【實作實驗室】看懂類比視訊 CVBS 的同步訊號

Posted By StrongPiLab on 12 月 1, 2020 in 實作派StrongPiLab, 教學文 | 0 comments

作者：實作派

類比視訊訊號又稱為 CVBS（Composite Video Baseband Signal），它的每一條掃描線，只有一部分會顯示在螢幕上，也就是 active video，在 active video 之前則稱為 Horizontal Blanking，顧名思義這段區間不會顯示在螢幕上（這段的波形則稱為 H sync，它具有讓電視同步的作用，能穩定水平畫面），這部分可參考【實作實驗室】AV 端子訊號解析，原來 Composite Video 訊號長這樣。

H sync 水平同步訊號

我們先標註一些 video 波形的專有名詞，請看下圖：

H sync in CVBS（圖片來源：實作派提供）

上圖中標註 Sync Tip 的波形就是水平同步（Horizontal Sync）訊號，它用來讓電視知道哪裡是掃描線的開頭，正確的說法是 H sync 的負緣處為掃描線的開頭。示波器會以這裡為觸發點，電視機也會以這裡作為掃描線的起點。

V sync 垂直同步訊號

每張畫面都是一條條的掃描線組成，但電視總需要知道誰是第一條，因此 CVBS 利用每個畫面的前 9 條掃描線來作為判斷畫面開頭的依據，這 9 條掃描線有固定的形狀，足以讓電視辨認。

NTSC 的垂直同步訊號（圖片來源：實作派提供）

色彩訊號

在 H sync 右邊有大約 8~10 個 cycle 的弦波稱為 color burst，它的中文名稱叫做繫色訊號，只是我從來沒聽人說過中文，大家都直接稱呼 color burst，以 NTSC 的 color burst 的來說，頻率是 3.579545 MHz，以 PAL 系統來說，color burst 的頻率是 4.43361875 MHz，用來作為 active video 色彩訊號的比較基準，意思是說後面 active video 區段的波形，只要頻率與 color burst 相同，電視就認定是色彩訊號，並且會比對 burst 與 active video 的相位，而比對之後的相位差就是彩色訊號，所以顏色訊號是用相位的角度 0~360度來觀察。

你可能已經想到，是否有可能畫面本身的明暗間隔，轉化成掃描線的訊號時，頻率剛好就落在 color burst 的範圍內，造成誤判為顏色訊號。沒錯，的確有這種可能，因此在類比電視系統中，若拍攝直條紋的衣服，就非常容易出現色偏。

色偏現象

下面兩張圖都是同一個 PAL 系統測試畫面，差別只是用色差輸出與 CVBS 輸出，由於 CVBS 是將輝度 Luma 與色彩訊號 Chroma 合併在一起，所以當畫面本身的輝度訊號頻率落在 4.43 MHz 時，就會被解釋成彩色，於是就如下面第二張圖出現色偏，這種現象相信各位在某些早期的電視上都看過，若劇中人穿的是直條紋襯衫，他的衣服就會出現若有似無的彩虹現象，也就是色偏。