常見(jiàn)視頻接口與無(wú)線(xiàn)高清視頻傳輸技術(shù)縱談

視頻設備的不斷更新，使以前復雜的接線(xiàn)系統已經(jīng)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，往往一根HDMI線(xiàn)就能搞定一切。但為了追求更好的視聽(tīng)效果，以及考慮到HDMI線(xiàn)材的性?xún)r(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(zhù)移動(dòng)智能設備的普及和人們對空間美觀(guān)的追求，無(wú)線(xiàn)高清視頻傳輸技術(shù)應運而生。而且，未來(lái)視頻傳輸將出現更多的新型技術(shù)及應用。

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

模擬信號接口

◆RF射頻輸入接口

RF射頻端子是最早在電視機上出現的，原意為無(wú)線(xiàn)電射頻（Radio Frequency）。天線(xiàn)和模擬閉路連接電視機就是采用射頻（RF）接口。作為最常見(jiàn)的視頻連接方式，它可同時(shí)傳輸模擬視頻以及音頻信號。RF接口傳輸的是視頻和音頻混合編碼后的信號，顯示設備的電路將混合編碼信號進(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，信號會(huì )互相干擾，所以它的畫(huà)質(zhì)輸出質(zhì)量是所有接口中最差的。有線(xiàn)電視和衛星電視接收設備也常用RF連接，但這種情況下，它們傳輸的是數字信號。

◆AV復合（Composite）視頻接口

AV復合（Composite）視頻接口是目前在視聽(tīng)產(chǎn)品中應用得最廣泛的接口，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，白色接頭傳輸左聲道音頻信號，紅色接頭傳輸右聲道音頻信號。AV復合視頻接口實(shí)現了音頻和視頻的分離傳輸，這就避免了因為音/視頻混合干擾而導致的圖像質(zhì)量下降，但由于A(yíng)V接口的傳輸仍然是一種亮度/色度(Y/C)混合的視頻信號，仍然需要顯示設備對其進(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(guò)程必然會(huì )造成色彩信號的損失，色度信號和亮度信號也會(huì )有很大的機會(huì )相互干擾從而影響最終輸出的圖像質(zhì)量。

電視機制造廠(chǎng)商一方面改善梳狀濾波器來(lái)極力降低影響，另一方面也提出了S端子與色差端子來(lái)根本解決以上問(wèn)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Y和視頻色度訊號C和一路公共遮罩地線(xiàn)組成。相比之下，S-Video分離傳輸了AV視頻信號中的亮度信號與色度信號，并且還為它們設置了專(zhuān)門(mén)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，那就是色度信號沒(méi)有分開(kāi)，仍需要電視機將色度信號還原成三基色后才能成像。一般來(lái)說(shuō)，S-Video能夠實(shí)現400-500線(xiàn)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的缺點(diǎn)改造而來(lái)，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(kāi)。色差分量接口稱(chēng)為分量視頻接口，又叫3RCA，即把色度(C)信號里的藍色差(b)、紅色差(r)分開(kāi)發(fā)送，其分辨率可達到720線(xiàn)以上。其接口采用YPbPr和YCbCr兩種標識，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根信號線(xiàn)分別傳送亮色和兩路色差信號。這3組信號分別是，亮度以Y標注，以及從三原色信號中的兩種——藍色和紅色——去掉亮度信號后的色彩差異信號，分別標注為Pb和Pr，或者Cb和Cr，在三條線(xiàn)的接頭處分別用綠、藍、紅色進(jìn)行區別。我們經(jīng)常在投影機或高檔影碟機上看到的，類(lèi)似YUV、YCbCr、Y/B-Y/B-Y等等的接口標識，雖然標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、標準專(zhuān)業(yè)視頻設備輸入、輸出端口。BNC電纜有5個(gè)連接頭用于接收紅、綠、藍、水平同步和垂直同步信號。BNC接頭有別于普通15針D-SUB標準接頭的特殊顯示器接口，由R、G、B三原色信號及行同步、場(chǎng)同步五個(gè)獨立信號接頭組成。主要用于連接工作站等對掃描頻率要求很高的系統。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號，使信號相互間干擾減少，且信號頻寬較普通D-SUB大，可達到最佳信號響應效果。

