10/13/08. TV-standarder. Lennart Ståhlberg/STV Video Data Vad gör kameran? Vad gör kameran? Parallell till serieomvandlare

Transkript

1 TV-standarder Lennart Ståhlberg/STV Video Data Vad gör kameran? Vad gör kameran? Parallell till serieomvandlare 1

2 10/13/08 Pre WW2 system Från 30 och 32 linjer / bild 1927 Mekaniska TV-mottagare med nipkowskiva Pre WW2 system Via 240 och 441 till BBCs 405 linjer 1933 Radsprång/interlace införs allmänt ca 1935 Innan var allt progressivt Ikonoskop Bildikonoskop TV-mottagare ca 1935 Pre WW2 system Beräkning av synkronpulser. Var ska v i börja? Enklast är med slutprodukten, bilden. Vi utgår från det hittillsvarande bildformatet 4:3 (bredd:höjd) Det är samma format som de flesta filmade bilder. Formatet är bekvämt och uppfattas som behagligt så att man slipper för mycket huvudvridningar för att se allt som händer över bildytan. Nästa steg är att bestämma horisontalfrekvensen som vid denna tid sattes kring 400 linjer. Vi utgår från 405 linjer med hänsyn taget till att videoförstärkare k unde byggas med en bandbredd på 2,5 3 MHz. Det innebar att linjetalet kunde uppgå till ca För att skapa synkpulser som kunde adderas till bildsignalen i masterklockan skulle kretsarn a konstrueras för enkel delning av en grundfrekvens och enkelt relationstal mellan linje- och bildfrekvens. Dåtide n s tekniska begränsningar gjorde att delning med udda tal som 3, 5 och 7 kunde göras med hög stabilitet. Exempelvis: Det första reguljär 2

3 Kamerarör Ikonoskop Bild-ortikon Bild- Ikonoskop Vidikon/Plumbikon mfl Olika överföringsmetoder Färgföljdsmetoden = röd, grön och blå bild visas efter varandra och adderas i hjärnan til komplet bild. (Likn. ( DLP-projektorer används idag i enklare Trekanalsystem med parallella bärvå g or. Krävde för mycket frekvensutrymme Ljus o färg Gammakorrektion: På grund av av att bildröret inte ger ljusutbyte i linjär proportion till insignalen måste detta korrigeras Uro 1/ϒ=Ur; Ugo 1/ϒ=Ug; Ubo 1/ϒ=Ub ϒ = 2,2 Matrisering: Y = 0,3Ur + 0,50Ug + 0,11Ub ( gråskalorna ) Y = luminanssignalen 3

4 Ljus o färg Förhållandet mellan insignal och ljusstyrka med gradations- (gamma-)korrigering Ljus o färg CIE-diagram Rött: x = 0,67 y = 0,33 Grönt: x = 0,21 y = 0,71 Blått: x = 0,14 y = 0,08 Olika signalstandarder 4

5 Olika signalstandarder Interlaced/Radsprång eller Progressivt/Helbilder PAL SECAM NTSC Olika signalstandarder 5

6 Vad skiljer? Vad förenar? NTSC National Televison Systems Committee Första kommersiella TV-systemet linjersystemet 30 bilder /sek egentligen 29,97 bilder/ sek (60 delbilder) egentligen 59,940026Hz 475 aktiva linjer Underbärvåg Hz 6

7 Modulator för NTSC TV-apparat för NTSC har en knapp märkt HUE. Med den kan man manuellt återställa till rätt färg vid behov Fördel / Nackdel -NTSC- + Enkel avkodare + Nästan flimmerfri bild - Problem med färgstabilitet - Dålig upplösning 7

8 PAL PHASE ALTERNATE LINE Västeuropeiska TV-systemet linjersystemet ( delbilder 25 bilder /sek ( aktiva linjer Underbärvåg ,75 Hz Modulator för PAL och NTSC ( av (Om PAL-växlingspulsen stängs Avkodning av PAL kräver två linjer Resultatet är att färgen ligger en linje för lågt 8

9 Även om fasfel förligger i överföringen återfås korrekt färg dock med mindre mättnad Fördel / Nackdel -PAL- - Komplicerad avkodare - Flimrig bild + Inga problem med färgstabilitet God upplösning SECAM SEquential Couleur Avec Memoire Franska och östeuropeiska TV-systemet linjersystemet ( delbilder 25 bilder /sek ( aktiva linjer Underbärvåg Hz / Hz 9

10 I SECAM sänds färgen sekvensiellt på varannan linje. För att kunna avkoda, matas signalen genom fördröjningsledning = minnet Ena vektorn direkt den andra från minnet Fördel / Nackdel -SECAM- + Enkel avkodare - Flimrig bild + Inga problem med färgstabilitet (+)God upplösning - Olämplig i produktion - Störning från färgbärvåg i o ( MESECAM färgade partier (Minskat i 10

11 Några avvikare PAL-M finns i Brasilien. Amerikanskt raster och europeisk färgkodning NTSC-4,43 kommer från vissa videobandspelare vid avspelning av amerikanska band Framställning av alla pulser för PAL CCIR/PAL 5 x 5 x 5 x 5 som ger oss 625 linjer 283,75 perioder av färgbärvågen/linje Genom fasförskjutning mellan linjerna och bilderna erhålles en rörelse som minimerar synbar störning från denna 11

