DVD三种视频端子的特点和应用--电子技术资料

DVD三种视频端子的特点和应用

一、问题的提出

DVD机以极快的发展速度，三年之内，就从第一代上升到第三代。现在，先锋等公司已生产出第四代DVD机。作为DVD机的视频输出端子，在第二代时，大部分机型为复合端子和S端子，少数高挡机种中才使用了色差输出端子。而到了第三代，各厂家的各型号DVD机，除了少数特意生产的平价机外，都普遍增加了色差端子。作为DVD机的图像显示器，普遍采用的是电视机。稍早的电视机主要使用RF射频输入端子，后来有了AV输入端子，高挡些的电视机才有了S输入端子。至到1997年，才有索尼的KV-EF29M90“贵翔”完全平面特丽珑电视机作为第一台有色差输入端子的电视机问世。现在，为适应DVD机快速发展的需要，已有不少牌子的电视机增设了色差输入端子。

在这种形势下，对于DVD机的视频输出，采用复合端子（Composite）、S端子或色差端子（Component）的三种不同情况到底对图像清晰度和色纯度等图像质量效果有无影响的问题，出现了一些意见不一的报导，使没有亲自比较过的消费者产生了疑惑，并造成一些人在选购DVD机和电视机时，出现了对是否要特别坚持购买有S端子和色差端子的机子的争论。

本文就从三种不同视频端子的原理和造成不同意见的原因进行一些分析，以便解决上述问题。

二、原理

1. 电视机的视频信号转换过程

电视机的视频信号转换过程见图1上半部。来自于天线的信号经“高频解调电路”解调，得到复合信号（Composite Signal），然后经亮度（Luminnance）信号（简称Y信号）和色度（Chrominace）信号（简称C信号）的“亮色分离电路”，将其分解为Y信号和C信号各自独立的信号，再经“色度解调电路”将C信号分解为色差信号CR和CB，这两个色差信号再经“反矩阵电路”分解为最后输出至显象管的电视三原色信号R、G、B，从而完成了电视信号由接收到显示的整个过程的转换。

其中，R代表红色，G代表绿色，B代表兰色。这三种颜色之间有一种比例关系，即大约用3份红、6份绿和1份兰复合起来，即成为白色，白色即为亮色，则有：将某一种颜色的比例值，减去白色比例值之差，即为该种颜色的色差或色差分量。因为有三种原色，所以可以产生三种色差，即CR、CB和CG，将它们分别表示如下：

Y=0.3 R+0.6 G+0.1B （1）

红色差 CR＝R－Y＝0.7R－0.6G－0.1B （2）

兰色差 CB＝B－Y＝0.3R－0.6G＋0.1B （3）

绿色差 CG＝G－Y＝0.3R＋0.4G－0.1B （4）

由于在Y、R、G、B四个量中，若已知3个量，即可得到第4个量。这里将绿色G作为第4个量，即：

0.6G＝Y－0.3R－0.1B （5）

由（5）式可求得G。所以，在电视颜色处理时，统一了略去CG而保留CR、CB的办法，这样，只要有了Y、CR和CB，即可得出三原色R、G、B。这种用色差分量输出的方式，为准分色输出，还要经过反矩阵电路，将亮度信号Y和色差分量CR、CB还原出三原色，分别用R、G、B单色输出时，才是最终的输出。那么在整个过程中有3个结点。如果有另外的视频信号从这些结点输入，则因输入的结点不同，将得到不同的图像保质效果。具体如下：

第1个结点为A点，即复合信号结点。若在这里进行视频信号的输入，可能会带来由于后面的YC分离电路和色度解调电路的不佳而产生亮色干扰，劣化图像质量。第二个结点为B点，即为亮、色信号已分离的结点，即S端子输入点。在这里进行视频信号的输入，可以减少前面YC分离电路造成的劣化，相对于复合结点的输入的情况能好一些，但是，也还会因再后面的色度解调电路而产生相位偏差等情况，仍然存在劣化信号的可能性，也不是最理想的输入点。第三个结点为C点，即色差信号输入点。在这里，可以躲避掉前面YC分离电路和色度解调电路对图像质量的劣化作用，理应获得更为优质的图像，是最好的结点。

2. DVD机的视频信号转换过程

图1下部是DVD机的视频信号电路流程图。从图中，可以看出：DVD机中，光头从碟片上读取的信号，首先经过MPEG2解压缩电路进行解压，还原出解压后的Y 、CR和CB信号（MPEG2本来就是由色差信号进行压缩编码的），然后进入带宽数码滤波器，将8Bit/13.5MHz信号提升为10Bit/27MHz，输出提高了带宽的Y、CR和CB信号。然后，又经数/模转换器将数字信号变为模拟信号，与此同时将色差信号CR、CB合成了复合色度信号C。C信号和Y信号经过模拟信号滤波后，又进入Y/C亮色合成电路，最终变成复合信号。