◆VGA接口

VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年隨PS/2機一起推出的一種視頻傳輸標準，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)域得到了廣泛的應用。VGA（Video Graphics Array）還有一個(gè)名稱(chēng)叫D-Sub。VGA接口共有15針，分成3排，每排5個(gè)孔，是顯卡上應用最為廣泛的接口類(lèi)型，絕大多數顯卡都帶有此種接口。它傳輸紅、綠、藍模擬信號以及同步信號（水平和垂直信號）。目前VGA技術(shù)的應用還主要基于VGA顯示卡的計算機、筆記本等設備，而在一些既要求顯示彩色高分辨率圖像又沒(méi)有必要使用計算機的設備上，VGA技術(shù)的應用卻很少見(jiàn)到。

數字信號

◆DVI接口

DVI的英文全名為Digital Visual Interface，中文稱(chēng)為"數字視訊接口"。是一種視訊接口標準，設計的目標是透過(guò)數位化的傳送來(lái)強化個(gè)人電腦顯示器的畫(huà)面品質(zhì)。目前廣泛應用于LCD，數位投影機等顯示設備上。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)只有支持數字顯示的設備DVI-Analog(DVI-A)只有支持數字顯示的設備，DVI-Integrated (DVI-I)則是支持數字顯示跟模擬顯示。

如果播放設備采用的是DVI-D接口，而投影機是DVI-I接口，那么還需要另配一個(gè)DVI-D轉DVI-I的轉接頭或轉接線(xiàn)才能正常連接。DVI傳輸的是數字信號，數字圖像信息不需經(jīng)過(guò)任何轉換，就會(huì )直接被傳送到顯示設備上，因此減少了數字→模擬→數字繁瑣的轉換過(guò)程，大大節省了時(shí)間，因此它的速度更快，而且使用DVI進(jìn)行數據傳輸，信號沒(méi)有衰減，色彩更純凈，更逼真，更能滿(mǎn)足高清信號傳輸的需求。

◆HDMI接口

HDMI高清晰度多媒體接口（英語(yǔ)：High Definition Multimedia Interface，簡(jiǎn)稱(chēng)HDMI）是一種全數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。HDMI可用于機頂盒、DVD播放機、個(gè)人電腦、電視游樂(lè )器、AV功放、數字音響與電視機等設備。HDMI可以同時(shí)傳送音頻和影音信號，由于音頻和視頻信號采用同一條電纜，大大簡(jiǎn)化了系統線(xiàn)路的安裝難度。同時(shí)，HDMI接口可以提供高達5Gbps的數據傳輸帶寬，而且無(wú)需在信號傳送前進(jìn)行數/?；蛘吣?數轉換，可以保證最高質(zhì)量的影音信號傳送。
它支持各類(lèi)電視與電腦圖像格式，包括SDTV、HDTV視頻畫(huà)面，再加上多聲道數字音頻。在傳送時(shí)，各種視頻數據將被HDMI收發(fā)芯片以“最小化傳輸差分信號”（TMDS）技術(shù)編碼成數據數據包。

HDMI也支持非壓縮的8聲道數字音頻傳送（采樣率192kHz，數據長(cháng)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。在HDMI 1.3規格中，又追加了超高數據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規范。與上一代1.4b相比，新的HDMI 2.0版本順應目前的市場(chǎng)，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標準將支持更大的數據傳輸吞吐量，以充分發(fā)揮4K超清輸出的潛力。能夠處理18千兆比特/秒的數據，足以讓12位色彩的畫(huà)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，能夠最多處理32個(gè)通道的無(wú)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(méi)有高帶寬的顯示接口是無(wú)法立足的。DisplayPort問(wèn)世之初，它可提供的帶寬就高達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備對更高分辨率的需求。

DisplayPort也允許音頻與視頻信號共用一條線(xiàn)纜傳輸，支持多種高質(zhì)量數字音頻。但比HDMI更先進(jìn)的是，DisplayPort在一條線(xiàn)纜上還可實(shí)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。該輔助通道的傳輸帶寬為1Mbps，可以直接作為語(yǔ)音、視頻等低帶寬數據的傳輸通道，另外也可用于無(wú)延遲的游戲控制?？梢?jiàn)，DisplayPort可以實(shí)現對周邊設備最大程度的整合、控制。

