知新_RL

这个屌丝很懒，什么也没留下！

热门标签

一篇文章告诉你【视频图像处理】中硬件接口与接口协议的关系——HDMI、SDI、DP、DVP、LVDS、以太网、CoaXPress、USB、Camera Link、GigE Vision ·······

作者：知新_RL | 2024-03-02 05:02:01

踩

coaxpress

1 常见数字视频硬件接口

数字视频硬件接口是一种用于连接数字视频设备的物理接口，它允许将数字视频信号从一个设备传输到另一个设备。这些接口通常用于传输高清视频、音频和控制信号，以实现设备之间的互联和协作。

数字视频硬件接口基于数字信号传输，与模拟视频接口相对。通过数字信号传输，可以提供更高的图像质量、更稳定的信号传输以及更强大的功能支持。

1.1 HDMI（高清多媒体接口）

HDMI的全称是：High Definition Multimedia Interface，翻译过来就是高清晰度的多媒体端接口。通常用来连接一些音视频设备，进行高质量的传输，能够同时传输音频信号和视频信号，而且在传输速度上具有较大的优势，在通过HDMI接口进行数据传输时，不需要切换模式或者提前设置转换。使用这种端口能够支持1080P或720P清晰度的视频进行传输，HDMI2.0以上版本能够支持4k视频信号的传输，并且传输速度喜人，最高能达到18Gbps，在数据传输效率上效果极好。

HDMI端口即插即用，当信号通过这个端口传输到显示设备时，信号会自动的适配设备，选择合适的格式进行播放。

信号编码方式：

遵循DVI 1.0规格。
Single-link (Type A HDMI)
dual-link (Type B HDMI).

视频像素带宽：

从25 MHz到340 MHz (Type A, HDMI 1.3) 或至 680 MHz (Type B).
带宽低于25MHz的视频信号如NTSC 480i将以倍频方式输出。
每个像素的容许数据量从24位至48位。支持每秒120张画面 1080p分辨率画面传送以及WQSXGA分辨率

像素编码方式：

RGB 4:4:4,
YCbCr 4:4:4 (8-16 bits per component);
YCbCr 4:2:2 (12 bits per component)

HDMI支持视频数据格式如下：

640 x 480p - 60 Hz。
1280 x 720p - 60 Hz。
1920 x 1080i - 60 Hz。
720 x 480p - 60 Hz。
720 (1440) x 480i - 60 Hz。
1280 x 720p - 50 Hz。
1920 x 1080i - 50 Hz。
720 x 576p - 50 Hz。
720 (1440) x 576i - 50 Hz。
高清1920 x 1080p。
UHD 超高清 4K 3840 x 2160。
UHD 超高清 8K 7680 x 4320。

按照专业分类，HDMI一般分为A-E五种接口。其中在影音器材上面最常见的就是「全尺寸」的HDMI (A型) 接口，近年的影音器材，只要有视讯的部分，多数都会配备HDMI (A型) 。而细尺寸的HDMI (C型) ，也叫做Mini-HDMI就常见于旧款一点的相机和摄录机。新一代的摄录器材就比较常采用HDMI (D型)，也就是Micro-HDMI，插头再细一点，更节省空间。而HDMI (B型) 同HDMI (E型) 都不常见，后者用于汽车，前者很少使用。

一、HDMI A型接口高速HDMI延长线，公头/母头

这一类接口是最常见的，在一般的平板电视或视频设备中，都提供了这种尺寸的接口，A型有19针，宽度为13.9毫米，厚度为4.45毫米，现在能看到的设备绝大部分都是这样尺寸的HDMI接口。

二、HDMI B型接口

这个接口就很少见了，传输带宽几乎比A型大了一倍，目前只适合一些非常专业的场合。接口有29针，宽度21毫米，可传输HDMI A型两倍的TMDS资料量，相对等于DVI Dual-Link的传输，用于传输高分辨率（WQXGA 2560X1600以上）。

三、HDMI C型接口

C型是为小设备而生的，其尺寸范围10.42x2.4毫米，比A型小了三分之一，应用范围也很小。总共19针，可以说是缩小版的HDMI A型，但脚位定义有所改变。主要用在便携式装置上，例如DV、数码相机、便携式多媒体播放机等。

四、HDMI D型接口

D型是比较新的接口类型，尺寸进一步减小，采用了双排针脚设计，尺寸近似于Mini USB接口，更适用于便携的车载设备。同样也是19针，尺寸为2.8mm（厚）X6.4mm（宽），比C型还要小很多，主要是一些小型的移动设备上，如手机和MP4等。

1.2 DP（Display Port）

Display Port（简称DP）是一个由PC及芯片制造商联盟开发，视频电子标准协会（VESA）标准化的数字式视频接口标准。该接口免认证、免授权金，主要用于视频源与显示器等设备的连接，并也支持携带音频、USB和其他形式的数据。

此接口的设计是为取代传统的VGA、DVI和FPD-Link（LVDS）接口。通过主动或被动适配器，该接口可与传统接口（如HDMI和DVI）向后兼容。DP接口作为DVI的继任者，也可以简单理解成HDMI的加强版。它在传输视频信号的同时加入对高清音频信号传输的支持，同时支持更高的分辨率和刷新率。在数据传输上，DP使用了“micro-packetised”格式，并具备高度的可扩展性，可以在今后不断加入更多新内容。实物图如下：

