细说S端子[转贴]

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　　一般来说，在高价位的电视机、录放机、影碟机、投影电视系统上面，我们常常会发现它们的影像输出及输入端子，除了一般通用的RCA同轴端子之外，另外还具有一组或多组S端子。S端子对于AV玩家而言，它可能代表使用之后可以获得较高品质的影像讯号，就如同音响玩家对于平衡式线路的认知一般，大家仅知道S端子以及平衡式线路可以得到较好的影像及声音品质，至于S端子以及平衡式线路的原理为何，可能真的没几个人搞的清楚。到底为什么要使用S端子？S端子的原理是什么？您知道妥善利用S端子还可以改善不少AV器材的视讯品质吗？本期的「康年谈电视」就让我们一起来好好的认识S端子。在正式介绍S端子之前，我们必须先厘清几个Video名词以及Video讯号的基本观念，这些名词在一般AV器材上都会常常见到，想必大家也是耳熟能详的，在了解这几个名词之后我们再进一步的来解说S端子，如果您实在对这些Video的基本概念没什么兴趣，您也可以直接跳到后面有关S端子以及Y/C分离的部份。

 

　　NTSC

 

　　大部分的AV玩家都知道NTSC（美国国家电视系统委员会）代表了一种目前世界上广为采用的电视系统标准，事实上，NTSC是由EIA（美国电子工业协会）所发起及创办的。NTSC也曾经订定了单色（黑白）电视标准，并且于1941年经FCC（美国联邦通信委员会）通过并认可了这个标准。其实在1949年左右，彩色电视广播仍在实验阶段，那时候有两个强有力的竞争者RCA与CBS正在竞标美国彩色电视机的标准，最后，NTSC采用了RCA的标准并予以修改，FCC也认可了NTSC的标准，使得NTSC为包括美、加、日本、我国及许多西半球国家所共通的彩色电视标准。CBS为什么会失败呢？其中一个主要的关键则是因为CBS彩色电视系统和原有的黑白单色电视系统并不兼容，今日NTSC电视系统的相关产品：录像机、影碟机、摄录机……都可以和黑白单色电视完全兼容，这些都在当年即定下了奠基，RCA采用了令人颇为惊异的技术在原有黑白单色电视有限的频宽内达到传送彩色影像的目的，即使以今日的科技看起来，NTSC彩色电视系统的发明仍是相当不可思议，后来的电视立体声、MTS双语功能其实早在1949年就已经奠定了技术基础。

 

　　Video讯号的频宽

 

　　在音响器材的标示上我们常常可以看到频率响应这个名词，Audio的频率响应可以用空气震动的速度来表示，震动的越快频率越高，震动的越慢频率越低，当然了，人的耳朵只有一定的聆听频率，一般音响高传真器材所要求的20～20,000Hz代表着音响器材所追求的一个通范标准。至于Video讯号我们可不可以用频率响应来表示呢？事实上Video讯号通常也用频率响应来表示，不过此处的频率响应和Audio讯号的频率响应是有差别的，如果我们将频率响应换成频宽，可能比较容易厘清Audio与Video讯号之间的差异。

 

　　我们都知道电视机的影像讯号是靠着电视摄影机不断扫描所重现的画面，每个画面共有525条扫描线，扫描的速度是每秒三十个图框（NTSC制），为了避免电视画面的闪烁，电视画面的扫描实际上是采用奇偶两个图场交织扫描而成，所以一个图框实际是包括了两个图场交错而成。换算起来，每秒钟电视机实际上共扫描了262.5×60=15750条水平扫描线，NTSC系统的水平扫描频率15.75KHz就是这么算出来的。为了要能传送电视摄影机扫描下来的影像讯号，Video讯号大约需要4.2MHz的频宽来记载影像信息，远比Audio讯号所需要的频宽要来的高。

 

　　RF讯号

 

　　这两年来AV玩家对于RF可说是相当注目，其原因倒是蛮有意思的，那是因为具有AC-3输出的影碟机采用的正是RF输出，这个RF输出到底代表着什么意义呢 ？其实RF的原理非常的简单，就好象三家电视台所拍摄的电视节目其频宽都是4.5MHz，拍好的电视节目在把它发射之前，都要先把它加上一个固定频率的载波，此时的讯号即称之为RF讯号，以较高频率发射对电视台而言是比较有效率的，再加上不同的电视台可以加上不同的载波，如此一来电视调谐器只要针对不同的载波频率，即可检测不同的RF信号，以恢复原来的影像讯号。如此一来，您该了解RF到底代表着什么意义了吧！对了，Audio讯号也可以加上载波以变成RF讯号，从广播电台所发射出来的讯号即是RF讯号，收音机的原理和电视机的原理可说是大同小异，只不过电视调谐器除了要接收声音之外还要接收影像画面。这下子朋友们应该可以明白到底录像机、电视机上面的AV端子和RF端子彼此之间的差异了吧！总而言之，只要我们能把包含声音及影像的RF讯号利用调谐器将载波去掉，再从讯号中分离出影像及声音讯号，就可以从AV端子输出不含载波的标准影像及声音讯号了。

