常见的视频信号接口.docx
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常见的视频信号接口
视频接口上除了现在的DVI和HDMI，其他的都是模拟接口。
只不过YPbPr较用在高清上，而YCbCr较用在标清上。
概念一定要搞清楚，其实楼主在baidu上随便一搜就有很多解释的。
在DVD没有出现之前,是Y/CB/CR,分辨率一般在480I/576I,而在DVD出现之后,为了表示更高的分辨率720P/1080I/1080P,就把它表示成Y/PB/PR
再谈YPbPr、YCbCr
关于分量接口的问题一再被网友提起，尽管过去已经有过多次的讨论。
问题的关键在于分量接口的标识一再被一些厂商误用，导致普通消费者在判别上的糊涂和混淆。
一、目前市场的现状
目前市场上大致有三种表示方法：
1、隔行分量端子和逐行分量端子分开设置。
在这种情况下，根据说明书，用YCbCr表示隔行分量端子，用YPbPr表示逐行分量端子。
2、隔行分量端子和逐行分量端子共用，端子标识为YPbPr/YCbCr，根据说明书，无论隔行分量信号还是逐行分量信号都是从这个端口输处（输入）。
3、隔行分量端子和逐行分量端子共用，端子标识为YPbPr。
根据说明书，无论隔行分量还是逐行分量都是从此端口输出（输入）。
以上的标识中只有第三种情况是正确的，1和2都是错误的。
但是为什么厂商会犯这样的错误，而且还在继续呢？
我们将分析造成这种错误的原因，为了理解的方便，我们先简要介绍一下数字电视的色彩空间。
二、数字电视的色彩空间
数字电视的色彩空间和计算机不同，不是RGB空间，而是采用一个亮度信号（Y）和两个色差信号（R-Y、B-Y）的YUV空间或者叫YCbCr空间。
数字电视采用YUV（YCbCr）色彩空间的原因主要就是为了减少数据储存空间和数据传输带宽，同时又能非常方便的兼容黑白电视（R-Y和B-Y信号为零）。
YUV（YCbCr）空间和RGB空间可以相互转换，转换公式如下：
Y=0.299R+0.587G+0.114B
Cb=-0.1687R-0.3313G+0.5B+128
Cr=0.5R-0.4187G-0.0813B+128
反过来也可以：
R=Y+1.402（Cr-128）
G=Y-0.34414（Cb-128）-0.71414（Cr-128）
B=Y+1.772（Cb-128）
从以上可以看出，整个YUV（YCbCr）色彩空间并没有涉及到YPbPr。
当逐行DVD机还没有出现以前，几乎所有具备分量输出的DVD机的分量端子都是标识为YCbCr！
因为DVD碟片上储存的图像的色彩空间就是YCbCr的，一切似乎都很合情合理，然而就此埋下了日后概念混淆的祸根。
就好像有些厂商喜欢别出心裁的将S端子标识为Y/C端子一样，YCbCr的标识一直使用的没有丝毫的问题，直到有一天，逐行DVD机出现了，厂家们对如何标识逐行分量端子翻了难了。
他们终于在美国市场看见了一种标识为YPbPr的端子，好比在汪洋大海中捞起了一根救命稻草，于是就有了本文一开始所描述的标识混乱。
三、拨乱反正
数字电视的YUV（YCbCr）色彩空间是由ITU（国际电信联盟）规定的，但是分量接口尤其是模拟分量接口并没有国际统一的标准，目前最为常见的是日本的D端子、欧洲的SCART端子和美国的三线端子。
我国目前采用的是美国的三线端子，这个端子是由美国EIA（电子工业协会）标准EIA-770.2a规定的，按照这个标准，下到480i，上到720p的信号都是采用这个端子传输，而且并没有隔行、逐行的分别。
其实日本的D端子和欧洲的SCART端子也是不分隔行逐行的，D端子的D1到D5的标识不同只是告诉使用者这个机器只能输出（输入）某一个格式以下的信号（譬如D4就表示支持720p及以下格式）。
所以，YCbCr表示的是数字电视（视频）的色彩空间及数字接口，这是国际通用的标准。
YPbPr表示的仅仅是模拟视频分量接口，而且仅仅是美国的标准（包括采用美国标准的其他国家）。
忘记说一点：
当HDTV走向我们的时候，分量端子的混乱更加明显了，因为HDTV使用的也是YPbPr，而我国的HDTV的格式又是1080i的（隔行），显然厂商自己都不能继续沿用YPbPr是逐行分量端子的错误做法。
何去何从呢？
分量端口
YPbPr是将模拟的Y、PB、PR信号分开，使用三条线缆来独立传输，保障了色彩还原的准确性。