Display Port是一个依赖数据包化数据传输技术的显示通信端口，这种数据包化传输技术可以在以太网、USB和PCI Express等技术中找到。它既可以用于内部显示连接，也可以用于外部的显示连接。与过去的标准需要在每个输出端的差分对里面固定传输定时器信号不同的是，Display Port协议是基于小的数据报文被称为微报文。这种微报文可以将定时器信号嵌入在数据流中，其优点是仅用较少的引脚数，就可以实现更高的分辨率。数据报文的应用也允许使用Display Port可扩展，这就意味着随着时间的推移，物理通信端口本身不需要显著的变化就可以增加额外的功能了。

Display Port可用于同时传输音频和视频，这两项中每一项都可以在没有另外一项的基础上单独传输。视频信号路径中每个颜色通道可以有6到16位，音频路径可以有多达8通道24位192 kHz的非压缩的PCM音频，或可以在音频流中封装压缩的音频格式。一个双向的、半双工的辅助通道携带了主链接用的设备管理和设备控制数据，如VESAEDID、MCCS和DPMS标准。此外，该通信端口是能够运送双向USB信号。

Display Port信号不兼容DVI或HDMI。然而，双模式Display Ports被设计用来通过该通信端口传输单链接DVI或HDMI1.2/1.4的协议，需要通过使用一个外部无源连接器来实现，选择所需的信号，并将电气信号从LVDS转换为TMDS。带有被动连接器的双模Display Ports不支持VGA和双链接DVI。这些通信端口需要有源连接器来转换所需要输出的协议和信号。VGA连接器可以使用DisplayPort连接器来供电，而双链接DVI连接器可能依赖于外部电源（参考HDMI、DVI和VGA 兼容性）。

DisplayPort连接器在主链路可以有1、2、或4路差分数据对（巷道），每对巷道可以在自定时器运行于162、270、或540MHz的基础上，其原始码率为1.62、2.7或者5.4 G bit/s。数据为8b/10b编码，即每8位的消息被编入10比特符号中。因此，解码后每通道的有效数据传输速率是1.296、2.16、4.32 G bit/s（或者说是总量的80%）。

技术规格：

DP1.4最高达32.4Gbps的带宽，可支持8K 60Hz 、4K 120Hz HDR高解析；
DP接口使用8b/10b编码来编码和解码数据。在编码过程中，每8个数据位被转换为10个位，以提供差分信号的传输；
开放且可扩展的标准能够加速普及；支持6、8、10、12与16位色深；
缆线的完整带宽保证长度为3米；1080p的有效传输带宽保证长度为5米；
支持128-bitAES的DisplayPort内容保护（DPCP），版本1.1更支持40-bitHDCP；
同时支持内部与外部链结，能够使计算机制造商因此降低花费；
多显示屏输出

DisplayPort 1.2支持MST（Multi-Stream Transport），单个DP可连接到多个显示器。要使用这项功能，显示器需要支持DP 1.2菊花链（Daisy-chaining），或使用MST Hub把DP一个拆成三个。

DP支持视频数据格式有1080p 、1440p、4K、5K、8K、除了这些常见的格式外，DisplayPort还支持更高的分辨率和刷新率，如超高清（UHD）和高动态范围（HDR）视频

1.3 DVI（数字视觉接口）

DVI的英文全名为Digital Visual Interface，中文称为“数字视频接口”。是一种视频接口标准，设计的目的是用来传输未经压缩的数字化视频。广泛应用于LCD、数字投影机等显示设备上。此标准由显示业界数家领导厂商所组成的论坛：“数字显示工作小组”（Digital Display Working Group，DDWG）制订。DVI接口可以发送未压缩的数字视频数据到显示设备。本规格部分兼容于HDMI标准。

DVI的数据格式来自于半导体厂商Silicon Image公司所发展的Panel Link技术（此技术最早应用于笔记本电脑），并使用了最小化转移差动信号（Transition Minimized Differential Signaling，TMDS）技术来确保高速串列数据发送的稳定性。一个“单炼结”（Single Link）DVI通道包括了四条双绞缆线（红，绿，蓝，时钟频率信号），每个像素数据量为24位。

DVI的信号时序与VGA极为类似。画面是以逐行的方式被发送，并在每一行与每祯画面发送完毕后加入一个特定的空白时间（类似模拟扫描线），并没有将数据数据包化，也不会只更新前后画面改变的部分。每张画面在该更新时都会被完整的重新发送。

DVI接头内也如同VGA接口一样备有DDC-2协议的脚位以便显卡能读取显示屏的EDID（延伸显示能力识别）数据，藉以帮助显卡决定其可能的输出分辨率。

接头形式

DVI接头除包含DVI标准所规定的数字信号脚位之外也可包含传统模拟信号（VGA）的脚位，此设计是为了维持DVI的通用性以便不同形式的显示屏可以共享同一种连接线。随着实现功能的不同，DVI接头被分成三种类型：

DVI -D（Digital数字信号；single link或dual link）
DVI -A（Analog模拟信号）
DVI -I（Integrated混合式；数字及模拟信号皆可；single link或dual link）
实现出第二组DVI炼路的接头被称为DVI-DL（dual link），以强调传输能力。

