音视频系统基础知识.ppt
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1、2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,1,音/视频系统基础知识,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,2,公司主营业务,一、音视频系统集成;二、自主研发产品(预警应急发布平台);,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,3,第一 部分:视频基础知识,一、投影屏幕,1、正面投影屏幕(反射式),正投屏幕不受尺寸的限制(部分品牌可定制),但会受环境光的影响造成画面对比度的严重下降。,正投屏幕分为以下几种:-弯曲屏幕(金属弧型幕),增益较大,视角较小,环境光可以较强,但屏幕反射的入射光在各方向不等,而且光聚焦产生的高温容易造成画面色彩的失真。-平面屏幕(玻珠幕/金属软幕/纯白幕)。平面幕增益
2、较小,视角较大,环境光必须较弱;从质地上分为玻璃幕、金属幕、压纹塑料幕等。,正投方式优缺点:节省投影空间、节省投资预算、对投影机镜头焦距无要求(任意投射距离)等优点。但在多媒体教学、演讲等应用场合,由于主持人站在屏幕与投影机之间,容易遮盖投影画面的内容,也容易被投影机的强光干扰。同时,投影机运行时产生的噪音也是不可忽视的问题。另外,正投方式受环境光干扰、与环境装修的谐调问题也是难以克服的缺点。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,4,一、投影屏幕,音响系统设计时要有效提高语音的可懂性,必须采取有效手段遏制环境噪音;同样的道理,显示系统要提高图像信息的可看性,必须遏制环境光线的干扰,但是我
3、们不能在黑暗的环境进行会议、培训或演讲。,正投方式时投影机运行产生的噪音和强光干扰,使演讲的整个过程都比较尴尬:演讲者必须不停的避免投影机产生的强光照射。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,5,一、投影屏幕,2、背面投影屏幕(透射式),光学背投屏幕画面整体感较强,不受环境光的影响,能正确反映信息质量,所以画面色彩艳丽,形象逼真。,背投屏幕分为以下几种:-散射型背投屏幕(可分为背投硬幕和背投软幕),光能利用率低,浪费投影机亮度输出亮斑效应(太阳效应)明显,亮度均匀性差彩色漂移现象严重,对比度很低可视角度小,不适用于大范围显像,尺寸可进行定制(主要指背投软幕)。-光学背投屏幕,采用菲涅尔透
4、镜技术,增益较大,对比度大,视角较大,不受环境光影响,明显改善太阳效应,但尺寸受技术限制,目前最大的单张光学背投幕有200英寸,有效图像范围宽4034mm3018mm。,背投方式优缺点:投影机安装在屏幕背后的暗房,对装修不会造成失调,也屏蔽了投影机运行产生的噪音和强光,同时不容易受环境光的干扰等。但对安装空间有一定要求。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,6,一、投影屏幕,由于遏制了环境光线的干扰,背投方式很大程度提高了图像信息的可看性,而且我们不需要在黑暗的环境进行会议、培训或演讲。,背投方式避免了演讲过程的所有尴尬,但需要独立的暗房安装屏幕和投影机,对于建筑面积紧张的环境有一定的限
5、制:上图为某投影机配置1.5:1镜头时,投影屏幕为100面积,通过二次反射也需要150cm的背投空间。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,7,一、投影屏幕,散射型背投屏幕,太阳效应,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,8,太阳效应明显改善,一、投影屏幕,光学背投屏幕,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,9,二、投影机技术,EPSON 三片LCD 商标,德州仪器DLP 商标,基于投影机的光学技术系统不同,主要分为:-CRT 投影机:阴极射线管投影机,俗称三枪机,是技术最成熟、效果最完美的显像技术之一,发展历史超过一百年,广泛应用于电视机、监视器、扫描仪、示波器、投影机等各个显
6、像领域。-LCD 投影机:液晶投影机,驱动机芯主要生产厂家是日本EPSON。-DLP 投影机:数字光学处理投影机,美国德州仪器【TI】专利技术。-D-ILA 投影机:直接驱动图像光放大投影机,日本JVC专利技术。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,10,二、投影机技术,1、CRT 成像原理:,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,11,二、投影机技术,1、CRT 投影机的技术特点:,-唯一具有可变输出分辨率的投影设备:不论进入CRT投影机的输入分辨率如何,在允许范围内,投影机的输出分辨率均可达到与输入分辨率完全一致;-能够获得极高的动态范围:CRT投影机是唯一能够投射出全黑背景的投
