常見視頻接口與無線高清視頻傳輸技術(shù)縱談

視頻設(shè)備的不斷更新，使以前復(fù)雜的接線系統(tǒng)已經(jīng)變得越來越簡單，往往一根HDMI線就能搞定一切。但為了追求更好的視聽效果，以及考慮到HDMI線材的性價(jià)比，部分影音器材還是使用AV端子、S端子、BNC、DVI等接口。

同時(shí)，隨著移動(dòng)智能設(shè)備的普及和人們對(duì)空間美觀的追求，無線高清視頻傳輸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。而且，未來視頻傳輸將出現(xiàn)更多的新型技術(shù)及應(yīng)用。

那么，對(duì)于目前我們常見的視頻接口與無線高清視頻傳輸技術(shù)，大家有多少了解呢？接下來，“影音新生活”就為大家進(jìn)行相關(guān)介紹，以供參考。

模擬信號(hào)接口

◆RF射頻輸入接口

RF射頻端子是最早在電視機(jī)上出現(xiàn)的，原意為無線電射頻（Radio Frequency）。天線和模擬閉路連接電視機(jī)就是采用射頻（RF）接口。作為最常見的視頻連接方式，它可同時(shí)傳輸模擬視頻以及音頻信號(hào)。RF接口傳輸?shù)氖且曨l和音頻混合編碼后的信號(hào)，顯示設(shè)備的電路將混合編碼信號(hào)進(jìn)行一系列分離、解碼在輸出成像。由于需要進(jìn)行視頻、音頻混合編碼，信號(hào)會(huì)互相干擾，所以它的畫質(zhì)輸出質(zhì)量是所有接口中最差的。有線電視和衛(wèi)星電視接收設(shè)備也常用RF連接，但這種情況下，它們傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。

◆AV復(fù)合（Composite）視頻接口

AV復(fù)合（Composite）視頻接口是目前在視聽產(chǎn)品中應(yīng)用得最廣泛的接口，屬模擬接口，該接口由黃、白、紅3路RCA接頭組成，黃色接頭傳輸視頻信號(hào)，白色接頭傳輸左聲道音頻信號(hào)，紅色接頭傳輸右聲道音頻信號(hào)。AV復(fù)合視頻接口實(shí)現(xiàn)了音頻和視頻的分離傳輸，這就避免了因?yàn)橐?視頻混合干擾而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，但由于AV接口的傳輸仍然是一種亮度/色度(Y/C)混合的視頻信號(hào)，仍然需要顯示設(shè)備對(duì)其進(jìn)行亮/色分離和色度解碼才能成像，這種先混合再分離的過程必然會(huì)造成色彩信號(hào)的損失，色度信號(hào)和亮度信號(hào)也會(huì)有很大的機(jī)會(huì)相互干擾從而影響最終輸出的圖像質(zhì)量。

電視機(jī)制造廠商一方面改善梳狀濾波器來極力降低影響，另一方面也提出了S端子與色差端子來根本解決以上問題。

◆S端子接口

S端子，即分離式影像端子S-video(Separate Video)，則是AV接口的一個(gè)“改革”，它由視頻亮度訊號(hào)Y和視頻色度訊號(hào)C和一路公共遮罩地線組成。相比之下，S-Video分離傳輸了AV視頻信號(hào)中的亮度信號(hào)與色度信號(hào)，并且還為它們設(shè)置了專門通道，大大減少了二者之間所產(chǎn)生的干擾。但S-Video仍然還有缺陷，那就是色度信號(hào)沒有分開，仍需要電視機(jī)將色度信號(hào)還原成三基色后才能成像。一般來說，S-Video能夠?qū)崿F(xiàn)400-500線左右的解析度，S-Video仍然不是我們最理想的傳輸接口。實(shí)際上，色差分量正是基于S端子不能分離色度信號(hào)的缺點(diǎn)改造而來，因此，色差分量的輸出效果優(yōu)勝于S端子，是毋庸置疑的。

