視訊介面CVBS/Component/BNC/VGA/DVI/HDMI/SDI/DP/Type-C
視訊介面隨著新技術的不斷出現層出不窮,本文綜合CSDN上關於視訊介面介紹較為詳細的如下兩篇文章的內容,對市面上曾經以及目前常用的視訊介面進行詳細的介紹。
常見視訊介面(HDMI/VGA/SDI/CmaeraLink)介紹
VGA/DVI/HDMI/DP/Type-C等常用顯示介面對比介紹
下面給出一張視訊介面彙總圖:
模擬介面
CVBS(RCA介面)
Composite Video Broadcast Signal(複合視訊廣播訊號)
CVBS是Composite Video Broadcast Signal的縮寫,中文翻譯為複合視訊廣播訊號。這是最常見的視訊介面,最初在廣播電視領域應用,後來很多相機輸出都支援了CVBS介面,CVBS訊號是隔行視訊訊號,解析度為720x576(PAL制)或者720X480(NTSC制),CVBS是標清模擬視訊訊號介面,目前已經逐步被數字視訊訊號介面和高清視訊訊號介面替換掉。
RCA介面:複合視訊訊號(CVBS)介面,俗稱蓮花插座,又叫AV端子,也稱AV 介面,通常都是成對的白色的音訊介面和黃色的視訊介面,RCA接頭是目前為止最為常見的一種音/視訊接線端子。RCA音訊端子一般成對地用不同顏色標註:右聲道用紅色,左聲道用黑色或白色。
CVBS(AV介面)
AV視訊介面英文全稱是:“Composite video connector”,AV端子一般是由三條線組成,傳輸視訊的通常是黃色的RCA端子,另外配合兩條紅色與白色的RCA端子傳送音訊,在AV端子中傳送的是類比電視訊號的三個來源要素:Y、U、V,以及作為同步化基準的脈衝訊號。Y代表影像的亮度(luminance,又稱brightness),並且包含了同步脈衝,只要有Y訊號存在就可以看到黑白的電視影像(事實上,這是彩色電視與早期黑白電視相容的方法)。U訊號與V訊號之間承載了顏色的資料,U和V先被混合成一個訊號中的兩組正交相位(此混合後的訊號稱為彩度(chrominance)),再與Y訊號作加總。因為Y是基頻訊號而UV是與載波混合在一起,所以這個加總的動作等同於分頻多工。
AV複合(Composite)視訊介面,屬模擬介面,是音訊、視訊分離的視訊介面,一般由黃、白、紅3路三個獨立的RCA插頭(又叫梅花介面、RCA介面)組成的,其中V介面連線混合視訊訊號,為黃插口;L介面連線左聲道聲音訊號,為白色插口;R介面連線右聲道聲音訊號。
S-video(S端子、mini-DIN介面)
S端子視訊介面英文全稱是:“Separated video”,S端子其只能傳輸視訊訊號,由於複合視訊訊號是將亮 度訊號和色度訊號採用頻譜間置方法複合在一起,導致亮色串擾、清晰度降低等問題。因此,隨著攝影機、S-VHS錄影機的發展,出現了S端子介面。點:將亮度訊號Y和色度訊號C分開傳輸。確保亮度訊號不會受到色度訊號的干擾。
S端子(S-Video)連線採用Y/C(亮度/色度)分離式輸出,使用四芯線傳送訊號,介面為四針介面。介面中,兩針接地,另外兩針分別傳輸亮度和色度訊號。因為分別傳送亮度和色度訊號,S端子效果要好於複合視訊。不過S端子的抗干擾能力較弱,所以S端子線的長度最好不要超過7米。
S端子在一些投影機廠家的稱呼只中又被稱為mini-DIN介面,包含4芯(不帶音效輸出)、5芯、6芯、7芯、8芯、9芯(能提供6個聲道的訊號輸出)等不同的產品都在投影機上被使用。
Component(分量視訊介面)
分量視訊介面也叫色差輸出/輸入介面,又叫3RCA。分量視訊介面通常採用YPbPr和YCbCr兩種標識。分量視訊介面/色差端子是在S端子的基礎上,把色度(C)訊號裡的藍色差(b)、紅色差(r)分開發送,其解析度可達到600線以上,可以輸入多種等級訊號,從最基本的480i到倍頻掃描的480P,甚至720P、1080i等等。如顯示卡上YPbPr介面採用9針S端子(mini-DIN)然後通過色差輸出線將其獨立傳輸。
BNC
BNC(同軸電纜卡環形介面)介面主要用於連線高階家庭影院產品以及專業視訊裝置。BNC電纜有5個連線頭,分別接收紅、綠、藍、水平同步和垂直同步訊號。BNC接頭可以讓視訊訊號互相間干擾減少,可達到最佳訊號響應效果。此外,由於BNC介面的特殊設計,連線非常緊,不必擔心介面鬆動而產生接觸不良。
最古老的介面-VGA
VGA(Video Graphics Array)還有一個名稱叫D-Sub。VGA介面共有15針,分成3排,每排5個孔,是顯示卡上應用最為廣泛的介面型別,絕大多數顯示卡都帶有此種介面。它傳輸紅、綠、藍模擬訊號以及同步訊號(水平和垂直訊號)。使用VGA連線裝置,線纜長度最好不要超過10米,而且要注意接頭是否安裝牢固,否則可能引起影象中出現虛影。
