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多媒体技术基础及应用

多媒体技术基础及应用. 北京广播电视大学　吕小星　副教授. 第 3 章 视频信号的获取与处理. 本章讲课思路 :. 视频信号获取器的工作原理. 黑白全电视信号和彩色全电视信号. 彩色空间表示及其转换. 3.2 视频信息获取技术. 黑白视频信号获取器工作原理 彩色视频信号获取器工作原理. 黑白视频信号获取器的工作原理. 黑白视频信号获取器的作用： 把一维的黑白全电视信号数字化后送到存储器中保存 把保存在存储器中的视频信号还原为电视信号送到电视机或监视器上. 黑白视频信号获取器的工作原理. 找到信号的头 （同步分离电路、锁相和时序电路）

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  1. 多媒体技术基础及应用 北京广播电视大学　吕小星　副教授

  2. 第3章 视频信号的获取与处理 本章讲课思路: 视频信号获取器的工作原理 黑白全电视信号和彩色全电视信号 彩色空间表示及其转换

  3. 3.2 视频信息获取技术 • 黑白视频信号获取器工作原理 • 彩色视频信号获取器工作原理

  4. 黑白视频信号获取器的工作原理 • 黑白视频信号获取器的作用： • 把一维的黑白全电视信号数字化后送到存储器中保存 • 把保存在存储器中的视频信号还原为电视信号送到电视机或监视器上

  5. 黑白视频信号获取器的工作原理 • 找到信号的头（同步分离电路、锁相和时序电路） • 对该点进行A/D变换保存到FB • D/A变换全电视信号显示输出

  6. 黑白全电视信号

  7. 黑白视频信号获取器的工作原理 • 同步分离电路 • 锁相和时序电路 • A/D变换器 • 帧存储器的设计 • D/A变换及显示输出

  8. （一）同步分离电路 行同步 同步分离 奇数场 场同步 偶数场

  9. （一）同步分离电路 1. 同步分离电路 找到行同步、场同步（奇数场和偶数场） 。 同步信号在0.7V—1V，使用限幅（切头）放大器。

  10. （一）同步分离电路 出 入 0.7 把行同步和场同步分离出来

  11. 192us 场同步 隔64us一个 行同步

  12. 2. 把场同步和行同步分开 用积分器和微分器 微分 行同步信号 积分 场同步信号

  13. 3. 奇数场和偶数场 区别：奇数场的场同步的开始和行同步一致，偶数场场同步在行同步一半处开始。

  14. 找到奇数场和偶数场后，保存数据时可以做相应的处理。找到奇数场和偶数场后，保存数据时可以做相应的处理。 地址计数器1 FB 地址计数器2

  15. 对于奇数场，地址计数器1的最低位置1 地址计数器1 FB 1 ….. 0 0 0 0 01 ….. 0 0 0 0 1 1 地址计数器2 ….. 0 0 0 1 01 ….. 0 0 0 1 11

  16. 对于偶数场，地址计数器1的最低位置0 地址计数器1 FB 0 ….. 0 0 0 0 1 0 ….. 0 0 0 1 00 地址计数器2 ….. 0 0 0 1 10

  17. 黑白视频信号获取器的工作原理 • 同步分离电路 • 锁相和时序电路 • A/D变换器 • 帧存储器的设计 • D/A变换及显示输出

  18. (二)锁相和时序电路 时序电路的振荡频率和摄像机要一样。 检 相 器 10MHz 压控 振荡器 行同步 校正 640分频器 1/640 行频

  19. 1.检相器 相位差 锁相系统保证相位差不变。 如果相位差变化，则调整振荡频率，以确保相位差不变。

  20. 检相器的任务： 把相差 电压，控制电压保持不变，以保证相差不变。

  21. 2.压控振荡器 用变容二极管，电压控制电容改变，电容控制振荡频率变化。 振荡频率为10MHz。

  22. 3.分频器 640分频，640计数器。 4.校正 采用负反馈，锁相精度高。

  23. 黑白视频信号获取器的工作原理 • 同步分离电路 • 锁相和时序电路 • A/D变换器 • 帧存储器的设计 • D/A变换及显示输出

  24. （三）A/D变换器 将获取的信息保存起来后，就要进行A/D变换了。 A/D变换的方法很多，用的比较多的是逐次比较法。

  25. A/D变换器工作原理 模拟输入 比较器 数字量 10011… D/A 逐次比较

  26. 逐次比较 0.7V 0 7 6 5 4 3 2 1 0 1 1 1 0.5 0.25 0.125 0.0625 0.75 1 1 0 0.5 0.625 0.5 1 1