某些较新型的DVD播放机，电视机（包括HDTV）以及投影机采用了所谓"DVI/HDCP"接头，这种接头在外型上完全与DVI相同，但是其发送的数据有经过HDCP协议所加密以防止非法复制。现今装有DVI接口显卡的计算机经常可利用前述显示设备作为大型显示屏之用，但由于2007年之前产制的显卡大多不支持HDCP，所以可能会受到版权保护技术的限制而无法以最高分辨率播放受到HDCP保护的视频内容。

此外，DVI-D的模拟脚位故意设计得比DVI-I的同样脚位短，以防止用户将DVI-I公头误插入DVI-D的母座。

输出输出视频格式有以下说明：

（一）数字信号

最小时钟频率：25.175MHz（640x480@60Hz），当T.M.D.S. Clock小于22.5 MHz时，DVI Link被识别为inactive状态；

单链模式最大时钟频率：165MHz（3.7 Gbit/s）
双链模式最大时钟频率：330MHz（Primary link：165MHz + Secondary link：165MHz）
每一时钟频率可发送像素数：1 pixel or 2 pixels（双链模式）；1 pixel（单链模式）
单一像素数据长度：24位/30比特/36位/48位
单链模式分辨率示例（single link）：
HDTV（1920×1080）@ 60Hz with 5%LCD blanking（131MHz）
UXGA（1600×1200）@ 60Hz withGTF blanking（161MHz）
WUXGA（1920×1200）@ 60Hz（154MHz）
SXGA（1280×1024）@ 85Hz with GTF blanking（159MHz）

双链模式分辨率示例（dual link）：
QXGA（2048×1536）@ 75Hz with GTF blanking（2×170 MHz）
HDTV（1920×1080）@ 85Hz with GTF blanking（2×126 MHz）
WQXGA（2560×1600）@ 60Hz with GTF blanking (2x174 MHz)（30" LCD Dell, Apple, Samsung）
WQUXGA（3840×2400）@ 33Hz with GTF blanking (2x159 MHz)
GTF（Generalized Timing Formula）是一种VESA标准

（二）模拟信号

RGB带宽：400MHz at -3dB

1. USB（通用串行总线）

USB是一个外部总线标准，规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口具有热插拔功能。USB接口可连接多种外设，如鼠标和键盘等。USB是在1994年底由英特尔等多家公司联合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成为当今电脑与大量智能设备的必配接口。USB版本经历了多年的发展，到如今已经发展为USB4版本。对于大多数工程师来说，开发USB2.0接口产品主要障碍在于：要面对复杂的USB2.0协议、自己编写USB设备的驱动程序、熟悉单片机的编程。这不仅要求有相当的VC编程经验、还能够编写USB接口的硬件（固件）程序。所以大多数人放弃了自己开发USB产品。

说到USB播放能力，当前的国产电视在USB播放能力上还都是比较出色的，H.264编码和RM/RMVB格式的高清视频一般都能流畅播放，效果虽然比高端的高清播放机还是有差距，但是也足够一般用户使用了。

当然，使用USB接口输出视频可能会引入一定的延迟，因此对于某些对实时性要求较高的应用（如游戏或视频编辑），可能不适合使用USB接口作为主要的视频输出方式。

USB本身并没有固定的视频编码方式，不同的应用场景采用的视频编码方式可能不同。以下是一些常见的基于USB接口的视频编码方式：

MJPEG（运动JPEG）：MJPEG是一种视频压缩格式，它将视频流分成一系列JPEG图像帧进行传输，并且每帧都是独立的。这种编码方式能够提供较高的图像质量，但需要更大的带宽和存储空间。
H.264：H.264是一种广泛使用的视频压缩标准，具有良好的压缩效率和图像质量，因此在许多视频应用场景中都得到了广泛应用。通过使用H.264编码器，可以将视频数据进行压缩，并通过USB接口进行传输。
YUV格式：YUV是一种颜色空间格式，广泛用于数字视频处理中。通过使用YUV格式，可以有效地压缩和传输视频数据，并在硬件上进行解码和显示

1.4 FPC连接器

FPC（Flexible Printed Circuit）连接器是一种用于连接柔性印刷电路板（FPC）或柔性电缆的连接器。FPC连接器通常由两个主要部分组成：插座和插针。

插座部分是指连接器上的接口，通常是一系列金属片或触点，用于插入和固定FPC。插座通常具有细小的间距，以适应FPC上的导线或触点，能够提供可靠的电气连接和机械支持。

插针部分是指连接器对应的接触点，通常是细小的金属引脚。插针被焊接到电路板上，并与插座中的接口相匹配，以实现可靠的连接。FPC连接器的优点包括：

空间效率高：FPC连接器通常非常紧凑，适合在有限空间内连接柔性电路板。
可靠性强：FPC连接器提供可靠的电气连接和机械支持，能够经受长时间使用和振动环境的考验。
灵活性好：FPC连接器可以以柔性方式弯曲和折叠，适应不同形状和尺寸的应用需求。
安装方便：FPC连接器通常具有简单的插拔设计，易于安装和更换。

