一文看懂CVBS、VGA、HDMI、MIPI等8種視頻接口

硬件接口（hardware interface）指的是兩個(gè)硬件設(shè)備之間的連接方式。硬件接口既包括物理上的接口，還包括邏輯上的數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。

1、CVBS

CVBS英文全稱為Composite Video Broadcast Signal 或 Composite Video Blanking and Sync。中文翻譯為復(fù)合視頻廣播信號(hào) 或 復(fù)合視頻消隱和同步。CVBS 是被廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)，也叫做基帶視頻或RCA視頻，是(美國)國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（NTSC）電視信號(hào)的傳統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，它以模擬波形來傳輸數(shù)據(jù)。復(fù)合視頻包含色差（色調(diào)和飽和度）和亮度（光亮）信息，并將它們同步在消隱脈沖中，用同一信號(hào)傳輸。 它是一個(gè)模擬電視節(jié)目（圖像）信號(hào)在與聲音信號(hào)結(jié)合，并調(diào)制到射頻載波之前的一種格式。在快速掃描的NTSC電視中，甚高頻（VHF）或超高頻（UHF）載波是復(fù)合視頻所使用的調(diào)制振幅，這時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)大約有6MHz寬。一些閉路電視系統(tǒng)使用同軸電纜近距離傳輸復(fù)合視頻，一些DVD播放器和視頻磁帶錄像機(jī)（VCR）通過蓮花插座提供復(fù)合視頻輸入和輸出，這個(gè)插座也叫做RCA連接器。

復(fù)合視頻中，色差和亮度信息的干涉是不可避免的，特別是在信號(hào)微弱的時(shí)候。這就是為何遠(yuǎn)距離的使用VHF或UHF的NTSC電視臺(tái)用老舊的鞭形天線，“兔子耳朵”，或室外的“空中”經(jīng)常包含假的或上下?lián)u動(dòng)的顏色。CVBS是一種比較老的顯示方式，更準(zhǔn)確的說是第一代視頻顯示輸出方式（第二代是S-VIDEO，第三代是VGA，第四代是DVI，第五代是HDMI）。 當(dāng)前系統(tǒng)集成工程中，尤其是VGA信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸是工程中較為常見的問題，所謂傳輸系統(tǒng)是指從計(jì)算機(jī)出口到顯示部分入口之間的所有環(huán)節(jié)，包括分配器、矩陣、電纜及圖形控制器等等，由于信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)，傳輸系統(tǒng)的參數(shù)及周圍電磁環(huán)境對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生的影響不容忽視，常見到的現(xiàn)象表現(xiàn)為：圖像模糊、變暗，拖尾和重影，以及圖像顯示不穩(wěn)定（如：跳動(dòng)或黑屏等）等，以上現(xiàn)象產(chǎn)生的原因不同，解決的方法不同。我們將其分為四大類：由于傳輸系統(tǒng)的幅頻特性及群延時(shí)特性造成的圖像模糊、變暗、拖尾； 由于設(shè)備產(chǎn)生自激或環(huán)境電磁干擾產(chǎn)生的高頻干擾； 由于系統(tǒng)電源地線處理不當(dāng)造成的低頻干擾； 由于設(shè)備或傳輸系統(tǒng)或接插件等阻抗不匹配而引起的重影反射及顯示不穩(wěn)定。

2、VGA

VGA（Video Graphics Array）視頻圖形陣列是IBM于1987年提出的一個(gè)使用模擬信號(hào)的電腦顯示標(biāo)準(zhǔn)。VGA接口即電腦采用VGA標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)的專用接口。VGA接口共有15針，分成3排，每排5個(gè)孔，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))。

