D/A和編碼過程,這其間頻譜的損失是一樣的,分辨率由高轉(zhuǎn)低,信號帶寬由高轉(zhuǎn)低有效信息由40MHz左右壓縮到6MHz以內(nèi)損失較嚴重,顯示由逐行轉(zhuǎn)隔行,顯示效果大不如前,無論你選用多么高檔的轉(zhuǎn)換設(shè)備,以上這些損失是不可避免的,因此顯示效果都不好。無論是幾百或一千多元的設(shè)備還是3-5萬元的設(shè)備,所能提高的也就是信噪比好一些,SCANLERt果好一些,但本質(zhì)是一樣的,一般不建議采用這種變換,除非有特殊的應(yīng)用(如要將VGA言號變成Video信號調(diào)制后進入有線電視網(wǎng)等等),但事先要對信號損失心中有數(shù),并與甲方協(xié)調(diào),最好先讓他們看到這種效果,如果能認可,再采用這種方案
10、,否則很可能是方案得到通過,但效果不被接受,最終下不了臺,還要改方案。3、模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換與損失模擬信號:是指信號的幅度是連續(xù)可變的信號,以往常見的包括音頻信號、視頻信號和VGA等信號都是模擬信號。由于電平幅度是連續(xù)可變化的,因此可以表現(xiàn)最小的變化。如電壓信號,我們可以精確到0.1V、0.01V、1mV1MM1pV等等,只要是有所不同,就可以表現(xiàn)出來。其優(yōu)點是可以無窮精確地表示一個變量,缺點是:不利于存貯,容易受到干擾(因為有一點不同就已經(jīng)表現(xiàn)出來了),不利于傳輸?shù)鹊?。?shù)字信號:是用“0”和“1”即2進制代碼表示的狀態(tài),例如對電壓信號而言,我們可以將0V定義為“0”,而將5V定義為
11、“1”。一般以2.5V為分界線,小于2.5V時都認為是“0”,而大于2.5V時都認為是“1”了,這樣做優(yōu)點便于存貯傳輸,不易被干擾。在數(shù)字電路中,TTL電平一般指的5V電平,當前常用的控制電路中,常用的是TTL電平,也有一些芯片內(nèi)部或?qū)ν庥?.5V電平,那“0”或“1”的分界線就是在1.75V左右,當然也有一些電路用更高的電平。只要將“0”與“1”分界點定義在電平中間即可。模擬與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換:從數(shù)字信號的特點可以看到,用“0”和“1”的狀態(tài)來表示信號是極不精確的,以TTL電平為例,它只能表示一個信號大于2.5V或是小于2.5V,它僅將一個規(guī)一化了的數(shù)值分成了二份,具體值是多少僅用“0”和
12、“1”是表現(xiàn)不出來的,但如果用多個“0”和“1”狀態(tài)組合來表示一個數(shù)值,精度就會提高。例如用00表示小于1/4的值,01表示大于1/4小于1/2的值用,10表示大于1/2小于3/4的值,11表示大于3/4的值,即用2位數(shù)字狀態(tài)就可以表現(xiàn)出1/4的精度,同理用3位狀態(tài)就能表現(xiàn)1/8精度的彳1,用8位狀態(tài)可表現(xiàn)1/256的精度,用10位狀態(tài)可表現(xiàn)1/1024的精度等等,如果bit數(shù),我們一般常用的是8bit10bit用的位數(shù)足夠高,就可以表現(xiàn)足夠的精度,這個位數(shù)就是對應(yīng)的12bit、16bit等。在電子計算機中的發(fā)展中,初期是采用的是8bit稱為1Byte,因此現(xiàn)在有很多參數(shù)包括存貯器件位數(shù),通道
13、參數(shù)等都是以8bit=1Byte的倍數(shù)為基準表示。在控制協(xié)議等數(shù)據(jù)應(yīng)用場合,采用的是16進制碼,這與我們常用的20、30100 等,5進制碼是逢以16進1 ,其表示方法如下:(4位數(shù)組合可以表現(xiàn)16種狀態(tài))0 0 0 001 0 0 080 0 0 111 0 0 190 0 1 021 0 1 0A0 0 1 131 0 1 1B0 1 0 041 1 0 0C0 1 0 151 1 0 1D0 1 1 061 1 1 0E0 1 1 171 1 1 1F當然,如果給出一個代碼是EF,則可對應(yīng)8個bit狀態(tài),分另1是1 1 1 0 1 1而1 110進制碼是不同的,10進制碼是逢10進1,如