◆色差分量接口

在S端子中，做到了亮度與色度的分離，色差分量就是把色度用差值的方式給分離開。色差分量接口稱為分量視頻接口，又叫3RCA，即把色度(C)信號(hào)里的藍(lán)色差(b)、紅色差(r)分開發(fā)送，其分辨率可達(dá)到720線以上。其接口采用YPbPr和YCbCr兩種標(biāo)識(shí)，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出，一般利用3根信號(hào)線分別傳送亮色和兩路色差信號(hào)。這3組信號(hào)分別是，亮度以Y標(biāo)注，以及從三原色信號(hào)中的兩種——藍(lán)色和紅色——去掉亮度信號(hào)后的色彩差異信號(hào)，分別標(biāo)注為Pb和Pr，或者Cb和Cr，在三條線的接頭處分別用綠、藍(lán)、紅色進(jìn)行區(qū)別。我們經(jīng)常在投影機(jī)或高檔影碟機(jī)上看到的，類似YUV、YCbCr、Y/B-Y/B-Y等等的接口標(biāo)識(shí)，雖然標(biāo)記方法與接頭外形各有千秋，但都屬于色差分量端口。

◆BNC接口

通常用于工作站和同軸電纜連接的連接器、標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)視頻設(shè)備輸入、輸出端口。BNC電纜有5個(gè)連接頭用于接收紅、綠、藍(lán)、水平同步和垂直同步信號(hào)。BNC接頭有別于普通15針D-SUB標(biāo)準(zhǔn)接頭的特殊顯示器接口，由R、G、B三原色信號(hào)及行同步、場同步五個(gè)獨(dú)立信號(hào)接頭組成。主要用于連接工作站等對(duì)掃描頻率要求很高的系統(tǒng)。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號(hào)，使信號(hào)相互間干擾減少，且信號(hào)頻寬較普通D-SUB大，可達(dá)到最佳信號(hào)響應(yīng)效果。

◆VGA接口

VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年隨PS/2機(jī)一起推出的一種視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。VGA（Video Graphics Array）還有一個(gè)名稱叫D-Sub。VGA接口共有15針，分成3排，每排5個(gè)孔，是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型，絕大多數(shù)顯卡都帶有此種接口。它傳輸紅、綠、藍(lán)模擬信號(hào)以及同步信號(hào)（水平和垂直信號(hào)）。目前VGA技術(shù)的應(yīng)用還主要基于VGA顯示卡的計(jì)算機(jī)、筆記本等設(shè)備，而在一些既要求顯示彩色高分辨率圖像又沒有必要使用計(jì)算機(jī)的設(shè)備上，VGA技術(shù)的應(yīng)用卻很少見到。

數(shù)字信號(hào)

◆DVI接口

DVI的英文全名為Digital Visual Interface，中文稱為"數(shù)字視訊接口"。是一種視訊接口標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是透過數(shù)位化的傳送來強(qiáng)化個(gè)人電腦顯示器的畫面品質(zhì)。目前廣泛應(yīng)用于LCD，數(shù)位投影機(jī)等顯示設(shè)備上。DVI接頭有三種，分別是DVI-Digital(DVI-D)、DVI-Analog(DVI-A)跟DVI-Integrated(DVI-I)，DVI-Digital(DVI-D)只有支持?jǐn)?shù)字顯示的設(shè)備DVI-Analog(DVI-A)只有支持?jǐn)?shù)字顯示的設(shè)備，DVI-Integrated (DVI-I)則是支持?jǐn)?shù)字顯示跟模擬顯示。

如果播放設(shè)備采用的是DVI-D接口，而投影機(jī)是DVI-I接口，那么還需要另配一個(gè)DVI-D轉(zhuǎn)DVI-I的轉(zhuǎn)接頭或轉(zhuǎn)接線才能正常連接。DVI傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，數(shù)字圖像信息不需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換，就會(huì)直接被傳送到顯示設(shè)備上，因此減少了數(shù)字→模擬→數(shù)字繁瑣的轉(zhuǎn)換過程，大大節(jié)省了時(shí)間，因此它的速度更快，而且使用DVI進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)沒有衰減，色彩更純凈，更逼真，更能滿足高清信號(hào)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

