视频采集基础知识

时间:2024-03-27 16:06:33

一、视频采集接口

常用视频采集接口根据是否支持EDID分成两类,支持EDID的接口DVI、VGA、HDMI、DP接口,不支持EDID协议的SDI、YPbPr、BNC。

支持EDID的接口:
VGA(Video Graphics Array):
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VGA传递的是模拟信号,计算机显卡产生的是数字信号,显示器使用的也是数字信号,VGA视频接口需要进行数模转换、模数转换,信号转换过程中会有损失。

DVI(Digital Visual Interface)数字视频接口:
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DVI传输的是数字信号,没有模数/数模转换的信号损失,但是只传输视频不传输音频。

HDMI(High Definition Multimedia Interface)高清晰度多媒体接口:
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HDMI传输的也是数字信号,但是它是视音频同时传输。

DP(Displayport)显示接口:
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Displayport兼容HDMI、DVI、VGA标准,而HDMI只对DVI兼容。Displayport标准完全开放,而HDMI标准则需要授权。运用场景方面,Displayport标准主要运用于PC领域,而HDMI标准则更广泛的运用到消费类电子产品上。DP与HDMI在性能上没有多大区别。如果你使用3840x2160分辨率,HDMI由于带宽不足,最大只能传送30帧,DP就没有问题。

不支持EDID的接口:
SDI(Serial Digital Interface)数字分量串行接口:
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串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高,在传送前必须经过处理。

YPbPr色差分量接口:
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YPbPr也是模拟信号,它和RGB是线性的转换关系,Pb信号是蓝色和亮度的差的某个倍数,Pr信号是红色和亮度的差的某个倍数还有个区别就是,水平垂直同步信号,是加载在Y信号,也就是绿线上面的,所以一般它只需要三根线。

BNC(Bayonet Nut Connector)卡扣配合型接口:
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BNC接头由R、G、B三原色信号以及行同步、场同步五个独立信号接头组成,BNC接头可以让视频信号相互间干扰减少,可达到最佳信号响应效果。

二、EDID协议与时序

随着显示设备的发展,显示器的种类越来越多,模拟的、数字的、普屏的、宽屏的、分辨率和时序的种类太多了,而每种显示器又不可能支持所有的分辨率,那怎么知道该给显示器一个什么样的分辨率显示出的效果是最佳效果,EDID就是为了能让PC或其他的图像输出设备更好的识别显示器属性而出现的。EDID(ExtendedDisplavIdentificationData)名叫扩展显示标识数据,是一种VESA标准数据格式,它包含了关于制造商以及与运行相关的数据,比如供应商信息、最大图像大小、颜色设置、厂商预设置、频率范围的限制以及显示器名和***的字符串。EDID是VESA组织制定的PC显示器的显示格式数据规范,通过EDID来协商双方传输的图像格式。

这里我们主要关注的是EDID时序:
EDID时序分为内建时序(Established Timings)、标准时序(Standard Timings)、详细时序(Detailed Timings)。
内建时序表示视频接收器是否支持一些通用的时序,标准时序是对内建时序的扩展,我们更加关心的是详细时序,下面介绍详细时序。
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详细时序对应的参数
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消隐期 = 前沿时间+同步信号时间+后沿时间
图像总时间 = 有效图像时间+消隐期

在将光信号转换为电信号的扫描过程中,扫描总是从图像的左上角开始,水平向前行进,同时扫描点也以较慢的速率向下移动。当扫描点到达图像右侧边缘时,扫描点快速返回左侧,重新开始在第1行的起点下面进行第2行扫描,行与行之间的返回过程称为水平消隐。一幅完整的图像扫描信号,由水平消隐间隔分开的行信号序列构成,称为一帧。扫描点扫描完一帧后,要从图像的右下角返回到图像的左上角,开始新一帧的扫描,这一时间间隔,叫做垂直消隐,也称场消隐(VBlank)。

三、BT656/BT1120

常见的模拟视频信号采集芯片都支持输出BT.656的数字信号,BT656定义了一个并行的硬件接口用来传送一路4:2:2的ycbcr的数字视频流。
行的组成(Lines):
在BT656中,每一行的组成,一行是由4个部分组成:
行 = 结束码(EAV) + 水平消隐(Horizontal Vertical Blanking) + 起始码(SAV) + 有效数据(Active Video)
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起始码(SAV)和结束码(EAV),它是标志着一行的开始结束的重要标记,EAV和SAV组成相同,如下:视频采集基础知识
F:标记场信息,传输顶场时为0,传输底场时为1
V:标记消隐信息,传输消隐数据时为1,传输有效视频数据时为0
H:标记EAV还是SAV,SAV为0,EAV为1
F、V、H后面P3~P0为保护比特,其值取决于F、H、V,起到校验作用
P3 = V xor H  P2 = F xor H  P1 = F xor V  P0 = F xor V xor H
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场的组成(field):
在BT.656标准中,一个场是由三个部分组成的:
场 = 垂直消隐顶场(First Vertical Blanking) + 有效数据行(Active Video) + 垂直消隐底场(Second Vertical Blanking)
对于顶场,有效数据行就是一帧图像的所有偶数行,而底场,有效数据行就是一帧图像的所有奇数行。在NTSC(美国标准电视广播传输和接收协议)和PAL(电视广播制式)有所不同:
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里面的F、V就是上面提到标记场信息和消隐信息,说明这是标准准顶场、底层还有消隐期或者是有效期
BT656参考:http://www.spacewire.co.uk/video_standard.html
BT1120时序如下,就不详细说了
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四、视频采集流程

视频采集流程大致如下:
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因为我也才开始接触视频技术,该博客大部分都是在介绍概念,有什么错误还请指出QVQ。

参考:https://www.cnblogs.com/liangwh520/p/8310387.html