VGA具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)。VGA接口不但是CRT顯示設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口，同樣也是LcD液晶顯示設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口，具有廣泛的應(yīng)用范圍。 隨著電子產(chǎn)業(yè)及視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展，VGA(視頻圖形陣列)作為一種標(biāo)準(zhǔn)的顯示接口在視頻和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在圖像處理中若是采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式來使高分辨率圖像實(shí)時(shí)顯示在顯示器上，一般要求晶振頻率達(dá)到40MHz以上，傳統(tǒng)的電子電路難以達(dá)到這個(gè)速度，若采用專門的圖像處理芯片，其設(shè)計(jì)難度大、開發(fā)成本高成為一個(gè)瓶頸選擇。 常見接口之色差VGA接口(D-Sub接口)，說到VGA接口，相信很多朋友都不會(huì)陌生，因?yàn)檫@種接口是電腦顯示器上最主要的接口，從塊頭巨大的CRT顯示器時(shí)代開始，VGA接口就被使用，并且一直沿用至今，另外VGA接口還被稱為D-Sub接口。 很多人覺得只有HDMI接口才能進(jìn)行高清信號(hào)的傳輸，但這是一個(gè)大家很容易進(jìn)入的誤區(qū)，因?yàn)橥ㄟ^VGA的連接同樣可以顯示1080P的圖像，甚至分辨率可以達(dá)到更高，所以用它連接顯示設(shè)備觀看高清視頻是沒有問題的，而且雖然它是種模擬接口，但是由于VGA將視頻信號(hào)分解為R、G、B三原色和HV行場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行傳輸，所以在傳輸中的損耗還是相當(dāng)小的。 VGA接口是一種D型接口，上面共有15針孔，分成三排，每排五個(gè)。其中，除了2根NC（Not Connect)信號(hào)、3根顯示數(shù)據(jù)總線和5個(gè)GND信號(hào)，比較重要的是3根RGB彩色分量信號(hào)和2根掃描同步信號(hào)HSYNC和VSYNC針。VGA接口中彩色分量采用RS343電平標(biāo)準(zhǔn)。RS343電平標(biāo)準(zhǔn)的峰值電壓為1V。VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型，多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。有些不帶VGA接口而帶有DVI(Digital Visual Interface數(shù)字視頻接口）接口的顯卡，也可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)接頭將DVI接口轉(zhuǎn)成VGA接口，通常沒有VGA接口的顯卡會(huì)附贈(zèng)這樣的轉(zhuǎn)接頭。 大多數(shù)計(jì)算機(jī)與外部顯示設(shè)備之間都是通過模擬VGA接口連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行、場(chǎng)同步信號(hào)，信號(hào)通過電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。對(duì)于模擬顯示設(shè)備，如模擬CRT顯示器，信號(hào)被直接送到相應(yīng)的處理電路，驅(qū)動(dòng)控制顯像管生成圖像。而對(duì)于LCD、DLP等數(shù)字顯示設(shè)備，顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">數(shù)字信號(hào)。在經(jīng)過D/A和A/D兩次轉(zhuǎn)換后，不可避免地造成了一些圖像細(xì)節(jié)的損失。VGA接口應(yīng)用于CRT顯示器無可厚非，但用于連接液晶之類的顯示設(shè)備，則轉(zhuǎn)換過程的圖像損失會(huì)使顯示效果略微下降。 而且可以從接口處來判斷顯卡是獨(dú)顯還是集成顯卡，VGA接口豎置的說明是集成顯卡，VGA接口橫置說明是獨(dú)立顯卡（一般的臺(tái)式主機(jī)都可以用此方法來查看）。

3、DVI

DVI的英文全名為Digital Visual Interface，中文稱為“數(shù)字視頻接口”。是一種視頻接口標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的目的是用來傳輸未經(jīng)壓縮的數(shù)字化視頻。廣泛應(yīng)用于LCD、數(shù)字投影機(jī)等顯示設(shè)備上。此標(biāo)準(zhǔn)由顯示業(yè)界數(shù)家領(lǐng)導(dǎo)廠商所組成的論壇：“數(shù)字顯示工作小組”（Digital Display Working Group，DDWG）制訂。DVI接口可以發(fā)送未壓縮的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)到顯示設(shè)備。本規(guī)格部分兼容于HDMI標(biāo)準(zhǔn)。

