會議系統中常用視頻信號
——視頻信號的分類、傳輸以及在視頻系統中的應用

劉愛學 / 張 弩 / 李 澎 / 楊興宴(中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

會議系統中常用視頻信號
——視頻信號的分類、傳輸以及在視頻系統中的應用

劉愛學 / 張 弩 / 李 澎 / 楊興宴
(中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

通過簡要概括會議系統的概念及組成，闡述了視頻系統中常用視頻信號的分類，并介紹了視頻系統中常用視頻信號的發展、特點、傳輸以及在視頻系統中的應用。

會議系統 視頻系統 視頻信號 高清 標清

0 引言

視頻技術的快速發展使會議不僅限于語言交流的形式，在人們的日常工作、教育培訓、商務交流、政務會談等活動中，需要視頻系統中的多媒體設備播放一些圖片、流媒體、數據等作為輔助交流的重要方式，這使得視頻在會議系統中發揮的作用越來越突出。

1 視頻信號的發展

會議指的是有主題、有目的、有組織、人與人之間可進行語言交流的一種活動，一般會根據主題進行有目的的演說、提問、答疑、討論等會議環節，通過與會人員之間的交流、討論，發表意見、決策，最終達到解決問題的目的。

隨著科學技術的提高，社會信息量不斷增大，籌備和召開不同主題會議，借助會議活動進行知識傳遞、信息傳播、技術溝通、關系協調等，已成為政務、商務、經濟、文化及技術交流等活動的重要方式。

會議系統作為輔助會議進行的必要措施，是擴聲、會議討論、同聲傳譯、視頻、錄播、遠程視頻會議、集中控制、會議燈光、會議管理、信息發布系統等組成的系統總稱，業內稱之為音視頻系統集成。下文的描述中主要涉及視頻系統。

自上世紀80年代，視頻設備顯示技術飛速發展，由標清(分辨率<1 280P×720P像素)發展到高清(分辨率>1 280P×720P像素)，再到目前主流的超高清(4K/分辨率 840×2 160 像素)，最近有些視頻設備廠商已推出了8K超高清(8K/分辨率 7 680×4 320像素)技術，可見視頻技術的發展勢頭特別迅猛。圖1列出了標清、高清和4K 3種分辨率的圖片對比。

圖1 標清、高清和4K不同分辨率圖片對比

視頻系統往往由多種視頻設備組成，如視頻的信號源設備(攝像機、DVD、電腦、手機等)、傳輸設備(雙絞線收發器、信號放大器、光纖收發器等)、切換設備(分配器、切換器、單一信號視頻矩陣、高清混合視頻矩陣、光纖視頻矩陣、雙絞線視頻矩陣等)、圖像處理設備(圖像拼接處理器、融合處理器等)、視頻顯示設備(LCD、LED、DLP、投影機等)等，不同視頻設備其信號的輸入、輸出格式也多種多樣。

2 視頻信號的分類

在會議系統中，視頻系統設計常見的視頻信號有S-Video、YUV、VGA、RGBHV、HD-SDI、HDMI、DVI等，這些視頻信號可以分為數字和模擬兩大類，其中HD-SDI、HDMI、DVI屬于數字信號，S-Video、YUV、VGA、RGBHV屬于模擬信號。而模擬又可以分為標清模擬和高清模擬。

“高清“是由“High Definition”翻譯而來，在視頻系統中簡稱HD，直譯為“高分辨率”，是指分辨率>1 280P×720P像素的格式。一般高清的衡量標準有兩方面，視頻垂直分辨率超過720P(逐行掃描)，或者是視頻垂直分辨率超過1 080i(隔行掃描)像素，顯示比例為16∶9。由于VGA的寬屏擴展格式和RGBHV 可以傳輸高清視頻信號，故屬于高清模擬視頻信號。“標清“是由“Standard Definition”翻譯而來，在視頻系統中簡稱SD，直譯為“標準分辨率”，指的是分辨率<1 280P×720P像素的格式，標清的衡量標準(即顯示比例)為4∶3。由于S-Video、YUV不能傳輸高清視頻信號，故屬于標清模擬信號格式(視頻信號分類見表1)。

表1 視頻信號分類

2.1標清模擬視頻信號

S-Video 被稱為s端子、Video、AV或二分量接口，是“Separate Video”單詞的縮寫。S-Video是日本研發的一種視頻信號規格，S為“SEPARATE”，是分離的意思，S-Video是一種沒有經過調制、放大、檢波、解調等處理的信號，屬于混合視頻信號，其保真度較高，是1990年至1999年期間通用標準，有9針、7針和4針三種規格，圖像清晰度在眾多視頻接口規格中屬于比較差的，但是在視頻系統設備中屬于比較普遍的接口。現在的視頻設備(如攝像機、液晶電視和DVD機等)仍使用此接口，然而在視頻系統工程設計、施工中此接口已很少使用。

