analoge Videotechnik Das Wort Video stammt ursprnglich vom

analoge Videotechnik Das Wort „Video“ stammt ursprünglich vom lateinischen Wort „videre“ (= sehen), wird aber im heutigen (technischen) Sprachgebrauch fast ausschließlich für „bewegte Bilder“ genutzt. (das lateinische Wort „Audio“ (= hören) wird immer dann verwendet, wenn von Geräuschen, Tönen, Musik, . . die Rede ist) Grundsätzlich handelt es sich also bei jedem Bildsignal (egal welcher Art) um ein Videosignal. Achtung! Es gibt viele verschieden Arten von Bildsignalen! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 1

analoge Bildsignale unterscheiden sich in erster Linie durch: 1. Timing - Auflösung (Bildformat) - Horizontal- und Vertikal- Frequenz - Sync-Verarbeitung (separate sync / composite sync/ Sync. On. Green) - Aufbereitung (progressive / interlaced) Timingdaten werden in Normen festgelegt (VESA / VGA / PAL / NTSC /. . . ) 2. sonstige Eigenschaften - Anzahl der Leitungen - Steckerform und -art - Verwendung des Signals -. . 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 2

Beispiele für analoge Bildsignale - unendlich viele unterschiedliche Timings, trotz Normen (VGA, VESA, . . . ) - immer in Verbindung mit einem PC / Grafikkarte - meist progressive (non-interlaced) - umgangssprachlich: VGA-Signale - Computermonitore - Maschinensteuerungen - Kassensysteme -. . . - festgelegte Werte für alle Timingdaten Video-Signale - länderabhängige Norm-Unterschiede (PAL, - Cameras NTSC, SECAM) - Videorecorder / DVD-Player - meist interlaced (Zeilensprungverfahren) - Videoüberwachung - Im allgemeinen Sprachgebrauch - z. T. Endoskopie o. ä. werden nur diese Signale als „Video-. . . Signale“ bezeichnet! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 3

Hauptunterschied Der Hauptunterschied zwischen VGA- und Video-Signalen ist der verwendete Frequenzbereich! Video. Signale 25 k. Hz 11/30/2020 VGA- Controller Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 4 A XG U G A z. B. Horizontalfrequenz SX A XG G SV VG P N AL SE TS C C A M Video. Controller A 100 k. Hz A 15, 7 k. Hz VGA-Signale

Hauptunterschied Der Hauptunterschied zwischen VGA- und Video-Signalen ist der verwendete Frequenzbereich! Video. Signale 25 k. Hz 11/30/2020 VGA- Controller Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 5 A XG U A G SX A XG G SV VG P N AL SE TS C C A M Video. Controller A 100 k. Hz A 15, 7 k. Hz VGA-Signale

Übertragung von Bildsignalen Jedes VGA- oder Video-Signal (egal welche Norm !) kann auf viele verschieden Arten übertragen, und am Bildschirm angeschlossen werden. Die Übertragungsarten unterscheiden sich auf den ersten Blick vor allem von der Anzahl der verwendeten Leitungen und von der Art des verwendeten Steckers. Die Unterschiede der Übertragung haben immensen Einfluss auf die Qualität des Bildsignales und somit auf die Bildqualität! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 6

Übertragung von Bildsignalen Jedes Video- oder VGA-Signal (egal welche Norm !) kann auf viele verschieden Arten übertragen und am Bildschirm angeschlossen werden. Die Übertragungsarten unterscheiden sich auf den ersten Blick vor allem von der Anzahl der verwendeten Leitungen und von der Art des verwendeten Steckers. Die Unterschiede der Übertragung haben immensen Einfluss auf die Qualität des Bildsignales und somit auf die Bildqualität! Die Art der Übertragung kann keinerlei Rückschlüsse auf das verwendete Signal oder die Norm (Timing, . . ) geben! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 7

Normen für VGA-Signale Obwohl es bei VGA-Signalen unendlich viele verschiedene Timings gibt, spricht man von gewissen Standard-Timings, welche jedes Gerät verarbeiten können sollte. In den Standard-Timings sind Auflösung, Frequenzen, . . genau spezifiziert und festgelegt. Selbst wenn nur Kleinigkeiten von diesen Standards abweichen, handelt es sich nicht mehr um Norm. Timings, sondern um kundenspezifische Timings. Die meisten Standardtimings für den PC-Bereich sind nach VGAoder VESA- Norm spezifiziert. (VGA, SXGA, UXGA, . . . ) 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 8

VGA-Signale Der gebräuchlichste Stecker für analoge VGA-Signale ist der 15 -pol. Sub-D Stecker. Dieser Stecker unterstützt DDC, d. h. die Plug -and-Play Fähigkeit von Monitoren Monitorseitig werden manchmal auch BNCStecker eingesetzt. Es ist keine Möglichkeit für Plug-and-Play gegeben! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 9

