1

Medien-Technik

Videotechnik

2

Medien-Technik

Seitenverhältnis4:3 trad.16:9 HDTV

Optimaler SehabstandWinkel < 1/60 °

Europa625 / 50 / 2:1

USA625 / 59.94 / 2:1

HDTV1125 / 60 / 2:1

Bildwiederholrate

muß bei hellem Umfeld höher sein

Kino: 2*24

Computer: >70 !

3

Medien-Technik

Minimaler Betrachtungsabstand

h

b

d

dh

dh

dhh

dbh

hbhb

5

39

259

16

3

43:4:

22

222

222

m50,26,3

mm 73,0 cm 576/705

3

:Bildzeileeiner Höhe

70

da

z

cmd

1/60° a=Betrachtungsabstand

dza

za

a

z

cz

ca

6,33437

120/1tan2/

120/1tan120/1cos

120/1sin

2

120/1sin2

120/1cos

z

4

Medien-Technik

NTSC/Pal-Zeilen-Signal

Zero-HH-Sync

4,7s

64s1/625*50/2

Weiß

PAL:

bezeichnet dieCodierung des

Farbsignalsebenso NTSC

52s

Videosignal nach CCIR

CCIR = Committee Consultatif International des Radio-Communications, jetzt ITU

Bild-Austast-

Synchron

Signal

5

Medien-Technik

BR Breiter V-Sync-Impulshalbe Zeilenzeit-4,7s

EQ halbe Dauer von H-Sync

Bild beginnt mithalber rechter Zeile!

EQ = Ausgleichsimpuls

2. 1.

6

Medien-Technik RS-170A CCIR Einheit

Zeilen/Bild 525 625 Zeilen

Zeilen/Halbbild 262.5 312.5 Zeilen

darstellbare Zeilen/Bild 485 575 Zeilen

darstellbare Zeilen/Halbbild 242.5 282.5 Zeilen

vordere Schwarzschulter/Halbbild 3.0 2.5 Zeilen

Vert. Synchronisations Pulsbreite/Halbbild 3.0 2.5 Zeilen

Ausgleichspulsbreite 2.3± 1 2.35± 1 µs

hintere Schwarzschulter/Halbbild 14 20 Zeilen

Vertikaler Zeilenrücklauf/Halbbild 20 25 Zeilen

Zeilen-Frequenz 15.734 15.625 KHz

Dauer einer Zeile 63.556 64.000 µs

Dauer des Zeilenrücklaufs 10.9 ± 0.2 12.00 ± 0.3 µs

vordere Schwarzschulter (Zeile) 1.5 ± 0.1 1.5 ± 0.3 µs

Horizontale Synchronisations Pulsbreite 4.7 ± 0.1 4.7 ± 0.2 µs

hintere Schwarzschulter (Zeile) 4.7 5.8 µs

Dauer des aktiven Videosignals einer Zeile 52.66 52 µs

Bandbreite 4.2 5.0, 5.5, 6.0 MHz

Effektive horizontale Auflösung 640 768 Pixels

Ausgangsspannung 1.0 1.0 Vss

Video Spannung 0.7 0.7 Vss

Synchronisations Spannung 0.3 0.3 Vss

Impedanz 75 75 ohm

7

Medien-Technik

Berechnung der horizontalen Auflösung, Bandbreite

4 : 3 = x : 5754 : 3 = y : 625

4

3 575

X=768

Bandbreite „Nutzbild“:

768 Pixel alternierend S/W=768/2 Farbwechsel =384 Hz

384*576*25 = 5,53 MHz

Y=833

625

Bandbreite „Gesamtbild“

833 Pixel alternierend S/W=833/2 Farbwechsel = 417 Hz

417*625*25 = 6,51 MHz

Zeilenfrequenz625*25=15625

8

Medien-Technik

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

9

Medien-Technik

Farbbild

GBR-Signal

(Studiotechnik)

(3-) Komponentensignal

10

Medien-Technik 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

-0.5..+0.5

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

RGB->YUV

YUV -> RGB

Y' = 219/255 * Y + 16

Cb = 224/255 * U +128

Cr = 224/255 * V +128

16-235

16-240

16-240

11

Medien-Technik

Falsch !

