会议系统中常用视频信号——视频信号的分类、传输以及在视频系统中的应用

刘爱学 / 张 弩 / 李 澎 / 杨兴宴(中国建筑设计院有限公司，北京 100044)

会议系统中常用视频信号
——视频信号的分类、传输以及在视频系统中的应用

刘爱学 / 张 弩 / 李 澎 / 杨兴宴
(中国建筑设计院有限公司，北京 100044)

通过简要概括会议系统的概念及组成，阐述了视频系统中常用视频信号的分类，并介绍了视频系统中常用视频信号的发展、特点、传输以及在视频系统中的应用。

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0 引言

视频技术的快速发展使会议不仅限于语言交流的形式，在人们的日常工作、教育培训、商务交流、政务会谈等活动中，需要视频系统中的多媒体设备播放一些图片、流媒体、数据等作为辅助交流的重要方式，这使得视频在会议系统中发挥的作用越来越突出。

1 视频信号的发展

会议指的是有主题、有目的、有组织、人与人之间可进行语言交流的一种活动，一般会根据主题进行有目的的演说、提问、答疑、讨论等会议环节，通过与会人员之间的交流、讨论，发表意见、决策，最终达到解决问题的目的。

随着科学技术的提高，社会信息量不断增大，筹备和召开不同主题会议，借助会议活动进行知识传递、信息传播、技术沟通、关系协调等，已成为政务、商务、经济、文化及技术交流等活动的重要方式。

会议系统作为辅助会议进行的必要措施，是扩声、会议讨论、同声传译、视频、录播、远程视频会议、集中控制、会议灯光、会议管理、信息发布系统等组成的系统总称，业内称之为音视频系统集成。下文的描述中主要涉及视频系统。

自上世纪80年代，视频设备显示技术飞速发展，由标清(分辨率<1 280P×720P像素)发展到高清(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)，最近有些视频设备厂商已推出了8K超高清(8K/分辨率 7 680×4 320像素)技术，可见视频技术的发展势头特别迅猛。图1列出了标清、高清和4K 3种分辨率的图片对比。

图1 标清、高清和4K不同分辨率图片对比

视频系统往往由多种视频设备组成，如视频的信号源设备(摄像机、DVD、电脑、手机等)、传输设备(双绞线收发器、信号放大器、光纤收发器等)、切换设备(分配器、切换器、单一信号视频矩阵、高清混合视频矩阵、光纤视频矩阵、双绞线视频矩阵等)、图像处理设备(图像拼接处理器、融合处理器等)、视频显示设备(LCD、LED、DLP、投影机等)等，不同视频设备其信号的输入、输出格式也多种多样。

2 视频信号的分类

在会议系统中，视频系统设计常见的视频信号有S-Video、YUV、VGA、RGBHV、HD-SDI、HDMI、DVI等，这些视频信号可以分为数字和模拟两大类，其中HD-SDI、HDMI、DVI属于数字信号，S-Video、YUV、VGA、RGBHV属于模拟信号。而模拟又可以分为标清模拟和高清模拟。

“高清“是由“High Definition”翻译而来，在视频系统中简称HD，直译为“高分辨率”，是指分辨率>1 280P×720P像素的格式。一般高清的衡量标准有两方面，视频垂直分辨率超过720P(逐行扫描)，或者是视频垂直分辨率超过1 080i(隔行扫描)像素，显示比例为16∶9。由于VGA的宽屏扩展格式和RGBHV 可以传输高清视频信号，故属于高清模拟视频信号。“标清“是由“Standard Definition”翻译而来，在视频系统中简称SD，直译为“标准分辨率”，指的是分辨率<1 280P×720P像素的格式，标清的衡量标准(即显示比例)为4∶3。由于S-Video、YUV不能传输高清视频信号，故属于标清模拟信号格式(视频信号分类见表1)。

表1 视频信号分类

2.1标清模拟视频信号

S-Video 被称为s端子、Video、AV或二分量接口，是“Separate Video”单词的缩写。S-Video是日本研发的一种视频信号规格，S为“SEPARATE”，是分离的意思，S-Video是一种没有经过调制、放大、检波、解调等处理的信号，属于混合视频信号，其保真度较高，是1990年至1999年期间通用标准，有9针、7针和4针三种规格，图像清晰度在众多视频接口规格中属于比较差的，但是在视频系统设备中属于比较普遍的接口。现在的视频设备(如摄像机、液晶电视和DVD机等)仍使用此接口，然而在视频系统工程设计、施工中此接口已很少使用。