FPC连接器在许多电子设备中广泛应用，如移动电话、平板电脑、相机、笔记本电脑等，以实现与柔性电路板的可靠连接。

1.5 LVDS连接器

LVDS（Low-Voltage Differential Signaling ,低电压差分信号）是美国国家半导体（National Semiconductor, NS，现TI）于1994年提出的一种信号传输模式的电平标准，它采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，可以实现点对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等优点，已经被广泛应用于串行高速数据通讯场合当，如高速背板、电缆和板到板数据传输与时钟分配，以及单个PCB内的通信链路。

LVDS电平标准采用一对（两根）差分信号线传输数据。通过驱动3.5mA的稳定电流电源，可在100Ω終端时，以350mV这样非常低振幅的差动信号来高速传送数据。其数据传输速度在规格内限定最大为655Mbit/秒。但这并不是极限值。通过各半导体厂商独有的加工，可以完成3Gbit/秒左右的高速传输速度。

LVDS发送器将Scaler输出的TTL电平并行RGB数据信号和控制信号转换成低电压串行LVDS信号，然后通过主板与液晶面板之间的柔性电缆（排线）将信号传送到液晶面板侧的LVDS接收器，LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号送往后续电路（一般是定时控制器TCON）。如图所示：

LVDS接口电的简化路示意图

发送器主要完成TTL信号到LVDS信号的转换，接收器主要完成LVDS信号到TTL信号的转换，互连器包含电缆、PCB上差分导线对以及匹配电阻。

LVDS发送器由一个驱动差分线对的电流源组成通常电流为3.5mA，LVDS接收器具有很高的输入阻抗，因此发送器输出的电流大部分都流过匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约350mV的电压。当驱动器翻转时，它改变流经电阻的电流方向，因此产生有效的逻辑“1”和逻辑“0”状态。

不管使用的LVDS互连单元是PCB线对还是电缆，都必须采取措施，防止信号在互连单元终端发生反射，同时减少电磁干扰。LVDS要求使用一个与互连单元相匹配的电阻，该电阻终止了环流信号，应该将它尽可能靠近接收器输入端放置。

在液晶彩电实际电路中，发送器一般为一单独的芯片或集成在Scaler芯片中，位于主板电路中；接收器一般为一单独芯片，位于液晶屏内部电路板中；互连单元主要是指连接主板与液晶板的信号电缆线。

1.6 以太网（Ethernet/HD BaseT）

以太网是一种计算机局域网技术(会涉及到好几种硬件接口，所以这里放在硬件接口一起介绍了)。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是应用最普遍的局域网技术，取代了其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。

以太网有两类：第一类是经典以太网，第二类是交换式以太网，使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。经典以太网是以太网的原始形式，运行速度从3~10 Mbps不等；而交换式以太网正是广泛应用的以太网，可运行在100、1000和10000Mbps那样的高速率，分别以快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的形式呈现。

在视频传输领域，用于IP摄像机进行基于网络的视频传输和远程监控，以太网支持DTCP/IP（用于IP协议的数字传输复制保护）对有线和无线网络上的音频和视频进行加密。

以太网并非直接用于视频传输的物理层接口，它通常用于传输数据帧，包括视频数据。以太网传输的视频数据编码方式可以多种多样，具体取决于应用场景和需求。以下是一些常见的以太网视频传输编码方式：

RTP（Real-time Transport Protocol）：RTP是一种用于实时传输音视频数据的协议，常与以太网结合使用。它可以携带各种视频编码格式，如H.264、H.265等。
RTSP（Real-time Streaming Protocol）：RTSP是一种用于控制媒体服务器上的流媒体资源的协议，常与以太网结合使用。它可以指示以太网传输的视频数据采用何种编码方式。
MPEG系列编码：MPEG标准包括多种视频编码格式，例如MPEG-2、MPEG-4等。这些编码格式可以用于以太网视频传输，通过MPEG编码器将视频数据进行压缩后，再通过以太网接口传输。
H.264 / H.265：H.264和H.265是目前最常用的视频编码标准之一，它们能够提供高效的视频压缩和传输。通过使用H.264或H.265编码器，视频数据可以被压缩后通过以太网传输。

需要注意的是，以太网作为一种通用的数据传输接口，并没有固定的视频编码方式。具体采用何种编码方式取决于应用需求和设备兼容性。

下面介绍几种视频数据传输会用到的以太网接口类型：

SC光纤接口——一部分监控设备会用到光纤接口

SC光纤接口在100Base-TX以太网时代就已经得到了应用，因此当时称为100Base-FX（F是光纤单词fiber的缩写），不过当时由于性能并不比双绞线突出但是成本却较高，因此没有得到普及，业界大力推广千兆网络，SC光纤接口则重新受到重视。

光纤接口类型很多，SC光纤接口主要用于局域网交换环境，在一些高性能以太网交换机和路由器上提供了这种接口，它与RJ-45接口看上去很相似，不过SC接口显得更扁些，其明显区别还是里面的触片，如果是8条细的铜触片，则是RJ-45接口，如果是一根铜柱则是SC光纤接口。

RJ-45接口——目前市面上的网络摄像机使用的比较广泛

这种接口就是我们最常见的网络设备接口，俗称“水晶头”，专业术语为RJ-45连接器，属于双绞线以太网接口类型。RJ-45插头只能沿固定方向插入，设有一个塑料弹片与RJ-45插槽卡住以防止脱落。这种接口在10Base-T以太网、100Base-TX以太网、1000Base-TX以太网中都可以使用，传输介质都是双绞线，不过根据带宽的不同对介质也有不同的要求，特别是1000Base-TX千兆以太网连接时，至少要使用超五类线，要保证稳定高速的话还要使用6类线。