NTSC

Farbbild

YCRCB

(3-) Komponentensignal

12

Medien-Technik

Komponentensignal YCBCR

R 709 (TV,PAL)R‘ = 1.009R0.45-0.099G‘ = 1.009G0.45-0.099B‘ = 1.009B0.45-0.099

SMPTE240M (HDTV)R‘ = 1.115R0.45-0.0228G‘ = 1.115G0.45-0.0228B‘ = 1.115B0.45-0.0228

Gamma-Korrekturvor dem Senden

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)

Y = Luma, Y‘=gamma-korrigiertes Luma

Im Sender

Im TV-Gerät

13

Medien-Technik

Chroma+Luma =Composite Signal

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

Chroma -Signal (Quadratur-Modulation)

cos 2 sin 2sc scC U f t V f t

14

Medien-Technik

Spektrum einesFernsehbildes

(Vielfache derZeilenfrequenz fH)

Formel für Farbträgerfrequenz

bei PAL:

6251

41135

25625

=4.433618750 MHz

Minimierung desHannover bar Effektes

2455

10011000

30525 NTSC

=3.579545 MHz

15

Medien-Technik

3 Video-Signal-Typen

BAS Bild, Austast- und Synchronsignal =Composite-Signal

Kompontensignal (GBR oder YCC)

S-Video: Chroma- und Luma getrennt

16

Medien-Technik

YCBCR

4:1:1YCBCR

4:2:0YCBCR

4:2:2YCBCR

4:4:4RGB4:4:4

Farbreduktion

R0 R1

R2 R3

G0 G1

G2 G3

B0 B1

B2 B3

Y0 Y1

Y2 Y3

CB0 CB1

CB2 CB3

CR0 CR1

CR2 CR3

Y0 Y1

Y2 Y3

CB0123

CR0123

CR01

CR23

Y0 Y1 Y2 Y3

CB01

CB23

Y0 Y1

Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

CB0123

CB4567

CR0123

CR4567

JpegITU 601-4

17

Medien-Technik

Sampling von Video-Signalen

4fSC-Sampling

Sample-Frequenz =4*Farbträger-Frequenz

14.318 MHz (NTSC)

(D-2)

768 Pixel pro Zeile

einfacheFarbdekodierung

Composite

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

Y‘CRCB 4:2:2 Komponentensignal

Luma NTSC

Sync on Green

18

Medien-Technik PAL digital: ITU 601

PAL Luma 4:2:2 Komponente

BNC bitseriell

143-174 Mbit/s

parallel

4*fSC-Sampling Composite

Six-o-one

19

Medien-Technik

PAL digital: Datenmenge

Pro Bild: 720*576 Pixel = 414.720 Pixel25 Bilder Pro sec 10.368.000 Pixel

Volles Bild

4:4:4-Sampling 3*10.368.000 Byte/sbei 8 Bit Sample-Tiefe 31.104.000 Byte/s

Für jede Komponente (GBR oder YCC) ein solches Bild:

31,104 MByte/s

248,832 MBit/sIm Studio: 10 Bit Sample-Tiefe:

+ 25 % !

1MB=1000*1000 Byte

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Medien-Technik

PAL digital: Datenmenge

Pro Bild: 360*576 Pixel = 207.360 Pixel25 Bilder Pro sec 5.184.000 Pixel

Halbe horizontaleAuflösung

4:2:2-Sampling 2*10.368.000 Byte/sbei 8 Bit Sample-Tiefe

20.736.000 Byte/s

Y als Vollbild, CR, CB als Teilbild

20,736 MByte/s

165,888 Mbit/s

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Medien-Technik

PAL digital: Datenmenge

Pro Bild: 360*288 Pixel = 103.680 Pixel25 Bilder Pro sec 2.592.000 Pixel

Halbe horizontaleund vertikale Auflösung

4:2:0-Sampling 10.368.000 Byte/s+2*2.592.000 Byte/sec

15.552.000 Byte/s

Y als Vollbild, CR, CB als Teilbild

15,552 MByte/s

124,416 Mbit/s

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Medien-Technik

Übungsaufgabe

Berechnen Sie denDatenstrom für dasPAL 4fSC Sampling!

Eine Bildzeile 948 Pixel

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Medien-Technik

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Medien-Technik

Trägerfrequenzen

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Medien-Technik

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Medien-Technik

Vorlesung „Medientechnik WS 1999/2000“

Dr. Manfred JackelStudiengang ComputervisualistikInstitut für InformatikUniversität Koblenz-LandauRheinau 156075 Koblenz

© Manfred JackelE-Mail: jkl@uni-koblenz.de

WWW: www.uni-koblenz.de/~jkl

mtech.uni-koblenz.de

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