DVI接口的協(xié)議會(huì)使得像素的亮度與色彩信號(hào)從信號(hào)來源（如顯卡）以二進(jìn)制方式發(fā)送到顯示設(shè)備。當(dāng)顯示設(shè)備以其原生分辨率被驅(qū)動(dòng)時(shí)，僅需讀取DVI傳來的每個(gè)像素的數(shù)值數(shù)據(jù)并且套用到正確的位置即可。相對(duì)于模擬方式發(fā)送的像素?cái)?shù)據(jù)會(huì)受到鄰接像素?cái)?shù)據(jù)以及電磁噪聲以及其他的模擬有損影響，在此方法中，輸出端寄存器中的每個(gè)像素都直接對(duì)應(yīng)顯示端的每個(gè)像素。使得畫面質(zhì)量有基本的保障。 在此之前以模擬方式發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，如VGA是為了以顯像管（陰極射線管）為基礎(chǔ)的顯示設(shè)備而設(shè)計(jì)，發(fā)送的單位是水平掃描線，因此并未使用數(shù)字化的離散信號(hào)。模擬發(fā)送的視頻信號(hào)是以變更輸出電壓來控制掃描中的電子流束的密度，并借此來表現(xiàn)亮度以及彩度。 然而當(dāng)LCD等數(shù)字化的顯示設(shè)備開始實(shí)用化之后，以模擬方式發(fā)送信號(hào)至數(shù)字顯示設(shè)備時(shí)，該設(shè)備必須以特定頻率將掃描線信號(hào)取樣再轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字格式。若取樣出現(xiàn)誤差就會(huì)使得畫面質(zhì)量劣化，但DVI實(shí)際畫面在19吋以下與D-SUB輸出畫質(zhì)并無明顯差異。且當(dāng)信號(hào)來源為計(jì)算機(jī)時(shí)，顯卡將數(shù)字的畫面信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出，再被LCD顯示器轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字畫面的流程顯然是多余的。因此DVI也隨著LCD顯示器成為主流而被廣泛使用。 DVI接頭除包含DVI標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的數(shù)字信號(hào)腳位之外也可包含傳統(tǒng)模擬信號(hào)（VGA）的腳位，此設(shè)計(jì)是為了維持DVI的通用性以便不同形式的顯示屏可以共享同一種連接線。隨著實(shí)現(xiàn)功能的不同，DVI接頭被分成三種類型： DVI-D（Digital數(shù)字信號(hào)；single link或dual link） DVI-A（Analog模擬信號(hào)） DVI-I（Integrated混合式；數(shù)字及模擬信號(hào)皆可；single link或dual link） 此外，有實(shí)現(xiàn)出第二組DVI煉路的接頭被稱為DVI-DL（dual link），以強(qiáng)調(diào)傳輸能力。 某些較新型的DVD播放機(jī)，電視機(jī)（包括HDTV）以及投影機(jī)采用了所謂“DVI/HDCP”接頭，這種接頭在外型上完全與DVI相同，但是其發(fā)送的數(shù)據(jù)有經(jīng)過HDCP協(xié)議所加密以防止非法復(fù)制?，F(xiàn)今裝有DVI接口顯卡的計(jì)算機(jī)經(jīng)?？衫们笆鲲@示設(shè)備作為大型顯示屏之用，但由于2007年之前產(chǎn)制的顯卡大多不支持HDCP，所以可能會(huì)受到版權(quán)保護(hù)技術(shù)的限制而無法以最高分辨率播放受到HDCP保護(hù)的視頻內(nèi)容。 此外，DVI-D的模擬腳位故意設(shè)計(jì)得比DVI-I的同樣腳位短，以防止用戶將DVI-I公頭誤插入DVI-D的母座。

4、HDMI

高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)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)人計(jì)算機(jī)、電視、游戲主機(jī)、綜合擴(kuò)大機(jī)、數(shù)字音響與電視機(jī)等設(shè)備。HDMI可以同時(shí)發(fā)送音頻和視頻信號(hào)，由于音頻和視頻信號(hào)采用同一條線材，大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)線路的安裝難度。