YUV亦称为分量、色差和3RCA，是应用在电视系统中的颜色编码方法，属于欧洲的标准。YUV是在S-Video技术的基础之上，将亮度信号、蓝色差和红色差单独发送，从而避免了3个信号之间的串扰，使画面质量更好。YPbPr(逐行扫描色差输出)和YCbCr(隔行扫描色差输出)是分量视频接口通用的两种标识。在视频系统设备中具有YUV接口的设备有DVD、液晶电视、机顶盒等，但目前高清视频接口应用比较普遍，故在视频系统工程设计和施工中已很少使用此接口。

2.2高清模拟视频信号

VGA也叫D-Sub，是“Video Graphics Array”的缩写，是20世纪80年代末由IBM研发的一种视频模拟信号格式，主要用于电脑显示器，VGA可以传输红、绿、蓝3种颜色的模拟信号以及水平和垂直的同步信号，因其具有分辨率较高、显示速度极快、颜色丰富等优点，在当时被生产显示器的厂商广泛使用。VGA接口是一种D型接口，连接方式为 15pin非对称分布，共有15针，分成3排，每排5个孔。在2014年之前是显卡上应用最为广泛的接口类型，但2014年相关部门出台了停止生产VGA接口的规定，现在正是一个过渡期，所以，目前在市场上还能见到有VGA接口的设备。VGA扩展接口的规格和应用详见表2。

表2 VGA扩展接口的规格和应用

RGBHV属于工业标准接口，也被称为5BNC，它是由代表红色(Red)的缩写“R”、代表绿色(Green)的缩写“G”、代表蓝色(Blue)的缩写“B”3个颜色通道以及行(HS)和场(VS)同步信号组成的，其原理是靠3原色的变化，颜色之间的叠加呈现出不同的颜色模式，这种接口是视频系统中比较普通且应用较多的接口之一。

2.3数字高清视频信号

SDI是“serial digital interface”的缩写，翻译过来是“数字分量串行接口”，那么HD-SDI就是高清数字分量串行接口。这种信号格式具有图像实时传输无延迟、不损失、不失真等特点，属于广播电视级别的接口，在安防系统中使用也较多。

HDMI是“High Definition Multimedia Interface”的缩写，是数字高清多媒体视频接口、兼容视频和音频同步传输的接口，HDMI数据传输速度最高为2.25Gbps，具有HDCP防盗版、防复制的保护技术(HDCP为HDMI接口强制功能)，在2002年被正式发布使用，当时的版本为HDMI的1.0版本，目前HDMI已发展至2.0版本，详见表3。

表3 HDMI接口从1.0至2.0版本的区别

DVI是“Digital Video Interface”的缩写简称，即数字视频接口。在20世纪90年代末由惠普、IBM、英特尔、康柏等组成的工作组共同推出的接口标准,对接口的规格、电气及技术指标、编码与时钟方式、数据格式和传输等制定了规范要求，与之前的电脑显卡主流输出接口VGA相比，具有全部使用数字传输、传输数据无干扰、图像更清晰等特点。另外，DVI接口还取得了一个突破性创新， DVI接口具有监测热插拔功能，即插即用，同时还具有HDCP功能(为DVI接口选项功能)。DVI接口有3种类型5种规格，是国际开放的接口标准，在视频系统中被广泛应用在电脑、电视、投影机、LCD和DLP等设备上，详见表4。

表4 DVI接口的3种类型5种规格

3 视频信号的传输

在视频系统中，信号源和显示设备终端的接口格式往往包含多种，在设计时要考虑到不同格式视频信号的传输距离、线缆规格、与之匹配管径等问题。标清的视频信号传输距离若超出视频信号本身的传输距离会造成视频效果差、画面模糊不清；但是数字信号则不然，它具有“悬崖效应”，一旦超出视频线缆本身的传输距离，视频信号就会中断。目前HDMI成品线和DVI成品线最远可以传输40m，超过此距离需要使用双绞线传输器或光纤传输器。

