影音系統的基本教學與名詞解釋

直播間

▎影音訊號格式

  • AV端子
AV端子線

以往各種影音產品一般都會有紅白黃三種顏色的梅花端子(RCA connector)做為影音訊號的介面,其中紅色與白色的端子為音訊端子,分別為右聲道與左聲道,黃色的AV端子則是類比視訊訊號,它的電子訊號格式稱為Composite video baseband signal(CVBS),這種訊號格式是還沒經過RF射頻調變的基頻訊號Base band signal。

  • 類比VGA訊號(RGBHV)
VGA線材

因應電腦的普及而經常使用的VGA接頭,它裡面的訊號使用的就是RGB三原色,所以共佔用了其中3條線,另外VGA接頭的水平同步與垂直同步是分開傳送的,所以光是傳送影像訊號就得使用5條線。

由於類比影像訊號最怕干擾,所以也將RGB訊號做個別的接地使用,讓訊號比較不容易受干擾。因為VGA的同步訊號(Sync)是分開傳送,因此這種訊號格式也稱為RGBHV,另外有些時候會看到RGsB,這個意思是說Sync on Green,也就是它會把Sync合併在Green這個腳位上,Sync訊號到底會放在哪裡,完全看產品來決定。

現在為因應多種螢幕解析度,會在VGA的pin12/15加上DDC訊號(Display Data Channel),用來讓電腦主機與螢幕自行溝通,電腦再輸出相對應的訊號。

  • SDI
SDI線接頭

SDI是SMPTE(美國電影電視工程師協會)於1989年所製定的一種影音標準端子。這些標準用來傳輸無壓縮、加密的數位視訊信號(包括嵌入音訊、隱藏字幕、時間碼)。SDI影音訊號必須靠相對應的SDI解調變,才能即時還原的一種特別影音訊號。

一般SDI大多數會使用「BNC接頭」,來進行設備之間的影音無壓縮串流傳送。

※ 常用 SDI 影像標準: ◎SMPTE 259M:1989年,SD-SDI,(720×486、720480)60i、(720×576)50i,270 Mbps。 ◎SMPTE 292M:1998年,HD-SDI,(1920x1080i)60/59.94/50/30/29,97/25/24/23,98 fps,1485 Mbps。 ◎SMPTE 344M:1990年,ED-SDI,(720×486、720480)60p、(720×576)50p,540 Mbps。 ◎SMPTE 349M:1990年,HD-SDI,(允許將 SD 打包成 SMPTE 292M 格式來傳輸)。 ◎SMPTE 372M:2002年,HD-SDI,(1080P60、1080P50),Dual Link HD-SDI。 ◎SMPTE 424M:2006年,3G-SDI,(1080P60、1080P50),Dual Link,Dual Stream。 ◎SMPTE ST-2081:2015年,6G-SDI,(2160P30、2160P25)。 ◎SMPTE ST-2082:2015年,12G-SDI,(2160P60、2160P50)。 ◎SMPTE ST-2083:2015年,24G-SDI,(2160P120、2160P100)。

  • HDMI
HDMI接頭

HDMI是因應數位時代所產生的全數位影音訊號格式,HDMI共有19根腳位,其中影像用了4組差分訊號,所以佔了8根腳。4組訊號通道分別是3組資料與1組時脈,三組通道可以設定為傳送RGB或是YCbCr,同步訊號與聲音也穿插其中,因此HDMI能同時有影像與聲音。

HDMI包含其他功能,例如顯示器溝通的DDC、熱插拔Hot Plug偵測線,以及將網路與聲音回傳合併的HEAC,但這些功能基本上與影像無關。

▎視訊訊號的處理

視訊訊號在工程應用的訊號轉換基本如下:

視訊訊號轉換流程

視訊訊號源:

可產生影音訊號的設備,包含遠距視訊設備、各式攝影機、電腦和影音播放器(例如:DVD播放機、藍光播放機…等)。

視訊訊號源機器設備

視訊訊號處理:

因應功能需求可將訊號處理區分為三種型式,分別為訊號轉換、訊號放大分配以及訊號切換。

視訊訊號轉換、分配、切換流程說明

視訊顯示、儲存與傳送:

是將處理後的影音訊號輸入至顯示設備或儲存於錄影設備,或是透過編碼設備傳送至遠端(例如:視訊會議主機)。

視訊顯示輸出投影設備

▎訊號延長器應用

由於電腦的普及應用與高畫質影像的需求,VGA和HDMI訊號的應用已成為必然,為解決這兩種訊號傳輸因線材及傳送距離所造成的限制,訊號延長器的使用已成為常態。

訊號延長器是於兩端配置傳送器(T)與接受器,透過通用的網路線(Cat5e或更高)來傳送VGA或HDMI訊號,可相容的訊號解析度與傳送距離依各家廠牌/型號而有所不同,也依據不同機型可同時傳送音訊、RS-232控制訊號、紅外線控制訊號或USB訊號。

▎HDBaseT應用

有鑑於HDMI傳輸的應用已日漸普及化,但因為HDMI使用的線材及傳送距離的限制,所以有了HDBaseT技術的應用。

HDBaseT是由HDBaseT聯盟所推廣的消費電子產品和商業連接標準,它可通過通用電纜(Cat5e或更高)傳輸未壓縮高畫質影片、音訊、電能、家庭網路、乙太網路、USB和一些控制訊號,其使用與乙太網路相同的RJ-45模組化連接器。

▎AV over IP

當需要多點對多點的HDMI傳輸,並且有拼接電視牆應用或多點共同作業的使用需求時,透過一般的分配器、切換器及延長器…等設備將會使系統架構過於複雜,使用者在操作及維護上也相對不易,所以新的解決方案——AV over IP也就應運而生。

經由區域標準GB網路交換器以低延遲遠距傳遞無失真的1080p影音訊號(依機型可達到4K影音訊號)。透過LAN可以無距離限制地延伸點對點至多點至多點的設定。

提供多重功能,例如: 訊號延長器、分配器、矩陣交換器和電視牆應用。具USB連接埠,允許裝置連線,例如:鍵盤、滑鼠、印表機與其他USB周邊裝置。大部份廠商皆有提供RS-232埠與IR埠。

透過直覺式網路GUI(圖形化使用者介面)輕鬆切換配置設定檔、預覽及拖放視訊來源。

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