HDMI是被設(shè)計(jì)來取代較舊的模擬信號(hào)影音發(fā)送接口如SCART或RCA等端子的。它支持各類電視與計(jì)算機(jī)視頻格式，包括SDTV、HDTV視頻畫面，再加上多聲道數(shù)字音頻。HDMI與去掉音頻傳輸功能的UDI都繼承DVI的核心技術(shù)“傳輸最小化差分信號(hào)”TMDS，從本質(zhì)上來說仍然是DVI的擴(kuò)展。DVI、HDMI、UDI的視頻內(nèi)容都以即時(shí)、專線方式進(jìn)行傳輸，這可以保證視頻流量大時(shí)不會(huì)發(fā)生堵塞的現(xiàn)象。每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)量為24位。信號(hào)的時(shí)序與VGA極為類似。畫面是以逐行的方式被發(fā)送，并在每一行與每禎畫面發(fā)送完畢后加入一個(gè)特定的空白時(shí)間（類似模擬掃描線），并沒有將數(shù)據(jù)“Micro-Packet Architecture（微數(shù)據(jù)包架構(gòu)）”化，也不會(huì)只更新前后兩幀畫面改變的部分。每張畫面在該更新時(shí)都會(huì)被完整的重新發(fā)送。規(guī)格初制訂時(shí)其最大像素傳輸率為165Mpx/sec，足以支持1080p畫質(zhì)每秒60張畫面，或者UXGA分辨率（1600x1200）；后來在HDMI 1.3規(guī)格中擴(kuò)增為340Mpx/秒，以匹配未來可能的需求。 而DisplayPort一開始則面向液晶顯示器開發(fā)，采用“Micro-Packet Architecture(微數(shù)據(jù)包架構(gòu))”傳輸架構(gòu)，視頻內(nèi)容以數(shù)據(jù)包方式傳送，這一點(diǎn)同DVI、HDMI等視頻傳輸技術(shù)有著明顯區(qū)別。也就是說，HDMI的出現(xiàn)取代模擬信號(hào)視頻，而DisplayPort的出現(xiàn)則取代的是DVI和VGA接口。 HDMI也支持非壓縮的8聲道數(shù)字音頻發(fā)送（采樣率192kHz，數(shù)據(jù)長(zhǎng)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，又追加超高數(shù)據(jù)量的非壓縮音頻流如Dolby TrueHD與DTS-HD的支持。 標(biāo)準(zhǔn)的Type A HDMI接頭有19個(gè)腳位，另有一種支持更高分辨率的Type B接頭被定義出來，但仍無任何廠商使用Type B接頭。Type B接頭有29個(gè)腳位，容許其發(fā)送擴(kuò)展的視頻溝道以應(yīng)付未來的高畫質(zhì)需求，如WQSXGA（3200x2048）。 Type A HDMI可向后兼容于現(xiàn)今多數(shù)顯示器與顯卡所使用的Single-linkDVI-D或DVI-I接口（但不支持DVI-A），這表示采用DVI-D接口的信號(hào)來源可以透過轉(zhuǎn)換線驅(qū)動(dòng)HDMI顯示屏，但是此種轉(zhuǎn)換方案并不支持音頻發(fā)送與遙控機(jī)能。此外如無HDCP認(rèn)證的DVI顯示屏也將不能收看從HDMI所輸出帶有HDCP加密保護(hù)的視頻數(shù)據(jù)（所有HDMI顯示屏皆支持HDCP，但大多數(shù)DVI接口的顯示器不支持HDCP），Type B HDMI接頭也將向后兼容于Dual-link DVI接口。 HDMI組織的發(fā)起者包括各大消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商，如日立制作所、松下電器、Quasar、飛利浦、索尼、湯姆生RCA、東芝、Silicon Image。數(shù)字內(nèi)容保護(hù)公司（Digital Content Protection, LLC）提供HDMI接口相關(guān)的防拷保護(hù)技術(shù)。此外，HDMI也受到各主要電影制作公司如20世紀(jì)福斯、華納兄弟、迪士尼，包括三星電子在內(nèi)的各大消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商，以及多家有線電視系統(tǒng)業(yè)者的支持。

5、MIPI

MIPI聯(lián)盟，即移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器接口（Mobile Industry Processor Interface 簡(jiǎn)稱MIPI）聯(lián)盟。MIPI（移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器接口）是MIPI聯(lián)盟發(fā)起的為移動(dòng)應(yīng)用處理器制定的開放標(biāo)準(zhǔn)和一個(gè)規(guī)范。

