Videotechnik
Seitenverhältnis 4:3 trad. 16:9 HDTV Europa 625 / 50 / 2:1 USA 625 / 59.94 / 2:1 HDTV 1125 / 60 / 2:1 Seitenverhältnis 4:3 trad. 16:9 HDTV Bildwiederholrate muß bei hellem Umfeld höher sein Kino: 2*24 Computer: >70 ! Optimaler Sehabstand Winkel < 1/60 °
Minimaler Betrachtungsabstand z 1/60° a=Betrachtungsabstand
NTSC/Pal-Zeilen-Signal Videosignal nach CCIR Weiß Zero-H H-Sync 52s 4,7s 64s PAL: bezeichnet die Codierung des Farbsignals ebenso NTSC 1/625*50/2 Bild- Austast- Synchron Signal CCIR = Committee Consultatif International des Radio-Communications, jetzt ITU
2. 1. Bild beginnt mit halber rechter Zeile! BR Breiter V-Sync-Impuls halbe Zeilenzeit-4,7s EQ halbe Dauer von H-Sync EQ = Ausgleichsimpuls
Berechnung der horizontalen Auflösung, Bandbreite 4 Zeilenfrequenz 625*25=15625 4 : 3 = x : 575 4 : 3 = y : 625 3 575 625 X=768 Y=833 Bandbreite „Nutzbild“: 768 Pixel alternierend S/W =768/2 Farbwechsel =384 Hz 384*576*25 = 5,53 MHz Bandbreite „Gesamtbild“ 833 Pixel alternierend S/W =833/2 Farbwechsel = 417 Hz 417*625*25 = 6,51 MHz
Zusammenfassung PAL-SW 50/2 Bilder pro Sekunde, interlaced 625 Zeilen, davon 575 sichtbar Horizontale Zeilenfrequenz 625*25 =15625 Digitale Auflösung Einzelbild: 768*576 Digitale Auflösung Gesamtbild 833*625 Bandbreite = 6,51 MHz Tonträger bei 6,75 MHz Kanalbreite 8 MB
Farbbild GBR-Signal (Studiotechnik) (3-) Komponentensignal
RGB->YUV Y = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B U = -0.1687 * R - 0.3313 * G + 0.5* B V = 0.5 * R - 0.4187 * G - 0.0813 * B 0..1 -0.5..+0.5 YUV -> RGB R = 1 * Y + 0 * U + 1.402 * V G = 1 * Y -0.34414 * U - 0.71414 * V B = 1 * Y + 1.772 * U + 0 * V 16-235 16-240 Y' = 219/255 * Y + 16 Cb = 224/255 * U +128 Cr = 224/255 * V +128
Farbbild YCRCB Falsch ! NTSC (3-) Komponentensignal
Komponentensignal YCBCR Y = Luma, Y‘=gamma-korrigiertes Luma Y‘ = 0.299R‘+0.587G‘+0.114B‘(R601) Y‘ = 0.212R‘+0.701G‘+0.087B‘ (SMPTE 240M) Y‘ = 0.2125R‘+0.7154G‘+0.0721B‘ (R709) Im Sender Im TV-Gerät R 709 (TV,PAL) R‘ = 1.009R0.45-0.099 G‘ = 1.009G0.45-0.099 B‘ = 1.009B0.45-0.099 SMPTE240M (HDTV) R‘ = 1.115R0.45-0.0228 G‘ = 1.115G0.45-0.0228 B‘ = 1.115B0.45-0.0228 Gamma-Korrektur vor dem Senden
Chroma+Luma = Composite Signal Chroma -Signal (Quadratur-Modulation) fSC: Farbträgerfrequenz, 4,43 MHz bei Pal (3,51 MHz NTSC) U = 0.492111*(B‘-Y‘601) V = 0.877283*(R‘- Y‘601) Spektrum U, V, C
Spektrum eines Fernsehbildes (Vielfache der Zeilenfrequenz fH) NTSC =3.579545 MHz Formel für Farbträgerfrequenz bei PAL: =4.433618750 MHz Minimierung des Hannover bar Effektes
3 Video-Signal-Typen BAS Bild, Austast- und Synchronsignal = Composite-Signal Kompontensignal (GBR oder YCC) S-Video: Chroma- und Luma getrennt
Farbreduktion ITU 601-4 Jpeg RGB 4:4:4 YCBCR 4:4:4 YCBCR 4:2:2
Sampling von Video-Signalen Gesucht: Gemeinsame Samplerate für PAL und NTSC Vielfaches der Zeilenfrequenzen 525*29,94 und 625*25 Lösung: n*2,25 MHz, n=6, 13,5 MHz 4fSC-Sampling Sample-Frequenz = 4*Farbträger-Frequenz 14.318 MHz (NTSC) (D-2) 768 Pixel pro Zeile einfache Farbdekodierung Composite Luma NTSC Y‘CRCB 4:2:2 Komponentensignal Sync on Green
PAL digital: ITU 601 Six-o-one 4*fSC-Sampling Composite PAL Luma 4:2:2 Komponente parallel BNC bitseriell 143-174 Mbit/s
PAL digital: Datenmenge Pro Bild: 720*576 Pixel = 414.720 Pixel 25 Bilder Pro sec 10.368.000 Pixel Volles Bild Für jede Komponente (GBR oder YCC) ein solches Bild: 4:4:4-Sampling 3*10.368.000 Byte/s bei 8 Bit Sample-Tiefe 31.104.000 Byte/s 31,104 MByte/s Im Studio: 10 Bit Sample-Tiefe: + 25 % ! 248,832 MBit/s 1MB=1000*1000 Byte
PAL digital: Datenmenge Halbe horizontale Auflösung Pro Bild: 360*576 Pixel = 207.360 Pixel 25 Bilder Pro sec 5.184.000 Pixel Y als Vollbild, CR, CB als Teilbild 4:2:2-Sampling 2*10.368.000 Byte/s bei 8 Bit Sample-Tiefe 20.736.000 Byte/s 20,736 MByte/s 165,888 Mbit/s
PAL digital: Datenmenge Halbe horizontale und vertikale Auflösung Pro Bild: 360*288 Pixel = 103.680 Pixel 25 Bilder Pro sec 2.592.000 Pixel Y als Vollbild, CR, CB als Teilbild 4:2:0-Sampling 10.368.000 Byte/s +2*2.592.000 Byte/sec 15.552.000 Byte/s 15,552 MByte/s 124,416 Mbit/s
Übungsaufgabe Berechnen Sie den Datenstrom für das PAL 4fSC Sampling! Eine Bildzeile 948 Pixel
Trägerfrequenzen
Vorlesung „Medientechnik WS 1999/2000“ Dr. Manfred Jackel Studiengang Computervisualistik Institut für Informatik Universität Koblenz-Landau Rheinau 1 56075 Koblenz © Manfred Jackel E-Mail: jkl@uni-koblenz.de WWW: www.uni-koblenz.de/~jkl mtech.uni-koblenz.de Literatur zu diesem Kapitel Hyperlinks zu diesem Kapitel Grafik-Quellen