 

　　至于AC-3影碟机为什么使用RF来输出AC-3讯号，实在是一种折衷的方法，因为AC-3的5+1声道Audio讯号都是数字讯号，在现有的影盘片上面实在已经找不到地方可以记录AC-3数字讯号了，为了想办法能在影盘片当中记录AC-3讯号，只得从影盘片当中通常都不使用的模拟音轨下手了，但是AC-3都是数字讯号啊，怎么把它记录在模拟音轨呢？于是杜比工程师们将AC-3的串行数字讯号加上一个2.8MHz的载波（2.8MHz正是影盘片上用来记录模拟右声道的频段），以便顺利的将AC-3讯号记录在影盘片之上了。对了，由于AC-3影碟机的RF输出其载波高达2.8MHz，玩家们在连接AC-3影碟机到AC-3处理器时千万别忽略了讯号线的接头以及讯号线本身的品质。

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　　Video讯号是怎么组成的 fficeffice" />

 

　　前面我们曾经谈过，NTSC彩色电视系统和原有的NTSC黑白电视系统是完全兼容的，单纯的黑白（单色）影像即需要大约4.2MHz左右的频宽才能传送黑白Video讯号，彩色影像的信息量高于黑白电视，它是怎么将彩色讯号挤在这4.2MHz左右的频段呢？

 

　　事实上彩色影像讯号是由R、G、B三种色讯号组合而成的，经由其中不同比例的搭配以组合成各式各样的颜色，这三种讯号我们称之为色度信号（C信号）。除了色度信号之外，彩色影像讯号还包括了亮度信号（Y信号），亮度信号代表了影像的亮度变化，亦即相当于黑白影像的亮度细节。所以我们可以这样来定义黑白影像讯号、彩色影像讯号、彩色电视机、黑白电视机之间的关系。

 

　　黑白电视机：它可以接收黑白影像讯号以及彩色影像讯号；当它在接收彩色讯号时，仅接收Y讯号而不接收C讯号。

 

　　彩色电视机：它可以接收黑白影像讯号以及彩色影像讯号；当它在接收黑白广播电视节目时，由于RGB都是定比例，可以利用RGB三色影像管重现黑色及白色。

 

　　黑白影像讯号：不包含C讯号的影像讯号。

 

　　彩色影像讯号：包含Y以及C讯号，但是包含C讯号的彩色影像讯号仍可藉由RGB三色组合而成黑白的影像。

 

　　彩色视频讯号虽然包括了R、G、B以及亮度讯号，但是彩色讯号在实际传送时，并不是将电视摄影机所拍摄下来的R、G、B讯号像黑白摄影机一般直接送出，因为这样一来需要高达18MHz的频宽才能承载得了这么多的影像信息，如此一来不仅非常浪费频道，也会使得彩色电视和黑白电视彼此拥有不同的频宽，彼此的节目不能互通。为了解决上述问题，NTSC采用多任务通信的技术以及人眼对色彩的特殊性质，加以巧妙的运用。因此，前面我们所提到的亮度信号（Y信号），实际是由30％的红色加上59％的绿色再加上11％的蓝色所混合而成的，因为人眼对于红、蓝、绿三原色拥有不同的感受程度，这个经由不同比例所组合而成的Y信号恰好可以重现黑白影像的真实灰阶感（在黑白电视系统中，并没有Y、C讯号这两个名词，这里的Y信号仅是和黑白电视系统的影视讯号拥有相同的特性，并非完全相同）。

 

　　彩色电视讯号中的C讯号是怎么产生的呢？我们先来算算R-Y及B-Y两项。

 

　　因为Y=0.3R+0.59G+0.11B

　　所以R-Y=R-0.3R-0.59R-0.11B=0.7R-0.59G-0.11B

　　同理可得B-Y=-0.3R-0.59G+0.89B

 

　　NTSC当初在发展彩色电视机时真的是相当厉害，由于C讯号是由RGB三色组成的，有了R-Y以及B-Y之后只要再经过一个矩阵运算电路即可获得G-Y讯号了。其方法如下：

 

　　因为Y=0.3R+0.59G+0.11B

　　所以0.3R+0.59G+0.11B-Y=0

　　亦即0.3R+0.59G+0.11B-(0.3Y+0.59Y+0.11Y)=0

　　0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)=0

　　所以G-Y=-(0.3/0.59)(R-Y)-(0.11/0.59)(B-Y)=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)