YUV亦稱為分量、色差和3RCA，是應用在電視系統中的顏色編碼方法，屬于歐洲的標準。YUV是在S-Video技術的基礎之上，將亮度信號、藍色差和紅色差單獨發送，從而避免了3個信號之間的串擾，使畫面質量更好。YPbPr(逐行掃描色差輸出)和YCbCr(隔行掃描色差輸出)是分量視頻接口通用的兩種標識。在視頻系統設備中具有YUV接口的設備有DVD、液晶電視、機頂盒等，但目前高清視頻接口應用比較普遍，故在視頻系統工程設計和施工中已很少使用此接口。

2.2高清模擬視頻信號

VGA也叫D-Sub，是“Video Graphics Array”的縮寫，是20世紀80年代末由IBM研發的一種視頻模擬信號格式，主要用于電腦顯示器，VGA可以傳輸紅、綠、藍3種顏色的模擬信號以及水平和垂直的同步信號，因其具有分辨率較高、顯示速度極快、顏色豐富等優點，在當時被生產顯示器的廠商廣泛使用。VGA接口是一種D型接口，連接方式為 15pin非對稱分布，共有15針，分成3排，每排5個孔。在2014年之前是顯卡上應用最為廣泛的接口類型，但2014年相關部門出臺了停止生產VGA接口的規定，現在正是一個過渡期，所以，目前在市場上還能見到有VGA接口的設備。VGA擴展接口的規格和應用詳見表2。

表2 VGA擴展接口的規格和應用

RGBHV屬于工業標準接口，也被稱為5BNC，它是由代表紅色(Red)的縮寫“R”、代表綠色(Green)的縮寫“G”、代表藍色(Blue)的縮寫“B”3個顏色通道以及行(HS)和場(VS)同步信號組成的，其原理是靠3原色的變化，顏色之間的疊加呈現出不同的顏色模式，這種接口是視頻系統中比較普通且應用較多的接口之一。

2.3數字高清視頻信號

SDI是“serial digital interface”的縮寫，翻譯過來是“數字分量串行接口”，那么HD-SDI就是高清數字分量串行接口。這種信號格式具有圖像實時傳輸無延遲、不損失、不失真等特點，屬于廣播電視級別的接口，在安防系統中使用也較多。

HDMI是“High Definition Multimedia Interface”的縮寫，是數字高清多媒體視頻接口、兼容視頻和音頻同步傳輸的接口，HDMI數據傳輸速度最高為2.25Gbps，具有HDCP防盜版、防復制的保護技術(HDCP為HDMI接口強制功能)，在2002年被正式發布使用，當時的版本為HDMI的1.0版本，目前HDMI已發展至2.0版本，詳見表3。

表3 HDMI接口從1.0至2.0版本的區別

DVI是“Digital Video Interface”的縮寫簡稱，即數字視頻接口。在20世紀90年代末由惠普、IBM、英特爾、康柏等組成的工作組共同推出的接口標準,對接口的規格、電氣及技術指標、編碼與時鐘方式、數據格式和傳輸等制定了規范要求，與之前的電腦顯卡主流輸出接口VGA相比，具有全部使用數字傳輸、傳輸數據無干擾、圖像更清晰等特點。另外，DVI接口還取得了一個突破性創新， DVI接口具有監測熱插拔功能，即插即用，同時還具有HDCP功能(為DVI接口選項功能)。DVI接口有3種類型5種規格，是國際開放的接口標準，在視頻系統中被廣泛應用在電腦、電視、投影機、LCD和DLP等設備上，詳見表4。

表4 DVI接口的3種類型5種規格

3 視頻信號的傳輸

在視頻系統中，信號源和顯示設備終端的接口格式往往包含多種，在設計時要考慮到不同格式視頻信號的傳輸距離、線纜規格、與之匹配管徑等問題。標清的視頻信號傳輸距離若超出視頻信號本身的傳輸距離會造成視頻效果差、畫面模糊不清；但是數字信號則不然，它具有“懸崖效應”，一旦超出視頻線纜本身的傳輸距離，視頻信號就會中斷。目前HDMI成品線和DVI成品線最遠可以傳輸40m，超過此距離需要使用雙絞線傳輸器或光纖傳輸器。

3.1標清模擬視頻信號的傳輸

S-Video顯示設備的分辨率為1 024P×768P像素，S-Video有9針、7針和4針三種規格，S-Video的圖像畫面質量受所選用線纜規格的影響, 以4針 S-Video 為例，單根線纜傳輸距離5～30m,使用同軸電纜可以傳輸60～100m。S-Video屬于模擬視頻接口，當此接口與數字顯示設備連接時，需要進行模擬轉數字的操作，從而使信噪比降低。