MIPI聯(lián)盟下面有不同的WorkGroup，分別定義了一系列的手機(jī)內(nèi)部接口標(biāo)準(zhǔn)，比如攝像頭接口CSI、顯示接口DSI、射頻接口DigRF、麥克風(fēng) /喇叭接口SLIMbus等。統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)的好處是手機(jī)廠商根據(jù)需要可以從市面上靈活選擇不同的芯片和模組，更改設(shè)計(jì)和功能時(shí)更加快捷方便。 DSI 定義了一個(gè)位于處理器和顯示模組之間的高速串行接口。 CSI 定義了一個(gè)位于處理器和攝像模組之間的高速串行接口。 D-PHY：提供DSI和CSI的物理層定義。 RCA RCA接口，又稱蓮花插座、AV端子（Composite video connector，又稱復(fù)合端子），是家用影音電器用來發(fā)送視頻模擬信號(hào)（如NTSC、PAL、SECAM）的常見端子。AV端子通常采用黃色的RCA端子傳送視頻信號(hào)，另外配合兩條紅色與白色的RCA端子發(fā)送音頻，亦合稱為三色線/紅白黃線。 在RCA接口中傳送的是類比電視訊號(hào)的三個(gè)來源要素：Y、U、V，以及作為同步化基準(zhǔn)的脈沖信號(hào)。Y代表視頻的亮度(luminance，又稱brightness)，并且包含了同步脈沖，只要有Y信號(hào)存在就可以看到黑白的電視影像（事實(shí)上，這是彩色電視與早期黑白電視相容的方法）。U信號(hào)與V信號(hào)之間承載了顏色的資料，U和V先被混合成一個(gè)信號(hào)中的兩組正交相位（此混合后的信號(hào)稱為彩度(chrominance)），再與Y信號(hào)作加總。因?yàn)閅是基頻信號(hào)而UV是與載波混合在一起，所以這個(gè)加總的動(dòng)作等同于分頻多工。 一般來說數(shù)碼影音系統(tǒng)主要有模擬視頻輸入/輸出和模擬音頻輸入/輸出端口。 通過模擬視頻線路，可以直接被帶有復(fù)合視頻輸入/輸出端口的播放器所識(shí)別，那么連接數(shù)碼影音系統(tǒng)端口的就是視頻輸入/出端口。以電視機(jī)為例，因?yàn)橐话愕碾娨暀C(jī)，只接收模擬信號(hào)，而存放在DV帶上的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，兩者本來不兼容。但是經(jīng)過數(shù)碼影音系統(tǒng)的模擬視頻輸出/輸入端口，可以直接把DV帶上的內(nèi)容在電視上播放，這個(gè)端口就是模擬視頻輸出，這個(gè)過程就叫做數(shù)字信號(hào)/模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）。 相反，以信號(hào)線把電視和數(shù)碼影音系統(tǒng)連接起來，數(shù)碼影音系統(tǒng)能用其DV帶錄下電視節(jié)目，這個(gè)過程就是模擬轉(zhuǎn)化數(shù)字過程，也就是模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）。

6、SDI

SDI接口是數(shù)字分量串行接口(serial digital interface)的首字母縮寫。而HD-SDI接口是一種廣播級(jí)的高清數(shù)字輸入和輸出端口，其中HD表示高清信號(hào)。由于SDI接口不能直接傳送壓縮數(shù)字信號(hào)，數(shù)字錄像機(jī)、硬盤等設(shè)備記錄的壓縮信號(hào)重放后，必須經(jīng)解壓并經(jīng)SDI接口輸入才能進(jìn)入SDI系統(tǒng)。如果反復(fù)解壓和壓縮，必將引起圖像質(zhì)量下降和延時(shí)增加，為此各種不同格式的數(shù)字錄像機(jī)和非線性編輯系統(tǒng)，規(guī)定了自己的用于直接傳輸壓縮數(shù)字信號(hào)的接口。

