06 elementaire opbouw van een videosignaal

68
Elementaire opbouw van een videosignaal

Transcript of 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Page 1: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Elementaire opbouw van een videosignaal

Page 2: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 3: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 4: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 5: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 6: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 7: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 8: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 9: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 10: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 11: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 12: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 13: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 14: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimtes

• Primaire kleurenruimte : de drie aditieve hoofdkleuren : RGB

• Belangrijk : alle drie die componenten moet even nauwkeurig gekend zijn

• Indien één van de drie minder nauwkeurig gekend is : algehele beeldkwaliteit slechter

Page 15: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimtes

• We zagen echter : Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B• Y is daarbij de luminantie (lumi-signaal)• We kunnen dus R, G en B in elke pixel meten

bij de opname en overbrengen als signaal (dit heet ‚werken in de RGB kleurenruimte‘

• Dan kunnen we steeds uit die drie componenten Y berekenen

Page 16: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

Page 17: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

• Omgekeerd kunnen we ook Y overbrengen en twee van de drie kleuren. Met de vergelijking berekenen we dan de derde kleur hieruit.

• Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B• We kiezen bv om Y, R en B via een signaal over

te brengen• Dan is G hieruit te berekenen als G

= (1/0,59).(Y - 0,30 R – 0,11 B)

Page 18: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

• De drie grootheden Y, R en B vormen dus ook een kleurenruimte.

• Voordeel : Grassman > oog is gevoelig voor Y en minder gevoelig voor de kleurwaarneming > we moeten alleen de Y heel nauwkeurig beschrijven en beide kleursignalen mogen wat ‚eenvoudiger‘ beschreven worden

• Nadeel : men kan in Y, R, B minder kleuren vormen dan in R, G, B

Page 19: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

Page 20: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

• In de praktijk wordt er voor de vorming van videosignalen meer gewerkt met de kleurverschilsignalen dan met de kleursignalen zelf (technisch interessanter)

• Kleurverschilsignalen :– Men noemt B – Y = U– En R – Y = V

Page 21: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

• Bij digitale videosignalen gebruikt men meer de notatie Cb en Cr i.p.v. U en V :– Cb = B – Y– Cr = R – Y

• Zijn de signalen met een gradatiecorrectie voorzien, dan is de notatie Pb en Pr ook gebruikelijk.

Page 22: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Opm : gradatie?

Page 23: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

Page 24: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

Page 25: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenruimte

• Zo ontstaat de kleurenruimte Y,U,V of Y,Cb,Cr• In de figuur is te zien dat die kleurenruimte

kleiner is dan de kleurenruimte RGB, zodat later, bij een digitale beschrijving, met een gelijk aantal bits/woord minder kleuren kunnen beschreven worden

Page 26: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Indien men wil, kunnen U en V (of Cb en Cr) samengevoegd worden tot 1 enkel

chrominantiesignaal (chromi)

• Die chromi ontstaat door een kleurendraaggolf te kiezen : 4,43 MHz

• Daarop worden dan U en V gemoduleerd in een QAM (quadratuur amplitude modulatie)

Page 27: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

QAM

• U wordt op die kleurendraaggolf (KDG) in AM gemoduleerd

• V wordt in AM gemoduleerd op diezelfde KDG, nadat die KDG eerst 90° in fase werd gedraaid

Page 28: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

QAM

Page 29: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

QAM

Page 30: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurencirkel

Page 31: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kleurenbalk :

Page 32: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Kann men U en V herwinnen uit het QAM-chrominantiesignaal K (of C)?

Page 33: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Herwinnen U en V

• Dus : om de 90° samplen• D.w.z. : 4 keer per periode van de KDG een

sample nemen• Dus wordt de chromi gesampled op 4,43

MHz/4 >>> ongeveer 1,11 miljoen samples/seconde

• Hiervan zijn er de helft van U en de helft van V

Page 34: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum analoog videosignaallumi

Page 35: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum analoog videosignaalchromi

Page 36: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum van analoge video

• Standaard definitie• 625 lijnen, waarvan 575 lijnen zichtbaar zijn,

dus verticale resolutie is 575 pixels• Men realiseert een horizontale resolutie die er

hetzelfde uitziet als die verticale resolutie• Normen werden gesteld voor 4:3 beeld• Kleur : U en V in QAM vormen de chromi

Page 37: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum van analoge video

• Indien men de lumi en de chromi bij elkaar optelt, heeft men een composiet video signaal. In de ontvanger kan men lumi en chromi weer scheiden met filters die het juiste frequentiedeel er uit filteren

• Indien men lumi en chromi over een apart kanaal overbrengt : verbeterde composiet, of ook Y/C video of S-video formaat genoemd.

Page 38: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum van analoge video

• Men kan natuurlijk ook de QAM nog achterwege laten : component video– Ofwel Y, U en V over een apart kanaal– Ofwel R, G en B over een apart kanaal

Page 39: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum van analoge video

• Kwaliteit : elke extra bewerking kost bij analoge signalen een beetje kwaliteit

• Dus :– Beste is component video RGB of YUV– Y/C video scoort wat lager : de QAM om van U en V

één chromi te maken, kost wat kwaliteit– Composiet is het minst goede : de optelling maakt

filters noodzakelijk om de Y en de C weer te scheiden in de ontvanger en filters doen af aan de kwaliteit

Page 40: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum van analoge video

• Met de eerder geformuleerde normen : bandbreedte van 5 MHz voor de lumi

• bandbreedte van 1,3 MHz voor de chromi • Dit waren de normen bij de vroegere analoge

televisieuitzendingen• Hierop heeft men zich gebaseerd om nadien

digitale standaarden te ontwikkelen voor SD-video en TV

Page 41: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum van analoge video