◆HDMI接口

HDMI高清晰度多媒體接口（英語：High Definition Multimedia Interface，簡稱HDMI）是一種全數(shù)字化圖像和聲音傳送接口，可以傳送未壓縮的音頻及視頻信號(hào)。HDMI可用于機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)、個(gè)人電腦、電視游樂器、AV功放、數(shù)字音響與電視機(jī)等設(shè)備。HDMI可以同時(shí)傳送音頻和影音信號(hào)，由于音頻和視頻信號(hào)采用同一條電纜，大大簡化了系統(tǒng)線路的安裝難度。同時(shí)，HDMI接口可以提供高達(dá)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，而且無需在信號(hào)傳送前進(jìn)行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換，可以保證最高質(zhì)量的影音信號(hào)傳送。
它支持各類電視與電腦圖像格式，包括SDTV、HDTV視頻畫面，再加上多聲道數(shù)字音頻。在傳送時(shí)，各種視頻數(shù)據(jù)將被HDMI收發(fā)芯片以“最小化傳輸差分信號(hào)”（TMDS）技術(shù)編碼成數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包。

HDMI也支持非壓縮的8聲道數(shù)字音頻傳送（采樣率192kHz，數(shù)據(jù)長度24bits/sample），以及任何壓縮音頻流如Dolby Digital或DTS，亦支持SACD所使用的8聲道的1bit DSD信號(hào)。在HDMI 1.3規(guī)格中，又追加了超高數(shù)據(jù)量的非壓縮音頻流如Dolby TrueHD與DTS-HD的支持。

去年9月份的德國IFA展會(huì)上，HDMI論壇在正式發(fā)布了HDMI 2.0規(guī)范。與上一代1.4b相比，新的HDMI 2.0版本順應(yīng)目前的市場，大大提升了傳輸帶寬和速率，并且支持更多的新特性。首先，HDMI 2.0標(biāo)準(zhǔn)將支持更大的數(shù)據(jù)傳輸吞吐量，以充分發(fā)揮4K超清輸出的潛力。能夠處理18千兆比特/秒的數(shù)據(jù)，足以讓12位色彩的畫面以每秒60fps的高幀速率顯示；其次，在聲音輸出的性能上也大幅增強(qiáng)，能夠最多處理32個(gè)通道的無損音頻；同時(shí)，HDMI 2.0也能夠向下兼容舊的版本，使舊款的藍(lán)光播放器也能夠與新款4K電視兼容。

◆DisplayPort接口

在高清晰視頻流行之際，沒有高帶寬的顯示接口是無法立足的。DisplayPort問世之初，它可提供的帶寬就高達(dá)10.8Gb/s。要知道，HDMI 1.2a的帶寬僅為4.95Gb/s，即便HDMI 1.3所提供的帶寬(10.2Gb/s)也稍遜于DisplayPort 1.0。DisplayPort可支持WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)等分辨率及30/36bit(每原色10/12bit)的色深，充足的帶寬保證了今后大尺寸顯示設(shè)備對(duì)更高分辨率的需求。

DisplayPort也允許音頻與視頻信號(hào)共用一條線纜傳輸，支持多種高質(zhì)量數(shù)字音頻。但比HDMI更先進(jìn)的是，DisplayPort在一條線纜上還可實(shí)現(xiàn)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(qiáng)大的輔助通道。該輔助通道的傳輸帶寬為1Mbps，可以直接作為語音、視頻等低帶寬數(shù)據(jù)的傳輸通道，另外也可用于無延遲的游戲控制?？梢姡珼isplayPort可以實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊設(shè)備最大程度的整合、控制。