YPbPr接口可以看做是S端子的扩展，与S端子相比，要多传输PB、PR两种信号，避免了两路色差混合解码并再次分离的过程，也保持了色度通道的最大带宽，只需要经过反矩阵解码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像，这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号通道，避免了因繁琐的传输过程所带来的图像失真，保障了色彩还原的准确，目前几乎所有大屏幕电视都支持色差输入。
YPbPr是色差接口，可以用来接DVD，等设备！
HDMI（高清晰多媒体接口）是惟一一个支持工业、非压缩、全数字视频和音频的接口
S端子指能输入或输出Y信号和C信号的接口，可以提高图像清晰度
AV端子指多组音频（Audio）/视频video输入/输出接口
VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口
分量视频接口你从字面上理解一下就是综合接口的集合
TV接口电视接口
DVI接口一样高清晰的视频接口用于液晶显示器或平板电视等等
D-Sub接口和VGA接口是一样的含义
YPbPr接口业界推崇的最为标准的高清晰数字视频接口。
能将模拟的Y、PB、PR信号分开，使用三条线缆来独立传输
RF接口每接触过大概是无线技术
CVBS
CVBS
中文解释：
复合视频广播信号或复合视频消隐和同步
全称：
CompositeVideoBroadcastSignal或CompositeVideoBlankingandSync
它是的一个模拟电视节目（图片）信号在与声音信号结合，并调制到射频载波之前的一种格式。
CVBS是"Color,Video,BlankandSync","CompositeVideoBasebandSignal","CompositeVideoBurstSignal",or"CompositeVideowithBurstandSync".的缩写
CVBS是被广泛使用的标准，也叫做基带视频或RCA视频，是全国电视系统委员会（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。
这就是为何远距离的使用VHF或UHF的NTFS电视台用老旧的鞭形天线，“兔子耳朵”，或世外的“空中”经常包含假的或上下摇动的颜色。
S-端子
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一个基本的四针的S-端子连接线。
S-端子与港币一毫对比。
S-端子（英语：
S-Video），或称“独立视讯端子”，而当中的S是“Separate”的简称。
也称为Y/C（或误称为S-VHS或“超级端子（SuperVideo）”）。
它是将视频数据分成两个单独讯号（光亮度和色度）进行传送的模拟讯号，不像复合视频讯号（compositevideo）是将所有讯号打包成一个整体进行传送。
S-端子支援480i或576i分辨率。
目录
[隐藏]
∙1概述
∙2连接器
∙3常规S-端子插孔
∙4应用
∙5外部链接
∙6参考
[编辑]概述
（a）Y/C的合成讯号、
（b）是S-端子的独立信号。
S-端子的光亮度（Y;greyscale，灰阶）讯号和调制色度（C;colour，色彩）讯号由独立电线或电线组传送。
在合成视频，光亮度的讯号经由低通滤波器变成低通滤波，以防因线路而干扰，因高频率的光亮度资讯及色度讯号的一部分是重叠的。
而S-端子把两种讯号分开，这种就不用把光亮度的讯号再转成低通滤波。
这样可以给予光亮度的讯号有更大的带宽，也解决了讯号重叠的问题。
因此，受干扰的点阵讯号被排除。
这表示S-端子能从完整原先的影像讯号转送比合成讯号更多的讯息，因此与合成影像相比，S-端子更有效使图像在低失真的情况下，原画再生。
但是，影像讯号分离为亮度与色度两部分，因此S-端子有时也被视为是一种合成影像讯号，但就品质上而言，S-Video是色差讯号中最差的一种，远不如其他更为复杂的色差影像讯号（如RGB或YPbPr），但较之另外一种模拟信号复合视讯锐利，干扰较少。
S-Video与这些更高阶色差影像的差别在于，S-Video将色度的讯号合为一条讯号进行传送，因此色度的讯号必须先经过编码，而且NTSC、PAL或SECAM等影像讯号透过S-Video进行传送时皆有不同的编码方式。
所以为了使讯号间达到完全相容性，必须兼顾S-Video接头与色度编码方式两者的相容性。
