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分量接口

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一组典型的分量接口,以三条RCA端子线路组成。
一组典型的分量接口,以三条RCA端子线路组成。
一组分量接口接座。
一组分量接口接座。

分量接口(英语:Component Video Connector)是把模拟视频中的明度彩度、同步脉冲分解开来各自发送的端子。在没有其他限定条件时,该词即指YPBPR接口。

概要

早期电视信号的复合传送方式在数学上有着根本的限制,一旦明度与色度复合之后即无法完全分离。因此,在1980年代后期,从专业用的视频编辑应用当中开始出现了将明度与色度分离记录与传送的系统。虽然系统设计上比起复合信号复杂许多,不过显示器摄录像机等设备其实本来就必须将明度与色度分开之后才能显示或记录。采用分量系统将可免除互相复合与分离所造成的画质损失。因此1990年代中期开始也开始普及至家用电视上面。

此外,在数字信号纪录与数字电视播送时所使用的数据压缩处理当中也使用了分量技术的观念。所以在DVD播放器与机顶盒等产品上,分量输出是最自然且转换损失最少的传送端子。

分量传送的视频有许多种方式,例如将三原色直接传送的RGB方式,以及从RGB转换为明度(Y)与色差(Cb/Cr或Pb/Pr)的方式。RGB方式将所有的颜色信息作同等的处理,虽然有最高的画质,但由于RGB方式对传输带宽和储存空间的消耗太大,为节省带宽,使用色差方式来传送与记录分量视频是现在的主流。

色差在设计上利用了“人眼对明度较敏感,而对色度较不敏感”的特性,将视频中的色多媒体简讯息加以削减,转换公式如下:

明度: Y=0.299×R + 0.587×G + 0.114×B
色差: Cb=0.564×(B-Y) = -0.169×R - 0.331×G + 0.500×B
    Cr=0.713×(R-Y) =  0.500×R - 0.419×G - 0.081×B

所谓的“色差”即为颜色值与明度之间的差值。转换过后的颜色信息量被删减了约一半,但由于人眼的特性,使得色差处理过后的影像与原始影像的差异很难被察觉。最终的色差数据与RGB数据相比节省了1/3的带宽。

以上的转换系数被称为“色彩数组”,上述的例子为SDTV所使用的数组,HDTV所使用的则是另一个不同的规格(如下述)。

明度: Y=0.2126×R + 0.7152×G + 0.0722×B
色差: Pb=0.5389×(B-Y) = -0.1146×R - 0.3854×G + 0.5000×B
    Pr=0.6350×(R-Y) =  0.5000×R - 0.4542×G - 0.0458×B

跟SDTV不一样的地方是,各自做为基准的三原色的CIE色度坐标不一样。因为这样,所以SDTV用的规格将色差信号以“CB”“CR”来称呼,HDTV的话是以“PB”“PR”来称呼。上记的三原色信号虽然是以伽玛修正后得到的,但是伽玛修正特性跟哪一个都是一样的。还有,基准白色的CIE色度坐标是两者都一样的。

分量接口影像信号的规格

为了要将影像进行存储、编辑、以及发送,将之以统一格式处理,避免传输过程中有所改变而造成画质下降,因此规范了分量接口影像信号规格。

ITU-R BT.601

旧名称为CCIR 601,国际电信联盟(ITU)所制订的标准规格。为现今标准电视放送规格标准。对应NTSC(525/60)与PAL(扫描线625/50)、对应4:3和16:9纵横比画面。虽然色彩成分为RGB 4:4:4跟色差(YCbCr) 4:2:2为既订的,但是,这里记录的是作为广播放送用的一般的色差方式。

  • 组成成分:明度(Y)、色差(Cb及Cr)
  • 采样率:13.5MHz(Y)和6.75MHz(Cb,Cr)
  • 取样方法:4:2:2(色差Cb与Cr采样率都只有明度采样率的一半,Y:Cb:Cr=4:2:2)
  • 量化位元数:标准8bit、扩展10bit

这种规格的机器通常可连接serial digital interface(SDI)规格SMPTE 259M为标准的接口。为了跟HDTV有所区别又称SD-SDI。

BTA S-001B

日本电波产业会(ARIB)所规范的1125/60HDTV。对应ITU的国际规格ITU-R BT.709-3 PartII。 由于RGB和色差(YPbPr)分别订在4:4:4、4:2:2在这里我们将之以一般播放的色差方式表示。

  • 组成成分:明度(Y)、色差(Pb及Pr)
  • 采样率:74.25MHz(Y)及37.125MHz(Pb,Pr)
  • 取样方式:4:2:2(色差Pb,Pr的采样率为明度的一半)
  • 量化位元数:8bit及10bit(S-002B规范)

此规格的机器可连接并行(BTA S-002B)及串列规格(BTA S-004B/SMPTE 292M)的接口。后者为了与SDTV做区分,称为HD-SDI。此外,也有供BETACAM用的模拟色差方式。

Google画质效果排序如下 HDMI=DVI >色差YPbPr = VGA ≥ 色差YCbCr > S端子> AV端子

参见

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