Файл: Ответы на воппросы.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.01.2025

Просмотров: 63

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Частота дискретизации яркостного сигнала (13.5МГц) в два раза вы­ше частоты дискретизации цветоразностных сигналов (6.75МРц). В иерар­хии цифровых стандартов в качестве базовой частоты дискретизации при­нята частота 3.375МГц, и по сравнению с ней частоты дискретизации яр- костного и двух цветоразностных сигналов соответственно в четыре и в два раза выше, т.е. находятся в соотношении: 4:2:2. Соотношение частот дискретизации трех сигналов называют «формат дискретизации». Формат дискретизации 4:2:2 принят в качестве базового для оценки других вариан­тов дискретизации компонентных сигналов.

В качестве характеристики цифровых сигналов используют параметр «скорость цифрового потока» - V. Величина параметра V указывает коли­чество импульсов, передаваемых в единицу времени, и определяется соот­ношением: V = n fд бит\сек. Здесь n - разрядность кодирования. Опреде­лим общую скорость Vобщ для всех трех составляющих компонентного цифрового сигнала: Vобщ = n fду + 2n д цв.

В случае восьмиразрядного кодирования получим: Vобщ = 216Мбит\с, а для десятиразрядного кодирования Vобщ = 270Мбит\с.


3.4. Параметры дискретизации и квантования для базового цифрового формата 4:2:2 13.5мГц

На рис.3.8. показано: в течение длительности строки укладывается 864 отсчета яркостного сигнала (через интервал дискретизации Тд = 74нс). К активной части цифровой строки отнесено 720 отсчетов, но только 702

* I*

взяты в активной части аналоговой строки, а 10 отсчетов слева и 8 отсче­тов справа берут из двух соседних интервалов гашения аналоговой строки. Расширение активной части цифровой строки обеспечивает защитные ин­тервалы, которые предотвращают проникновение нежелательных цифро­вых краевых эффектов в видимую зрителем часть строки изображения. В течение передачи сигнала по всему цифровому тракту эти отсчеты пере­даются как сигналы прямого хода строки, но они подлежат гашению в процессе цифро-аналогового преобразования.

Расположение временных интервалов цифрового сигнала определя­ется тем, что генератор дискретизирующих импульсов синхронизируется фронтами строчных синхроимпульсов аналогового сигнала. Фронт им­пульса Тд совпадает с фронтом строчного .синхроимпульса (точка Oh на рис. 3.8), и псе точки цифровых отсчетов определяются по целому числу интервалов Тд о тточки Oh.

Положение точки Oh стандартизовано относительно фронта строч­ного гасящего аналогового импульса : фронт синхроимпульса задержан на 1.5мкс или отстоит на 20 интервалов Тду. Также стандартизована дли­тельность строчного гасящего импульса Тг стр = 12мкс = 162Тду. Отсюда можно подсчитать, сколько интервалов дискретизации отделяют точку Oh от начала активной части цифровой строки (132Тду) и от конца предыду­щей цифровой строки (12Тду)-см.рис. 3.8.

По вертикали ТВ изображения цифровая активная часть кадра на од­ну строку больше аналоговой активной части кадра : каждое цифровое но­ле содержит целое и одинаковое число строк - 288 , в отличие от аналого­вого растра, где каждое поле сформировано из 287.5 строк. Половину строки (23) добавляют в начале нечетного цифрового ноля и половину строки (623) в конце четного поля. В результате оба цифровых поля со­держат целое число строк (288), а интервал гашения после четного ноля сокращается на одну строку и содержит 24Тстр ( Тстр = H = 64 мкс - длительность строки).

На рис.3.9 показаны шкалы 8-битового и 10 -битового квантования яркостного и цветоразностных сигналов цветных полос. Шкалы квантова­ния получены в результате компромисса между относительным уровнем ошибок квантования (шумом квантования) и величиной запаса по дина­мическому диапазону величин сигналов.


Строго говоря, ошибки квантования не являются случайными и к ним не применимы методы статистического анализа. Но среднеквадратич­ное значение уровня шума квантования составляет около 35% от величины шага квантования. Отсюда вычисляют: 8-битовое кодирование 100% (по размаху) сигнала посредством 220 шагов квантования дает значение отно­шения сигнал\шум около 56.8 дБ. Однако реальный мешающий эффект ошибок квантования намного больше из-за повышенной заметности лож­ных контуров, возникающих на плавных переходах яркости изображения.

Сигнал яркости, изменяющийся в диапазоне 0...700 мВ, квантуется уровнями 16...235, т.е. занимает 220 уровней шкалы. Установлен запас: выше номинального уровня «белого» (235) можно использовать 19 уров­ней (8.6% размаха номинального сигнала или 61мВ) и ниже номинального уровня «черного» (16) используют 1'1 уровней (6.3% размаха номинально­го сигнала или 48 мВ). Указанный запас достаточен для передачи точно отрегулированных студийных сигналов, однако во внестудийных услови­ях нужно обеспечивать защитное ограничение уровней аналогового сигна­ла перед подачей его на АЦП.

