Av technika 11
Transcript of Av technika 11
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Základy audiotechniky a videotechniky
Ing. Josef Bartoněk
Olomouc 2012
TELEVIZE
DIGITÁLNÍ TV
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Digitální televize
Digitalizace obrazových signálů
Standard procesu digitalizace obrazových signálů pro digitální televizní vysílání DVB (Digital Television Broadcasting): - DVB-S (Satellite), DVB-C (Cable) a DVB-T (Terrestrial)
Rámcové hodnocení digitálních obrazových signálů:
-velká odolnost vůči zkreslením, kolísání útlumu přenosu, šumu apod.,
-možnost mnohonásobného kvalitního digitálního záznamu
-možnost použití kompresních algoritmů pro snížení objemu dat a bitové
rychlosti přenosu a tím lepší využití přenosového kanálu
-jednodušší ochrana dat
Nevýhody digitálních signálů
-vznik nových zkreslení při digitalizaci
-výsledná kvalita obrazu nemůže být lepší než výchozí analog. signál
-výrazné zvýšení potřebné šířky kmitočtového pásma, ale díky účinným kompresním algoritmům lze přenášet podstatně větší objem než u analogových signálů, (standardní TV kanálem 8 MHz až 5 programů)
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
digitalizér způsoby vzorkování
Digitalizace -proces přeměny spojitého (analogového) signálu (video) do číslicové (digitální) formy. Počet úrovní signálu je omezen pro videosignál na 256 úrovní (m = 8, PÚ = 28 = 256). Digitalizér je technické zařízení pro digitalizaci (A-D převodník), zpětný převod se provede v D-A převodníku
Kmitočet fmax vzorkování musí splňovat fvz 2fmax
Kvantování – přiřazení hodnot binárních
čísel, hodnotě velikosti analogového
signálu, dochází ke vzniku kvantizační
chyby a ještě další systémová zkreslení
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Prostorové rozlišení -vyjadřuje počet obrazových bodů D (pixel) v obraze.
Zvětšování rozlišení videa zvyšuje požadavky na přenosovou rychlost R.
(pro digitalizovaný nekomprimovaný záznam 2 hodin barev. filmu (824 x
625 pixelů, m = 8 b/pixel, s = 25 sn/s), potřebujeme D = 193 GB)
Jasové rozlišení je dáno počtem jasových úrovní připadajících na jeden pixel, zvětšováním se zvětšuje objem dig. dat D a přenosové rychlosti R
Analogově-digitální (A/D) převodníky pro obrazové signály
Pro digitalizaci obraz. signálů se používají rychlé paralelní převodníky. (vzorkovací kmitočet fvz ≥ 80 MHz, převodu kratší jak 20 ns a počet kvantovacích hladin až 1024 (10 bitů na vzorek)
Standardizace digitalizace obrazových signálů
-vzorkovací kmitočet pro luminanční signál 13,5 MHz
-vzorkovací kmitočet pro chrominanční složky 6,75 MHz (formát 4 : 2 : 2)
-vzorky luminančních a chrominančních signálů se kvantují na 256 úrovní (8 bitů)
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Metody komprese digitálních obrazových dat
1988 vznikla skupina MPEG (Motion Picture Experts Group), 1992 vydala
MPEG 1, dnes využívaný na PC (neprokládané řádkování a bitovou
rychlost do 1,5 Mbit/s). Od 1992 standard MPEG 2 (úplný barevný signál s
prokládaným řádkováním, 2 až 12 Mbit/s, rozšířen o kompresi signálů
HDTV -aktivní rastr 1920x1080, rychlostí 15 až 30 Mbit/s. Od roku 1993
standard MPEG 4 kompresní kódování pro toky do 64 kbit/s
Princip komprese DV
Standard JPEG -komprese dat statických obrazů, kompresní pom. 8 až 15
Standard MPEG 1 -určen pro komprimaci datového toku pohyblivých
obrazů na bitovou rychlost do 1,5 Mbit/s, kompresním poměrem až 150.
Užíván pro dig. záznamy CD-video, CD-I, DCC, videotelefon…
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Standard MPEG 2 -určen ke komprimaci digitálních obrazových dat televize s prokládaným řádkováním a formát vzorkování 4 : 2 : 2. Komprimace na rychlost 2 až 80 Mbit/s (až HDTV).