Übertragung von VGA-Signalen Ein Bildsignal besteht grundsätzlich immer aus Bildinformation (RGB) und Synchron-Information (H-sync & V-sync) Völlig unabhängig vom verwendeten Stecker können die Sync. Signale auf 3 verschiedene Arten übertragen werden. - Separate sync - composite sync - Sync On Green 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 10

Separate sync bedeutet, daß (ausser den 3 Farbsignalen) die beiden Sync-Signale separat übertragen werden. Es werden zur Übertragung des Bildsignales also 5 Leitungen benötigt. 5 x BNC R 15 -pol Sub-D G B H Zusätzlich werden noch DDC-Leitungen mitgeführt! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 11 V

Composite sync composite sync bedeutet, daß (ausser den 3 Farbsignalen) beide Sync-Signale auf einer gemeinsamen Leitung zusammenfasst übertragen werden. Es werden zur Übertragung des Bildsignales also 4 Leitungen benötigt. 4 x BNC 15 -pol Sub-D R Zusätzlich werden noch DDC-Leitungen mitgeführt! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 12 G B HV

Sync On Green bedeutet, daß die beiden zusammengefassten Sync. Signale nicht auf einer eigenen, sondern auf der Farbleitung „Grün“ mit übertragen werden. Es werden zur Übertragung des Bildsignales also nur 3 Leitungen benötigt. 3 x BNC 15 -pol Sub-D R HV&G B Zusätzlich werden noch DDC-Leitungen mitgeführt! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 13

25 k. Hz A XG G A U SX XG A A G SV VG A 100 k. Hz VGASignale P N AL T SE S C C A M 15, 7 k. Hz 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 14 Video. Signale

Normen des Video-Signals In den landesweit gültigen Video-Normen sind alle relevanten Timingdaten (Auflösung, Frequenzen, Signal-Aufbereitung. . ) festgelegt. Diese Normen sind verbindlich und werden u. a. bei Videocameras, DVD-Playern, Fernsehern oder bei TV-Übertragungen eingehalten! PAL: Standard in z. B. Deutschland, überwiegend Westeuropa NTSC: Standard vor allem in USA und Japan SECAM: Standard u. a. in Frankreich und Osteuropa, Russland, . . . Die 3 Normen unterscheiden sich vom Timing nur relativ geringfügig, von der Signalaufbereitung jedoch erheblich. 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 15

Unterschiede von Video-Normen Die wichtigsten Merkmale der einzelnen Normen PAL: - 625 Zeilen - 50 Hz V-Freq. - interlaced - 4, 43 MHz FHT NTSC: - 525 Zeilen - 60 Hz V-Freq. - interlaced - 3, 58 MHz FHT SECAM: - 625 Zeilen - 50 Hz V-Freq. - interlaced - 4, 25 / 4, 4 MHz FHT Die Normen sind nicht zueinander kompatibel! Ein SECAM-Signal kann z. B. nicht auf einem PAL- oder NTSC-Gerät dargestellt werden, . . ! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 16

Übersicht der Übertragungsarten Die gebräuchlichsten Übertragungsarten für Videosignale sind FBAS-Signal auch „composite-Signal“ / engl. Bezeichnung: CVBS Y/C-Signal auch „S-Video“ YUV-Signal auch YCb. Cr-Signal oder „Komponenten-Signal“ RGB-Signal 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 17

FBAS-Signal Das Farb. Bild. Austast. Synchron-Signal (engl. : CVBS) wird auch als „composite-Signal“ bezeichnet, und ist das am häufigsten genutzte Videosignal. Alle Farb- und Sync-Informationen sind zusammengefasst und werden auf nur 1 Leitung übertragen. Da sich die Signale gegenseitig beeinflussen, ist die Bildqualität relativ schlecht. Wenn es sich um ein schwarz-weiss-Bild handelt, fehlen Farbinformationen (Burst), und das Signal heisst nur noch „BAS-Signal“. Häufig eingesetzte Stecker: 1 Cinch / RCA 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 18 1 BNC

Y/C-Signal Das Y/C-Signal wird auch als „S-Video-Signal“ bezeichnet, und ist ebenfalls sehr verbreitet. Helligkeitsinformation (Y) und Farbinformation (C) werden getrennt voneinander übertragen (2 -adriges Kabel), dadurch wird eine wesentlich bessere Bildqualität als bei FBAS-Signalen erreicht. Wenn es sich um ein schwarz-weiss-Bild handelt, wird die Farb. Leitung (C) nicht benötigt. Das Signal entspricht dann dem BASSignal. 4 -poliger Mini-DIN-Stecker („Hosiden-Stecker“) Fast immer eingesetzter Stecker: 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 19