14、9、10、,尤其在控制代碼中,每一個bit都會有相應(yīng)的準確的物理定義,知道上述這種對應(yīng),會便于理解控制協(xié)議。在將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號時,有幾項主要指標將要考慮,量化位數(shù),即量化的bit數(shù),即將一個規(guī)一化的值分成多少份,如果是8bit量化,即分為了 256份,如果是10bit量化,即分成了 1024份等等,以8bit量化為例,如果模擬信號之間的差距小于1/256〜4%°的時候,數(shù)字化的信號是分辨不出這其中之的差距的,因此對信號是有損失的,量化速度,因為信號是一個隨時間軸變化的電平(電流等)信號,除了對幅度進行分份量化,還要看其對時間的反應(yīng)速度,如果1秒鐘采一次樣
15、進行量化,采樣頻率為1Hz,如果一秒鐘采10次,采樣頻率為10Hz等等,現(xiàn)在的采樣頻率在幾十 〜幾百MHz是容易實現(xiàn)的。如圖:將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號即由Analog轉(zhuǎn)為Digital信號稱為A/D(模/數(shù)變換)過程,反之稱為D/A(數(shù)/模變換)以A/D過程為例,由于采樣位數(shù)和采樣頻率的限制,數(shù)字信號所能表現(xiàn)出的原信號與模擬原信號相比肯定是有了一些損失,這種損失是理論上就存在的,一般表現(xiàn)在頻譜損失和信噪比損失。以8bit量化為例,無論在量化過程中的信號干擾或是量化后損失了原信號,都可表現(xiàn)為給原信號帶來噪聲信號,因此8bit量化的最大信噪比應(yīng)是52〜5
16、3dB(沒有記錯的話),不可能再大了。另外,因此采樣頻率的限制,采樣頻率越高在時間軸上分得越細,所能表現(xiàn)的高頻分量就越多,按照奈奎斯特采樣定律,在經(jīng)過A/D或D/A時,所能表現(xiàn)的模擬帶寬最大可達到采樣頻率的一半。如果是以10MHz時鐘采樣,所能保留的最大帶寬為5MHz或者是說在半采樣頻率點上,信號從頻譜上講損失了3dB,這也是理論上存在的,實驗數(shù)據(jù)也支持這一結(jié)論,如果A/D或D/A的器件不好或電路不夠合理,損失只能進一步加大。結(jié)論:以A/D為例8bit量化 信噪比最大 52 -53dB10bit量化 信噪比最大 56 57dB帶寬為采樣頻率一半,或損失了3dBo4、VGAW號不同分到?率時的行
17、/場極性與帶寬根據(jù)VISA標準,對VGAW號在不同分辨率的場頻(刷新頻率)時,其像素時鐘肯定是不同的,但同時其行場信號的形式和極性也是有區(qū)別的詳見下表:RefreshHorizontalPixelHsyneVsyncResolutionRjteFrequencyFrequency640x480601k3L5kHz25.175MIU.:72tiz37.9K他31SGOMtizi75Hz37JkHr31500MHz.-35Hz4UkHc36.00»MHz-m800M60056Hz35.1kHz3600bMHz+I6011237.9klklO.OOOMIIz*72Hz9kHz:50DOOM
18、Hz+,175HzkHz49.300MHz+-85Hz53.7kbU56.250MHz+L024x7M35.5kHz44900MH7,柞.60Hz48.4kHz65000MHz70Hz.-力HzAO.OkHz7875ftMHzXXp6».7kHz04.500Mik4481280。02460Hz640kfizlOSQOOMIkXM75Hz眥0kHz1350M)MHzXX85Hz911kHz157500MHz中tj1600x1200MJHz7.0kHzttilUM)MHzX.65ilz8J.3175500MHzXM-70He87.5kH£1盼。M)MHeNM.75HeKSkHz2035MMHjfX"XS5H21063kHz22500MHaX從上表中可以看到幾個問題:行場同步的形式和極性不同,有時是行/場同步是采用正極性信號,有時采用負極性信號,甚至采用復(fù)合同步信號。因此在工程中有時在切換不同的VGA言號源時,在屏幕上的顯示位置會有可能不同,例如:先針對某臺PC機將屏幕的顯示位置調(diào)整好了,但一換信號源,顯示位
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