  27. 黑白视频信号获取器的工作原理 • 同步分离电路 • 锁相和时序电路 • A/D变换器 • 帧存储器的设计 • D/A变换及显示输出

  28. （四） 帧存储器的设计 帧存储器（Frame Buffer）的设计要求： 1）0.1us从摄象机读一个数据，存到帧存储器中 2）0.1us从帧存储器中读一个数据到监视器中 3）0.8us计算机随机读/写FB。 条件:DRAM的读/写时间0.2us(200ns)

  29. 用DRAM设计，DRAM存取周期200ns 用分时和多体并行的办法 分时 Apple-2 “6502，1MHz” 500ns 500ns 500ns 读/写帧存 执行计算机的指令系统

  30. 多体并行 0.1s GAL(PAL) 400ns读一次 1 2 3 4 0.1s GAL(PAL) 400ns写一次

  31. 计算机执行指令 400ns 200ns 200ns 存储器读/写一次

  32. VRAM（双通道） 并行通道 存储体 摄象机输入 计算机的I/O口 串行通道 读出 显示输出

  33. 黑白视频信号获取器的工作原理 • 同步分离电路 • 锁相和时序电路 • A/D变换器 • 帧存储器的设计 • D/A变换及显示输出

  34. （五）D/A变换及显示输出 M 把显示缓存的内容(数字信号)经过D/A变换，在监视器或电视机上输出

  35. 13 640 522 47 118

  36. 从计数器中设计所有的消隐信号和同步信号 用一个64us的计数器 N =640 312.5+312.5=625 计数脉冲为0.1us

  37. 13 640 522 47 118

  38. 彩色视频信号获取器的工作原理 1.A/D变换和数字解码 2.窗口控制器 3.帧存储器系统 4.数模转换和矩阵变换 5.视频信号和VGA信号的叠加 6.数字式多制式视频信号编码部分

  39. 1. A/D变换和数字解码

  40. 数字式解码 彩色全电视信号，如下式所示 CVBS=Y+ USinsct + KVCossct sc=4.44MHz K = +1 _

  41. 用滤波器将Y分离出来 CVBS=Y+ USinsct + KVCossct sc

  42. 用带通滤波器得到C* C*= USinsct + KVCossct sc

  43. C* U解调器 U C* = USinsct + KVCossct C*  Sinsct U sinsctsin sct+KV  cos sctsin sct U sin sct +KV /2 sin2 sct U- Ucos sct +KV /2sin2 sct 得到一个U的直流分量，通过滤波器得到U分量。 2 2

  44. C* V解调器 V C* = USinsct + KVCossct C*  Cossct Usinsctcossct+KVcossctcossct Usinsctcossct +KVcos2sct U/2sin2sct +KV/2+KV/2sin2sct 得到一个V的直流分量，通过滤波器得到V分量。

  45. 2. 窗口控制器

  46. 3. 帧存储器系统 帧存储器的主要作用有三个： (1)从摄像机来的视频信号，经过A/D变换，数 字解码，在视频窗口控制器的控制下，将他们实时的存到帧存储器，大约74ns存一个像素数据。 (2)彩色监视器每隔74ns要从帧存储器取一个像素数据，经D/A转换，变成模拟的RGB信号，供彩色监视器显示帧存储器中真彩色全屏幕运动图像使用。 (3)计算机可以通过视频窗口控制器，对阵存储器的内容进行读写操作。

  47. 4.数模转换和矩阵变换 这部分由两个器件组成，即D/A转换器 SAA9065和视频信号处理器TDA4680。 5.视频信号和VGA信号的叠加 由于两路信号均为模拟信号，因此使用了模拟开关电路实现两信号的叠加。 色键：Color Key

  48. 视频信号和VGA卡出来的信号的合成 VGA卡 monitor 视频获取器信号 Switch 开关 0—VGA 1—视频获取器

  49. 6. 数字式多制式视频信号编码部分 这部分只选用了数字或多制式视频 信号编码器SAA7199。它是以数字方式 进行视频信号编码的编码器，支持PAL 和NTSC 两种制式。

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