RJ45模块的核心是模块化插孔。镀金的导线或插座孔可维持与模块化的插座弹片间稳定而可靠的电器连接。由于弹片与插孔间的摩擦作用，电接触随着插头的插入而得到进一步加强。插孔主体设计采用整体锁定机制，这样当模块化插头插入时，插头和插孔的界面外可产生最大的拉拔强度。RJ45模块上的接线模块通过“U”形接线槽来连接双绞线，锁定弹片可以在面板等信息出口装置上固定RJ45模块。

信息模块或RJ45连插头与双绞线端接有T568A或T568B两种结构。在T568A中，与之相连的8根线分别定义为：白绿、绿；白橙、蓝；白蓝、橙；白棕、棕。在T568B中，与之相连的8根线分别定义为：白橙、橙；白绿、蓝；白蓝、绿；白棕、棕。其中定义的差分传输线分别是白橙色和橙色线缆、白绿色和绿色线缆、白蓝色和蓝色线缆、白棕色和棕色线缆。

为达到最佳兼容性，制作直通线时一般采用T568B标准。RJ45水晶头针顺序号应按照如下方法进行观察：将RJ45插头正面（有铜针的一面）朝自己，有铜针一头朝上方，连接线缆的一头朝下方，从左至右将8个铜针依次编号为1～8。

FDDI接口（分布式数据接口）

FDDI是成熟的LAN技术中传输速率最高的一种，具有定时令牌协议的特性，支持多种拓扑结构，传输媒体为光纤。光纤分布式数据接口（FDDI）是由美国国家标准化组织（ANSI）制定的在光缆上发送数字信号的一组协议。FDDI使用双环令牌，传输速率可以达到100Mbps。CCDI是FDDI的一种变型，它采用双绞铜缆为传输介质，数据传输速率通常为 100Mbps。FDDI-2是FDDI的扩展协议，支持语音、视频及数据传输，是FDDI 的另一个变种，称为 FDDI 全双工技术（FFDT），它采用与 FDDI 相同的网络结构，但传输速率可以达到 200Mbps 。

由于使用光纤作为传输媒体具有容量大、传输距离长、抗干扰能力强等多种优点，常用于城域网、校园环境的主干网、多建筑物网络分布的环境，于是FDDI接口在网络骨干交换机上比较常见，随着千兆的普及，一些高端的千兆交换机上也开始使用这种接口。

（五）BNC接口

BNC是专门用于与细同轴电缆连接的接口，细同轴电缆也就是我们常说的“细缆”，它最常见的应用是分离式显示信号接口，即采用红、绿、蓝和水平、垂直扫描频率分开输入显示器的接口，信号相互之间的干扰更小。

BNC接头是监控工程中用于摄像设备输出时导线和摄像机的连接头。有别于普通15针D-SUB标准接头的特殊显示器接口。由RGB三原色信号及行同步、场同步五个独立信号接头组成。

主要用于连接工作站等对扫描频率要求很高的系统。BNC接头可以隔绝视频输入信号，使信号相互间干扰减少且信号频宽较普通D-SUB大，可达到最佳信号响应效果。

BNC接头，是一种用于同轴电缆的连接器，全称是Bayonet Nut Connector（刺刀螺母连接器，这个名称形象地描述了这种接头外形），又称为British Naval Connector（英国海军连接器，可能是英国海军最早使用这种接头）或Bayonet Neill Conselman（Neill Conselman刺刀，这种接头是一个名叫Neill Conselman的人发明的）。 BNC接头没有被淘汰，因为同轴电缆是一种屏蔽电缆，有传送距离长、信号稳定的优点。它还被大量用于通信系统中，如网络设备中的E1接口就是用两根BNC接头的同轴电缆来连接的，在高档的监视器、音响设备中也经常用来传送音频、视频信号。 被淘汰只不过是10Base-2以太网，这种网络使用50欧的RG-58A/U同轴电缆的，速率为10Mb的，总线型网络，维护不便。所以组建这种网络的BNC接口网卡也被淘汰了。接下来的SDI接口也会应用到。

2 常见的模拟视频硬件接口

模拟视频硬件接口是指一种传输模拟视频信号的物理连接和协议，用于连接视频设备和显示器，将图像和视频信号传输到显示器上。模拟视频信号是指连续变化的电压信号，它们可以通过模拟视频硬件接口传输。

2.1 S－Video视频接口

S-Video接口（也称为Y/C接口，即二分量视频接口）是一种模拟视频传输接口，用于连接视频设备，如电视、摄像机和DVD播放器等。

S-Video接口将视频信号分成两个部分：亮度（Y）和色度（C），以提供比传统的复合视频接口更清晰的图像。这种接口适用于传输标清视频信号，但随着高清视频技术的发展，它已经逐渐被数字接口如HDMI所取代。

S-Video接口通常使用圆形的4针连接器，分为两个部分：一个用于传输亮度信号的引脚，另一个用于传输色度信号的引脚。通过使用这种接口，用户可以在不使用复合视频接口的情况下获得更好的视频质量，因为亮度和色度信号被分开传输，减少了信号的干扰和失真。

