Composite Video , auch bekannt als CVBS ( Composite Video Baseband Signal oder Color Video Blanking and Sync ) [ 4 ] [ 5 ], ist ein analoges Videoformat , das Bildinformationen wie Helligkeit (Luminanz), Farbe (Chrominanz) und Synchronisation in einem einzigen Signal kombiniert, das über einen Kanal übertragen wird. Es wird hauptsächlich für Standard-Definition-Fernsehen verwendet und wird daher auch als SD-Video bezeichnet .

Das Signal wird üblicherweise über einen gelben Cinch-Stecker übertragen , wobei separate Stecker für den linken und rechten Audiokanal verwendet werden. Es können jedoch auch Kabel mit Cinch-Steckern beliebiger Farbe verwendet werden. Beispielsweise kann ein RGB- Komponenten-Videokabel verwendet werden (Rot für Video, Grün und Blau für Audio). In professionellen Geräten wird häufig ein BNC-Stecker verwendet. Andere Steckertypen können in kompakten Endgeräten wie Digitalkameras vorkommen.

Composite-Video unterstützt verschiedene Zeilenauflösungen, darunter 405- , 525- und 625-Zeilen- Interlaced -Formate. Es existiert in drei regionalen Hauptvarianten, die auf analogen Farbcodierungsstandards basieren: NTSC , PAL und SECAM . Dasselbe Format kann auch zur Übertragung von Schwarzweiß-Videos verwendet werden.

Signalkomponenten

Composite-Videosignalgrafik
NTSC- Composite-Videosignal (analog), das auf einem digitalen Bildschirm angezeigt wird .

Ein Composite-Videosignal kombiniert auf einer einzigen Leitung die Videoinformationen, die zur Wiedergabe eines Farbbildes benötigt werden, sowie Zeilen- und Bildsynchronisationsimpulse . Das Farbvideosignal ist eine Linearkombination der Luminanz (Y) des Bildes und eines Chrominanz-Hilfsträgers , der die Farbinformationen (C), eine Kombination aus Farbton und Sättigung , enthält . Die Details des Kombinationsprozesses unterscheiden sich zwischen den Systemen NTSC, PAL und SECAM. [ 6 ]

Das Frequenzspektrum des modulierten Farbsignals überlappt das des Basisbandsignals. Die Trennung beruht darauf, dass die Frequenzkomponenten des Basisbandsignals tendenziell nahe an den Harmonischen der horizontalen Abtastrate liegen, während der Farbträger als ungerades Vielfaches der halben horizontalen Abtastrate gewählt wird. Dadurch entsteht ein moduliertes Farbsignal, das hauptsächlich aus harmonischen Frequenzen besteht, die zwischen den Harmonischen des Basisband-Luminanzsignals liegen , anstatt dass beide in separaten, kontinuierlichen Frequenzbändern nebeneinander im Frequenzbereich liegen. Die Signale können mithilfe eines Kammfilters getrennt werden . [ 7 ] Anders ausgedrückt: Die Kombination von Luminanz und Chrominanz ist zwar ein Frequenzmultiplexverfahren, aber deutlich komplexer als typische Frequenzmultiplexsysteme, wie sie beispielsweise zur Multiplexierung analoger Radiosender im AM- und FM-Band verwendet werden.

Ein getaktetes und gefiltertes Signal, das vom Farbhilfsträger abgeleitet wird und als Farbimpuls bezeichnet wird , wird dem horizontalen Austastintervall jeder Zeile (mit Ausnahme der Zeilen im vertikalen Synchronisationsintervall ) als Synchronisationssignal und Amplitudenreferenz für die Chrominanzsignale hinzugefügt. Im NTSC-Composite-Video ist dasDas 3,58-MHz -Burstsignal ist gegenüber dem Referenz-Hilfsträger phasenverschoben (180° phasenverschoben). [ 8 ] In PAL ist die Phase desDer 4,43-MHz- Farbhilfsträger wechselt auf aufeinanderfolgenden Zeilen. Bei SECAM wird kein Farbburst verwendet, da die Phaseninformation irrelevant ist.

Zusammengesetzte Artefakte

Vergrößerter Ausschnitt aus einer Videoquelle, die Punktkriechen zeigt . Beachten Sie das markante Schachbrettmuster an den vertikalen Kanten zwischen gelben und blauen Bereichen.

Die Kombination der Komponentensignale zum Gesamtsignal führt zum gleichen Effekt und verursacht ein schachbrettartiges Bildartefakt, das als Punktkriechen bekannt ist . Punktkriechen ist ein Fehler, der durch Übersprechen aufgrund der Intermodulation der Farb- und Helligkeitskomponenten des Signals entsteht. Dies tritt üblicherweise auf, wenn die Farbinformationen mit hoher Bandbreite übertragen werden und ihr Spektrum in den Frequenzbereich der Helligkeitsinformationen reicht. Kammfilter werden häufig eingesetzt, um Signale zu trennen und diese Artefakte bei zusammengesetzten Quellen zu eliminieren. S-Video und Komponentenvideo vermeiden dieses Problem, da sie die Komponentensignale physikalisch trennen.

