|
Рис.7 Кодирование компонентного
видеосигнала (4:2:2).
При таких значениях
частот дискретизации можно
практически преобразовать без
искажений в цифровую форму сигнал
яркости в полосе до 5,75 МГц, а
цветоразностные сигналы - в полосе до
2,75 МГц (надо помнить о запасном
интервале между граничной частотой
сигнала и половиной частоты
дискретизации). Стандарт 4:2:2
используется в качестве базового при
оценке других вариантов дискретизации,
и на значение 5,75 МГц часто ссылаются
как на границу полной полосы ТВ сигнала.
Рис. 7 показывает дискретизацию
компонентного телевизионного сигнала
на примере сигнала цветных полос. Длина
кодового слова - 10 двоичных разрядов -
битов (в первоначальном варианте - 8
битов), что позволяет перенумеровать 1024
уровня квантования. Однако числа 0..3 и
1020..1023 резервируются для цифровых
синхронизирующих сигналов. Для
квантования яркостного сигнала
выделяется 877 уровней (значение черного
в видеосигнале соответствует уровню
квантования 64, а номинальное значение
белого - уровню 940). Для квантования
цветоразностных сигналов выделяется 897
уровней, причем нулевому значению
аналогового сигнала соответствует
уровень квантования 512.Кодированию
подлежат гамма-корректированные
сигналы. Приведенные диапазоны уровней
квантования часто используются при
сравнении с другими вариантами
квантования. В этом случае на них часто
ссылаются как на показатели
динамического диапазона или полного
разрешения по уровню сигнала,
поскольку число уровней квантования
определяет шум квантования и,
соответственно, динамический диапазон.
В этом же смысле иногда говорят о 10-битном
разрешении.
Рис.8 Кодирование компонентного
видеосигнала (4:2:2). Структура
дискретизации.
Частоты дискретизации
представляют гармоники строчной
частоты, что обеспечивает неподвижную
ортогональную структуру отсчетов ТВ
изображения (рис. 8). Величинам 13,5 и 6,75
МГц кратна, как частота строчной
развертки стандарта телевизионного
разложения 625/50, так и частота развертки
стандарта 525/60. Собственно, выбор в
качестве базовой именно частоты 3,375 МГц
во многом связан с соображениями
кратности с частотами строчной
развертки двух мировых стандартов
разложения. Это важно потому, что
позволило ввести единый мировой
стандарт цифрового кодирования
компонентного видеосигнала, при
котором в активной части строки
содержится 720 отсчетов яркостного
сигнала и по 360 - каждого
цветоразностного. Различие в системах
625/50 и 525/60 заключается в разном числе
строк и несколько отличающейся
длительности интервала гашения. Полная
скорость передачи цифрового
компонентного видеосигнала составляет
10 х 13,5 + 10 х 6,75 + 10 х 6,75 = 270 Мбит/с.
Рис.9 Кодирование компонентного
видеосигнала (4:4:4).
Существуют и другие
форматы представления компонентного
сигнала в цифровом виде. Кодирование по
стандарту 4:4:4 предполагает
использование частоты 13,5 МГц для всех
трех компонентов: R, G, B или Y, Cr, Cb (рис. 9).
Это означает, что все компоненты
передаются в полной полосе. Для каждого
компонента в активной части кадра
оцифровывается 576 строк по 720 элементов.
Скорость цифрового потока при 10-битовом
слове составляет 405 Мбит/с.
Рис.10 Кодирование компонентного
видеосигнала (4:4:4:4).
Формат 4:4:4:4 описывает
кодирование четырех сигналов (рис.10),
три из которых являются компонентами
видеосигнала (R, G, B или Y, Cr, Cb), а
четвертый (альфа-канал) несет
информацию об обработке сигнала,
например, о прозрачности изображения
переднего плана при наложении
нескольких изображений.
Дополнительным четвертым сигналом
может также быть сигнал яркости Y в
дополнении к сигналам основных цветов
R, G, B. Частота дискретизации всех
сигналов - 13,5 МГц, т.е. все сигналы
передаются в полной полосе. Скорость
передачи данных при 10 битах на слово
равна 540 Мбит/с.
Рис.11 Кодирование компонентного
видеосигнала (4:1:1).
Формат 4:1:1 предлагает
двукратное уменьшение частоты
дискретизации цветоразностных
сигналов (в сравнении со стандартом
4:2:2). Яркостной сигнал Y
дискретизируется с частотой 13,5 Мгц, а
цветоразностные (Cr и Cb) - 3,375 Мгц. Это
означает и двукратное уменьшение
горизонтального разрешения в цвете. В
активной части кадра 576 строк, каждая из
которых содержит 720 элементов сигнала
яркости и по 180 - цветоразностных
сигналов (рис. 11).Формат 4:2:0 предлагает
изображение, в котором яркостная
компонента Y содержит в активной части
кадра 576 строк по 720 отсчетов, а
цветоразностные компоненты Cr и Cb - 288
строк по 360 отсчетов (рис. 12).
Рис.12 Кодирование компонентного
видеосигнала (4:2:0).
Варианты кодирования
4:1:1 и 4:2:0 характеризуются одинаковой
скоростью передачи данных - 202,5 Мбит/с
для длины кодового слова в 10 бит и 162
Мбит/с - для 8 бит на слово. Если
передавать только активную часть
изображения (без обратного хода), то
величина цифрового потока при 8 битах
на слово составит 124 Мбит/с. Цифровые
сигналы этих двух форматов могут быть
получены из сигналов стандарта 4:2:2
путем предварительной обработки и
децимации (прореживания отсчетов) с
целью сокращения скорости потока.
Формат 4:1:1 оказывается более удобным
для систем со стандартом разложения
525/60, а формат 4:2:0 - для систем 625/50. Это
связано с тем, что потеря вертикальной
четкости более заметна в системе с
меньшим числом строк (525/60), а потеря
горизонтальной четкости более заметна
в системе 625/50.
Рис.13 Кодирование компонентного
видеосигнала (3:1:1).
Находит применение
формат 3:1:1, в котором уменьшено (в
сравнении с 4:2:2) горизонтальное
разрешение и для яркостной компоненты (с
720 до 540), и для цветоразностных (с 360 до
180). Активная часть кадра содержит 576
строк с 540 отсчетами яркостной
компоненты и 180 отсчетами для
цветоразностных (рис. 13). Скорость
передачи данных формата 3:1:1 составляет
135 Мбит/с при 8 битах на один отсчет. Для
значительного сокращения скорости
потока (например, в CD-ROM приложениях)
разрешение яркостной компоненты
снижается примерно в 2 раза по
вертикали и по горизонтали, а
цветоразностных - в 4 раза по вертикали
и в 2 раза по горизонтали (в сравнении со
стандартом 4:2:2).
Рис.14 Кодирование компонентного
видеосигнала CIF (Common Interchange Format).
Такой вид
представления описывается форматом CIF
(Common Interchange Format). Один кадр этого формата
содержит в активной части 288 строк по 352
отсчета для яркостной компоненты и 144
строки по 176 отсчетов для
цветоразностных компонент (рис. 14). При
передаче только активной части
изображения скорость потока
составляет около 30 Мбит/с при 8 битах на
отсчет.
 Назад | Далее 
|
