1.2.2 摄像机视频信号

摄像机视频信号又分为复合视频（Video或 CVBS）和分量视频（S-Video或 Y/C）两种。这两种信号一般采用RS—170标准，即 1VPP、75Ω。前者用一根同轴电缆 BNC连接器传送；后者采用 6芯圆形插头普通塑料线近距离传送，也可以用同轴电缆香蕉插头传送。

1.复合视频信号

由视频信号、消隐信号和同步信号组成复合视频信号（composite video signal，CVBS），其波形如图 1.6所示：

●峰-峰值为 1V，图像信号介于白电平和黑电平之间；

●若同步信号为 100%，则黑电平和消隐电平为 70%，白电平为0%；

●同步信号：0.7～1V，0.3V±9mV；

●图像信号：0～0.7V，0.7V±20mV。

彩色摄像机视频信号有三种：NTSC制、PAL制和 SECAM制（表 1-3）。NTSC（National Television Systems Committee）彩色制式是 1 952 年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制；美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾等国和中国台湾采用这种制式。由于NTSC制存在相位敏感造成彩色失真的缺点，因此西德于 1962年制定了PAL制（Phase-Alternative Line）彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制；德国、英国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。后来法国制定SECAM（Sequential Color and Memory）彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存储制；法国、前苏联及东欧等 65个国家和地区采用这种制式。

NTSC制、PAL制和SECAM制都具有兼容性，黑白电视机能接收彩色电视广播，显示黑白图像；彩色电视机能接收黑白电视广播，显示黑白图像。为了实现兼容性和彩色特性，彩色电视系统采用与黑白电视相同的一些基本参数（表 1-4），如扫描方式、行频、场频、同步信号、图像载频、伴音载频等；需要将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号，以及代表色度的两个色差信号，并将它们组合成一个彩色全电视信号进行传送。

图 1.6是一个行周期的复合视频信号，图 1.7是复合视频信号的水平消隐间隔。

在现代彩色电视系统中，通常采用YUV彩色空间或 YIQ彩色空间，Y为亮度信号，它可以与黑白全电视信号兼容，U和V用载波频率ωSC调制加到亮度Y上，最后形成彩色全电视信号CVBS。

在NTSC制系统中，U信号调制在副载波的零相位上，而V信号固定地调制在 90°的相位上。在PAL制系统中，U信号的调制与 NTSC制相同，而V信号的调制有特色，第一行调制在 90°的相位上（与NTSC制相同，称为NTSC行）；下一行（帧的第三行）调制在270°的相位上（称为PAL行）；再下一行又回到 90°的相位上。按此顺序，V信号调制相位逐行倒相 180°， P A L制色度信号Ch 表达式为：

式中，S（t）称为P A L开关函数，它是双极性矩形脉冲，其重复周期为行周期Th 的两倍，幅度为+1和-1。PAL开关函数S（t）代表 PAL制系统的根本特征，它的引入相当有效地克服了NTSC制系统中对信道微分相位敏感的缺点，这是 PAL制取得成功的原因。最后将亮度、复合消隐信号与色度信号、复合同步信号混合放大，形成PAL制彩色全电视信号。

2.分量视频信号

分量视频信号（Component Video Signal）是指每个基色分量作为独立的视频信号，每个基色既可以用RGB表示，也可以用亮度与色差表示，如YIQ、YUV和YPbPr。分量视频信号是表示颜色的最好方法，需要比较宽的带宽和同步信号，YIQ适用于 NTSC彩色视频制式， YUV适用于PAL和SECAM彩色视频制式，YPbPr常用于高清晰视频传输。

如图 1.8所示，在彩色电视制式中，使用 YUV和 YIQ模型来表示彩色图像。PAL彩色电视制式使用YUV模型，其中Y表示亮度，UV表示色差，U、V是构成彩色的两个分量；NTSC彩色电视制式使用YIQ模型，其中Y表示亮度，I、Q是两个彩色分量。

YUV表示法的重要性在于它的亮度信号（Y）和色度信号（U、V）是相互独立的，也就是Y信号分量构成的黑白灰度图与用U、V信号构成的另外两幅单色图是相互独立的。由于Y、U、V是独立的，所以可以对这些单色图分别进行编码。此外，黑白电视能接收彩色电视信号也就是利用了YUV分量之间的独立性。YUV表示法的另一个优点是可以利用人眼的特性来降低彩色数字图像所需要的存储空间，人眼对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节的分辨能力低，若把人眼刚能分辨出的黑白相间的条纹换成不同颜色的彩色条纹，那么眼睛就不能再分辨出条纹来，可以把彩色分量的分辨率降低而不明显影响图像质量，因而就可以把几个相邻像素不同的彩色值当作相同的彩色值来处理，从而减少所需的存储容量。如要存储 RGB 8∶8∶8的彩色图像，即R、G和B分量都用8位二进制数表示，图像的大小为 640×480像素，那么所需要的存储容量为 921 600 字节。若用 YUV来表示同一幅彩色图像，Y分量仍然为 640× 480，并且Y分量仍然用8位表示，而对每4个相邻像素（2×2）的U、V值分别用相同的一个值表示，那么存储同样的一幅图像所需的存储空间就减少到460 800字节。

无论是用YIQ、YUV还是YPbPr模型来表示彩色图像，由于现在所有的显示系统都采用RGB值来驱动，这就要求在显示每个像素之前，必须把彩色分量值转换成RGB值。

3.S-Video信号

如图 1.9所示，分离视频信号S-Video（Separated video）是亮度和色差分离的一种视频信号，是分量模拟视频信号和复合模拟视频信号的一种折中方案。使用S-Video有两个优点：减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰；不需要使用梳状滤波器来分离亮度和色差信号，可提高亮度信号带宽。

如图 1.9所示，复合视频信号是把亮度信号色差信号和复合同步信号复合在一起，使用一条信号电缆线传输。而S-Video信号则使用单独的两条信号电缆线，一条用于亮度信号，另一条用于色差信号，这两个信号称为Y/C信号。S-Video使用四针连接器，如图1.10所示，具体的S-Video工业标准四针连接器规格如表 1-5所示。