3.1标清模拟视频信号的传输

S-Video显示设备的分辨率为1 024P×768P像素，S-Video有9针、7针和4针三种规格，S-Video的图像画面质量受所选用线缆规格的影响, 以4针 S-Video 为例，单根线缆传输距离5～30m,使用同轴电缆可以传输60～100m。S-Video属于模拟视频接口，当此接口与数字显示设备连接时，需要进行模拟转数字的操作，从而使信噪比降低。

YUV分量视频接口被普遍应用在电视行业，如机顶盒、DVD播放机、液晶电视等设备都具有此接口。在视频系统中，传输YUV的线缆一般选用 SYV75-3mm2，传输距离为50m左右。

3.2高清模拟视频信号的传输

VGA数据线是用来连接VGA接口设备的线缆，长度有1.5m、3m、5m、10m、20m、30m、50m不等(如果所采用的电缆较粗，则可以传输50m左右)。在视频系统工程中，视频信号的传输距离往往需要几百米，甚至更远。如将一个高层办公楼各会议室的音视频系统进行互联、互通，那么视频线缆将跨层敷设，如何用只传输50m的VGA线进行长距离传输，这也是前几年工程设计中经常遇到的难题，后来，一些视频厂家陆续研发了VGA远距离传输设备，如长线驱动器、双绞线收发器、光纤收发器等，解决了VGA远距离传输的问题。

RGBHV信号的传输距离根据线径不同而不等，如果采用RGBHV75-2mm2×5可传输30～50m，采用RGBHV75-3mm2×5可传输50～70m。如果根据使用需求，需要传输更远的距离，可以采用双绞线传输器，最远可以传输100m，采用光纤传输器，可以传输1.7km。

3.3数字高清视频信号的传输

HD-SDI视频信号使用专用线传输可以保证较好的视频显示效果，但是专用线往往成本较高，在实际项目中，如果全部采用专用的SDI线将增加建设成本。在以往项目工程中，普遍采用同轴线进行HD-SDI 信号传输 ，接口使用单BNC，效果较好。HD-SDI属于广电级别设备常用接口，在会议系统中使用较少。

单根HDMI线的理论传输距离是7～8m，超高质量数字信号HDMI 支持5Gbps的数据传输率，最远可传输15m，目前，市场上已有能传输40m的成品线，但是，此类线比较粗，且是固定接头，不适于穿管，在施工项目中使用具有一定的局限性。随着视频技术的发展，一些视频产品厂商陆续生产出了一些长距离传输设备，如果传输距离<100m，可以选择双绞线传输器；如果传输距离>100m，可以选择光纤传输器，最远可以传输1.7km。

DVI接口有3种类型5种规格，DVI-I和DVI-D在视频系统中应用较多，前者能兼容模拟和数字信号,可以通过线缆与VGA进行转换，后者只能接收高清数字信号,与VGA进行转换时必须通过有源转换设备，且传输距离比较短，一般在 7～8m。目前市面上也有一些DVI的成品线，最远可以传输40m，由于DVI接头较大，不能穿管，一些厂家生产出了可以卸载的接头，从而解决了成品线穿管的问题。

4 视频信号在视频系统中的应用

随着视频信号从高清1 080P到4K高清、8K高清的发展，一些模拟信号将被淘汰，目前视频系统中使用比较多的视频信号格式为 HDMI 和DVI，传输线缆多为双绞线和光纤。

视频系统中使用较多的设备(如摄像机、DVD机、高清录像机、投影机、液晶电视等)都具有HDMI的接口。

在以数字信号为主流的当今，DVI与HDMI两个接口的画质无明显区别，但是随着HDMI接口的发展，与DVI接口相比，其能提供更多的功能，又因HDMI同时能传输音频信号，在未来会议系统中的使用会越来越多。

5 结束语

本文总结了视频系统中常见视频信号的几种格式，对视频格式进行分类，并介绍了视频系统中常用视频信号的发展、特点、传输以及在视频系统中的应用，如有不足之处，敬请读者给予指正。

[1] GB 50799-2012 电子会议系统工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

[2] GB 50200-94 有线电视系统工程技术规范[S]. 北京：中国计划出版社，1994.

[3] GB 50314-2015 智能建筑设计标准[S]. 北京：中国计划出版社，2015.

[4] GB 50464-2008 视频显示系统工程技术规范[S]. 北京：中国计划出版社，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.

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