สัญญาณวิดีโออะนาล็อกทำงานอย่างไร


12

ฉันสงสัยอยู่เสมอว่าเส้นลวดเพียงเส้นเดียว (สัญญาณและพื้นดิน) สามารถทำให้ภาพสีทั้งหมดปรากฏบนหน้าจอที่เต็มไปด้วยพิกเซลนับพัน สัญญาณเหล่านี้ทำงานจริงและลักษณะใดที่ทำให้รายการทีวีต่างกัน?


นี่ไม่ใช่คำตอบสั้น ๆ พิจารณาว่ากล้องวงจรปิด (ในกรณีนี้คือ Color Compatible TV) - นั่นคือวิธีที่พวกเขาจัดการกับสีและรักษาความเข้ากันได้กับชุด B&W แรกได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังสำหรับความสำเร็จ THE EE ของศตวรรษที่ 20 ... นี่เป็นคำถามที่ดีที่สุด ตอบโดยการวิจัยของคุณเอง แน่นอนว่าบางคนอาจให้ข้อมูลสรุปสั้น ๆ แก่คุณ
placeholder

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าฉันเพิ่งโยนออสซิลเลเตอร์ไปที่สายเคเบิล?
skyler

เท่าที่วางออสซิลเลเตอร์ไว้บนสายเคเบิล - นั่นจะไม่ส่งผลอะไรที่มีค่า ตัวรับสัญญาณวิดีโออาจไม่ยอมรับสิ่งใด (แสดงหน้าจอว่างเปล่า) และหากเป็นเช่นนั้นก็จะเป็นเพียงเสียงรบกวน
Kurt E. Clothier

ดูyoutube.com/watch?v=3BJU2drrtCMวิดีโอนี้ซึ่งให้ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับหลักการพื้นฐาน
Nishant

คำตอบ:


23

ฉันเคยทำงานกับพานาโซนิคในระบบความบันเทิงบนเครื่องบินของพวกเขาดังนั้นฉันจึงรู้อะไรบางอย่างเกี่ยวกับเรื่องนี้ คำอธิบายนี้จะไม่ถูกต้องทางเทคนิค 100% (การตั้งชื่อบางอย่างอาจเป็นบิต) แต่ฉันพยายามที่จะเขียนมันเพื่อให้ทุกคนสามารถเข้าใจได้ หวังว่าคำอธิบายนี้จะช่วย ...

"เวทย์มนตร์" ที่อยู่ด้านหลังอาจเป็นการรวมกันของสิ่งต่อไปนี้: แอมพลิจูดสัญญาณความถี่และการมอดูเลต ทีวีและสัญญาณประเภทต่าง ๆ ทำงานแตกต่างกัน นี่คือเหตุผลที่ทีวีเก่าต้องมีกล่องแปลงเพื่อยอมรับสัญญาณดิจิตอลใหม่หากพวกเขามีเครื่องรับสัญญาณอนาล็อกเท่านั้น แต่นี่เป็นเพียงการอธิบายวิธีการนำเสนอข้อมูลในสัญญาณ โดยทั่วไปข้อมูลสีของแต่ละพิกเซลจะถูกส่งไปยังรายการทีวีต่อบรรทัดพิกเซลต่อพิกเซลและทีวีจะรีเฟรชหน้าจอหลายครั้งต่อวินาทีด้วยข้อมูลใหม่ แม้ว่าวิดีโอนั้นเป็นเพียงภาพนิ่งจำนวนมากที่ได้รับการอัพเดตบนหน้าจอ แต่มันก็เปลี่ยนเร็วพอที่เราจะรับรู้ว่ามันเคลื่อนไหวดังนั้นคำเก่า "ภาพเคลื่อนไหว"

ลองดูที่ปกติ "บาร์สี" สัญญาณที่ใช้ในการทดสอบระบบวิดีโอจากวิกิพีเดีย

แถบสี

รูปภาพนั้นแบ่งออกเป็น "เส้น" ของพิกเซล หน้าจอทุกหน้ามีคอลัมน์จำนวนมากและหลายบรรทัดรวมกันเป็นความละเอียดหน้าจอทั้งหมด แต่ละสีในภาพนี้กระจายไปทั่วพิกเซลจำนวนมากในบรรทัดเดียวกัน ออสซิลโลสโคปที่มาพร้อมกับสัญญาณช่วยอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นที่นี่ (ภาพนี้มาจากTektronix ):

แถบสีรูปคลื่น

ภาพนี้แสดงข้อมูลพิกเซลสองบรรทัด แต่ละบรรทัดเริ่มต้นด้วย "sync pulse" เพื่อจัดแนวหน้าจอและสัญญาณ พัลส์นี้ (ส่วนที่เป็นลบของรูปคลื่น) ตามด้วยข้อมูลสำหรับแต่ละพิกเซลของเส้น นี่คือวิดีโออะนาล็อกจริง ๆ แล้วข้อมูลพิกเซลจะแสดงด้วยแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณ คุณสามารถเห็นสีต่างๆเป็นแรงดันไฟฟ้าอะนาล็อกที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดที่ต่างกัน เมื่อหนึ่งบรรทัดเสร็จสิ้นการซิงค์อีกครั้งจะส่งสัญญาณการเริ่มต้นของบรรทัดถัดไป สัญญาณวิดีโอและหน้าจอต้องมีความละเอียดที่ตรงกัน (จำนวนพิกเซลต่อบรรทัด) หากมีข้อมูลเพิ่มเติมมันจะถูกทิ้ง หากมีข้อมูลไม่เพียงพอพิกเซลจะแบ่งปันข้อมูล (ทำให้บล็อกรูปภาพ)

