Раздел: Документация
0 ... 2 3 4 5 6 7 8 ... 62 ству цветного изображения формат VideoDVD имеет неоспоримые преимущества по сравнению с другими форматами. Способы представления аналогового видеосигнала Как известно, художественные фильмы снимаются на кинопленку, содержащую три светочувствительных слоя - красный, зеленый и синий. Это объясняется тем, что у человека трехцветное зрение: он воспринимает только данные цвета; остальные оттенки складываются из трех указанных. Для демонстрации фильма по телевидению, записи на видеокассету или диск его необходимо предварительно преобразовать в видео. В устройстве для такого преобразования изображение проецируется на светочувствительную матрицу, которая превращает его в составляющие из основных цветов, тем самым создавая наиболее близкий к оригиналу видеосигнал RGB: (R (Red) - красный, G (Green) -зеленый, В (Blue) - синий). Кроме того, присутствуют сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации (HV). Для передачи полученного сигнала требуется пять кабелей. Именно, такой сигнал получает монитор от компьютера, а в телевизоре именно он управляет электронными пушками кинескопа. Но по ряду технических причин передавать сигнал RGB в эфир и записывать на видеодиски неудобно. Поэтому он преобразуется в компонентный видеосигнал YUV (Y/Cr/Cb). Этот сигнал используется во всех трех системах телевидения и состоит из трех составляющих цветовой модели YUV (Y/Cb/Cr): ✓сигнала яркости (черно-белого) Y; ✓цветоразностного сигнала СЬ или U=B-Y (синий минус яркость); ✓цветоразностного сигнала Сг или V=R-Y (красный минус яркость). Сигнал яркости Y получается после преобразования цветного RGB-сигнала по формуле: Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 В, где R, G и В - яркости соответствующих цветовых составляющих: красной -R(Red), зеленой - G (Green) и синей - В (Blue), а коэффициенты при них отражают физиологические особенности зрения человека. В цветовой модели YUV величины Y, U и V рассматриваются как три составляющие цветового оттенка. В телевидении перед передачей видеосигнала в эфир он преобразуется из RGB в YUV по приведенным выше формулам, а в телевизионных приемниках происходит обратное преобразование — сигнал декодируется, и из него восстанавливаются исходные цвета: красный — R (Red), зеленый — G (Green) и синий - В (Blue), которые затем подаются на соответствующие электронные пушки кинескопа. В действительности в разных телевизионных системах кодировка сигнала выполняется по собственному алгоритму, и для вычисления U и V используются несколько отличающиеся формулы. Таким образом, составляющая Y несет информацию о яркости, а составляющие U и V ответственны за передачу цвета. Сигнал яркости считается самым главным компонентом, поскольку он содержит информацию о мелких деталях изображения и разрешении, и человеческий глаз более чувствителен к изменениям яркости, чем к изменениям цвета. Видеосигнал, состоящий из компонент Y, U (СЬ) и V (Сг), называется компонет-ным. Но для передачи в эфир и записи на видеоленту VHS эти составляющие смешиваются. Такой смешанный сигнал называется композитным. Он представляет собой результат сложения сигнала яркости Y, двух сигналов цветности U (СЬ) и V (Сг). а также синхроимпульсов, причем частоты цветоразностных сигналов лежат в пределах полосы спектра яркостного сигнала. С помощью специальных гребенчатых фильтров возможно эффективное разделение этих сигналов. Однако подобные фильтры весьма сложны и дороги, а потому в основном используются в профессиональной аппаратуре высокого разрешения. В бытовых устройствах ограничиваются более простыми полосовыми фильтрами, заметно снижающими четкость изображений. Так, в видеомагнитофонах и камерах классов VHS (Video Home System - Домашняя видеосистема) и Video-8 используются только композитные видеосигналы. При этом разрешение ограничено 240 телевизионными линиями. Кроме того, даже полное использование всех различий сигналов все равно не позволяет идеально разделить их. Поэтому более эффективным оказывается использование не единого композиг-ного сигнала, а двух композитных сигналов Y/C. Причем, сигнал Y, как и ранее, несет яркостиый сигнал и синхроимпульсы, а С (Chrominance) - модулированные цветовые сигналы. Такой сигнал называют S-Video (Separate Video -Раздельное видео), он используется при записи и воспроизведении в аппаратуре классов S-VHS и Hi-8. Считается, что при этом обеспечивается разрешение в 400 линий. Следующим шагом к повышению качества является переход к компонентному сигналу YUV (Y/Cb/Сг), который, в отличие от композитного, не смешивает ярко-стные и цветоразностные составляющие, а передает их раздельно. Он используется в профессиональной аппаратуре класса Betacam и связан с поддержкой разрешения до 500 линий. Именно этот сигнал используется для оцифровки аналогового видео перед записью на диск DVD. И, наконец, последним в этой череде является RGB-представление: отсутствуют какое-либо кодирование и модуляция, достигается наиболее простая и точная передача сигнала. Оцифровка видео Чтобы ввести в компьютер и записать на диск аналоговый видеосигнал, его необходимо предварительно оцифровать. Эта операция осуществляется с помощью электронного устройства, называемого аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), и происходит в три этапа: дискретизация аналогового сигнала во времени; ✓квантование полученных импульсов по амплитуде; ✓кодирование или двоичная запись квантованного импульса. Дискретизация - это представление непрерывного аналогового сигнала последовательностью значений его амплитуды (отсчетов). Отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом, который называется интервалом дискретизации. Величина, обратная интервалу между отсчетами, называется частотой дискретизации и измеряется в мегагерцах (Мгц). Понятно, что чем меньше интервал дискретизации и, соответственно, выше частота дискретизации, тем меньше различия между исходным сигналом и его дискретизированной копией. Компонентный телевизионный видеосигнал представляется в цифровой форме в соответствии с Рекомендацией ITU-R 601, которая устанавливает правила раздельной дискретизации, квантования и кодирования сигнала яркости Y и двух цветоразностных сигналов R-Y (Сг) и B-Y (СЬ). При дискретизации сигнал делится на миллионы элементов (Рис. 1.5). Частота дискретизации для яркостного сигнала Y установлена равной 13.5 МГц, т.е. 1 секунда видеосигнала делится на 13.5 миллионов элементов. Такая частота дискретизации обеспечивает точную передачу всех изменений яркости, происходящих на видеоизображении в течение 1 секунды. Для цветоразностных сигналов системы PAL частота дискретизация составляет 6.75 МГц. Таким образом, частота дискретизации яркостного сигнала в 2 раза больше частоты дискретизации цветоразностных сигналов. Если взять, как принято, в качестве условной (базовой для иерархии цифровых стандартов) единицы, частоту 3.375 МГц, то частоты дискретизации яркостного и двух цветоразностных сигналов будут находиться в соотношении 4:2:2. Напомним, что человеческий глаз более чувствителен к уровню яркости, чем к оттенкам цвета, поэтому цветоразностные сигналы можно кодировать со значительно меньшим разрешением, чем сигнал яркости. 0 ... 2 3 4 5 6 7 8 ... 62
|