7、影设备。而所有其它技术均会存在某种形式的光线泄漏现象,产生灰色阴影,而不是纯黑屏幕,导致画面对比度下降。-逼真色彩的还原能力:包括HDTV在内的所有现行视频标准,都是参考CRT技术所达到的还原能力而制定。-丰富的画面调整:CRT投影机具备丰富的画面几何、线性、幅度、色彩、色温、白平衡等调整功能。-缺点:体积大、功耗高、调试复杂、亮度低、全屏均匀性偏低、信号自适应能力差、需要严格控制投影环境。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,12,二、投影机技术,2、LCD 成像原理:,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,13,二、投影机技术,LCD 投影机的技术特点:,优点:体积小、亮度高、彩
8、色饱和度良好、调试简单、信号自适应性强。-缺点:色彩还原性一般、画面层次感弱、像素结构比较明显、灯泡维护费用比较大。由于采用穿透光成像原理,存在液晶板高温老化的问题。-LCD液晶板的大小决定了投影机的大小:LCD越小,投影机的光学系统就能做得越小,从而使投影机越小。但是要在很小的液晶板上做到高分辨率,并且保持高亮度,其技术难度可想而知。换言之,只有大尺寸的液晶板才能支持更高的分辨率。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,14,二、投影机技术,3、DLP 成像原理:,-每一种DLP投影系统的核心是光学半导体,即数字显微镜装置(DMD芯片),由德州仪器公司于1987年发明。-DMD芯片可能是
9、岂今为止最先进的光电开关器件,含有130万个规则排列、相互铰接的微型显微镜,每个显微镜的大小仅相当于头发丝的五分之一。-当DMD芯片与数字视频或图像信号、光源和投影镜头彼此协调之后,显微镜可将全数字图像投射到屏幕或其他表面上,DMD及其外设的电子器件称之为Digital LightProcessin 技术(DLP-数字光学处理)。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,15,二、投影机技术,DLP 投影机的技术特点:,-全数字技术的应用,使图像灰度可以获得更加平滑细腻的效果,消除阶梯过渡现象,-光反射优势:反射式DMD器件的应用,使成像器件的总光效率达60%以上,高于透射式LCD投影方式,
10、对比度和亮度的均匀性都非常出色。-超长寿命:DMD芯片的寿命长,不存在LCD投影机由于高温工作环境而出现液晶板老化等问题。DMD芯片的一百多万个微镜虽然高速转动,但不影响微镜的可靠性。-逼真显示效果:切换速度快,没有图像拖影和停滞,方形像素结构,像素充满度达到88%,图像锐利、清晰度高。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,16,二、投影机技术,DMD芯片的规格分类:,480P DMD640480,576P DMD767576,0.55SVGA DMD800600,0.7XGA DMD1024768,0.95SXGA DMD14001050,HD2 DMD20481080,2023/3/
11、4,深圳市昆特科技有限公司,17,二、投影机技术,DMD引擎的分类:,-DLP投影机分为单片式和三片式DMD光学引擎,单片式DMD由光源产生的白光穿过色轮打到DLP芯片平面上,色轮将白光滤为红、绿、蓝三种基色光,依次投射在DMD的表面微镜上,微镜的开关时间依照色彩亮度进行调谐,人眼将连续投射的色彩进行混合,于是看到了接近全彩的图像。-利用色轮过滤后的白光至少可以生成1,670万种颜色,单片式DMD技术主要应用于电视、家庭影院、商用投影机、DLP拼墙及其他要求不高的显示设备。-在三片式DMD的光学系统中,光源产生的白光通过棱镜分成红、绿、蓝三种基色光,每个DMD芯片负责其中一种颜色,微镜反射的彩
12、色光经过混合之后穿过投影机镜头形成全彩的图像。-三片DMD引擎每个微镜的开关状态与三个基本色块相协调,可以生成至少3,500万种颜色,也提高了光源的利用率,适用于画面质量或亮度要求极高的场合,如数字电影院、大型会议厅、会展中心等。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,18,二、投影机技术,高亮度、高分辨率、高对比度投影机发展趋势的商机:,-要求屏幕具备更高的对比度、均匀性和解析度,比如DNP Sigma;-模拟信号的传输受带宽限制,分辨率高达16001200时已经超荷;-HDMI和DVI的数字传输解决了带宽的限制,但需要解决远程传输的问题;-不同信号格式在19201080高清应用时的最佳