在非編后期制作，廣播電臺(tái)等領(lǐng)域，HD-SDI應(yīng)用較為廣泛，其是根據(jù)SMPTE292M，在1.485Gb/s或1.485/1.001Gb/s的信號(hào)速率條件下傳輸?shù)慕涌谝?guī)格。該規(guī)格規(guī)定了數(shù)據(jù)格式、信道編碼方式、同軸電纜接口的信號(hào)規(guī)格、連接器及電纜類型與光纖接口等。HD-SDI接口采用同軸電纜，以BNC接口作為線纜標(biāo)準(zhǔn)。有效距離為100M。 HD-SDI監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)： 由于設(shè)備采用BNC接口連接，也就是說我們?cè)趯⒁延械膫鹘y(tǒng)模擬框架系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高清監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，無需重新布線，只需更換前端和后端部分，這將為工程節(jié)省巨大的時(shí)間成本和人力成本。 易用性 由于HD-SDI攝像機(jī)產(chǎn)品工程施工采用的系統(tǒng)框架和模擬監(jiān)控系統(tǒng)框架相同，采用75-5同軸線纜即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)布線，施工人員和系統(tǒng)操作人員無需培訓(xùn)，更容易上手。 非壓縮 HD-SDI攝像機(jī)不像IP監(jiān)控是將視頻信號(hào)經(jīng)過壓縮和打包后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，它是以未?jīng)壓縮的數(shù)字信號(hào)在同軸電纜上高速傳輸，原始圖像不會(huì)失真。 高清實(shí)時(shí) HD-SDI攝像機(jī)監(jiān)控不受傳輸網(wǎng)絡(luò)影響，不會(huì)有IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)生的圖像延遲問題，在有實(shí)時(shí)監(jiān)控和高清要求的場(chǎng)合。 利用率高 HD-SDI攝像機(jī)設(shè)備視頻輸出圖像的分辨率為1920×1080，單位面積攝像機(jī)布點(diǎn)密度大幅下降。在監(jiān)控場(chǎng)所提供更多細(xì)節(jié)上的處理，如看清人臉，看清車牌。 接口原理 串行接口是把數(shù)據(jù)字的各個(gè)比特以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過單一通道順序傳送的接口。由于串行數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)率很高，在傳送前必須經(jīng)過處理。用擾碼的不歸零倒置（NRZI）來代替早期的分組編碼，其標(biāo)準(zhǔn)為SMPTE-259M和EBU-Tech-3267，標(biāo)準(zhǔn)包括了含數(shù)字音頻在內(nèi)的數(shù)字復(fù)合和數(shù)字分量信號(hào)。在傳送前，對(duì)原始數(shù)據(jù)流進(jìn)行擾頻，并變換為NRZI碼確保在接收端可靠地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。這樣在概念上可以將數(shù)字串行接口理解為一種基帶信號(hào)調(diào)制。SDI接口能通過270Mb/s的串行數(shù)字分量信號(hào)，對(duì)于16：9格式圖像，應(yīng)能傳送360Mb/s的信號(hào)。 NRZI碼是極性敏感碼。用“1”和“0”表示電平的高和低，如果出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)“1”或連續(xù)“0”，會(huì)影響接收端從數(shù)字信號(hào)中提取時(shí)鐘。因?yàn)榇袛?shù)字信號(hào)接口不單獨(dú)傳送時(shí)鐘信號(hào)，接收端需從數(shù)字信號(hào)流中提取時(shí)鐘信號(hào)，所以要采用以“1”和“0”來表示有無電平變換的NRZI碼。接收NRZI碼流時(shí)，只要檢出電平變換，就可恢復(fù)數(shù)據(jù)，即使全是“1”信號(hào)，導(dǎo)致的信號(hào)頻率也只是原來時(shí)鐘頻率的一半，再經(jīng)過加擾，連續(xù)“1”的機(jī)會(huì)減少，也就使高頻分量進(jìn)一步減少了。在數(shù)據(jù)流的接收端，由SDI解碼器從NRZI碼流恢復(fù)原數(shù)據(jù)流。 （a）串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接口SDDI（SerialDigital Data Interface），用于Betacam-SX非線性編輯或數(shù)字新聞傳輸系統(tǒng)，通過這種接口，可以4倍速從磁帶上載到磁盤。 （b）4倍速串行數(shù)字接口QSDI（QuarterSerial Digital Interface），在DVCAM錄像機(jī)編輯系統(tǒng)中，通過該接口以4倍速從磁帶上載到磁盤、從磁盤下載到磁帶或在盤與盤之間進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝。 （c）壓縮串行數(shù)字接口CSDI（CompressionSerial Digital Interface），用于DVCPRO和Digital-S數(shù)字錄像機(jī)、非線性編輯系統(tǒng)中，由帶基到盤基或盤基之間可以4倍速傳輸數(shù)據(jù)。 以上三種接口互不兼容，但都與SDI接口兼容。在270Mb/s的SDI系統(tǒng)中，可進(jìn)行高速傳輸。這三種接口是為建立數(shù)字音視頻網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，這類網(wǎng)絡(luò)不像計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)那樣使用握手協(xié)議，而使用同步網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不會(huì)因路徑不同而出現(xiàn)延時(shí)。人們常在SDI信號(hào)中嵌入數(shù)字音頻信號(hào)，也就是將數(shù)字音頻信號(hào)插入到視頻信號(hào)的行、場(chǎng)同步脈沖（行、場(chǎng)消隱）期間與數(shù)字分量視頻信號(hào)同時(shí)傳輸。