 

　　怎么样！如此一来，只有具有Y、R-Y、B-Y三个信号即可发射出彩色影像讯号了，NTSC够厉害了吧！R-Y、B-Y的C讯号表示方式虽然已经让我们叹为观止，但是NTSC电视系统中电视台发射的讯号并不是采用R-Y、B-Y的色度讯号，而是采用另一种I、Q解调法。I、Q解调法是利用色彩的三个特性：色相、彩度、亮度之间的关系所绘制的析色图所演算出来类似R-Y、B-Y的色度表示法。在I、Q信号系统中，其色度信号与R-Y、B-Y所合成的信号完全相同，只是I、Q信号的矩阵模拟电路较为复杂，电视台在发射节目时大都采用I 、Q信号调变的方式。

 

　　那么彩色NTSC电视系统到底是怎么把Y讯号以及C讯号放在兼容于黑白电视系统的4.5MHz的频宽带之内呢？其实NTSC是利用了副载波的原理巧妙的将C讯号间置记录在Y信号的高频端3.579545MHz之上，以避免干扰了Y讯号，这就是我们一般常听到的3.58MHz彩色信号。把这个观念转换为传统黑白电视系统时，Y信号就好比原有黑白系统的影像资料，C讯号则是附加在Y信号的高频段之中，C信号安插在Y信号的间置方法有点像一把梳子，Y讯号以及C讯号就像是两把梳子交互齿合一般，如此一来，不仅NTSC彩色电视可以和原有的黑白电视兼容，又不须占用多余的频道，实在很难想象它是在1949年左右即发展出来的技术。

 

　　电视台是如何发射电视节目的

 

　　从电视台发射的电视节目讯号除了大约4.5MHz频宽的影像讯号之外，尚包括了0.25MHz频宽的声音讯号。我们以电视频道的第三频道为例（图一）：该频道是利用60MHz到66MHz之间的6MHz频道内进行广播，为了避免各频道之间彼此受到干扰，每个频道仅使用了4.5MHz（影像）+0.25MHz（声音）的频宽，剩下来的1.2&127;5MHz空白频宽是用来干什么的呢？就是为了维持上下频道彼此之间的净空。想想目前FM地下电台为什么常常会彼此干扰呢？就是因为地下电台没有保持每个FM电台频道之间的空白频段，甚至想在各合法电台之间的空白频道之中插队挤入地下电台的节目，这也是大部分地下电台收讯品质不佳的主要原因。

 

　　电视机是如何回放影像的

 

　　电视台发射的电视节目经过天线接收、调谐器调变为声音及影像讯号之后，影像讯号第一件要做的处理工作即是将影像讯号的Y信号以及C信号分离出来，由于彩色电视机映像管必须采用RGB三色同时输入讯号，因此如何将Y、C混合的影像讯号分离为独立的Y、C讯号即成为电视机非常重要的工作之一。

 

　　重点来了，除了电视台发射的节目之外，无论是录放机、影碟机抑或是其它标准NTSC Video器材所记录的影像资料，都是和NTSC电视的标准影像完全兼容的，既然是标准的NTSC影像，影像成份中的Y信号以及C信号都是混合在4.5MHz的频宽之内的。一般的电视机都内建有Y/C分离电路，但是随着电视机的诉求、价位，对影像品质有绝对重要性影响的Y/C分离电路也拥有数种不同的分离方式，经过分离之后的Y信号以及C信号还要经过调变之后，才可以转换为电视映像管可以接受的RGB信号。有关Y/C分离的几种方法，留待下一段再做说明，让我们先来看看电视机是如何将C讯号还原成R、G、B信号的。

 

　　前面曾经提到，电视台发射的标准NTSC的C信号采用的是I、Q调变，但是一般的电视机为了节省成本通常都直接将I、Q视为R-Y、B-Y信号予以调变，虽然它不符合高传真的原则，但是因为成本低廉而且家用电视机并不需要太高的画面品质，绝大部份的电视机都是采用此种方法调变。除了上述的调变方法之外，比较高级的电视调谐器大都两个调解器直接检测出I、Q信号然后经过矩阵电路取得R-Y、G-Y以及B-Y信号。另外也有一些接收器使用三个调解器直接得到R-Y、G-Y以及B-Y信号，其成本更为昂贵，不过影像效果也更上一层楼。

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　　Y/C分离电路的三种方法 1.单纯的Y/C分离 参考图二的NTSC影像讯号频谱，我们可以看到Y信号以及C信号是从3.58MHz的位置开始交错，就好象两个梳子彼此囓合一般的存在于NTSC的影像讯号之中，最简单的Y/C分离方法，就是利用滤波器将Y信号以及C信号分离（请参考图三），我们可以发现用这种方法分离的C信号中间含有了部份未被滤干净的Y信号，Y信号也有部份的频段被切掉，由于Y信号对于画面的分辨率有决定性的影响，不干净的C信号也会对画面产生点状的干扰，目前的电视机几乎已经完全不采用此种Y/C分离方式，这种最简单的Y/C分离方式也称为一次元Y/C分离。fficeffice" />