VGA訊號型別為模擬型別,視訊輸出端的介面為15針母插座,視訊輸入連線端的介面為15針公插頭。VGA端子含紅(R)、黃(G)、籃(B)三基色訊號和行(HS)、場(VS)掃描訊號。VGA端子也叫D-Sub介面。VGA介面外形象“D”,其具備防呆性以防插反,上面共有15個針孔,分成三排,每排五個。VGA介面是顯示卡上輸出訊號的主流介面,其可與CRT顯示器或具備VGA介面的電視機相連,VGA介面本身可以傳輸VGA、SVGA、XGA等現在所有格式任何解析度的模擬RGB+HV訊號,其輸出的訊號已可和任何高清介面相貔美。
但是要說 VGA 介面的歷史,最早可以追溯到1987年了,藍色的插頭也是最有辨識度的一個介面。VGA 介面有3排針腳,每排5個,共有15針。VGA介面採用的是模擬訊號,在早之前使用CRT顯示器(俗稱的大腦袋)時,使用的都是 VGA 介面,不過目前幾乎已經被淘汰了,只有個別的投影裝置或是一些儀器還在使用。
VGA 介面傳輸的是模擬訊號,抗干擾能力弱,而且目前的顯示器的基本都為數字訊號,模擬訊號要經過多次訊號間的轉換,會導致部分訊號丟失,造成畫面質量下降,這也是它被淘汰的主要原因。
數字介面
顯示器使用率較高的介面-DVI
DVI全稱為Digital Visual Interface。目前的DVI介面有兩種,一為DVI-D(Digital,所謂純數字)介面,只能接收數字訊號,介面上只有3排8列共24個針腳,其中右上角的一個針腳為空,其不相容模擬訊號。一為DVI-I(Inteface,通用介面可通過轉接頭相容VGA訊號)介面,可同時相容模擬(其可以通過一個DVI-I轉VGA轉接頭實現模擬訊號的輸出)和數字訊號,目前多數顯示卡、液晶顯示器、投影機皆採用這種介面。
隨著液晶顯示器的飛速發展,傳統的 VGA 介面已經不能滿足,DVI 介面也就此誕生,它可以實現長距離、高質量的數字訊號傳輸,相信目前很多人的顯示器都還在使用DVI介面。雖然白色的插頭也很好分辨,但是具體的規格還是比較複雜的。
DVI 介面共有三種規格,分別是 DVI-I(Integrated混合),DVI-D(Digital數字)和 DVI-A(Analog模擬),其中 DVI-I 和 DVI-D 還分為“單通道”和“雙通道”兩種型別。
DVI-A 介面傳遞的仍是模擬訊號,因此與 VGA 介面並沒有本質的區別;DVI-I 介面同時支援模擬訊號和數字訊號的傳輸,是一個過渡性的產品;DVI-D 介面僅支援數字訊號,也是目前最常見的 DVI 介面。其中,應用較多的是雙通道的型號,它有著更大的頻寬。
DVI 介面的比較明顯的缺點就是不支援傳輸音訊訊號,並且介面的體積很大,因此也慢慢地被淘汰了。
當下比較主流的介面—HDMI
HDMI 介面(High Definition Multimedia Interface)
HDMI 相比 DVI 介面支援了音訊的輸出,並且有著更高的頻寬,它可以算是目前最主流的視訊輸出介面,由於介面變得更小,也被廣泛應用於電視機、顯示器、膝上型電腦等裝置上。HDMI 介面雖然在規範上沒有 DVI 那麼負載,但是卻有著不同的形態。
SDI
SDI是Serial Digital Interface的縮寫,是一種廣播級的高清數字輸入和輸出埠,常用於廣播電視的攝像機介面,SDI介面的傳輸速率上限為2.97Gbps.SDI介面採用和CVBS介面一樣的BNC介面,採用單根銅軸進行訊號傳輸,佈線施工非常方便,傳輸距離可達300米,在最初的廣電領域和安防領域非常受歡迎。
規格最強的介面—DP
DP介面(DisplayPort)
在目前的顯示器中幾乎都標配了DP介面,它可以看做是 HDMI 介面的升級版,但是內部資料的傳輸方式與 DVI 和 HDMI 完全不同,有著更高的頻寬。得益於它良好的效能和先進的技術,DP 介面已經逐漸成為了高階顯示器必不可少的介面。
DisplayPort是由視訊電子標準協會(VESA)釋出的顯示介面。作為DVI介面的繼任者,DisplayPort將在傳輸視訊訊號的同時加入對高清音訊訊號傳輸的支援,同時支援更高的解析度和重新整理率。
根據設計,DisplayPort既支援外接顯示連線,也支援內建顯示連線。VESA希望筆記本廠商不僅使用DisplayPort連線獨立顯示器,也能使用它來直接連線液晶顯示屏和主機板,方便筆記本的升級。為此,DisplayPort介面也設計得非常小巧,既方便筆記本的使用,也允許顯示卡配置多個介面。