Динамический диапазон аналоговых цветоразностных сигналов (от -350мВ до + 350мВ ) , принятый за «1», квантуют уровнями от 16-го до 240-го , т.е. число используемых отсчетов шкалы - 225. Запас в каналах цветоразностных цифровых сигналов составляет 14 уровнен и в сторону увеличения положительных значений аналоговых сигналов, и в сторону увеличения отрицательных значений, а это соответствует увеличению квантуемых сигналов на 6.3% (44мВ). Важно отмстить, что нулевой уро­вень аналогового двуполярного цветоразностного сигнала (уровень «чер­ного») при 8-ми разрядной дискретизации кодируют уровнем 128 (в отли­чие от уровня «черною» яркостного сигнала, принятого равным 16). Но в шкале восьмибитового кодирования и яркостного и цветоразностного сиг­налов уровни «О» и «255» зарезервированы для передачи сигнала синхро­низации.

10-битовое квантование видеосигналов существенно снижает (в 4 раза или па 12 дБ ) заметность ошибок квантования, но не влияет на отно­сительную величину запаса по динамическому диапазону. В 10-битовых кодах уровни 0...3 и 1020... 1023 резервируют для передачи цифровых синхросигналов. Единичный яркостный сигнал (от 0 до 700мВ) занимает 877 уровней квантования, начиная от уровня 64 (уровень «черного») и до уровня 940 (уровень «белого»). 80 уровней квантования, расположенные выше уровня «белого», и 60 уровней квантования, расположенные ниже уровня «черного», дают тот же (в %) запас для квантования выбросов ана­логовых видеосигналов, что и в случае 8-битного кодирования.


Номинальный динамический диапазон аналоговых' цветоразностных видеосигналов (от - 350мВ до + 350мВ) квантуют уровнями от 64 до 960 (диапазон 897 уровней). Нулевое значение аналогового видеосигнала в этом случае (уровень «черного») кодируют уровнем 512. Запас квантован­ных уровней для отрицательных и положительных максимальных значе­ний аналоговых видеосигналов составляет по 60 уровней (см. рис. 3.9).


3.5. Форматы дискретизации компонентных видеосигналов

Принцип расположения отсчетов в активной части кадра базового формата дискретизации трехкомпонентных видеосигналов (4:2:2) изобра­жен на рис. 3.7. Там же показаны два других формата с уменьшенным (на 25%) цифровым потоком - это форматы 4:2:0 и 4:1:1. Формат 4:2:0 предла­гает изображение, в котором яркостная компонента Y содержит столько же отсчетов в кадре (720*576), как и в формате 4:2:2, а отсчеты компонентов Сц и С r не взяты во всех четных строках кадра. Уменьшение числа «цвет­ных» строк в два раза снижает четкость по. вертикали цветного изображе­ния в этом формате (по сравнению с базовым форматом). Однако частота дискретизации цветоразностных сигпалов,. верхняя граничная частота ка­нала цветности и цветовая четкость по горизонтали сохранены в изобра­жении формата 4:2:0 те же, что и в изображении базового формата.

В формате 4:1:1 используется двукратное уменьшение частоты дис­кретизации для цветоразностных сигналов(в сравнении с форматом 4:2:2), т.е. берут частоту 3.375МГц, а это требует ограничения верхней граничной частоты канала цветности ( до величины 1.35 МГц ) и снижает цветовую четкость по горизонтали в два раза ( но сравнению с базовым форматом). Но число «цветных» строк в формате 4:1:1 то же ,что и в формате 4:2:2, поэтому четкость цветного изображения по вертикали - совпадает для форматов 4:2:2 и 4:1:1.

Цифровые сигналы форматов 4:2:0 и 4:1:1 можно получить из сигна­лов формата 4:2:2 путем предварительной обработки и децимации (проре­живания отсчетов). В результате скорость передачи данных снижается и составляет 162Мбит\с для 8-разрядного кодирования и 202 Мбит\с для 10 - разрядного кодирования. Формат 4:1:1 удобнее для систем со стандартом разложения 525\60, где меньше число строк в кадре и не желательно до­полнительно уменьшать четкость по вертикали. Формат 4:2:0 применяют для систем со стандартом разложения 625\50, в которых достаточно боль­шое число строк в кадре и допустимо снижение четкости но вертикали.

Значительное сокращение скорости цифрового потока достигают пу- тем понижения детальности изображения в 2 раза по горизонтали и в 2 раза но вер тикали (гю сравнению с форматом 4:2:2). Такой формат назван Common Interchange Format (CIF), он применяется для записи на CD-ROM. Формируя цифровой сигнал формата CIF, дискретизируют сигналы одного поля изображения -это половина строк (288).На каждой строке берут 352 отсчета сигнала яркостного канала и по 176 отсчетов для цветоразностных компонентов. Величина цифрового потока в этом случае сокращается до 30Мбит\с (для 8-разрядпого кодирования).