目前DisplayPort的外接型接頭有兩種:一種是標(biāo)準(zhǔn)型，類似USB、HDMI等接頭;另一種是低矮型，主要針對(duì)連接面積有限的應(yīng)用，比如超薄筆記型電腦。除實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的連接外，DisplayPort還可用作設(shè)備內(nèi)部的接口，甚至是芯片與芯片之間的數(shù)據(jù)接口。

◆無線高清視頻傳輸技術(shù)

目前大部分的平板電視都放置在桌子上，也有的掛在墻上，由于麻煩的視頻/音頻電視布線會(huì)限制電視被擺放的位置和房間整體的美觀。無線視頻技術(shù)將使這一切得到改變，另外目前高分辨率的視頻源越來越多，發(fā)展高清視頻的無線傳播技術(shù)已經(jīng)成為消費(fèi)電子領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。

目前，現(xiàn)有視頻無線傳輸技術(shù)都是基于壓縮格式的視頻進(jìn)行傳輸，由于大部分的設(shè)備在視頻源輸出時(shí)都不會(huì)做壓縮的動(dòng)作，因此必須找到一種在視頻源和顯示器之間的無線未壓縮鏈路才比較有機(jī)會(huì)推廣使用，即定義一種無線高分辨率數(shù)字多媒體接口以改變視頻顯示器連接到視頻源的方式。

◆超寬帶UWB擴(kuò)展技術(shù)

超寬帶UWB擴(kuò)展技術(shù)（又稱Wireless HDMI）是一種在3.1- 10.6GHz頻段內(nèi)的特高帶寬調(diào)制，無線連接的速率高達(dá)480Mbps。據(jù)資料表明，UWB信號(hào)的有效傳輸距離在10m以內(nèi)，故而UWB很適合用于個(gè)人局域網(wǎng)但是，UWB實(shí)際上通?？捎玫乃俣龋ň蛻?yīng)用級(jí)而言）不會(huì)高于100- 200Mbps，這比用來傳輸未壓縮1080i所需的1.5Gbps要低得多，就不更用說來傳輸未壓縮1080p所需的3Gbps速率了。因此如果采用基本UWB標(biāo)準(zhǔn)并通過連接多個(gè)頻率信道或采用多個(gè)空間信道和，或其它方法來擴(kuò)展UWB鏈路的性能，就有可能來支持未壓縮HDTV

◆UWB與壓縮技術(shù)的結(jié)合

雖然UWB傳輸技術(shù)有諸如上述提到的這些限制，但仍有大量公司通過把標(biāo)準(zhǔn)UWB方案與壓縮/未壓縮引擎相結(jié)合來滿足未壓縮視頻鏈路的需要。這種方案把未壓縮HDTV視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮視頻，然后通過UWB鏈路對(duì)它進(jìn)行傳輸，在被壓縮的視頻流又重新被實(shí)時(shí)的解碼后，以未壓縮的形式提供給輸出端。由此引出了圖像壓縮的方法，動(dòng)態(tài)JPEG2000會(huì)對(duì)每個(gè)幀分別進(jìn)行壓縮，會(huì)產(chǎn)生更好質(zhì)量的視頻（雖然以壓縮比率為代價(jià)）和更低的延遲。但是，由于它以一種非常復(fù)雜的算法為基礎(chǔ)，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)成本非常昂貴。

◆5GHz頻段的WHDI技術(shù)

基于802.11a技術(shù)發(fā)展出來的WHDI技術(shù)是一種采用專門為視頻傳輸而設(shè)計(jì)的無線調(diào)制解調(diào)器方案。WHDI接受視頻流并按照視覺重要性把它分拆成多個(gè)級(jí)別，然后把這些不同的要素映射到無線信道上，在通常的無線信道中，噪聲極有可能破壞重要性稍差的視頻信息，但由于這些位誤碼率出現(xiàn)在對(duì)于視頻質(zhì)量不是太重要的視頻信息中，這些錯(cuò)誤是不易覺察的。

另外，WHDI的傳輸距離較遠(yuǎn)，且穿透力很強(qiáng)。其支持采用Deep Color(深色)技術(shù)的1080p/60Hz全高清顯示，有效傳輸距離為30m。而且，其在30米之內(nèi)可穿透墻壁，影響極小——延遲小于1毫秒。

