常用视频信号接口与处理方法总结.doc

常用视频信号接口与处理方法总结刘学满2010-4-13一、 视频接口概述视频接口，从颜色空间、数字/模拟、分离/复合（适用于模拟信号）、并行/串行（适用于数字信号）、单端/差分等类别可以分为如下几种，见下表：信号类型颜色空间数字/模拟分离/复合并行/串行特征支持的分辨率VGARGB模拟RGB分离HS,VS分离——RGB峰值0.7V（带75Ω负载）HS、VS为TTL/LVTTL电平连接器为DB15VESA 640*400~1920*1200R，SOG，BRGB模拟R,G,B分离，复合同步CS与G信号复合——R,B信号同VGA，SOG信号峰值为1.0V（-0.3V~0.7V）(带负载)连接器为RCA/BNC同VGA差分RGBRGB模拟RGB分离HS,VS分离——RGB差分信号，差分电压连接器通常为DB15同VGASDTV/HDTVR’G’B’R’G’B’模拟R’G’B’ 分离SOG黑电平为0.3V白电平为1.0V同步电压（带75Ω负载）连接器为RCA/BNC480i/p576i/p1080i/pSDTV/HDTVYPbPrYUV模拟Y Pb Pr分离——Y峰值1.0V，黑电平为0.3VCbCr 峰值0.7V（0.3V~1.0V）（带75Ω负载）连接器为RCA/BNC480i/p576i/p1080i/pCVBS(PAL,NTSC,SECAM等)YUV模拟Y/C复合——峰值1.0V（带75Ω负载）连接器为RCA/BNC480i576iS-VideoYUV模拟Y/C分离CS复合在YCbCr复合为C——Y峰值1.0VC峰值0.7V（带75Ω负载）连接器为RCA/BNC480i576i18bit/24bit数字RGBRGB数字RGB,HS,VS,DE分离并行TTL/LVTTL电平传输距离较短IC间连接或者板卡间连接同VGAOpen-LDI （LVDS）RGB数字RGB，HS，VS,DE复合在A2通道7bit转串行LVDS电平，双绞线支持长距离传输无校验位设备间连接或者板卡到液晶屏，无规定的连接器双通道可支持更高的分辨率DVIRGB数字复合10bit转串行TMDS电平，双绞线支持长距离传输有校验位设备间连接，有标准连接器双通道可支持更高的分辨率HDMIYCbCr数字复合10bit转串行TMDS电平，双绞线支持长距离传输有校验位BT.601(并行)YCbCr数字YCbCr分离24bit并行TTL/LVTTL电平13.5MHz 4:4:4传输距离较短IC间连接BT.656(并行)YCbCr数字复合在8bit/10bit上并行TTL/LVTTL电平27MHz 4:2:2传输距离较短IC间连接SDIBT656(串行)YCbCr数字复合在单根线上10bit转串行270Mbps， 4:2:2传输距离较长设备间连接1394数字复用在传输链路上串行符合IEEE1394规范规定了物理层和数据链路层，类似于以太网。

多用于DV和计算机设备网络传输的视频流数字复用在网络线上串行超长距离传输，数据完整性有保证，但实时性较差SDTVHDTV二、 模拟视频信号接口1．接口设计模拟信号由于其电压范围很小，如果接口电路设计不当，很可能造成最终的信号质量下降因此需要注意以下几个事项：1） 阻抗匹配：通常为75Ω，包括发送端，接收端以及传输路径上的阻抗2） 隔直电容：为了防止不同设备间地电压差对信号造成的影响，此电容不宜过大或者过小3） 滤波网络：尽可能地消除低频和高频纹波4） 地平面：根据理论，地平面分隔可以防止数字信号对模拟地干扰，但从实际经验来看，分隔成小的地平面后，实际上会造成环流（AD9883资料中有叙述）因此大部分情况下，还是用同一个地多层地平面，以及多打过孔，保持地电平的稳定是非常必要的5） PCB走线：等长是需要的，而且要确保三个器件经过不同的选择器/缓冲器之后的延时也相差不多，否则很难保证采样相位6） ESD保护：如果视频接口经常插拔，就需要加ESD保护二极管2．视频ADC完成模拟信号到数字信号的转换，在使用过程中需要注意的主要问题有：1）A/D是否支持交流耦合方式输入2）A/D内部是否有信号增益调整功能3）是否支持差分输入4）A/D内部是否有PLL等器件，采样相位是否可调整5）A/D输出的信号格式（24bit RGB，YCbCr）6）是否支持SOG或者SOY等同步信号输入模拟信号在A/D转换时，通常需要进行一些调整，以达到最佳显示效果：1）调整黑电平位置和最大辐值，通常可以配置A/D芯片有关offset和gain的寄存器，经过此番调整之后，实际上是校准了RGB三色，同时提高了灰度等级。

