一,、引言

我們?cè)谌粘Ｉ钪袝?huì)經(jīng)常接觸到視頻信號(hào),， 它通常由紅,、綠,、藍(lán)三種基色信號(hào)組成,，這三個(gè)基色信號(hào)可以通過不同的比例和亮度組合來生成各種顏色的圖像。視頻信號(hào)的應(yīng)用非常廣泛,，包括電視廣播,、電影制作、視頻會(huì)議、監(jiān)控系統(tǒng)等,。

隨著技術(shù)的發(fā)展,，視頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量和處理效率也在不斷提高。但整體來講,，視頻信號(hào)的基本組成原理和基本格式通常都是相似的,。因此，了解視頻信號(hào)的組成原理和傳輸格式對(duì)于我們測(cè)試相關(guān)的視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)大有幫助,。

為了確保視頻信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性,，需要對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和評(píng)估。這些指標(biāo)包括但不限于視頻信號(hào)幅度,、亮度非線性,、K系數(shù)、穩(wěn)定性,、信噪比,、色調(diào)、視頻電平,、聲道以及音頻信號(hào)質(zhì)量等,。通過測(cè)試這些指標(biāo)，可以確保視頻信號(hào)在傳輸過程中不會(huì)出現(xiàn)失真,、噪聲等問題,，從而保證觀眾能夠獲得清晰、流暢,、色彩鮮艷的視覺體驗(yàn),。同時(shí)，這些指標(biāo)也是衡量視頻設(shè)備性能和質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn),，對(duì)于制造商和用戶來說具有重要意義。

因此,，本文將會(huì)圍繞JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)中閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的傳輸通道指標(biāo)內(nèi)容,，對(duì)視頻信號(hào)格式和視頻通道測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的介紹。

二,、視頻信號(hào)原理

2.1 視頻信號(hào)的組成

視頻信號(hào)由亮度信號(hào),、色度信號(hào)和同步信號(hào)組成。

l  亮度信號(hào)：包含視頻圖像的強(qiáng)度（亮度或暗度）信息

l  色度信號(hào)：包含視頻圖像的色彩信息

l  同步信號(hào)：控制在電視顯示屏等顯示器上信號(hào)的掃描

2.1.1 亮度信號(hào)

亮度信號(hào)以幅度值來表示亮度大小,。如圖2所示,，該圖為亮度階梯信號(hào)，每個(gè)階梯的亮度大小如紅點(diǎn)所示分別為：140mV, 280mV, 420mV,560mV ,700mV ,。不同的階梯代表不同的亮度,，最小值為黑，中間為灰,。

2.1.2 色度信號(hào)

色度信號(hào)由色調(diào)和飽和度組成,。

色調(diào)是指圖像的相對(duì)明暗程度,，在彩色圖像上表現(xiàn)為顏色，是顏色的重要特征,，它決定了顏色本質(zhì)的根本特征,。如圖3所示：

飽和度指色彩的鮮艷程度，也稱色彩的純度,。純的顏色都是高度飽和的,，如鮮紅，鮮綠,。

色調(diào)與色飽和度通過一定的轉(zhuǎn)換,，轉(zhuǎn)換成色差信號(hào)，然后調(diào)制在色副載波上,。已調(diào)色差信號(hào)即為色度信號(hào),，其相位代表色調(diào)，即顏色,；其幅度代表色飽和度,。

如下圖中紅框所展示的就是色度信號(hào)：

藍(lán)框內(nèi)的信號(hào)為一個(gè)參考信號(hào)，用作色度信號(hào)解析的參考,。

2.1.3 同步信號(hào)

同步信號(hào)控制顯示器上信號(hào)的掃描,，包括行同步和場(chǎng)同步的。如圖6藍(lán)框內(nèi),。

l  行同步信號(hào)：同步行掃描的信號(hào),，每行來一次，每來一次就意味著本行掃描結(jié)束,，新的一行就要開始了,。

l  場(chǎng)同步信號(hào)：同步場(chǎng)掃描的信號(hào)，每場(chǎng)來一次,，每來一次就意味著本場(chǎng)掃描結(jié)束,，新的一場(chǎng)就要開始。