Page 42: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Spectrum van analoge composiet video zoals bij vroegere analoge uitzendingen

Page 43: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Opbouw van het analoge videosignaal

• Helderheidsmodulatie : Beeldmodulatie• Onderdrukking• Synchronisatie• >>> het BOS-signaal

Page 44: 06 elementaire opbouw van een videosignaal
Page 45: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Originele gang van zaken TV :

Page 46: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Helderheidsmodulatie (beeldmodulatie)

- Ofwel positieve beeldmodulatie : - zwart = laagste spanning- wit = hoogste spanning

- Ofwel negatieve beeldmodulatie :- wit = laagste spanning- zwart = hoogste spanning

Page 47: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Helderheidsmodulatie (beeldmodulatie)

Kiezen voor een standaard spanning voor het videosignaal : in principe 0V < ….. < 1V

Voor het beeldmodulatiegedeelte gebruiken we ca 75% van die spanningsruimte ; de overige 25% van de mogelijke spanningszwaai dient voor besturingspulsen die in het systeem nodig zijn

Page 48: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Helderheidsmodulatie

Page 49: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Onderdrukking

• Aan het einde van elke lijn, moest bij de beeldbuis de elektronenstraal ‚terugspringen‘ (terugslag) naar het begin van de volgende lijn

• Aan het einde van elk raster, moest bij de beeldbuis de elektronenstraal ‚terugspringen‘ naar het begin van het volgende raster

• Die terugslag moest onzichtbaar blijven : gedurende de terugslag ‚zwart‘ schrijven

• Voor die onderdrukking werden tijden voorzien in de normen : terugslagtijd

Page 50: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

In de terugslag onzichtbare delen

Page 51: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Synchronisatie

• Voor elke beeldlijn een lijnpuls zetten die het begin van de lijn aangeeft voor de ontvanger

• Voor het begin van elk raster (field) een afgesproken reeks pulsen zetten („rasterpulsentrein“) die het begin van een lijn aangeeft.

Page 52: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Onderdrukkings en synchronisatiepulsen

• Deze pulsen worden op een spanning gelegd die nog ‚zwarter dan zwart‘ voorstelt.

• Daardoor ontstaat de ‚25% spanningsruimte‘ die we voor besturingspulsen wilden vrijhouden

• De beeldmodulatie zelf blijft dan tussen wit en zwart in die overige 75% van de spanningszwaai zitten

Page 53: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Beeldmodulatie : negatieve helderheidsmodulatie

Page 54: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

signaalspanningen

• Bij componentvideo : alle signalen liggen binnen de aangegeven signaalgrenzen 0-0,7V

• Bij verbeterde component : idem• Bij composiet leidt de optelling van Y en C tot een

oversturing (signalen van de som treden buiten de grenzen 0V – 0,7V >> moet met reductiefactoren vermenigvuldigd worden om goed te werken.

• Gevolg : in composietvideo liefst geen 100% gesatureerde kleuren gebruiken.

Page 55: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

KBOS : composiet door optelling Y en C

Page 56: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Principe van de interliniëring (interleaeving)

• Doel : de indruk van vloeiende beweging verbeteren zonder meer beelden/s nodig te hebben (en dus zonder een grotere bandbreedte te moeten hebben)

• 25 beelden/ is te weinig voor vloeiende beweging• Elk beeld 2 keer laten zien (zoals in de film) zou de

bandbreedte verdubbelen• Daarom : elk beeld wel twee keer tonen, maar de

ene keer de oneven, daarna de even beeldlijnen

Page 57: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Principe van de interliniëring (interleaving)

Page 58: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

interliniëring

Page 59: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Analoog : composiet

Composite video : GELE cinchconnector

De bijbehorende audio : 2 x cinch-connector voor stereo (bv rood en wit of zwart en wit...) ofwel 5 0f 6 cinchconnectoren voor 5.1 systeem

Page 60: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Analoog : verbeterde composiet

Video : S-video connector (2 pinnen voor luminantie- en 2 voor chrominantiesignaal

Audio : 2 (stereo) of 5 of 6 connectoren (5.1 systeem)

Page 61: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Analoog : component

Video : 3 cinchconnectoren (R, G en B) die ofwel een RGB signaal voeren, ofwel een Y Cb Cr signaal

Audio : 2 (stereo), 5 of 6 cinchconnectoren (5.1 systeem)

Page 62: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Professioneel :

Video : BNC connectoren ipv cinch

Audio : heel vaak geen cinch maar XLR of Jack

Page 63: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Jack :

• Bestaat in twee-pin (mono) of drie-pin (stereo of gebalanceerd)

• Bestaat in verschillende diktes : meest gebruikelijk 6,4 mm en 3,5 mm (computer, hoofdtelefoon)

Page 64: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

SCART :

21 pins-connector : bevat zowel audio- als videoinputs EN outputs + datalijn

Vrijwel nooit alle pinnen ook effectief aangesloten!

Page 65: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Digitaal :

Digitale video- en audiosignalen over één kabel in embedded formaat

Page 66: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Digitaal professioneel :

Steeds een BNC connector, signaalformaat een normsignaal in SDI

Page 67: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Interfacing met de computer :

• Externe interfaces die de standaard audio en video connectoren hebben

• Aansluiting van die toestelletjes op de computer via USB of firewire (IEEE1398)

• Eventueel insteekkaarten in desktop Mac of PC

Page 68: 06 elementaire opbouw van een videosignaal

Speciaal geval : VGA aansluiting

• Tussen beeldmonitor of projector (beamer) en computer/laptop

• Is een analoge aansluiting• Verschillende versies – R G B en de sync-signalen mee op de G lijn– R G B en een aparte sync lijn– R G B Hsync en Vsync lijnen (R,G,B,W,Z)