◆Wireless HD

Wireless HD，采用的是60GHz頻段，它使像無線未壓縮HDTV這樣的高帶寬推廣應(yīng)用成為可能。在60GHz能夠商用之前，還有許多問題有待解決與更成熟的5GHz RF相比，60GHzRF的成本仍然非常的高。此外，60GHz的射頻發(fā)射應(yīng)當(dāng)是有方向性的，這就需要對(duì)天線進(jìn)行校準(zhǔn)。在60GHz調(diào)制解調(diào)器中還有一些其它的困難，比如，特高的相位噪聲會(huì)進(jìn)一步限制比特/赫茲的大小因?yàn)?0GHz傳輸有較差的傳播特性，最初也只能提供非常有限的傳輸范圍，目前Wireless HD聯(lián)盟已經(jīng)推出Wireless HD1.0標(biāo)準(zhǔn)。

◆WiGig

當(dāng)然，目前采用60GHz頻段的并不只有WirelessHD，還有WiGig標(biāo)準(zhǔn)。雖然WirelessHD更早一點(diǎn)地進(jìn)入市場，但不兼容WiFi。因此從技術(shù)發(fā)展的潮流來看，兼容多標(biāo)準(zhǔn)的WiGig仍占據(jù)著優(yōu)勢。

在剛剛結(jié)束的CES2015上，移動(dòng)設(shè)備處理器及無線芯片制造商高通公司對(duì)采用一種工作頻率為60GHz無線技術(shù)“WiGig”的無線路由器進(jìn)行了演示，使人們對(duì)這一技術(shù)重新關(guān)注了起來。其實(shí)，早在2010年WiGig（Wireless Gigabit，無線千兆比特）標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)正式公布。隨后在2013年，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)組織批準(zhǔn)了IEEE 802.11ad-2012修正案，更是將其無線的傳輸速度進(jìn)一步提升到7Gbps。

全新的WiGig標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)讓人驚喜，不僅它的無線數(shù)據(jù)傳輸率可以達(dá)到7Gbps，而且它還可以滿足多種平臺(tái)應(yīng)用的需要，讓無線高清傳輸成為可能，相比使用IEEE802.11n無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，可節(jié)省90%以上的時(shí)間。尤其是在4K超高清時(shí)代，WiGig技術(shù)可以用來傳輸視頻及其他大型文件，很好地解決4K傳輸?shù)南拗啤?/p>

同時(shí)，由于其在全新的頻段工作，不但可以減少無線信道的擁堵，而且其具有的方向性特征使其遭遇的干擾更小。

然而WiGig同樣有著自己的“軟肋”。我們知道，頻段越高，無線穿越物體的能力就越差，工作在5GHz頻段的11ac相比工作在2.4GHz頻段的11n已經(jīng)可以看出差異，因此工作在60GHz頻段的11ad，很容易被墻壁、天花板和地板所阻隔，這使得該技術(shù)的應(yīng)用范圍局限在同一個(gè)房間內(nèi)。

結(jié)語：視頻傳輸技術(shù)的出現(xiàn)，使文字、圖像和聲音能夠同時(shí)展現(xiàn)在人們的面前。在其發(fā)展演變的過程中，催生了包括電視、投影機(jī)等多種顯示設(shè)備。電視機(jī)從黑白電視、彩色電視、液晶、等離子電視向智能、互聯(lián)網(wǎng)電視飛速發(fā)展；投影機(jī)更是歷經(jīng)CRT被淘汰之后達(dá)到一個(gè)嶄新的高度……

那些過去的產(chǎn)品也和它們曾經(jīng)播放過的圖像一樣，歷經(jīng)歲月磨礪依然令人難以忘懷。隨后，“影音新生活”還將為大家?guī)砀嚓P(guān)于視頻和音頻技術(shù)的相關(guān)介紹，敬請期待。