[编辑]连接器
目前S-Video的讯号一般采用4接脚（pin）的mini-DIN连接端子，终端阻抗须为75欧姆，除此之外与一般mini-DIN线材无异（如Apple所使用之ADB），当没有S-Video专用线材时，这些mini-DIN线材都可以当成S-Video讯号传输之用，但画面品质可能没有原本的那样好。
mini-DIN的接脚很脆弱且容易变形弯曲，进而造成色彩或其他讯号的损毁或遗失。
变形弯曲的接脚可以再将之调整为原本的形状，但此举亦可能造成更进一步的损伤或接脚断裂。
在mini-DIN接头标准化之前，S-Video讯号经常采用不同类型的接头，例如在1980年代Commodore64家用电脑的时代，S-Video的输出线材大部分采用8针DIN的电脑端接头与一对RCA的屏幕端接头。
S-Video是笔记型电脑最常使用的影像输出端子，然而许多具有S-Video输出的装置也都有复合（合成）输出端子。
S-Video可以经由SCART接头传送。
但因为它并不是SCART标准一部份，所以并非所有的SCART兼容设备都支援。
另外，在使用SCART时S-Video和RGB只能使用其中一个。
这是由于S-Video实作所使用的针脚原本是分配给RGB的。
[编辑]常规S-端子插孔
Pinassignments
针口插孔
简称
用途
1
GND
地线（Y）
2
GND
地线（C）
3
Y
亮度（Luminance）
4
C
色度（Chrominance）
[编辑]应用
S-Video在美国、加拿大、澳大利亚、日本等地方相当普及，原本是用在一些家用电视、DVD播放机、高阶（high-end）录影机、数位电视接收器、DVR与电视游乐器等。
几乎所有的电视输出绘图卡的连接端子都是采用S-Video，甚至在欧洲也有使用S-Video（欧洲因为偏好使用SCART所提供更高品质的RGB讯号，而使得S-Video无法完全标准化）。
某些特别便宜的S-Video线材当传送距离超过5米的时候，特别可能造成讯号的损失。
因为将S-Video转为合成讯号讯号十分容易，因此许多电子零售商皆有提供讯号转换所使用的转接器。
讯号转换主要在于让原本不相容的装置可以彼此进行连接，无法提高影像品质。
S-Video因为带宽不足的关系，通常不适合用于高分辨率的影像讯号。
所以高分辨率的讯号通常都以类比色差影像讯号或是宽带数位的方式连接到显示屏幕（通常采用HDMI或DVI端子）。
S-Video在VCR的应用情形上有点特殊，一般S-Video是设计给SuperVHS所使用的一种高带宽影像连接端子，而且对其他大多数消费型装置也是采用相同的设计理念，并延续到DVD格式的崛起。
许多数位、Hi-8与S-VHS-C摄录影机皆支援S-Video输出，但标准VHS的VCR却无法提供高分辨率的讯号以满足S-Video端子，因此大多数的装置包括已经结合DVD播放器的装置（具有S-Video或色差输出），仍需要从VHS的面板透过复合影像讯号或RF端子输出。
注意的是S-端子不能传送声音的讯号。
因此，还需要一组单独的音频连接线。
思比科系列CMOS图像传感器应用方案分析收藏
近年来，拍照手机、电脑摄像头（PC-CAM）、监控等领域飞速发展，需求量日渐增长，CMOS图像传感器（CIS）作为这些应用的核心元件，其市场需求也越来越大。
CIS芯片集光电、模拟电路和数字电路于一体，其设计、生产、测试、封装以及最终应用与传统IC相比，都有其特别的地方，因此行业门槛也相对较高。
北京思比科作为中国本土企业，是唯一基于自主专利技术开发成功高端CMOS图像传感器芯片并实现规模化生产的企业，近几年开发成功了一系列高品质图像传感器芯片。
以下针对拍照手机，PC-CAM和监控三个领域的应用，具体介绍思比科的系列产品。
1．拍照手机
拍照手机可以实现预览、拍照、回显、录像和回放的全部功能。
从传感器应用的角度，拍照手机可以分为以下两类：
第一类是YUV型，即传感器输出标准的YUV图像数据，多媒体处理器接收后完成图像的编解码等后处理，传感器和多媒体处理器相对独立，SP80818（1/8inchVGA）和SP82318（1/3.2inch2M）就是针对这种应用设计的。
第二类是RawData型，传感器只输出原始数据，所有的图像处理和自动控制都由多媒体处理器来主导完成，SP80708（1/7inchVGA）和SP83308（1/3inch3.2M）符合这种应用。
以下分别介绍两种方案。
1．1YUV型