尽管S-Video接口在过去非常流行，但随着高清视频标准的普及，它已经逐渐被数字接口所替代。然而，在某些旧式设备上仍然可以看到S-Video接口的身影。

2.2 VGA（视频图形阵列）

VGA是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准，是IT业使用时间最长的视频传输方式。

各种VGA电缆可以支持多种分辨率，范围从320×400px @ 70 Hz / 320x480px @ 60 Hz（12.6 MHz 信号带宽）到1280×1024px（SXGA）@ 85 Hz（160 MHz）和高达2048×1536px（QXGA）@ 85 Hz（388 MHz）。没有标准定义每种分辨率所需的质量，但是更高质量的电缆通常包含同轴布线和绝缘，使它们更厚。较短的VGA电缆不太可能引入明显的信号劣化。优质电缆不应受到信号串扰的影响，因此一根导线中的信号会在相邻导线中产生不需要的电流或重影。当阻抗不匹配（规格为75欧姆（Ω））导致信号被反射时，就会发生重影。但是，使用长电缆的重影可能是由于信号端接不正确的设备或无源电缆分路器而不是电缆本身引起的。

虽然已经有了HDMI，Displayport等高清数字标准，但VGA可以支持远远高于高清的分辨率。所以目前各大工程及各大机构的指挥中心（如：军警和电视台）均采用VGA技术来传输超高清晰的大屏幕图像。

3 常见视频接口标准

3.1 SDI

SDI接口是一种“数字分量串行接口”，而HD-SDI接口是一种广播级的高清数字输入和输出端口，其中HD表示高清信号。由于SDI接口不能直接传送压缩数字信号，数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后，必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。如果反复解压和压缩，必将引起图像质量下降和延时增加，为此各种不同格式的数字录像机和非线性编辑系统，规定了自己的用于直接传输压缩数字信号的接口。

在非编后期制作，广播电台等领域，HD-SDI应用较为广泛，其是根据SMPTE292M，在1.485Gb/s或1.485/1.001Gb/s的信号速率条件下传输的接口规格。该规格规定了数据格式、信道编码方式、同轴电缆接口的信号规格、连接器及电缆类型与光纤接口等。

目前SDI设备大部分采用BNC接口进行视频线的输出，当然也有采用光纤接口的。

HD-SDI接口对应的监控产品有HD-SDI摄像机、HD-SDI光端机、HD-SDI转HDMI转换器、HD-SDI硬盘录像机、HD-SDI矩阵、大屏幕组建的高清HD-SDI监控系统。

HD-SDI摄像机不像IP监控是将视频信号经过压缩和打包后通过网络传输的，它是以未经压缩的数字信号在同轴电缆上高速传输，原始图像不会失真。视频输出图像的分辨率为1920×1080，单位面积摄像机布点密度大幅下降。在监控场所提供更多细节上的处理，如看清人脸，看清车牌。

SDI支持多种视频格式和分辨率，包括标清（SD），高清（HD）和超高清（UHD）视频。常见的SDI视频格式包括：

SD-SDI：标清数字视频，通常以480i或576i分辨率传输。
HD-SDI：高清数字视频，通常以720p或1080i分辨率传输。
3G-SDI：支持更高分辨率的数字视频，通常以1080p分辨率传输。
6G-SDI、12G-SDI：用于传输超高清视频（UHD）的数字视频接口标准。

3.2 BT.1120

是一种数字视频传输接口标准，也被称为ITU-R BT.1120。它使用LVDS（低电压差分信号）技术传输视频数据，并且规范了数据的传输格式、时序和电气特性等内容，通常用于连接数字视频设备（如摄像头、视频采集卡等）与数字视频显示设备（如液晶显示器、高清电视等）之间。

支持多种视频格式，包括标清视频（SDTV）、高清视频（HDTV）和超高清视频（UHDTV）等。它可以传输各种视频格式的像素数据、同步信息和控制信号，支持多种视频色彩空间（如YUV、RGB等），并且具有较高的抗干扰能力和稳定性。物理层采用的连接器为：

60针FPC连接器：BT.1120接口通常使用60针FPC（Flexible Printed Circuit）连接器进行数字视频信号的传输。FPC连接器是一种柔性电路板连接器，它可以提供高密度、高速度的信号传输

3.3 BT.656

是一种视频接口标准，通常用于将数字视频数据转换为模拟视频信号。它定义了视频数据的传输格式和时序，并且通常用于连接数字视频设备（如摄像头、数字视频采集卡等）与模拟视频设备（如显示器、录像机等）之间。

BT.656接口本身并不对视频格式进行编码或解码，它只负责传输数字视频数据。实际上，数字视频数据的编码格式可能是通过其他标准（如MPEG-2、H.264等）进行编码的，而BT.656接口则将编码后的数字视频数据转换为模拟视频信号输出。物理层采用的连接器为：

10针或20针FPC连接器：BT.656接口通常使用10针或20针FPC（Flexible Printed Circuit）连接器进行数字视频信号的传输。FPC连接器是一种柔性电路板连接器，适用于低密度、低速度的信号传输。