YUV分量視頻接口被普遍應用在電視行業，如機頂盒、DVD播放機、液晶電視等設備都具有此接口。在視頻系統中，傳輸YUV的線纜一般選用 SYV75-3mm2，傳輸距離為50m左右。

3.2高清模擬視頻信號的傳輸

VGA數據線是用來連接VGA接口設備的線纜，長度有1.5m、3m、5m、10m、20m、30m、50m不等(如果所采用的電纜較粗，則可以傳輸50m左右)。在視頻系統工程中，視頻信號的傳輸距離往往需要幾百米，甚至更遠。如將一個高層辦公樓各會議室的音視頻系統進行互聯、互通，那么視頻線纜將跨層敷設，如何用只傳輸50m的VGA線進行長距離傳輸，這也是前幾年工程設計中經常遇到的難題，后來，一些視頻廠家陸續研發了VGA遠距離傳輸設備，如長線驅動器、雙絞線收發器、光纖收發器等，解決了VGA遠距離傳輸的問題。

RGBHV信號的傳輸距離根據線徑不同而不等，如果采用RGBHV75-2mm2×5可傳輸30～50m，采用RGBHV75-3mm2×5可傳輸50～70m。如果根據使用需求，需要傳輸更遠的距離，可以采用雙絞線傳輸器，最遠可以傳輸100m，采用光纖傳輸器，可以傳輸1.7km。

3.3數字高清視頻信號的傳輸

HD-SDI視頻信號使用專用線傳輸可以保證較好的視頻顯示效果，但是專用線往往成本較高，在實際項目中，如果全部采用專用的SDI線將增加建設成本。在以往項目工程中，普遍采用同軸線進行HD-SDI 信號傳輸 ，接口使用單BNC，效果較好。HD-SDI屬于廣電級別設備常用接口，在會議系統中使用較少。

單根HDMI線的理論傳輸距離是7～8m，超高質量數字信號HDMI 支持5Gbps的數據傳輸率，最遠可傳輸15m，目前，市場上已有能傳輸40m的成品線，但是，此類線比較粗，且是固定接頭，不適于穿管，在施工項目中使用具有一定的局限性。隨著視頻技術的發展，一些視頻產品廠商陸續生產出了一些長距離傳輸設備，如果傳輸距離<100m，可以選擇雙絞線傳輸器；如果傳輸距離>100m，可以選擇光纖傳輸器，最遠可以傳輸1.7km。

DVI接口有3種類型5種規格，DVI-I和DVI-D在視頻系統中應用較多，前者能兼容模擬和數字信號,可以通過線纜與VGA進行轉換，后者只能接收高清數字信號,與VGA進行轉換時必須通過有源轉換設備，且傳輸距離比較短，一般在 7～8m。目前市面上也有一些DVI的成品線，最遠可以傳輸40m，由于DVI接頭較大，不能穿管，一些廠家生產出了可以卸載的接頭，從而解決了成品線穿管的問題。

4 視頻信號在視頻系統中的應用

隨著視頻信號從高清1 080P到4K高清、8K高清的發展，一些模擬信號將被淘汰，目前視頻系統中使用比較多的視頻信號格式為 HDMI 和DVI，傳輸線纜多為雙絞線和光纖。

視頻系統中使用較多的設備(如攝像機、DVD機、高清錄像機、投影機、液晶電視等)都具有HDMI的接口。

在以數字信號為主流的當今，DVI與HDMI兩個接口的畫質無明顯區別，但是隨著HDMI接口的發展，與DVI接口相比，其能提供更多的功能，又因HDMI同時能傳輸音頻信號，在未來會議系統中的使用會越來越多。

5 結束語

本文總結了視頻系統中常見視頻信號的幾種格式，對視頻格式進行分類，并介紹了視頻系統中常用視頻信號的發展、特點、傳輸以及在視頻系統中的應用，如有不足之處，敬請讀者給予指正。

[1] GB 50799-2012 電子會議系統工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[2] GB 50200-94 有線電視系統工程技術規范[S]. 北京：中國計劃出版社，1994.

[3] GB 50314-2015 智能建筑設計標準[S]. 北京：中國計劃出版社，2015.

[4] GB 50464-2008 視頻顯示系統工程技術規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2008.

CommonlyUsedVideoSignalintheConferenceSystem——ClassificationandTransmissionoftheVideoSignal,anditsApplicationintheVideoSystem

Liu Aixue / Zhang Nu / Li Peng / Yang Xingyan

The concept and the composition of the conference system are briefly summarized, the classification, the development, character, transmission and application of video signal in the video system are introduced.

conference system, video system, video signal, high definition, standard definition