YUV型的方案是目前中低端拍照手机普遍采用的一种方案，主要集中在VGA，1.3M和2M的拍照手机，要求传感器输出标准的YUV数据。
传感器除了完成图像采集的功能外，还要完成图像处理和图像转换的功能。
图1是SP80818和SP82318的结构框图以及YUV手机的结构图。
其中传感器核（SensorCore）部分包含有感光阵列、曝光控制和读出电路、可变增益放大器（PGA）和模数转换器（ADC），主要完成图像采集功能。
传感器核输出的原始图像数据送到图像处理器（ISP），ISP完成一系列图像处理和图像转换功能，主要包含以下处理：
灰度补偿、数字增益和白平衡、镜头阴影修正、坏点检测和修正、彩色插值、平滑处理和轮廓增强、GAMMA校正、色彩校正、亮度、饱和度和对比度调节、图像尺寸变换、色彩空间转换、图像数据打包输出。
控制模块完成自动曝光控制，自动白平衡，50Hz/60Hz闪烁检测等功能，对传感器核和ISP进行控制，以及和多媒体处理器的通信（多媒体处理器通过串行总线接口访问传感器内部寄存器，实现对传感器的控制。
）
图1：
YUV传感器SP0818和SP2318的结构框图及应用。
图1：
YUV传感器SP0818和SP2318的结构框图及应用。
虽然绝大多数主流的传感器设计公司都是按照以上功能来设计自己的产品，但由于设计能力和所采用的工艺性能的不同，市面上产品的性价比仍然会存在较大的差距。
思比科在设计这些产品之前，已经做了大量的基础研究，从工艺，算法到电路原理都有了很多的突破，形成了以SuperPix和SuperImage为核心的技术特点，相关专利已经达到数十件以上，SuperPix技术具体体现在高性能的像素单元（Pixel）设计，高精度、高速度和超低功耗的CDS电路，PGA电路和ADC电路设计；SuperImage技术则主要包含一系列效果优良、实现简洁的算法，如自动白平衡，自动曝光控制，彩色插值，平滑去噪，轮廓增强等。
YUV方案的优点在于照相模块的独立性和灵活性。
工程师很容易完成不同的传感器和多媒体处理器之间的对接，而复杂繁琐的图像调试工作已经由照相模块的供应商完成，工程师只需要将多媒体处理器中传感器的配置参数更新就可以得到理想的图像效果。
然而，随着手机市场的竞争加剧，客户对传感器的性价比要求越来越高，这种方案的缺点也越来越明显。
由于传感器工艺的特殊性决定了在设计和制造过程中，不能使用超过4层的金属连线资源，这将大大增加逻辑关系复杂的图像处理电路的面积，从而增加传感器的成本。
而另一方面，为了降低成本，传感器的感光单元尺寸越来越小，为了得到更好的图像质量，需要越来越复杂的算法对图像进行处理。
基于以上原因，ISP的功能已经开始从传感器转移到多媒体处理器。
对于规模庞大的多媒体处理器来说，ISP的集成对其成本不会有明显增加，而传感器的成本则有大幅度下降。
因此?
RawData方案也越来越被关注。
1．2RawData型
RawData型方案是最有争议的一个方案，系统只要求传感器输出原始数据，后端多媒体处理器完成所有ISP和图像编解码等功能，和普通的数码相机的解决方案一样，而多媒体处理器则类似于数码相机中的核心处理器。
SP80708和SP83308就是基于这种应用方案设计的，其结构框图见图2。
图2：
RawData传感器SP0708和SP3308的结构框图。
图2：
RawData传感器SP0708和SP3308的结构框图。
从结构上看，RawData型传感器实际是YUV传感器去掉ISP和部分传感器控制功能之后的简化产品。
这种方案在最低端手机和最高端手机中都有应用。
如联发科的MTK6226和展讯6600D+华邦99685，就属于这一方案在低端手机上的应用。
而MTK6228可以支持到3.2MRawData传感器，Broadcom的BCM2820甚至可以支持8M像素的RawData传感器，很多高端手机采用了这些方案。
对于3.2M以上的高像素拍照手机，RawData方案从系统设计的角度讲是合理的。
高像素的拍照手机为了取代传统数码相机，对图像质量的要求已经达到专业级的要求。
在提高模拟前端图像采集性能的同时，后端复杂的图像处理技术也是必不可少的。
要把这些功能复杂的ISP集成到传感器中，几乎很难实现，比如复杂的彩色插值算法要求保存一帧的RawData，需要很大的缓冲，传感器中不可能做到；而性能越来越高的多媒体处理器，无论是处理能力，还是配备的缓冲，都非常适合来完成这个功能。
从整个系统的结构和性价比来看，这种方案也是最有竞争力的。