目前DisplayPort的外接型接頭有兩種:一種是標準型，類(lèi)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。除實(shí)現設備與設備之間的連接外，DisplayPort還可用作設備內部的接口，甚至是芯片與芯片之間的數據接口。

◆無(wú)線(xiàn)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(xiàn)會(huì )限制電視被擺放的位置和房間整體的美觀(guān)。無(wú)線(xiàn)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(lái)越多，發(fā)展高清視頻的無(wú)線(xiàn)傳播技術(shù)已經(jīng)成為消費電子領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。

目前，現有視頻無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)未壓縮鏈路才比較有機會(huì )推廣使用，即定義一種無(wú)線(xiàn)高分辨率數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擴展技術(shù)

超寬帶UWB擴展技術(shù)（又稱(chēng)Wireless HDMI）是一種在3.1- 10.6GHz頻段內的特高帶寬調制，無(wú)線(xiàn)連接的速率高達480Mbps。據資料表明，UWB信號的有效傳輸距離在10m以?xún)?，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眉壎裕┎粫?huì )高于100- 200Mbps，這比用來(lái)傳輸未壓縮1080i所需的1.5Gbps要低得多，就不更用說(shuō)來(lái)傳輸未壓縮1080p所需的3Gbps速率了。因此如果采用基本UWB標準并通過(guò)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(lái)擴展UWB鏈路的性能，就有可能來(lái)支持未壓縮HDTV

◆UWB與壓縮技術(shù)的結合

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(guò)把標準UWB方案與壓縮/未壓縮引擎相結合來(lái)滿(mǎn)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(guò)UWB鏈路對它進(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雜的算法為基礎，結果導致系統成本非常昂貴。

◆5GHz頻段的WHDI技術(shù)

基于802.11a技術(shù)發(fā)展出來(lái)的WHDI技術(shù)是一種采用專(zhuān)門(mén)為視頻傳輸而設計的無(wú)線(xiàn)調制解調器方案。WHDI接受視頻流并按照視覺(jué)重要性把它分拆成多個(gè)級別，然后把這些不同的要素映射到無(wú)線(xiàn)信道上，在通常的無(wú)線(xiàn)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在對于視頻質(zhì)量不是太重要的視頻信息中，這些錯誤是不易覺(jué)察的。

另外，WHDI的傳輸距離較遠，且穿透力很強。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(wú)線(xiàn)未壓縮HDTV這樣的高帶寬推廣應用成為可能。在60GHz能夠商用之前，還有許多問(wèn)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)射應當是有方向性的，這就需要對天線(xiàn)進(jìn)行校準。在60GHz調制解調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/赫茲的大小因為60GHz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標準。

◆WiGig

當然，目前采用60GHz頻段的并不只有WirelessHD，還有WiGig標準。雖然WirelessHD更早一點(diǎn)地進(jìn)入市場(chǎng)，但不兼容WiFi。因此從技術(shù)發(fā)展的潮流來(lái)看，兼容多標準的WiGig仍占據著(zhù)優(yōu)勢。

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

全新的WiGig標準確實(shí)讓人驚喜，不僅它的無(wú)線(xiàn)數據傳輸率可以達到7Gbps，而且它還可以滿(mǎn)足多種平臺應用的需要，讓無(wú)線(xiàn)高清傳輸成為可能，相比使用IEEE802.11n無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸，可節省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(lái)傳輸視頻及其他大型文件，很好地解決4K傳輸的限制。

同時(shí)，由于其在全新的頻段工作，不但可以減少無(wú)線(xiàn)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(zhù)自己的“軟肋”。我們知道，頻段越高，無(wú)線(xiàn)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)的應用范圍局限在同一個(gè)房間內。

結語(yǔ)：視頻傳輸技術(shù)的出現，使文字、圖像和聲音能夠同時(shí)展現在人們的面前。在其發(fā)展演變的過(guò)程中，催生了包括電視、投影機等多種顯示設備。電視機從黑白電視、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；投影機更是歷經(jīng)CRT被淘汰之后達到一個(gè)嶄新的高度……

那些過(guò)去的產(chǎn)品也和它們曾經(jīng)播放過(guò)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”還將為大家帶來(lái)更多關(guān)于視頻和音頻技術(shù)的相關(guān)介紹，敬請期待。