ขอขอบคุณที่พีท Bสำหรับการกล่าวขวัญนี้:

ในการชี้แจงรายละเอียดเล็กน้อยเกี่ยวกับสัญญาณสีความสว่าง (ความสว่าง) ของพิกเซลจะถูกกำหนดโดยความกว้างของสัญญาณ ในขณะที่ chrominance (hue) ถูกกำหนดโดยเฟสของสัญญาณ sub-carrier

สัญญาณดิจิตอลมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในสัญญาณที่เป็นทั้ง HI หรือ LO ค่าของ HI สามารถแตกต่างกันระหว่างระบบ มีหลายวิธีที่ใช้งานได้ บางครั้งจำนวนบิตของข้อมูลที่รู้จักกันเป็นแพ็กเก็ตที่มีข้อมูลพิกเซลทั้งหมด (คล้ายกับการสื่อสารเครือข่าย) อีกวิธีหนึ่งคือการตั้งเวลาให้สัญญาณเป็นเวลานานและ HI นานแค่ไหนที่ LO จะแสดงค่าพิกเซลที่แตกต่างกัน นี่เป็นวิธีการทำงานของรีโมทคอนโทรล IR TV แม้ว่าพวกเขาจะส่ง "รหัสควบคุม" แทนที่จะเป็นข้อมูลพิกเซล

อย่างที่คุณจินตนาการได้ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก มีการอัปเดตทีวีทั่วไปในสหรัฐอเมริกา (รีเฟรชหน้าจอ) 60 ครั้งต่อวินาที (60Hz) หรือ 30Hz สำหรับวิดีโอแบบอินเทอร์เลซ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วทีวีที่ทันสมัยและ HD จะรีเฟรชบ่อยขึ้น (มากกว่า 240Hz) อัตราการรีเฟรชนี้หมายความว่าทุกพิกเซลในหน้าจอทั้งหมดได้รับการอัปเดตหลายครั้งต่อวินาที ยิ่งมีการรีเฟรชมากขึ้นรายละเอียดจะมีอยู่ในภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีภาพเคลื่อนไหวเร็วจำนวนมากในวิดีโอ (เช่นลำดับการไล่ล่า)

ช่องทีวีที่แตกต่างกัน (AIR หรือเคเบิล) ถูกส่งไปยังทีวีในวิธีเดียวกันเพียงแค่ใช้ความถี่พื้นฐานที่แตกต่างกัน ทีวีจูนเนอร์จะเลือกหนึ่งในความถี่พื้นฐานเหล่านี้เพื่อแสดง (เลือกช่อง) และจะอัปเดตพิกเซลตามความถี่ที่มอดูเลตภายในตัวยึดฐาน ความถี่ที่แสดงข้อมูลสีพิกเซลนั้นเร็วกว่าอัตราการรีเฟรชที่เกิดขึ้นจริงอย่างมากเพราะข้อมูลพิกเซลแต่ละตัวต้องได้รับการอัปเดตหลายครั้งต่อวินาทีและมีอย่างที่คุณพูดพิกเซลหลายพันพิกเซล

เนื่องจากมนุษย์เพียงได้ยินเสียงในช่วงคลื่นความถี่ 20Hz ถึง 20kHz ข้อมูลเสียงจึงสามารถเพิ่มลงในสัญญาณที่อยู่ด้านบนของวิดีโอและกรองออกจากทีวีได้อย่างง่ายดายแม้ว่าสำหรับ "เสียงความละเอียดสูง" สัญญาณเสียงจะถูกส่งผ่าน สายแยกไปยังทีวีเพื่อให้พอดีกับข้อมูลทั้งหมด

เพื่อที่จะเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นคุณต้องเข้าใจความถี่สัญญาณแอมพลิจูดการแบ่งเวลาการมอดูเลตและการวิเคราะห์สเปกตรัม แต่ฉันหวังว่ามันจะอธิบายบางอย่าง ...


2
+1, คำตอบอ้างอิงที่ยอดเยี่ยม, อธิบายอย่างดีสำหรับมือใหม่
Anindo Ghosh

2
คำตอบภาพรวมที่ดี ในการชี้แจงรายละเอียดเล็กน้อยเกี่ยวกับสัญญาณสีความสว่าง (ความสว่าง) ของพิกเซลจะถูกกำหนดโดยความกว้างของสัญญาณ ในขณะที่ chrominance (hue) ถูกกำหนดโดยเฟสของสัญญาณ sub-carrier
B Pete

@BPete - จริงมาก ฉันไม่รู้ว่าจะต้องลงรายละเอียดมากน้อยแค่ไหน บางครั้งมันก็ยากที่จะบอก ...
Kurt E. Clothier

0

มาตรฐานทีวีอะนาล็อกทั้งหมด (NTSC, PAL, SECAM ฯลฯ ) มีการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับการผสมผสานมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งเวลาอย่างระมัดระวัง (ซิงค์และข้อมูลวิดีโอ) และมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งส่วนความถี่ (ความสว่างโครมาและเสียง)

โดยมีรายละเอียดที่เกี่ยวข้องเกินไปที่จะได้รับในที่นี่ แต่มีการอ้างอิงที่ดีมากในเว็บที่เริ่มต้นด้วยบทความวิกิพีเดียNTSC

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.