对于低端的VGA拍照手机，传感器的成本压力越来越大。
RawData型的传感器是降低成本最有效的方案。
联发科推出的一系列平台方案就恰好集成了图像处理的功能，MTK6226就是最典型的代表。
RawData型方案目前也存在缺点，它需要传感器厂商和多媒体芯片或是平台厂商紧密配合，才能很顺利的完成系统集成。
尤其是方案设计阶段，对不同的传感器，甚至相同的传感器搭配不同的镜头，都需要基于多媒体芯片重新调试图像效果。
传感器厂商只有得到这些平台厂商的配合，才能完成design-in。
目前手机市场的情况是YUV型和RawData型两种方案并存。
思比科也有针对性的开发出了不同的产品，来满足客户多元化的需求。
其中SP0818和SP2318满足YUV型手机客户的需求，而SP80708和SP83308则符合RawData型手机客户的要求。
2．PC摄像头
相对手机而言，PC摄像头（PC-CAM）是一个较为简单的应用。
由于英特网的普及以及越来越流行的网络视频应用，PC-CAM的需求量也非常庞大。
SP80708在满足手机应用的同时，也因为高性价比的优势而被大量使用在PC-CAM上。
PC-CAM的方案非常简单，一颗DSP搭配一颗传感器，就组成了一个PC-CAM方案。
图3是一个典型的PC-CAM的结构图。
图3：
典型的PC-CAM方案。
图3：
典型的PC-CAM方案。
SP80708采用了思比科最新的像素技术，感光度高达1.2V，足以满足PC-CAM对低照度的严格要求；色彩还原性好，原始数据经过简单处理就可以达到理想的效果；而像素尺寸缩小到3.2umx3.2um，可以较大幅度降低传感器成本。
同时内嵌思比科特有的曝光控制算法，很大程度上提高了动态范围，在各种光照条件的复杂环境下，都能达到理想的曝光效果。
PC-CAM也有很多种类。
从传感器的分辨率来分，有30万像素，130万像素和200万像素的PC-CAM，早期甚至还有10万像素的产品。
由于受到USB带宽的限制，PC-CAM很少有200万像素以上的产品。
从传感器的类型来分，有使用RawData传感器的PC-CAM，也有使用YUV传感器的产品；绝大多数DSP都集成了ISP的功能，但多数的ISP只支持到VGA，所以大多数30万像素的PC-CAM都采用RawData的传感器，或是采用YUV传感器的RawData输出，而130万像素和200万像素的产品则多使用YUV传感器。
从DSP的功能来分，PC-CAM又可以分为USB1.1和USB2.0两种，因为USB1.1的带款很窄，视频在传到PC之前需要压缩，所以USB1.1的DSP都集成了JPEG压缩的模块；而USB2.0则能够传输未经压缩的VGA视频流，因此USB2.0的PC-CAM视频质量优于USB1.1的产品。
有些USB2.0的DSP也集成了JPEG模块，向下兼容USB1.1的应用，以保证产品能应用在非常低端的PC上。
随着市场的多元化发展，PC-CAM产品的种类也越来越多。
如有带语音输入功能的、有带自动聚焦和跟踪功能的。
而最近出现的“免驱动”的PC-CAM，则有可能成为未来的主流产品。
3．监控系统
传统的监控系统几乎都采用CCD。
随着CMOS传感器技术的发展，CMOS的品质已经达到CCD相当的水平。
而监控系统应用的普及，也面临着降低成本的压力。
低成本的CMOS取代CCD在监控系统上应用的趋势已经非常明显。
图4是采用CMOS传感器的监控系统的典型结构。
图4：
IPcamera解决方案。
图4：
IPcamera解决方案。
传感器将采集到的高品质图像数据转换成标准YUV格式，传给后边的处理器，处理器完成对视频的压缩，并通过有线或无线网络，将压缩后的视频流发送出去。
因为监控系统的应用环境差别比较大，而且都是处于全天候工作状态，因此对传感器的要求非常高，比如传感器的动态范围，灵敏度，温度特性等，都比普通的传感器高出很多。
思比科目前正在积极开发这类产品，预计在年内推出新一代宽动态范围，高灵敏度的传感器，满足监控领域的应用需求。
思比科的产品完全根据客户的需求设计，具有性价比高，应用方便的特点。
表1总结了思比科系列产品的技术指标，这些产品适用于各种解决方案，可以满足绝大多数客户的需求。
表1：
思比科系列产品指标。
表1：
思比科系列产品指标。
北京思比科微电子技术有限公司供稿
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