場(chǎng)和幀的概念并不相同,，一場(chǎng)指的是從屏幕上邊掃到下邊的一次,，而幀指的是能夠組成完整畫面的圖像數(shù)據(jù)。在逐行掃描中一場(chǎng)等于一幀,，而在隔行掃描中一幀包括兩場(chǎng)：奇場(chǎng)和偶場(chǎng),。

2.2 視頻信號(hào)格式

在JTG2182關(guān)于閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的傳輸通道指標(biāo)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，視頻信號(hào)的格式主要有三種：標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)（CCVS）,、高清模擬分量視頻信號(hào)（RGB,、YPbPr）、高清數(shù)字分量視頻信號(hào)（RGB、YCbCr）,。

在我們的信號(hào)源VSG中,，接口形式為：

2.2.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)（CCVS）

標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)（CCVS）由1個(gè)75Ω阻抗的BNC接口（如下圖）傳輸。標(biāo)清表示分辨率為720×576,，模擬代表傳輸?shù)男盘?hào)為模擬信號(hào),，復(fù)合代表亮度信號(hào)、色度信號(hào)和同步信號(hào)合成到一個(gè)復(fù)合信號(hào)中進(jìn)行傳輸,。 

2.2.2 高清模擬分量視頻信號(hào)（RGB,、YPbPr）

在高清模擬分量視頻信號(hào)（RGB、YPbPr）由三組75Ω BNC接口進(jìn)行傳輸,，如圖9所示,。 其中高清表示分辨率可達(dá)1920×1080。模擬代表傳輸?shù)男盘?hào)為模擬信號(hào),。 分量表示亮度信號(hào),、色度信號(hào)、同步信號(hào)分別進(jìn)行傳輸,。

在RGB格式下亮度信號(hào)與色度信號(hào)是分別由R/G/B三種信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)?，其中同步信?hào)在G信號(hào)里面。YPbPr格式下,，Y信號(hào)為亮度信號(hào)和同步信號(hào),，Pb、Pr為色度信號(hào),。 

2.2.3 高清數(shù)字分量視頻信號(hào)（RGB,、YCbCr）

在高清數(shù)字分量視頻信號(hào)（RGB、YCbCr）中,，信號(hào)由1組HDMI接口進(jìn)行傳輸,。 其中高清表示分辨率可達(dá)1920×1080。數(shù)字代表傳輸信號(hào)為數(shù)字信號(hào),。 分量表示亮度信號(hào),、色度信號(hào)、同步信號(hào)分別進(jìn)行傳輸,。

在RGB格式下亮度信號(hào)與色度 信號(hào)是分別由R/G/B三種信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)模渲型叫盘?hào)在G信號(hào)里面,。YCbCr格式下,，Y信號(hào)為亮度信號(hào)和同步信號(hào)，Cb,、Cr為色度信號(hào),。 

三、相關(guān)視頻指標(biāo)分析

3.1 視頻信號(hào)幅度（白條幅度）

標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)幅度是1Vp-p，此處主要是白條幅度即視頻電平：700mV,。

白條幅度對(duì)視頻的影響： 超出指標(biāo)值會(huì)造成圖像過亮或過暗,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第7頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• △8.1.1 視頻電平（700±30）mV

3.2 視頻信號(hào)幅度（同步脈沖幅度）

此處主要是同步脈沖幅度,即同步脈沖信號(hào)的幅度：300mV。

同步脈沖幅度對(duì)視頻的影響：超出指標(biāo)值會(huì)引起圖像扭曲,，甚至圖像顯示無法觀看,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第7頁(yè)）：

 8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• △8.1.2 同步脈沖幅度（300±20）mV

3.3 亮度線性（K系數(shù)）

用來度量圖像損傷，這里的失真是短時(shí)間波形失真,。一般用“2T正弦平方波失真”( K-2T)作為測(cè)試指標(biāo),。

亮度線性（K系數(shù)）對(duì)視頻的影響： 導(dǎo)致圖像出現(xiàn)多輪廓、造成重影,，使清晰度下降,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• △8.1.3 回波E ＜7%