13、兼容和传输方式;-HDTV发展对16:9格式屏幕和HD-SDI信号处理器材的大量需求;,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,19,三、技术术语,主要指标:ANSI流明亮度:目前描述投影机光通量的通用方法,单位是ANSI(American National StandardInstitute)流明(Lumen),在ANSI/PIMA IT7.227-1998 标准建议书里面,对测试环境、信号源、屏幕增益等做了相关的规定和制约,常规条件如下:,-投影距离:2.4米(HD2.0镜头);-投影屏幕:1平方米,增益1.0,并模拟9等分;-用测试仪测量投影画面9个点的亮度;-求出9个点亮度的平均值,
14、就是ANSI流明;-由于各种品牌的投影机测定环境不同,虽然ANSI流明相同,但实际的亮度会存在区别;-ANSI流明是作为投影机设计时一个参考数值,它不保证所有信号源的最终显示结果。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,20,三、技术术语,主要指标:对比度:,-对比度是显示终端一个非常重要的参数,分为ANSI对比度和峰值(全白/全黑)对比度,大多数投影机以峰值对比度标称;-对比度是黑与白的比值,代表了图像由黑到白的渐变层次。对比度的比值越大,图像从黑到白的渐变层次就越多,色彩表现从而越丰富。;-峰值对比度定义了画面全黑/全白(或称为全关/全开)状态的亮度比值,由于多数信号源不可能只有全黑和
15、全白两种状态,所以ANSI对比度具备比较大的实际意义。-求出9个点亮度的平均值,就是ANSI流明;,ANSI对比度的测试,峰值对比度的测试,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,21,三、技术术语,主要指标:输出分辨率:,-指投影机投影图像的实际分辨率,或叫真实分辨率。即液晶板或DMD的有效分辨率。-液晶板或微镜装置通过网格来划分,一个液晶体或DMD芯片为一个像素点。比如输出-分辨率为1024768时,就是说在液晶板或微镜的横向面上至少划分了1024个像素点,竖向面上至少划分了768个像素点。-真实分辨率越高,可接收分辨率的范围越大,则投影机的适应范围越广,通常用真实分辨率来评价投影机的价
16、值。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,22,三、技术术语,主要指标:最大输入分辨率:,-指投影机可接收比物理分辨率更高的分辨率,早期的投影机都采取抽线算法,即线性压缩技术,这种技术存在掉线问题,目前大部分厂家都通过动态压缩算法将信号重新计算和分配。-不论采用何种技术和兼容多高的分辨率,投影机始终以物理分辨率进行显示。-分辨率为1024768时,就是说在液晶板或微镜的横向面上至少划分了1024个像素点,竖向面上至少划分了768个像素点。-专业投影机由于具备起始像素和有效线数的文件编辑功能,当显示更高的分辨率信号时,图像的纵横比和幅度不会受影响:比如普通的1024768投影机在显示136
17、51024分辨率信号时,可能会出现屏幕垂直两侧无法全屏显像的问题。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,23,三、技术术语,绝对清晰度:,-清晰度用于表示以电子扫描方式成像器材的分辨率,比如CRT显示器、胶片电影机等。-绝对清晰度是指在水平方向上实际显示的线条数,也称作有效线数。例如在水平方向上显示400条线(黑色/白色各200条)时称水平清晰度为400线。-电影与电视对清晰度的定义有所不同:在电影技术中400线清晰度是指显示400对(800条)线,而在电视技术中400线清晰度是指显示400条(200对)线。-由于LCD、DLP、PDP显示图形时每个像素在水平和垂直方向上的大小是相同的,
18、所以画面垂直和水平方向上所能容纳的像素数量之比与画面的宽高比相同【即方形像素】。方形像素的概念最早是在计算机行业提出并实际应用的,目前计算机行业绝大多数显示标准都符合方形像素原则,一般用分辨率表示。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,24,三、技术术语,投影距离:,-通常在指定图像面积的情况下,投影机镜头与投影幕之间的投射距离,由于各种镜头的长度不同,会给工程安装的精确定位带来不便(特别是使用定焦镜头的时候)。所以有些专业的厂商可以通过软件进行精确的计算和修正,投影距离以屏幕到投影机机身的前板为参考距离。,Barco SLM-R9+投影距离的参考点,2023/3/4,深圳市昆特科技有限
19、公司,25,三、技术术语,投影机安装方式:,-投影机的安装方式分为吊顶安装和桌面安装,商务型(便携式)投影机一般要求投影机镜头的水平位置与屏幕的上沿或下沿位置在同一平面,投影机镜头的垂直位置与屏幕的中心点在同一垂直线。-专业型投影机由于具备镜头位移功能,所以投影机与屏幕中心的水平、垂直位置具备很大的偏离范围,即俗称的在轴和离轴投影方式。-在光学背投幕的应用中,由于背投幕正面的立体透镜可以控制入射光的扩散角度,所以投影机的安装方式要根据实际的使用场合进行模拟论证。,Barco IQ投影机具备在轴到110%离轴无失真偏离,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,26,三、技术术语,电子梯形校正:
20、,-多数投影机能提供电子梯形校正功能,可以校正由于投影机仰射或吊顶偏轴投影而产生的画面梯形失真。-梯型校正并没有改变投影机的原始光栅特性,只是人为纠正了图像的几何失真,所以不会降低显示图像的分辨率或清晰度。,仰射或吊顶偏轴投影产生的画面梯形失真,梯形校正牺牲了DLP芯片的部分原始像素,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,27,三、技术术语,水平扫描频率范围:,-水平扫描频率又称为行频,投影机的水平扫描频率都有一个范围,目前优质的投影机行频可以兼容15KHz115KHz,如果来自计算机信号的水平扫描频率超出此范围,则投影机将无法投影此计算机信号。,垂直扫描频率范围:,-又称为场频,投影机的
21、垂直扫描频率也有一定范围,目前优质的投影机场频可以兼容25Hz150Hz。如果来自计算机信号的垂直扫描频率超出此范围,则投影机将无法投影此计算机信号。在投影机垂直扫描频率范围内,将计算机的垂直扫描频率设定为高值时,可以减少画面的闪烁。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,28,三、技术术语,灯泡类型:,-灯泡是投影机成像的光源,也是投影机常规的损耗件。投影机的灯泡对最终成像的效果影响很大,目前常见有金属卤化物灯(MH)、极高性能灯(UHP)、氙灯(Xenon)或陶瓷灯(Cermax)。-人眼的可见光谱区介于380nm770nm,短波以蓝色结束,长波以红色结束,对于物体真实颜色的感知由自然
22、光(阳光)提供。-金属卤化物灯(MH)和极高性能灯(UHP)输出的光谱不够平滑,尤其以红光部分的分布更显示微弱,使用这种灯泡的投影机会造成图像颜色的分布不均匀。-UHP灯泡具备最高的使用寿命,但光谱范围偏窄,画面整体色温偏冷,UHP灯泡普遍光通功率偏低,应用在高亮度输出投影机时,往往要双灯泡甚至四灯泡结构实现。-氙灯或陶瓷灯可以提供与自然光非常接近的光谱曲线,而且具备极高的安全性能,可以提供很高的安全功率范围,在高级的DLP投影机或电影机中广泛应用。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,29,三、技术术语,灯泡类型:,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,30,三、技术术语,灯泡类型
23、:,-氙灯在使用期内的光谱输出几乎保持不变,由于具备功率可调的特点,很多厂家都设计通过光通量感应装置来平衡氙灯光输出与功率的适配,保证投影机或电影机在灯泡有效使用期内成像的颜色、色温和亮度保持一致。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,31,三、技术术语,各种视频传输格式:,-复合视频(Video),亮度信号与色度信号频域重叠的信号,是一般视频信号。复合视频格式是折中解决长距离传输的方式,色度和亮度共享4.2MHz(NTSC)或5.05.5MHz(PAL)的频率带宽,所以互相之间有比较大的串扰,所以还要考虑频率响应和定时问题,应当避免使用多级编解码器。主要格式有NTSC(日本、韩国、台湾
24、、北美等国家和地区使用的彩色电视视频信号制式,场扫描频率为60Hz、扫描线为525条、副载波频率为3.58MHz)、PAL(欧洲、中国等国家使用的彩色电视视频信号制式,场扫描频率为50Hz、扫描线为625条、副载波频率为4.43MHz)、SECAM(法国、俄罗斯等使用的彩色电视视频信号制式,场扫描频率为50Hz、扫描线为625条、副载波频率为4.40/4.25MHz)。-超级视频(S-Video),亮度信号与色度信号频域分离的视频信号。由于亮度信号与色度信号频域是分离的,不需要Y/C分离,是比复合视频信号画质更高的视频信号。S-Video对于目前常见的液晶投影机、DLP投影机起不到非常明显于复
25、合视频的区别,而且预埋线缆投资是复合视频的两倍,所以在工程长距离传输没有得到普遍的使用。,2023/3/4,深圳市昆特科技有限公司,32,三、技术术语,各种视频传输格式:,-色差视频(Y,R-Y,B-Y),作为S-Video的进阶产品,色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb。这样就避免了两路色差混合解码并再次分离的过程,也保持了色度通道的最大带宽,只需要经过反矩阵解码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像,这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号通道,避免了因繁琐的传输过程所带来的图像失真。-SDI(Signal-Digital Interface),信号数字
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