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为什么高清使用三电平同步

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HDTV的到来也带来了许多新的概念和技术,其中之一就是三电平同步。三电平同步解决了一些过去在双电平同步时出现的问题。尽管三电平同步在新的电视系统中使用较多,我们发现仍然需要同时考虑那些仅使用双电平同步的系统。所以,有时候需要把三电平的同步信号转换为双电平的同步信号。这份"技术角"将要使读者了解三电平的同步信号格式以及它与双电平的同步信号的关系。

对于几乎所有格式的视频信号(如计算机输出的视频信号、复合视频、S端子视频和分量视频)来说,双电平同步已经成为了一个标准的同步信号格式。双电平指的就是两个电平,对于同步信号来说,顾名思义,这意味着一个脉冲包含了两个电平值(相对而言,就是一个高电平和一个低电平)。系统中使用的双同步电平是沿触发的。一般来讲,负极性的、沿触发的脉冲信号会触发一个同步过程。显示系统必须"找到"这个负极性的下降沿,以便确定重新同步光栅扫描进程的时刻。更多时候还需要计算机显卡产生一个正极性触发的同步信号,它会通知显示终端所显示的图像行频已经改变到一个新的格式了。

对于显示信号处理器来说,寻找同步脉冲一直都是一项十分重要的工作。为了能够方便的将同步脉冲从包含着许多其他电平分量的视频信号中区分出来,需要仔细设计同步信号处理电路。作为视频信号的一部分,双电平同步包含了一部分并不需要的直流分量。在对复合视频信号、S端子信号或者是分量信号的处理过程中,直流分量并非难以处理,它能够在通常的同步分离过程中被进行处理掉。当双电平同步被引入RGB视频信号通道后,处理过程就变得复杂了。在一些系统中,同步信号只是叠加在绿色通道上面,这就要求同步分离电路相当出色,但在大多情况下其实并不如意。通常只会有较窄的同步脉冲被分离出来。

剩下的同步信息均是来源于视频处理通道的不完整的同步信息。同步信息通常附加在RGsB系统中的绿色通道中。高分辨率的分量视频信号在其每一个通道中都包含了同步信息!根据视频处理通道中的直流电平恢复电路的性能,部分或全部的同步脉冲不会从绿色通道中移除。剩余的同步信息将使绿色通道无法与CRT显示所需的红色和蓝色通道相匹配,因而会导致色偏。即使在RGB系统中三个通道中都有同步信息,在保持三个通道处理的一致时仍会有一些困难。同样,由于残留的同步信号而导致的黑电平上很小的直流偏移依然能够影响颜色的平衡和各个视频通道的增益。

由于大量的功率被广播发射机用来发送同步脉冲,一般将视频信号的极性设计为在传送同步信号降低功耗的方式。同时,我们在地面广播中到目前也没有传送高清电视信号的版本。早期在HDTV开发中完成的测试证明,在新的电视系统中需要改进同步信号的处理方式。三电平同步方式消除了直流分量,提供了更有效的办法来确定同步信号在信号链的位置。

在模拟高清晰度电视标准SMPTE240中引入了三电平同步。在过去,由于众多不同1125/60仪器制造商的出现,早期的HDTV1125/60系统使用了很多中同步波形。后来SMPTE 240HDTV标准的出现确立了一个标准的同步信号波形,确保了系统的兼容性。目标是提供更为精确的同步信息及相关的三个分量视频信号的时序。HDTV分量视频信号的Y、Pb、Pr三个通道中均有同步信号。同时,同步信号的构成方式需要足够可靠有效并承受持续长期的充满噪声的环境。三电平同步正好满足了这个要求。