3.4 亮度非線性

從消隱電平（黑電平）到白電平之間變化的線性度。計(jì)算相應(yīng)各階梯幅度值之間的差值,。

亮度非線性對(duì)視頻的影響： 1,、圖象失去灰度，層次減少,。 2,、分辨率降低，產(chǎn)生色飽和度失真（由于色度信號(hào)是疊加在亮度信號(hào)上）,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• 8.1.4 亮度非線性≤5%

3.5 微分增益（DG）

由圖像亮度信號(hào)幅度變化引起的色度信號(hào)幅度失真,。計(jì)算帶色度調(diào)制的階梯信號(hào)各階梯上的色度幅度值之間的差值。

微分增益（DG）對(duì)視頻的影響：不同亮度背景下的色飽和度失真,，影響彩色效果,。比如：穿鮮紅衣服從暗處走向亮處， 鮮紅衣服會(huì)變濃或變淡,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• 8.1.7 微分增益≤10%

3.6 微分相位（DP）

由圖像亮度信號(hào)幅度變化引起的色度信號(hào)相位失真,。計(jì)算各帶色度調(diào)制的階梯信號(hào)的色度副載波的相位角和消隱電平上副載波信號(hào)的相位角之差，超前為正,。

微分相位（DP）對(duì)視頻的影響：在不同亮度背景下,，色調(diào)產(chǎn)生失真，影響彩色效果,。例如：鮮紅衣服從暗處走到明處,，鮮紅衣服就偏黃或偏紫。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• 8.1.8 微分相位≤10°

3.7 色度/亮度增益差

輸出端信號(hào)中亮度分量和色度分量幅度比的改變稱色度/亮度增益差,。

色度/亮度增益差對(duì)視頻的影響：影響圖像的飽和度失真,。例如：增益差為負(fù)：圖象色彩變淡、暗淡,、人物神色不佳,；增益差為正：顏色過濃,、輪廓不分明，類似兒童填色畫,，缺乏真實(shí)感,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• 8.1.5 色度/亮度增益不等±5%

3.8 色度/亮度時(shí)延差

輸出在亮度分量與色度分量的調(diào)制色絡(luò)波形的相應(yīng)部分在時(shí)間關(guān)系上出現(xiàn)的差值。

色度/亮度時(shí)延差對(duì)視頻的影響：彩色套色不準(zhǔn),，在水平方向出現(xiàn)彩色鑲邊,，人眼比較敏感。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• 8.1.6 色度/亮度時(shí)延差≤100ns

3.9 幅頻特性

從低頻至高頻的頻帶范圍內(nèi),，通道輸入與輸出之間相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)頻率的增益變化,，測(cè)試信號(hào)是多波群信號(hào)。頻率分別為：0.5MHz,，1MHz,，2MHz，4MHz,，4.8MHz,，5.8MHz。

幅頻特性對(duì)視頻的影響：影響圖像清晰度,，如果高頻部分衰減大,，圖像細(xì)節(jié)變淡、邊緣輪廓不清,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• △ 8.1.9 幅頻特性（5.8MHz 帶寬內(nèi)） ±2dB

3.10 信噪比

信號(hào)傳輸過程中,，信號(hào)本身與噪聲的比值。

信噪比對(duì)視頻的影響：信噪比越大代表傳輸通道的噪聲越大,，圖像的質(zhì)量就越差,。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.1 標(biāo)清模擬復(fù)合視頻信號(hào)

• △8.1.10 視頻信噪比（加權(quán)） ≥56dB

3.11 通道間時(shí)延差

分量視頻信號(hào)中（ YC_R(P_R)C_B(P_B)與RGB ），各通道之間的時(shí)延差,，例如R信號(hào)與G信號(hào),，R信號(hào)與B信號(hào)。

通道間時(shí)延差：通道間時(shí)延越大,，信號(hào)的亮度色度傳輸就會(huì)產(chǎn)生誤差,，導(dǎo)致圖像的成像越差。

典型指標(biāo)舉例：

JTG 2182-2020標(biāo)準(zhǔn)4.3.2閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目第八項(xiàng)傳輸通道指標(biāo)（第8頁(yè)）：

8.2 高清Y,、C_R(P_R),、C_B(P_B)視頻信號(hào)

• 8.2.7 Y/C_B（Y/P_B）、Y/C_R(Y/ P_R) 信號(hào)時(shí)延差±10ns