多媒體技術基礎及應用北京廣播電視大學呂小星副教授1第3章視頻信號的獲取與處理本章講課思路:視頻信號獲取器的工作原理

彩色空間表示及其轉換黑白全電視信號和彩色全電視信號23.2視頻信息獲取技術黑白視頻信號獲取器工作原理彩色視頻信號獲取器工作原理3黑白視頻信號獲取器的工作原理黑白視頻信號獲取器的作用：把一維的黑白全電視信號數字化后送到存儲器中保存把保存在存儲器中的視頻信號還原為電視信號送到電視機或監視器上4黑白視頻信號獲取器的工作原理找到信號的頭（同步分離電路、鎖相和時序電路）對該點進行A/D變換保存到FBD/A變換

全電視信號

顯示輸出5黑白全電視信號6黑白視頻信號獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時序電路

A/D變換器幀存儲器的設計

D/A變換及顯示輸出7（一）同步分離電路同步分離行同步場同步奇數場偶數場8（一）同步分離電路1.同步分離電路找到行同步、場同步（奇數場和偶數場）。同步信號在0.7V—1V，使用限幅（切頭）放大器。9（一）同步分離電路入出0.7把行同步和場同步分離出來10192us場同步隔64us一個行同步11用積分器和微分器微分行同步信號積分場同步信號2.把場同步和行同步分開123.奇數場和偶數場

區別：奇數場的場同步的開始和行同步一致，偶數場場同步在行同步一半處開始。13找到奇數場和偶數場后，保存數據時可以做相應的處理。地址計數器2FB地址計數器114對于奇數場，地址計數器1的最低位置1地址計數器2FB地址計數器1

…..00000

11

…..00001

1

…..00010

1

…..00011

115對于偶數場，地址計數器1的最低位置0地址計數器2FB地址計數器10

…..00001

0

…..00010

0

…..00011

016黑白視頻信號獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時序電路

A/D變換器幀存儲器的設計

D/A變換及顯示輸出17(二)鎖相和時序電路時序電路的振蕩頻率和攝像機要一樣。檢相器校

正壓控振蕩器640分頻器1/640行同步行頻10MHz18鎖相系統保證相位差不變。如果相位差變化，則調整振蕩頻率，以確保相位差不變。相位差1.檢相器19檢相器的任務：把相差電壓，控制電壓保持不變，以保證相差不變。202.壓控振蕩器用變容二極管，電壓控制電容改變，電容控制振蕩頻率變化。振蕩頻率為10MHz。

213.分頻器

640分頻，640計數器。4.校正

采用負反饋，鎖相精度高。

22黑白視頻信號獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時序電路

A/D變換器幀存儲器的設計

D/A變換及顯示輸出23（三）A/D變換器將獲取的信息保存起來后，就要進行A/D變換了。

A/D變換的方法很多，用的比較多的是逐次比較法。24比較器D/A數字量模擬輸入逐次比較10011…A/D變換器工作原理25

逐次比較

0.7V7654321010.500.2510.12510.50.7501110.6250.06250.5126黑白視頻信號獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時序電路

A/D變換器幀存儲器的設計

D/A變換及顯示輸出27幀存儲器（FrameBuffer）的設計要求：1）0.1us從攝象機讀一個數據，存到幀存儲器中2）0.1us從幀存儲器中讀一個數據到監視器中3）0.8us計算機隨機讀/寫FB。條件:DRAM的讀/寫時間0.2us(200ns)（四）幀存儲器的設計28用DRAM設計，DRAM存取周期200ns用分時和多體并行的辦法500ns500ns500ns執行計算機的指令系統讀/寫幀存Apple-2“6502，1MHz”分時29多體并行1234400ns寫一次GAL(PAL)GAL(PAL)400ns讀一次0.1s0.1s30存儲器讀/寫一次計算機執行指令200ns200ns400ns31存儲體攝象機輸入計算機的I/O口讀出顯示輸出VRAM（雙通道）并行通道串行通道32黑白視頻信號獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時序電路

A/D變換器幀存儲器的設計

D/A變換及顯示輸出33（五）D/A變換及顯示輸出M把顯示緩存的內容(數字信號)經過D/A變換，在監視器或電視機上輸出34134711852264035用一個64us的計數器N=

640計數脈沖為0.1us312.5+312.5=625從計數器中設計所有的消隱信號和同步信號36134711852264037彩色視頻信號獲取器的工作原理1.A/D變換和數字解碼2.窗口控制器3.幀存儲器系統4.數模轉換和矩陣變換5.視頻信號和VGA信號的疊加6.數字式多制式視頻信號編碼部分38391.A/D變換和數字解碼40數字式解碼彩色全電視信號，如下式所示

CVBS=Y+USinsct+KVCossct

sc=4.44MHzK=+1_41

CVBS=Y+USinsct+KVCossct用濾波器將Y分離出來sc42

C*

=USinsct+KVCossct

用帶通濾波器得到C*sc43

C*=USinsct+KVCossctC*Sinsct

Usinsctsin

sct

+KV

cos

sctsin

sct

Usinsct+KV/2sin2sct

U-U

cos

sct+KV/2sin2sct

得到一個U的直流分量，通過濾波器得到U分量。C*U解調器U2244C*=USinsct+KVCossct

C*Cossct

Usinsctcossct+KVcossctcossct

Usinsctcossct+KVcos2sct

U/2sin2sct+KV/2+KV/2sin2sct

得到一個V的直流分量，通過濾波器得到V分量。C*V解調器V452.窗口控制器46

3.幀存儲器系統幀存儲器的主要作用有三個：

(1)從攝像機來的視頻信號，經過A/D變換，數字解碼，在視頻窗口控制器的控制下，將他們實時的存到幀存儲器，大約74ns存一個像素數據。

(2)彩色監視器每隔74ns要從幀存儲器取一個像素數據，經D/A轉換，變成模擬的RGB信號，供彩色監視器顯示幀存儲器中真彩色全屏幕運動圖像使用。

(3)計算機可以通過視頻窗口控制器，對陣存儲器的內容進行讀寫操作。474.數模轉換和矩陣變換這部分由兩個器件組成，即D/A轉換器SAA9065和視頻信號處理器TDA4680。5.視頻信號和VGA信號的疊加由于兩路信號均為模擬信號，因此使用了模擬開關電路實現兩信號的疊加。色鍵：ColorKey48monitorSwitch開關0—VGA1—視頻獲取器視頻獲取器信號VGA卡

視頻信號和VGA卡出來的信號的合成496.數字式多制式視頻信號編碼部分

這部分只選用了數字或多制式視頻信號編碼器SAA7199。它是以數字方式進行視頻信號編碼的編碼器，支持PAL和NTSC兩種制式。50彩色視頻信號獲取器的工作原理1.A/D變換和數字解碼2.窗口控制器3.幀存儲