1.高頻寬
在高清晰視訊即將流行之際,沒有高頻寬的顯示介面是無法立足的。DisplayPort問世之初,它可提供的頻寬就高達10.8Gb/s。要知道,HDMI 1.2a的頻寬僅為4.95Gb/s,即便最新發布的HDMI 1.3所提供的頻寬(10.2Gb/s)也稍遜於DisplayPort 1.0。DisplayPort可支援WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)等解析度及30/36bit(每原色10/12bit)的色深,充足的頻寬保證了今後大尺寸顯示裝置對更高解析度的需求。
2.最大程度整合周邊裝置
和HDMI一樣,DisplayPort也允許音訊與視訊訊號共用一條線纜傳輸,支援多種高質量數字音訊。但比HDMI更先進的是,DisplayPort在一條線纜上還可實現更多的功能。在四條主傳輸通道之外,DisplayPort還提供了一條功能強大的輔助通道。該輔助通道的傳輸頻寬為1Mbps,最高延遲僅為500μs,可以直接作為語音、視訊等低頻寬資料的傳輸通道,另外也可用於無延遲的遊戲控制。可見,DisplayPort可以實現對周邊裝置最大程度的整合、控制。
3.內外介面通吃
目前DisplayPort的外接型接頭有兩種:一種是標準型,類似USB、HDMI等接頭;另一種是低矮型,主要針對連接面積有限的應用,比如超薄筆記型電腦。兩種接頭的最長外接距離都可以達到15米,雖然這個距離比HDMI要遜色一些,不過接頭和接線的相關規格已為日後升級做好了準備,即便未來DisplayPort採用新的2X速率標準(21.6Gbps),接頭和接線也不必重新進行設計。
DP 介面還有一種衍生的形式— Mini DP 介面,它是由蘋果公司推出的,尺寸更小巧的 DP 介面。
Camera link
Camera link標準規範了數字攝像機和影象採集卡之間的介面,採用了統一的物理接外掛和線纜定義。Camera link包括Base,Medium,Full三種規範。Camera Link Base 使用4 個數據通道,Medium 使用了8個數據通道,Full使用12個數據通道。Camera link介面的始終速率最快是85MHz,則Base的有效頻寬為2Gbps,Medium的有效頻寬4Gbps,Full的有效頻寬5.3Gbps.最近Camera link又新增加了規範Camera link Full+,支援80MHz,傳輸80bit資料,頻寬可達6.4Gbps.
HS-LINK
HS-LINK介面是由DALSA公司牽頭定義,支援更高速的傳輸頻寬,單一線纜為Camera Link的4倍,訊號協議與Camera Link相容,也可稱為Camera Link-HS.Camera Link-HS的最大傳輸頻寬可達12Gpbs.
CoaXPress
CoaXPress該標準容許相機裝置通過單根同軸電纜連線到主機,以高達6.25G位元/秒的速度傳輸資料,4根線纜可達25 Gbit/s.標準同軸電纜和頻寬的採用,使得CoaXPress不僅可以引起機器視覺應用領域的興趣,還適合廣泛採用同軸電纜的醫療與安保市場的應用。
IEEE 1394
IEEE 1394也稱為火線或iLink,它能夠傳輸數字視訊和音訊及機器控制訊號,具有較高的頻寬,且十分穩定。通常它主要用來連線數碼攝像機、DVD錄影機等裝置。IEEE 1394介面有兩種型別:6針的六角形介面和4針的小型四角形介面。6針的六角形介面可向所連線的裝置供電,而4針的四角形介面則不能。
Type-C 介面
USB Type-C 介面其實本身並不支援視訊輸出,但是它擁有替代模式,通過轉接到其他晶片上來實現不同功能,它實際使用的是DP標準的訊號傳輸,好處是可以通過一根線解決顯示器的畫面輸出和供電問題。
線材的頻寬很重要
在上文中,我們反覆提到了一個詞,那就是“頻寬”。頻寬對於視訊輸出線來說非常重要,對於一些高解析度或是高重新整理率的顯示器來說,線材的頻寬不足,就無法顯示相應的視訊效果。在上圖中,以60Hz的重新整理率為標準,我們列出了一些常見線材所能支援的規格。
VGA/DVI/HDMI/DP/Type-C等常用顯示介面對比介紹的總結
看到這,相信你已經基本能夠了解不同視訊傳輸介面之間的區別了,在今後選購線材時一定要注意不同線材的規格。其實最簡單粗暴的方法就是,選DP就對了!
伴隨著蘋果全新一代MacBook的釋出以及CES大展上USB實施者論壇向公眾的展示,USB Type-C成了又一次技術革新的代表,被炒得火熱,讚美之聲不絕於耳。在我看來,Type-C的方便性,將會使其成為未來視訊介面的主角。