BT.656接口可以传输标准的SDTV（标清电视）和HDTV（高清电视）视频格式，包括但不限于以下常见的视频格式：

SDTV视频格式：

480i/576i：标准的480行/576行隔行扫描的视频格式
480p/576p：逐行扫描的视频格式，提供更好的图像质量

HDTV视频格式：

720p：逐行扫描的高清视频格式，具有1280x720像素分辨率
1080i：隔行扫描的全高清视频格式，具有1920x1080像素分辨率
1080p：逐行扫描的全高清视频格式，具有1920x1080像素分辨率

3.4 BT.601

是一种模拟视频传输接口标准，也称为ITU-R BT.601或CCIR 601。它定义了标准的模拟视频信号格式和传输方式，主要用于将数字视频数据转换为模拟视频信号或将模拟视频信号转换为数字视频数据。

采用4:2:2采样方式，即每个色度分量（U、V）的采样率是亮度分量（Y）采样率的一半。这样可以有效地减小视频数据的传输带宽。常使用BNC（Bayonet Neill-Concelman）连接器进行物理连接。它可以用于连接模拟视频采集卡、模拟视频监视器、模拟视频传输设备等。

适用于标清电视（SDTV）视频格式，并规定了基于YUV色彩空间的视频信号传输规范。它使用分量视频信号（Component Video），将亮度（Y）和色度（U、V）分离，以及同步信号进行传输。以下是BT.601接口的常见硬件接口：

BNC连接器：

BT.601接口通常使用BNC（Bayonet Neill–Concelman）连接器进行模拟视频信号的传输。BNC连接器是一种常见的同轴电缆连接器，它提供可靠的连接和较好的抗干扰性能。

RCA连接器

一些设备也可以使用RCA（Radio Corporation of America）连接器作为BT.601接口的模拟视频连接器。RCA连接器是一种常见的音视频连接器，通常用于传输复合视频信号。

S-Video接口：

这些接口可以用于连接支持BT.601标准的设备，如摄像机、视频录像机、视频监视器等。通过这些接口，模拟视频信号可以传输到其他设备进行处理、录制或显示。

3.5 视频模块接口（VMI）

VMI是一种用于连接视频模块和主处理器之间的接口标准。它定义了视频模块与主处理器之间的物理连接和通信协议，以便实现视频数据的传输和控制。VMI接口通常用于嵌入式系统中，其中视频模块可以是相机模块、图像传感器、视频采集卡等，而主处理器可以是嵌入式处理器、SoC（System-on-Chip）或其他集成电路。

VMI接口可以使用不同的物理连接方式，例如FPC（Flexible Printed Circuit）电缆、LVDS（Low Voltage Differential Signaling）等，具体取决于系统设计和视频模块的要求。以下是VMI接口的硬件接口：LVDS连接器：

VMI接口使用LVDS（Low Voltage Differential Signaling）连接器进行数字视频信号的传输。LVDS是一种高速、低功耗、抗干扰能力较强的差分信号传输技术。

需要注意的是，VMI接口是一种专门用于数字视频信号传输的接口标准，与模拟视频接口（如BT.601、S-Video）不兼容。VMI接口通常用于连接高清摄像头和智能设备芯片组，如手机、平板电脑、智能相机等。由于LVDS传输技术的优越性能，VMI接口可以支持高分辨率、高帧率的视频信号传输，能够满足日益增长的数字视频应用需求。

3.6 VESA VIP（视频接口端口，Video Interface Port）

是由VESA（Video Electronics Standards Association）制定的一种视频接口标准，用于连接显示器和视频源设备，以传输视频信号和音频信号。VESA VIP标准定义了一系列接口规范，包括物理接口、电气特性、数据格式等，旨在实现高质量的视频传输和接口互操作性，常用于连接计算机、显示器、投影仪和其他视频设备。

可以支持多种不同的视频格式，包括RGB、YUV、HDMI等。同时，VESA VIP还支持多通道音频传输，以满足复杂的音视频应用场景需求。物理层采用的连接器为：

3.8 GigE Vision

GigE Vision是由AIA制定的通信协议，用来实现在机器视觉领域利用千兆以太网接口进行图像的高速传输。需要的设备包括IP网络上各种软硬件摄像机、处理器、路由器等。它的硬件接口为RJ-45连接器：

该标准是基于UDP协议，与普通网络数据包不同之处在于应用层协议，应用层协议采用GVCP（GigE Vision控制协议）和GVSP（GigE Vision流传输协议），分别用来对相机进行配置和数据流的传输。图像采集系统软件的实现就是基于这两种协议。下图所示为TIP/IP协议和GigE Vision协议的对比：

GigE Vision定义了主机如何发现、控制千兆以太网相机以及从一个或多个GigE相机采集图像。GigE Vision标准充分利用千兆以太网的几个特征：

（1）采用5类双绞线，成本低，无需集线器就可以传输一百米，传输带宽高达125MByte/s

（2）网络化：组建一个网络，可以从多个相机采集图像，所有相机共享同一个带宽；

（3）支持巨帧模式：GigE Vision相机几乎都支持巨帧模式，运行数据包大小为9014个字节，传输大容量数据包效率高

3.9 USB3 Vision

USB3视觉(USB3Vision)是一种基于USB3.0通信协议的数字视频接口标准，由欧洲机器视觉协会(EMVA)领导的一组公司制定。

USB3视觉标准允许高速数据传输，稳定性和可靠性大大提高，是一个非常有前途的数字化工业相机接口标准。该标准不仅为数字化工业相机制造商提供了一种通用、快速、易于使用的接口标准，同时也为系统集成商和工业设计师提供了一个便捷的选择，来实现高速、高效率的视频数据传输和处理。USB3视觉标准还允许使用大量的深度图像处理软件和标准图形库(OpenCV等)，以便进行高级的图像处理。因此，USB3视觉标准是目前最为广泛接受和应用的数码工业相机接口标准之一。硬件层面的连接器为USB接口：

