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Medien-Technik
Videotechnik
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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
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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.
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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
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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
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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
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Medien-Technik
Farbbild
GBR-Signal
(Studiotechnik)
(3-) Komponentensignal
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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
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Medien-Technik
Falsch !
NTSC
Farbbild
YCRCB
(3-) Komponentensignal
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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
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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
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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
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Medien-Technik
3 Video-Signal-Typen
BAS Bild, Austast- und Synchronsignal =Composite-Signal
Kompontensignal (GBR oder YCC)
S-Video: Chroma- und Luma getrennt
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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
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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
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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
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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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