Standard MPEG-4 Video -multimediálním standard pro široký rozsah
aplikací s vysokým stupněm komprese, přenosy s rychlostí 4,8 – 64
kbit/s, filmové aplikace do 4 Mbit/s, převážně pro kompresi obrazových
dat v počítačích, pro digitální televizi se prakticky nevyužívá
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Standard MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding) - zcela odlišný od standardu MPEG-4 Video, určen pro televizní aplikace (HDTV, DVB-H…)
Standard WM 9 (Windows Media Serie 9) -nekompatibilní se předcházejícími standardy, srovnatelný s MPEG-4 AVC
Do 1 kanálu (8 MHz) lze umístit (MPEG-2) 4 -5 digitálních SDTV programů
Záznam videosignálu
Typy a standardy digitálních magnetických záznamů videosignálu
-standard DV (Digital video) –malé kazety, označovaný také mini DV
-standard HDV (firmy JVC, Sony, Canon…)
-standard D 8 (Sony 1998) - digitální obdoba analogového záznamu HI 8
-standard Micro MV (Sony 2001)
Význam těchto záznamových systémů stále klesá, jsou nahrazována
systémy optického záznamu, magnetického záznamu na pevné disky a
pamětí (HDD, flash card…), které umožňují kvalitnější záznam a mají
větší kapacitou paměti.
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Standard DV, mini DV –(Panasonic, JVC, Canon, Sharp…)
-režim SP: 10mikronů, LP: 6.7mikr.
-rychlost p 18,81mm/s,
-relativní rychlost: cca 10 m/s,
max záz.doba: mini-DV 80/120min
(SP/LP), DV 3/4.6hodiny (SP/LP),
-rozlišení: 720 x 576 PAL 4:2:0
1snímek na 10 šikmých stopách
Standard HDV -(JVC, Sony, Canon, Sharp…), kamkordéry s HDTV,
standardu MPEG-2, do 25 Mbitů/s, (HDTV 720p a 1080i -16:9), rozlišení až
1280 x 720 proporcionálně (HDV1) a 1440 x 1080 prokládaně (HDV2)
Standard Digital 8 -(Sony, Hitachi), obdoba Hi 8 fy. Sony. Používá stejnou
kazetu s páskem šířky 8, 1snímek na 10 šikmých stopách.
šířka stopy: 16.34mikronů, relativní zázn. rychlost: cca 10 m/s
maximální záznamová doba: 60 min. (až 120 min.)
-standard Mikro MV -kazetový záznamu Sony (2001)
šířka pásu: 3,8 mm, velikost kazety: 46 x 30,8 x 8,5 mm,
video: -MPEG2, audio -MPEG Audio Layer2
snímek se ukládá pouze do 4 stop,
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Digitální optický záznam videosignálu
Při záznamu se používá kompresní algoritmus MPEG-2 s proměnným
činitelem komprese dle žádané kvality obrazu. Pro ochranu dat se
používá systém Macrovision nebo kód CSS. Každý přehrávač má svůj klíč
(rozdělení světa na 6 regionů).
Významným zlepšením záznamu DVD byl nový standard HD DVD, který
užívá modrý laserový paprsek ( = 405 nm) a kompresi MPEG-2, byl
překonán Blu Ray.
Záznam BLU RAY (BD) -optický záznam videa ve vysokém rozlišení
komprimovaného pomocí standardu MPEG-2, příp. MPEG-4 AVC, VC-1 na
disku o průměru 120 mm. Kapacita jednovrstvého záznamu je asi 27 GB
(dvouvrstvého 54 GB) s rychlostí bitového toku až 36 Mbitů/s. Dosažení
vysoké kapacity je zajištěno především použitím modro - fialového laseru
- λ = cca 405nm. Nové standardy zabezpečení proti nežádoucímu
kopírování - AACS (Advanced Access Content System) generují 128
bitový AES (Advanced Encrypt Standard) šifrovací klíč, při jehož
špatném vyhodnocení může dojít k degradaci dat nebo dokonce
k zablokování zařízení.
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
VOŠ pro praxireg. č.: CZ.1.07/2.1.00/32.0044
Nejznámější digitálních obrazové formáty
AVI (Audio Video Interleaved) – nejstarší, pro počítačové zpracování a
záznam obrazových signálů bezeztrátovou kompresí (komprese dat cca
3:1), značná velikost obrazových souborů
WMV (Windows Media Video) – ztrátová psychovizuální komprese
standardu MPEG – 4 -1,5 Mbitů/s, značné zmenšení velikosti souborů při
nepodstatném snížení kvality obrazu
VCD (Video CD) – komprese ztrátovým algoritmem MPEG - 1 s rychlostí
až 1,5 Mbit/s. (až 75 minut na standardním CD)
SVCD (Super Video CD) – komprese ztrátovým algoritmem MPEG-2
s rychlostí do 2,5 Mbit/s, srovnatelný s formátem DVD, určen pro CD
Real Video, Quick Time – formáty vyžadují odpovídající SW přehrávače,
využívají algoritmus MPEG - 4 Video, výrazná komprese, od 64 kbit/s
Div X, XviD -kompresní algoritmus MPEG - 4 Video, výrazné
snížení velikosti souborů při zachování velmi dobré kvality