3.10 CoaXPress（CoaXial Express）

CoaXPress (简称CXP)是指一种采用同轴线缆进行互联的相机数据传输标准，主要用于替代之前的Camera Link协议，常见于科学相机、工业相机、医学图像、航空防务等场景。CXP是一个非对称的高速点对点串行传输协议，主要用于传输视频和静态图像，线缆多使用单条或多条同轴电缆。CXP易于集成，可以获得灵活可靠的性能，通过使用标准的同轴线缆，比如RG59 和 RG6规格（推荐使用RG6），并且图像、控制通讯、触发、电源都可以使用同一条线缆。

目前2.0标准的最高速度为单条lane 12.5Gbps，单条lane上除了传输图像数据之外，还可以传输低速控制信号(42Mbps，用于访问相机的寄存器配置)、也可以利用该线缆对相机进行供电，这个能力称为 “Power-over-Coax”，单条线缆最长可达100m。

CXP是一种点对点可扩展接口, 设备和主机之间的物理介质为75Ω同轴电缆，串行数据使用8b/10b编码。单条同轴线缆最高12.5Gbps的线速率，可以使用单条或者多条线缆，比如4条线缆可以最高提供50Gbps的数据速率（6.25GB/s）。较长的线缆长度，比如3.125 Gbps 速率下线长可以到100m，12.5Gbps速率下可以到35m。

以下是CoaXPress接口的硬件接口：

1、BNC连接器：

CoaXPress接口使用BNC（Bayonet Neill–Concelman）连接器进行数据传输。BNC连接器是一种常见的同轴电缆连接器，具有良好的抗干扰性能和可靠的信号传输。

2 DIN 1.0/2.3连接器：

CoaXPress接口还可以使用DIN 1.0/2.3连接器进行数据传输。这种连接器通常用于高频信号传输，适用于对带宽要求较高的应用场景。

3.11 Cameralink

用于数字摄像机和图像处理器之间高速数据传输的接口标准，它由三个版本组成：Base、Medium和Full，每个版本具有不同的带宽和分辨率支持，具有广泛的应用领域，如机器视觉、医疗成像、航空航天等。CameraLink标准还为设备厂商提供了一种互操作性的标准，使得不同厂商的摄像机和图像处理器可以相互兼容。

Camera Link是一个标准的接口协议，用于高速的图像数据传输，常被用在工业相机和图像处理系统之间。这个标准由自动视觉协会（Automated Imaging Association，简称AIA）在2000年发布，旨在实现各种厂家之间的高性能相机和图像处理卡的互通性。

以下是Camera Link接口的一些主要特点：

(1)高速数据传输： Camera Link接口能以极高的速度传输图像数据。它可以支持从20兆字节/秒（MBps）到850兆字节/秒（MBps）的数据传输速率，这使得它适用于高分辨率和高帧率的图像采集应用。

(2)简单的硬件接口： Camera Link使用一个标准的接口和电缆，使得连接和安装变得非常简单。一般情况下，Camera Link接口使用一个MDR-26（26针Mini D-Sub）或SDR-26（26针Shrunk Delta Ribbon）连接器。

(3)实时触发： Camera Link支持精确的硬件触发，这使得它能够在非常精确的时间点捕获图像。

(4)稳定和可靠：由于Camera Link是一个硬件接口标准，它比许多基于软件的解决方案更稳定和可靠。

(5)分为几个配置模式： Camera Link标准有三种配置：Base, Medium和Full。这些配置定义了不同的带宽和连接要求。

1)Base Configuration: 为单个Camera Link通道提供高达255MBps的数据传输。

2)Medium Configuration: 提供高达510MBps的数据传输。

3)Full Configuration: 提供高达680MBps的数据传输。

(6)功耗： Camera Link接口通过电缆提供供电，一般情况下，Camera Link相机的功耗较低。

(7)长距离传输： 基本的Camera Link系统的传输距离相对较短（一般在10米以内）。但是，通过使用特殊的扩展设备，如光纤转换器，可以显著增加传输距离。

Camera Link已经被广泛应用于各种需要高速和高分辨率图像传输的场合，如机器视觉、医疗成像、科学研究等。

以下是使用CameraLink接口协议的硬件接口：

Mini-CameraLink接口（Mini-CL）：Mini-CameraLink是CameraLink接口的一种常见形式，它使用了26针连接器。Mini-CL连接器具有紧凑的设计和高可靠性，适用于小型相机和便携式设备。

Full-CameraLink接口（Full-CL）：Full-CameraLink使用了高密度的MDR（Miniature Data Ribbon）连接器，通常为26针、34针或50针。Full-CL连接器适用于高带宽、高分辨率的图像传输需求。

好啦！今天的内容就整理到这里啦！希望对你有点帮助！

声明：本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容，请联系我们。转载请注明出处：【wpsshop博客】