在DVD机的视频信号转换过程中，与电视机的A、B、C结点对应的有a、b、c结点。其中，a结点可以输出复合信号，成为复合视频输出端子（V端子）。由于它已经过前面YC合成电路和数/模转换电路的两级影响，得到的图像质量最差。b结点为输出Y、C分离信号处，成为亮色分离的S输出端子。由于它只受前面数/模转换电路的一级影响，得到的图像质量有所改进，但还不理想。c结点输出的为亮度信号Y和色差信号CR和CB，成为色差输出端子。这样我们抛去了c点前面的a和b两结点前电路的影响，从这里输出的信号，没有受到劣化，可得到相对最好的图像。

3. 电视机和DVD机的共同影响作用

将上面图1的电视机与DVD机的电路分析和输出、输入端子的位置结合起来看，情况更为明确了。因为在使用不同的输入/输出端子时，不是单一的受电视机中或DVD机中的电路的影响，而是同时受到电视机和DVD机相关电路的影响，简单的说，其影响的大小增加了2倍。具体说来是这样的：使用复合端子进行输出、输入的效果最差，因为信号多通过了4个电路（电视机和DVD机各2个）；使用S端子的效果居中，因为信号只多通过了2个电路（电视机和DVD机各1个）；使用色差分量端子（Y、CR、CB 端子）的效果最好，因为信号相当于直通，没有受到有关电路的劣化影响。

三、为什么对三种端子的图像效果反映不一

对DVD机用复合端子、S端子或色差端子，在电视机上所得到的图像质量（清晰度、色纯度和其他图像指标），使用和比较过的人结论不一样，反映到有关媒体上，各说不一。当然，首先肯定，多数人还是认为三种端子的效果从理论上到实际效果上都是从优到差按色差端子（亦称分量端子）、S端子、复合端子来排的。但也有文章反映，说色差端子相对S端子对图像的改善看不出来，而S端子相对于复合端子的改善还明显些；另外的文章却说，S端子改善不明显，而色差端子起作用；最为极端的，认为三种的效果差不多的，S端子和色差端子均不起作用。

为什么会得出如此多样的、不同的结论呢？

我认为，世界上没有绝对的东西，任何事情的结果，都是因条件而有所差异的。虽然，从电视机和DVD机的电路流程图来分析，说明了三种端子是按色差→S→复合的顺序可能得到前者比后者好的效果，但也得看具体情况，不能一概而论。据分析，主要有如下四方面的因素影响到三种端子的效果：

1. 电视机的质量：如果电视机的电器质量很好，采用了多种改善画质的数字电路，如数字梳状滤波器等，几个关键部份电路对信号的转换并未明显劣化电视信号，那么，躲避S端子前的或色差端子前的电路，其作用不大。在这种情况下，可得到用三种端子得到的图像效果差不多的结果，但这时的图像质量均是很好的。再者，还要看显像管的质量，如果显像管质量差，即使因用不同的端子产生了影响信号质量的效果，但最终在屏幕上没能体现出来，也会出现三种端子情况下图像质量差不多的结果，但这时的图像质量均较差。如果电视机中S端子前面的电路或色差端子前的电路有优有劣，那么，其劣化作用将会有的大，有的小，则会得到或认为S端子有作用，或认为色差端子有作用，或认为S端子和色差端子作用都不明显的不同结果。

2. DVD机的质量：与电视机的情况类似，若有关电路的质量都很好，其劣化作用小到用肉眼观察图像看不出明显差别来，认为S端子、色差端子不起作用，这也是可能的。同样，若因在S端子前或色差端子前各自的电路质量有差异，对视频信号的劣化作用不一样，从而得到或认为S端子有作用而色差端子无作用的结论，或认为S端子无作用而色差端子有作用的结论，也是可以理解的。

3. DVD碟的质量：本来，由于电视机和DVD机的有关电路的元器件不可能很差，三种端子由于各自的中间介入电路元器件对信号的劣化作用不会很大，所以用清晰度本身不高的碟子作比较，就难以看出使用三种端子的图像差别。我曾用VCD和LD作过S端子与复合端子的比较，均没看出图像质量的明显差别来；而用清晰度可达540线的DVD机，并用《Video Essentials》（视频基础）专用DVD测试碟（该碟详情另作专文介绍），对复合端子和S端子作比较，可以明显看出区别来。所以，一般认为，水平清晰度要在350~400线以上，才可以看出S端子相对于复合端子的差别来。如果随便使用一张碟子，而且是在活动图像作比较时，有可能看不出差别。那么，就要求切切实实达到500线的DVD碟来试机才可靠。最好用专用的测试碟。

4. 换接端子连接时的操作方法和人眼对图像质量差异的判别能力（敏感性）

如果换接插头的动作太慢，或操作者又要到机子背后去操作，又要再跑到屏幕前去观察等，都难以“记住”变换以前的图像效果，得不到确切的结论。如此等等。

总之，从理论上来讲，色差端子好于S端子，S端子好于复合端子，这是没有什么可值得怀疑的。至于由于各自的器材特点、各人的观察方法和各自观察能力不同引起的主观评价结果不一，是可以理解的。因此，当自己不能区别出使用不同视频端子的图像质量差别时，不能埋怨别人介绍S端子和色差端子的优点是在吹牛。

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