Aufnahme

Die meisten analogen Heimvideogeräte zeichnen ein Signal im (annähernd) Composite-Format auf: LaserDiscs und Typ-C-Videokassetten speichern beispielsweise ein echtes moduliertes Composite-Signal, während Consumer-Videobandformate (einschließlich VHS und Betamax ) sowie kommerzielle und industrielle Bandformate (einschließlich U-matic ) modifizierte, FM-codierte Composite-Signale verwenden (allgemein als Color-Under-Format bekannt ). [ 9 ] Das professionelle D-2- Videokassettenformat speichert ein abgetastetes analoges Composite-Videosignal digital auf Magnetband . Mit dem Aufkommen erschwinglicher, schneller Analog-Digital-Wandler ist die digitale Echtzeit-Abtastung von Composite- in YUV-Signale seit den 1980er-Jahren möglich, und die Rohsignalabtastung sowie die Software-Decodierung sind seit den 2010er-Jahren realisierbar. [ 10 ]

Erweiterungen

Über Composite-Video lassen sich zahlreiche Erweiterungen des sichtbaren Fernsehbildes übertragen. Da Fernsehbildschirme das vertikale Austastintervall eines Composite-Videosignals ausblenden, nutzen diese Erweiterungen die nicht sichtbaren Signalanteile. Beispiele für solche Erweiterungen sind Videotext , Untertitel , Informationen zum Sendungstitel, ein Satz von Referenzfarben zur automatischen Korrektur von NTSC-Farbtonabweichungen, Widescreen-Signalisierung (WSS) zum Umschalten zwischen den Bildformaten 4:3 und 16:9 usw.

Steckverbinder und Kabel

Rückseite des polnischen Computers Elwro 800 Junior. Der DIN-Ausgang überträgt ein Composite-Videosignal an einen externen Monitor. [ 11 ]
Intergraph Intense3D Voodoo Rush mit TV-Ausgang ; S-Video (oberster Anschluss) und Composite-Video (gelber RCA-Anschluss unten)

Im Heimbereich wird das Composite-Videosignal üblicherweise über einen RCA-Stecker (meist gelb) angeschlossen. Oftmals sind zusätzlich rote und weiße Stecker für den rechten bzw. linken Audiokanal vorhanden. In professionellen Fernsehstudios und der Postproduktion kommen häufig BNC-Stecker und hochwertige Koaxialkabel zum Einsatz. Auch bei frühen Heimvideorecordern wurden BNC-Stecker für Composite-Videoverbindungen verwendet , oft zusammen mit einem RCA-Stecker oder einem 5-poligen DIN-Stecker für den Ton. Der BNC-Stecker wiederum wurde nach dem PL-259- Stecker der ersten Videorecorder-Generation eingeführt.

Videokabel haben eine Impedanz von 75 Ohm und eine geringe Kapazität. Typische Werte reichen von 52 pF/m für ein mit HDPE geschäumtes dielektrisches Präzisionsvideokabel bis zu 69 pF/m für ein mit massivem PE-Dielektrikum hergestelltes Kabel. [ 12 ]

Digitales Sampling und moderne Nutzung

Der aktive Bildbereich von Composite- und S-Video-Signalen wird digital mit 720 × 576 i25 PAL- und 720 × 480 i29,7- (bzw. 720 × 488 ) Pixeln gespeichert. Dies repräsentiert nicht das gesamte Signal. Hardware-Geräte tasten typischerweise mit der vierfachen Farbträgerfrequenz (4fsc) ab, einschließlich des vertikalen Austastintervalls (VBI). Nur kommerzielle Videoaufnahmegeräte, die im Rundfunk eingesetzt werden, geben Bilder mit dem zusätzlichen VBI-Bereich aus. Direktes Abtasten mit Hochgeschwindigkeits- ADCs und Software- Zeitbasiskorrektur ermöglichte es Projekten wie dem Open-Source-Projekt CVBS-Decode [ 10 ] , einen D-2 -ähnlichen 4fsc-Stream zu erzeugen , der das gesamte Composite-Signal erhält und dessen vollständige Darstellung und Überprüfung ermöglicht. Dieser kann dann auf einem Standardcomputer oder über einen DAC in ein Farbbild dekodiert und auf einem Fernseher wiedergegeben werden.

Siehe auch

Anmerkungen

Referenzen

  1. ^ „Definition: Composite Video“ . Computersprache . Abgerufen am 23. Mai 2019 .
  2. ^ „Die Kabelbibel“ . Abgerufen am 23. Mai 2019 .
  3. ^ „Composite-Video verstehen“ . ClearView Communications Ltd. 21. Mai 2023.
  4. ^ „TUTORIAL 734 Video Basics“ . Maxim Integrated . Maxim Integrated . 2002. Archiviert vom Original am 14. Juli 2018. Abgerufen am 14. Juli 2018 .
  5. ^Silva, Robert (11 September 2020). "Composite Video Connections Explained - Many home theater devices still support composite video inputs". Lifewire Tech for Humans. Lifewire.
  6. ^"TUTORIAL 1184 - Understanding Analog Video Signals". Maxim Integrated. Maxim Integrated. 18 September 2002.
  7. ^"Understanding Video Comb Filters"(PDF). Sencore Tech Tips. No. 201.
  8. ^SMPTE 170M-2004 - SMPTE STANDARD for Television – Composite Analog Video Signal – NTSC for Studio Applications. 2004. pp. 1–21. doi:10.5594/SMPTE.ST170.2004. ISBN 978-1-61482-335-3. Archived from the original on 8 June 2018.
  9. ^"US Patent 4323915". US Patent and Trademark Office. Archived from the original on 20 December 2016. Retrieved 12 May 2014.
  10. ^ abMunday, Harry (2021). "CVBS-Decode - Software Defined Composite Video Decoder". GitHub.
  11. ^"Elwro 800 Junior - MCbx". oldcomputer.info. Archived from the original on 18 March 2017. Retrieved 5 May 2018.
  12. ^"LC-1 Audio Cable Design Notes". Blue Jeans Cable. Archived from the original on 28 November 2011. Retrieved 21 January 2012.