2）调整PLL锁相环，以达到合适的采样频率，并保证PLL在各种温度条件下均能稳定工作3）调整采样起始点和终止点，确保有效信号不丢失4）调整采样相位，使最终显示画质更清晰3．视频DAC完成模拟信号到数字信号的转换，在使用过程中需要注意的主要问题有：1）D/A输出时，驱动方式是电压型的，还是电流型的？带负载与不带负载的电压是多少？是否合乎规范要求如果不合适，必要时加缓冲器或者放大器输出2）D/A的输入接口是多少位的？如果是8bit/10bit兼容，要注意最高2位和最低2位的接法3）输出同步信号是什么格式？是否需要输出CS或者SOG？4．解码器这里说的解码器是指针对CVBS（PAL、NTSC）或者Y/C信号的亮度色度解调和分离用的解码器，解码器输出的通常为BT656或者BT601格式的数字信号，此信号仍为隔行信号解码器使用中，接口部分设计与ADC相类似，对输入信号格式，输出信号格式的寄存器配置有一些差异，如果输入格式设置不当，虽然能输出信号，但显示不正确5．编码器视频编码器特指从BT656/BT601格式转到CVBS/YC信号的转换器，一方面完成数字到模拟信号的转换，另一方面是完成亮度信号与色度信号的调制、复合。

解码器使用中，接口部分设计与DAC相类似，主要的不同也在于I2C寄存器配置不同6．缓冲器/放大器/选择器/分配器模拟视频信号在传输和处理的过程中，通常需要一些缓冲/放大/选择/分配等处理在这些电路设计时，着重需要考虑的问题：1） 输入信号的电压辐值，芯片供电范围是否能满足要求，是否需要加75Ω电阻2） 期望信号放大多少倍输出3） 输出接口是否符合规范要求7．差分RGB信号接收/驱动由于VGA信号辐值很小，如果在0V上下有干扰信号时，会直接影响到信号显示一种方法是将黑电平抬高，如SDTV/HDTV中用的模拟YPbPr信号，其黑电平通常为0.3V，这样，就可以避免0V附近的干扰纹波，另一种方法就是将单端信号转为差分信号传输出现共模干扰时，对信号质量无影响RGB信号通过模拟差分传输，HS、VS通过RS422差分电平传输在模拟差分接口设计时，需要注意的是信号放大倍数及匹配电阻的接法针对各类视频模拟信号，推荐以下几种芯片供参考型号功能特点AD9883ADCRGB输入140MHz，8bit ADCAD7123DAC330MHz，10bitDACADV7401ADC+DECODERVGA,SOG,CVBS,YC输入24bitRGB,BT601，BT656输出110MHz，10bit ADCAD7170ENCODER27MHz 10bit DACTVP5146DECODER与ADV7101类似AD811放大器140MHz单通道，放大倍数可设置MAX4020放大器PI5V330选择器200MHz，4* (2选1)MAX4137分配器185MHz ，1分4AD8115矩阵开关225MHz 16 in 16 outAD8177矩阵开关500MHz，差分RGB16 RGB in 5RGB outAD8145差分转单端可配置增益，1或2单端转差分三、 数字视频信号接口1． DVI输入接口设计DVI信号接收通常使用sil163、AD9887等，在设计中需要注意以下几项：1） 输入信号是单通道还是双通道2） 输出时钟与数据的关系，必要时，需要调整配置，使时钟反相。

3） 输出驱动能力的大小2． DVI输出接口设计DVI信号驱动通常使用sil160等，在设计中需要注意以下几项：1） 输入LVTTL数据线的接法，注意8bit/6bit信号的兼容性接法2） 输出信号是单通道还是双通道3） 输入时钟与数据的关系，必要时，需要调整配置，与输入信号相兼容4） 输出芯片是否具备预加重功能，保证长距离传输3． LVDS输入接口设计LVDS视频信号接收通常使用DS90CF388/386/384/366/364等，在设计中需要注意以下几项：1） 输入信号是单通道还是双通道，接口芯片需要配置为正确的模式2） 输出时钟与数据的关系，必要时，需要调整配置，使时钟反相3） 匹配电阻的接法4． LVDS输出接口设计LVDS视频信号接收通常使用DS90CF387/385/383/365/363等，在设计中需要注意以下几项：1） 输出信号是单通道还是双通道 2） 输入数据信号的接法是否正确，尤其是24bit/18bit两类并行数据3） 输入时钟与数据的相位关系，必要时，需要调整采样时钟边沿的配置4） 输出驱动能力的大小是否适合长距离传输，是否具有预加重功能5． 缓冲器/选择器/分配器为了保证TMDS/LVDS长距离传输，如果LVDS驱动器驱动能力不够，或者不具备预加重功能，或者是经过多个连接器后，传输阻抗发生变化，最好加上TMDS/LVDS信号缓冲器进行中继。

LVDS信号可选用DS90LV001/ DS90LV004进行缓冲，并可改善信号质量如果是多路信号输入，或者需要1分多路信号输出时，可以选用TMDS/LVDS选择/分配器6． 差分数字信号传输设计要点1） 信号路径上的阻抗匹配通常LVDS信号要求为100Ω，这样，就要求PCB走线在传输频率下的特征阻抗达到100Ω，连接器、线缆均要为100Ω否则会影响信号的质量2） 差分走线等长，不仅要每一差分线对等长，而且要不同的差分线对也等长3） 传输线缆差分线对双绞，而且最好使用屏蔽线缆7． 并行24bit/18bit TTL/LVTTL并行数据接口设计时需要注意的有：1）并行24bit/18bit数据兼容的接法，高位对齐2）数据线走线长度要差不多，尤其是高分辨率的信号3） 并行数据传输时，由于位数较多，很容易被其他信号干扰或者相互干扰，尤其需要注意的是CLK，HS，VS，DE这几根线尽量与数据线分离开4）在信号处理。