 

　　2.二次元Y/C分离

 

　　所谓二次元Y/C分离，就是利用相邻的两条扫描线彼此影像信息的关连性，经过讯号相加相减运算电路来进行Y/C分离。因为在NTSC信号当中，C讯号的相位是随着次一条扫描线随时在做180度反相的，因此第n条扫描线的Y信号加上第n+1条扫描线的Y信号其结果等于2Y，第n条扫描线的C信号加上第n+1条扫描线的C信号其结果应该为0，同理我们再将第n条及第n+1条扫描线的Y信号以及C信号做相减的运算，就可以得到0以及2C两个结果，再分别将2Y以及2C除以2，就可以得到非常干净的Y信号以及C信号了。这种方法即称之为梳形滤波器分离法，亦称为二次元Y/C分离法。

 

　　为了进一步提升Y/C分离的准确度，除了利用两条相邻扫描线讯号的演算方法之外，另外还有一种利用相邻三条扫描线进行Y/C分离的方法，不过从原理上来看，仍然属于二次元Y/C分离的一种。

 

　　3.三次元Y/C分离

 

　　二次元Y/C分离看起来已经很理想了啊，为什么还有三次元Y/C分离的方式呢？其实二次元Y/C分离法如果碰到相邻两条扫描线彼此没什么关联性的时候，二次元Y/C分离即已经派不上用场，于是更进步的三次元Y/C分离也就应运而生了。

 

　　三次元Y/C分离的原理和二次元Y/C分离颇为相似，只不过三次元Y/C分离比较的是前后两幅画面（Frame）的影像信息，或许前后两幅画面之间不完全相似的情况仍然很多，至少，前后两幅画面彼此之间的关联性要比前后两条扫描线彼此之间的关联性要来的高，所以了，在具有三次元Y/C分离的AV器材上，一定可以发现用来记录前后Frame信息的记忆电路，其效果更要比二次元Y/C分离更进一步。至于不同厂家所生产的AV器材如果都采用了三次元Y/C分离线路，其影像效果是否会一样好呢？这个答案是否定的，因为在三次元Y/C分离电路当中遇到前后两幅画面无相关性的机率仍然很高，各厂商为了因应此一状况设计出各种不同状况的动态分离法，同为三次元Y/C分离，其画质表现仍有差异，最大的原因就在于此。

 

　　S端子的应用

 

　　使用S端子的主要目的，就是为了要传送已经经过Y/C分离的影像讯号，在S端子讯号线之内，我们可以发现其Y信号与C信号是分开传送的，而一般同轴Video信号线传送的则是Y、C混合的影像信号。如何善用S端子改善您目前的AV效果，其实是一门很大的学问，因为并不是所有的Video器材使用了S端子之后就能得到最好的视讯效果。在使用S端子的同时，首先要确定器材本身所具备的Y/C分离电路是否够水准，如果您的电视机内部已经具备了相当高级的Y/C分离线路，而您影碟机内部的Y/C分离线路效果甚至还比不上电视机本身的线路，如果直接用S端子连接影碟机到电视机，其画质表现可能还比不过使用一般的同轴讯号线呢！

 

　　当然了，目前市面上的电视机内部的Y/C分离线路大都比不上影碟机或是录放机的Y/C分离电路，上述的问题您暂时可以不用担心，如果您使用的是很高级的Monitor，您不妨试试直接使用同轴讯号线，搞不好同轴的效果还要比S线来的好呢！有一个地方比较值得玩家们加以注意的，那就是环绕处理器或是AV控制中心上面的影像输入输出端子。有的环绕处理器、AV控制中心内部即具有Y/C分离线路，其效果可能比影碟机的Y/C分离要来得好，但可能也比不上影碟机的Y/C分离线路，玩家们不妨亲自实验一下熟优熟劣，再确定何处该使用同轴线，何处该用S线。

 

　　总而言之，并不是所有的视讯器材使用了S线之后其效果都要比同轴线来的好，其中最重要的因素乃是在于Y/C分离的品质，想办法找出您的Video器材当中拥有最佳Y/C分离线路的环节，之前的讯号线使用同轴线，之后的均使用S线，这是笔者给大家的建议。当然了，还是得劳驾您身体力行亲自实验一番，或许您又有新的发现哩！最后，再提醒您一件事，S线本身的品质与视讯品质有着很大的关联，也是不可忽略的地方