多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用

多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用北京廣播電視大學(xué)呂小星副教授1第3章視頻信號(hào)的獲取與處理本章講課思路:視頻信號(hào)獲取器的工作原理

彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換黑白全電視信號(hào)和彩色全電視信號(hào)23.2視頻信息獲取技術(shù)黑白視頻信號(hào)獲取器工作原理彩色視頻信號(hào)獲取器工作原理3黑白視頻信號(hào)獲取器的工作原理黑白視頻信號(hào)獲取器的作用：把一維的黑白全電視信號(hào)數(shù)字化后送到存儲(chǔ)器中保存把保存在存儲(chǔ)器中的視頻信號(hào)還原為電視信號(hào)送到電視機(jī)或監(jiān)視器上4黑白視頻信號(hào)獲取器的工作原理找到信號(hào)的頭（同步分離電路、鎖相和時(shí)序電路）對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行A/D變換保存到FBD/A變換

全電視信號(hào)

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

A/D變換器幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

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(chǎng)同步奇數(shù)場(chǎng)偶數(shù)場(chǎng)8（一）同步分離電路1.同步分離電路找到行同步、場(chǎng)同步（奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)）。同步信號(hào)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(chǎng)同步分離出來(lái)10192us場(chǎng)同步隔64us一個(gè)行同步11用積分器和微分器微分行同步信號(hào)積分場(chǎng)同步信號(hào)2.把場(chǎng)同步和行同步分開(kāi)123.奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)

區(qū)別：奇數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步的開(kāi)始和行同步一致，偶數(shù)場(chǎng)場(chǎng)同步在行同步一半處開(kāi)始。13找到奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)后，保存數(shù)據(jù)時(shí)可以做相應(yīng)的處理。地址計(jì)數(shù)器2FB地址計(jì)數(shù)器114對(duì)于奇數(shù)場(chǎng)，地址計(jì)數(shù)器1的最低位置1地址計(jì)數(shù)器2FB地址計(jì)數(shù)器1

…..00000

11

…..00001

1

…..00010

1

…..00011

115對(duì)于偶數(shù)場(chǎng)，地址計(jì)數(shù)器1的最低位置0地址計(jì)數(shù)器2FB地址計(jì)數(shù)器10

…..00001

0

…..00010

0

…..00011

016黑白視頻信號(hào)獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時(shí)序電路

A/D變換器幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

D/A變換及顯示輸出17(二)鎖相和時(shí)序電路時(shí)序電路的振蕩頻率和攝像機(jī)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(tǒng)保證相位差不變。如果相位差變化，則調(diào)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(wù)：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?nèi)荻O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(jì)數(shù)器。4.校正

采用負(fù)反饋，鎖相精度高。

22黑白視頻信號(hào)獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時(shí)序電路

A/D變換器幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

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(lái)后，就要進(jìn)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(shù)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(hào)獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時(shí)序電路

A/D變換器幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

D/A變換及顯示輸出27幀存儲(chǔ)器（FrameBuffer）的設(shè)計(jì)要求：1）0.1us從攝象機(jī)讀一個(gè)數(shù)據(jù)，存到幀存儲(chǔ)器中2）0.1us從幀存儲(chǔ)器中讀一個(gè)數(shù)據(jù)到監(jiān)視器中3）0.8us計(jì)算機(jī)隨機(jī)讀/寫(xiě)FB。條件:DRAM的讀/寫(xiě)時(shí)間0.2us(200ns)（四）幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)28用DRAM設(shè)計(jì)，DRAM存取周期200ns用分時(shí)和多體并行的辦法500ns500ns500ns執(zhí)行計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)讀/寫(xiě)幀存Apple-2“6502，1MHz”分時(shí)29多體并行1234400ns寫(xiě)一次GAL(PAL)GAL(PAL)400ns讀一次0.1s0.1s30存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)一次計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令200ns200ns400ns31存儲(chǔ)體攝象機(jī)輸入計(jì)算機(jī)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(hào)獲取器的工作原理同步分離電路鎖相和時(shí)序電路

A/D變換器幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

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(nèi)容(數(shù)字信號(hào))經(jīng)過(guò)D/A變換，在監(jiān)視器或電視機(jī)上輸出34134711852264035用一個(gè)64us的計(jì)數(shù)器N=

640計(jì)數(shù)脈沖為0.1us312.5+312.5=625從計(jì)數(shù)器中設(shè)計(jì)所有的消隱信號(hào)和同步信號(hào)36134711852264037彩色視頻信號(hào)獲取器的工作原理1.A/D變換和數(shù)字解碼2.窗口控制器3.幀存儲(chǔ)器系統(tǒng)4.數(shù)模轉(zhuǎn)換和矩陣變換5.視頻信號(hào)和VGA信號(hào)的疊加6.數(shù)字式多制式視頻信號(hào)編碼部分38391.A/D變換和數(shù)字解碼40數(shù)字式解碼彩色全電視信號(hào)，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(lái)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(gè)U的直流分量，通過(guò)濾波器得到U分量。C*U解調(diào)器U2244C*=USinsct+KVCossct

C*Cossct

Usinsctcossct+KVcossctcossct

Usinsctcossct+KVcos2sct

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

得到一個(gè)V的直流分量，通過(guò)濾波器得到V分量。C*V解調(diào)器V452.窗口控制器46

3.幀存儲(chǔ)器系統(tǒng)幀存儲(chǔ)器的主要作用有三個(gè)：

(1)從攝像機(jī)來(lái)的視頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D變換，數(shù)字解碼，在視頻窗口控制器的控制下，將他們實(shí)時(shí)的存到幀存儲(chǔ)器，大約74ns存一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)。

(2)彩色監(jiān)視器每隔74ns要從幀存儲(chǔ)器取一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，變成模擬的RGB信號(hào)，供彩色監(jiān)視器顯示幀存儲(chǔ)器中真彩色全屏幕運(yùn)動(dòng)圖像使用。

(3)計(jì)算機(jī)可以通過(guò)視頻窗口控制器，對(duì)陣存儲(chǔ)器的內(nèi)容進(jìn)行讀寫(xiě)操作。474.數(shù)模轉(zhuǎn)換和矩陣變換這部分由兩個(gè)器件組成，即D/A轉(zhuǎn)換器SAA9065和視頻信號(hào)處理器TDA4680。5.視頻信號(hào)和VGA信號(hào)的疊加由于兩路信號(hào)均為模擬信號(hào)，因此使用了模擬開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)的疊加。色鍵：ColorKey48monitorSwitch開(kāi)關(guān)0—VGA1—視頻獲取器視頻獲取器信號(hào)VGA卡

視頻信號(hào)和VGA卡出來(lái)的信號(hào)的合成496.數(shù)字式多制式視頻信號(hào)編碼部分

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