12 Illegala färger Genom att nivåerna för videosignalen är satta till 0,7Volt för luminans signalen och 0,95 Volt för färgsignalen måste färgsignalen anpassas härför. Det innebär att man begränsar amplituden för B-Y-axeln. Detta ger sämre egenskaper för denna men ögat är ändå dåligt på att se detaljer i blått. OBS felaktig vektorbild Detta fenomen kan lätt uppstå vid framställning av bilder med datorer. För att undvika illegala färger finna dels mjukvaror som kontrollerar att nivåerna ligger rätt. Dessutom finns mätinstrument som varnar när någon signal slår i taket/golvet Omvandling mellan systemen? PAL <--> SECAM Y-signal lika. Färgen måste omkodas -Enkelt- PAL/SECAM <--> NTSC, 4 till 8 delbilder lagras i minnesmatris uppbyggd som skärmrastret som avsöks -Komplicerat 12

13 Snikvariant: Omvandling mellan systemen? 1. Lägg till/dra ifrån 100 linjer per bild. 2. Lagra i bildminne/ta bort/ L ä ( Världsvideos gg till 5 bilder/sek (Teknik i sk. Snik-konvertering 13

14 PAL - Plus Analogt system för bredbild, 16:9 inom ramen för PAL-systemets sändningsstandarder Upplösning 432 linj e ( horisontellt ) r, använder analog teknik för att utöka upplösning Bla förläggs info r mation till det utökade släcket för att få plats med informationen Inte bara video Olika distribution/sändningsstandarder Inte bara video Olika standarder även för DVD Liten utvikning 1. Kanada, USA, USA:s territorier 2. Japan, Europa, Sydafrika, Mellanöstern (inklusive Egypten) 3. Sydöst asien, Öst asien (inklusive Hong Kong) 4. Australien, Nya Zeland, Stillahavsöarna, Centralamerika 5. Ryssland (tidigare Sovjet) Indiska kontinenten, Afrika 6. Kina 7. Fartyg till havs och i luften 14

15 Kanalbredd B = 7MHz, G = 8MHz Kanalbredd B = 7MHz, G = 8MHz Kanalbredd 6MHz 15

16 Tillbakablick och dagsläge Olika standarder för hel- och delbildsfrekvenser p film 25p 30p 50p 60p 50i PAL/SECAM 60i NTSC Skillnad mellan bild med och ( interlace ) utan radsprång 16

17 I USA finns 18 standarder för För eterutsändning gäller där att man använder MPEG2 med 8 bärvågor samt pilotton Kriterier för enligt EBU Två varianter 720p eller 1080i ( Bredbild ) Alltid formatet 16:9 Parametrar: * antal linjer / hel- eller delbild * antal bilder / sekund * antal bildpunkter / linje * bitdjup 8 alt 10 bitar ( nivåer/kanal (256 alt 1024 * sampling: 4:4:4, 4:2:2 ; 4:2:0 * bitrate: 1,485Gb/s Mb/s - 28,2Mb/s * kompressionsmetod: MPEG2 eller MPEG4 Kriterier för för filmändamål ( film Alltid progressiv dvs helbilder (som på ( Bredbild ) Andra format än 16:9 Parametrar: * antal bilder / sekund: 24 * antal bildpunkter / bild: x 1 493; x

18 Kriterier för enligt EBU Variant 720p ( Bredbild ) Alltid formatet 16:9 Parametrar: * antal linjer / helbild: 720 * antal bilder / sekund: 25 * antal bildpunkter / linje: 1280 Kriterier för enligt EBU Variant 1080i ( Bredbild ) Alltid formatet 16:9 Parametrar: * antal linjer / helbild: 1080 * antal delbilder / sekund: 50 * antal bildpunkter / linje: 1920 filtreras till

19 Illustrationen visar inte korrekt relation av bildformatet eftersom bilden kläms ihop till 4:3 eller dras ut till 16:9. Vertikal upplösningsförlust är beräknad till 0,75 x beroende på radsprång (interlace). I verkligheten är förlusten dynamsisk och avhängig till bildinnehåll, rörelse, acceptans av flimmer och hur effektivt bilden kan deinterlacas Alltså är : 720p x 1280 x 24, 25, 30, 50 eller x 1920 (1440) x 50i, 60i; 24p, 25p, 30p 19

20 Digitala system Digitala system DVB-T DVB-S DVB-C DVB-H Digitala system 20

21 Digitala system Digitala system Sändning av PAL-signal och * 625-linjer * Euro 1080; 1920 x 1080 interlaced * 1280 x 720 progressiv Digitala system Nästan intereuropeiskt: Grundfunktioner fungerar Inställningar lider av inkompatibilitet * olika kryptering * mest vänliga utrustning från Tyskland * USA sänder med en bärvåg * IPTV ej standardiserat källa: Teracom 21

22 Digitala system Disposition av släcktider i digital-tv Aktiv bildyta är den yta av bilden som visar bildinformation. Utanför denna finns horisontal- och vertikalt släck vilket motsvaras av ungefär samma ytor i det analoga systemen. I digital TV definieras släcktider i ITU-R601 (SMPTE RP125) och EBU-E. För både 625- och 525-linjerssystemen är en hel linje 720 pixlar vilka samplas vid 13,5 MHz = 53,3 us. I digital-tv finns inga halvlinjer. System...625/ /60 Delbild linjer...19 linjer Delbild linjer...19 linjer Digitala system Digitala system Bild tv: dagens PAL-bild Bild th: -bild Källa: EBU 22

23 TV-standarder Tack Lennart Ståhlberg/STV Video Data 23