YUV-Signal (auch YCb. Cr) Das YUV-Signal findet eigentlich nur bei hochwertigen DVD-Playern o. ä. Verwendung. Bildschirme haben relativ selten YUV-Eingänge! Die Qualität des Bildsignales ist sehr gut! Neben dem Helligkeitssignal Y werden 2 sog. Farbdifferenzsignale U (Cb) und V (Cr) übertragen. Die Sync-Informationen werden auf der Y-Leitung übertragen. Angeschlossen werden YUV-Signale meist über 3 Cinch- oder BNCStecker. Das Helligkeitssignal auf dem Y-Stecker entspricht 100%ig einem BAS-Signal! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 20

RGB-Signal Das RGB-Signal wird vor allem bei Videorecordern und DVDPlayern eingesetzt. Bildschirme haben ganz selten RGB-Video. Eingänge! Die Bildqualität ist sehr gut! Neben den 3 Farben RGB werden die Sync-Signale entweder als „separate sync“, „composite sync“ oder „SOG“ übertragen. Das RGB-Video-Signal entspricht eigentlich einem VGA-Signal, jedoch mit dem Unterschied, dass es sich um ein Video-Timing (=> anderer Frequenzbereich!) handelt. Sofern der VGA-Controller Video-Frequenzen verarbeiten kann, kann dieses Signal direkt auf den VGA-Eingang gegeben werden. Hier werden meist (je nach sync) 3, 4 oder 5 BNC-Stecker verwendet. 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 21

Die Video-Norm „PAL“ PAL: - 625 Zeilen - 50 Hz V-Freq. - interlaced - 4, 43 MHz FHT NTSC: - 525 Zeilen - 60 Hz V-Freq. - interlaced - 3, 58 MHz FHT SECAM: - 625 Zeilen - 50 Hz V-Freq. - interlaced - 4, 25 / 4, 4 MHz FHT „PAL“ ist der westeuropäische Standard für Video 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 22

Die Video-Norm „PAL“ 625 Zeilen Die Bildgröße (Zeilenanzahl) von den 625 übertragenen Bildzeilen enthalten nur 574 (576) Zeilen das eigentliche Bild! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 23 Die restlichen 51 Zeilen sind nicht sichtbar! Sie werden u. a. zur Bild. Synchronisation gebraucht. Wenn sie sichtbar wären, würden sie als „schwarze“ oder als flackernde Fläche erscheinen.

Die Video-Norm „PAL“ Die Bildgröße (Zeilenanzahl) von den 625 übertragenen Bildzeilen enthalten nur 574 (576) Zeilen das eigentliche Bild! Wenn weniger als 574 Zeilen sichtbar wären, würde ein Teil des Bildes „abgeschnitten“ werden. Je nach dem wieviel Bild fehlt, ergeben sich ggf. sichtbare Geometriefehler. 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 24

Die Video-Norm „PAL“ Das Zeilensprungverfahren Sinn und Zweck des sog. Zeilensprungverfahrens ist es, ein flackerfreies Bild zu erhalten. Dazu wird das Bild in 2 „kamm-artig“ ineinander verschachtelte Halbbilder geteilt und dann zeitlich nacheinander dargestellt. Wie die allermeisten Videosignale wird auch PAL „verschachtelt“ (eng. : interlaced) übertragen. 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 25

Die Video-Norm „PAL“ Beim Zeilensprungverfahren wird zuerst das erste Halbbild dargestellt. Dazu werden alle ungeraden Zeilen genutzt. 1 3 5 7 9 11 13 15 17. . 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 26

Die Video-Norm „PAL“ Anschließend wird das zweite Halbbild dargestellt. Dazu werden alle geraden Zeilen genutzt. 2 4 6 8 10 12 14 16 18. . 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 27

Die Video-Norm „PAL“ Diese beiden Halbbilder werden abwechselnd jeweils 25 mal je Sekunde dargestellt. Dadurch ergeben sich 50 Halbbilder je Sekunde. 1 3 5 7 9 11 13 15 17. . 11/30/2020 2 4 6 8 10 12 14 16 18. . Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 28 Dies entspricht der Vertikal(Bildwiederhol-) Frequenz von 50 Hz. Die Horizontal- (auch Zeilen-) Frequenz errechnet sich aus der Anzahl der Zeilen mal der Vollbildfrequenz. 625 Zeilen x 25 Hz je Vollbild = 15, 625 k. Hz Horizontalfrequenz

„progressive scan“ Im Gegensatz zu „interlaced“ Videosignalen gibt es (relativ selten) auch „non-interlaced“ Videosignale. Bei diesem „progressive scan“ werden die Zeilen der Reihe nach übertragen. Es gibt dabei keine Halbbilder! Die entspricht NICHT der PALNorm, d. h. ein Videomonitor mit PAL-Eingang kann dieses Signal nicht darstellen! 11/30/2020 Siegfried Riegel © SR SYSTEM-ELEKTRONIK Gmb. H Folie 29