8、LVDS

LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）低電壓差分信號(hào)，是一種低功耗、低誤碼率、低串?dāng)_和低輻射的差分信號(hào)技術(shù)，這種傳輸技術(shù)可以達(dá)到155Mbps以上，LVDS技術(shù)的核心是采用極低的電壓擺幅高速差動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接，其傳輸介質(zhì)可以是銅質(zhì)的PCB連線，也可以是平衡電纜。

LVDS（Low Voltage Differential Signaling）是一種低振幅差分信號(hào)技術(shù)。它使用幅度非常低的信號(hào)（約350mV）通過一對(duì)差分PCB走線或平衡電纜傳輸數(shù)據(jù)。它能以高達(dá)數(shù)千Mbps的速度傳送串行數(shù)據(jù)。由于電壓信號(hào)幅度較低，而且采用恒流源模式驅(qū)動(dòng)，故只產(chǎn)生極低的噪聲，消耗非常小的功率，甚至不論頻率高低功耗都幾乎不變。此外，由于LVDS以差分方式傳送數(shù)據(jù)，所以不易受共模噪音影響。 產(chǎn)生背景 隨著電子設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高速率信號(hào)的互連及寬帶信道的應(yīng)用與日俱增，所需傳送的數(shù)據(jù)量越來越大，速度越來越快。目前，存在的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)物理層接口如RS-422、RS-485、SCSI以及其它數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，由于在速度、噪聲、EMI/EMC、功耗、成本等方面所固有的限制，使其越來越難以勝任實(shí)際應(yīng)用。同樣隨著軍事電子技術(shù)的發(fā)展，在空間通信領(lǐng)域，如跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（TDSS）中，為了實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)中繼和測(cè)距、測(cè)速必須首先解決傳輸速率高、占用帶寬寬所帶來的問題；在雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域，各種新體制雷達(dá)的出現(xiàn)以及在寬帶偵收、電子對(duì)抗等不同領(lǐng)域的應(yīng)用同樣不可避免地面臨高速數(shù)據(jù)的采集和傳輸問題；因此，采用新的I/O接口技術(shù)來解決數(shù)據(jù)傳輸這一瓶頸問題顯得日益突出。 LVDS以其固有的低電壓、低功耗和有利于高速傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，越來越成為寬帶高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選接口標(biāo)準(zhǔn)。目前，LVDS技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用更是日益普及，尤其是在基站、大型交換機(jī)以及其它高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，LVDS正在發(fā)揮著不可替代的作用。 基本原理 LVDS的基本工作原理如下圖所示。其源端驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)恒流源（通常約為3.5mA，最大不超過4mA）驅(qū)動(dòng)一對(duì)差分信號(hào)線組成。接收端的接收器本身為高直流輸入阻抗，所以幾乎全部的驅(qū)動(dòng)電流都流經(jīng)100Ω的終端匹配電阻，并在接收器輸入端產(chǎn)生約350mV的電壓。當(dāng)源端驅(qū)動(dòng)狀態(tài)反轉(zhuǎn)變化時(shí)，流經(jīng)匹配電阻的電流方向改變，于是在接收端產(chǎn)生高低邏輯狀態(tài)的變化。

為適應(yīng)共模電壓的在寬范圍內(nèi)的變化，一般情況下，LVDS的接收器輸入級(jí)還包括一個(gè)自動(dòng)電平調(diào)整電路，該電路將共模電壓調(diào)整為一固定值，其后面是一個(gè)Schmitt觸發(fā)器，而且，為防止Scdhmitt觸發(fā)器不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)有一定的回滯特性，Schmitt后級(jí)才是差分放大器。 技術(shù)特點(diǎn) LVDS之所以成為目前高速I/O接口的首選信號(hào)形式來解決高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南拗?，就是因?yàn)樗趥鬏斔俣取⒐?、抗噪聲、EMI等方面具有優(yōu)勢(shì)。 高速傳輸能力：在ANS/EIA/EIA-64定義中的LVDS標(biāo)準(zhǔn)，理論極限速率為1.923Gbps，恒流源模式、低擺幅輸出的工作模式?jīng)Q定著IVDS具有高速驅(qū)動(dòng)能力。 低功耗特性：LVDS器件是用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的，而CMOS能夠提供較低的靜態(tài)功耗；當(dāng)恒流源的驅(qū)動(dòng)電流為3.5mA，負(fù)載（100Ω終端匹配）的功耗僅為1.225mW；LVDS的功耗是恒定的，不像CMOS收發(fā)器的動(dòng)態(tài)功耗那樣相對(duì)頻率而上升。恒流源模式的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)功耗，并極大地降低了頻率成分對(duì)功耗的影響。雖然當(dāng)速率較低時(shí)，CMOS的功耗比LVDS小，但是隨著頻率的提高，CMOS的功耗將逐漸增加，最終需要消耗比LVDS更多的功率。通常，當(dāng)頻率等于200MSps時(shí)，LVDS和CMOS的功耗大致相同。 供電電壓低：隨著集成電路的發(fā)展和對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的要求，低壓供電成為急需。降低供電電壓不僅減少了高密度集成電路的功率消耗，而且減少了芯片內(nèi)部的散熱壓力，有助于提高集成度。LVDS的驅(qū)動(dòng)器和接收器不依賴于特定的供電電壓特性，這決定了它在這方面占據(jù)上峰。 較強(qiáng)的抗噪聲能力：差分信號(hào)固有的優(yōu)點(diǎn)就是噪聲以共模的方式在一對(duì)差分線上耦合出現(xiàn)，并在接收器中相減，從而可消除噪聲，所以LVDS具有較強(qiáng)的抗共模噪聲能力。 有效地抑制電磁干擾：由于差分信號(hào)的極性相反，它們對(duì)外輻射的電磁場(chǎng)可以相互抵消，耦合得越緊密，泄放到外界的電磁能量就越少，即降低了EMI。 時(shí)序定位精確：由于差分信號(hào)的開關(guān)變化是位于兩個(gè)信號(hào)的交點(diǎn)。而不像普通單端信號(hào)依靠高低兩個(gè)閥值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時(shí)序上的誤差，有利于高速數(shù)字信號(hào)的有效傳輸。 適應(yīng)地平面電壓變化范圍大：LVDS接收器可以承受至少士1V的驅(qū)動(dòng)器與接收器之間的地的電壓變化。由于IVDS驅(qū)動(dòng)器典型的偏置電壓為+1.2V，地的電壓變化、驅(qū)動(dòng)器的偏置電壓以及輕度耦合到的噪聲之和，在接收器的輸入端，相對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的地是共模電壓。當(dāng)擺幅不超過400mV時(shí)，這個(gè)共模范圍是+0.2V~ +2.2V，進(jìn)而，一般情況下，接收器的輸入電壓范圍可在0V~+2.4V內(nèi)變化。 正是因?yàn)長(zhǎng)VDS具有上述的主要特點(diǎn)，才使得HyperTransport（by AMD，Irfiniband（ly Intel），PCI-Express（by Intel）等第三代I/O總線標(biāo)準(zhǔn)（3G IO）不約而同地將低壓差分信號(hào)（IVDS）作為下一代高速信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)。