ejemplos de escaneado especificación de líneas/”frame rate” ntsc525/60 pal625/50 atsc...
Post on 29-Jan-2016
232 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Ejemplos de escaneado
• Especificación de Líneas/”frame rate”NTSC 525/60PAL 625/50
• ATSC (Advanced TV Standard Committee)
1080i 1920x1080 escaneado entrelazado 720p 1280x720 escaneado progresivo
Razón de aspecto y refresco
• Razón de aspectoTV convencional is 4:3 (1.33)HDTV 16:9 (2.11)Cine 1.85:1 o 2.35:1
• Razón de refrescoNTSC 60Hz (59.94Hz)PAL 50HzCine 48Hz (todavía 24 fps)
Vídeo NTSC
• 525 líneas repetidas 29.97 veces por segundo (33.37 mseg/frame)
• Las líneas escaneadas entrelazadas dividen los frames en 2 campos cada uno de 262.5 líneas (16.68 mseg./campo)
• 20 líneas se reservan para controlar información al comienzo de cada campo
(525-lineas, 60-frames/seg.)
Vídeo PAL
• 625 líneas de escaneado repetidas 25 veces por segundo (i.e. 40 mseg/frame)
• Las líneas de escaneado entrelazadas dividen al frame en 2 campos de 312.5 líneas cada uno (i.e. 20 mseg/campo)
• Aproximadamente un 20% mas de líneas que NTSC
• NTSC vs. PAL aproximadamente el mismo ancho de banda
(625-líneas, 60-frames/seg.)
Luminancia
• La luminancia (Y) es la cantidad lineal de luz, directamente proporcional a la intensidad física y ponderada por la sensibilidad al espectro de la percepción humana a la sensibilidad.
• La luminancia puede ser calculada como la suma ponderada de los componentes lineales: Rojo, Verde y Azul.
Luminancia a partir del Rojo Verde y Azul
• El cálculo de la luminancia Y a partir de los tres componentes espectrales de la luz es el siguiente:
Y = 0.125 R + 0.7514 G + 0.0721 B
Luminancia según la CIE
• La CIE (Comisión Internacional sobre Iluminación) define la brillantez como:
El atributo de una sensación visual de acuerdo con el cual un área aparece mostrar mas o menos luz.
• La brillantez es una cantidad subjetiva.• La CIE considera a la luminancia como
la forma objetiva de medir la cantidad relacionada con el brillo.
Sensibilidad a la luminosidad
• En un estado particular de adaptación, la visión humana puede distinguir diferentes niveles de luminancia.
• La razón entre la luminancia de la zona mas luminosa de una escena y la mas oscura se llama razón de contraste.
• Recordar sensibilidad al contraste y resolución espacial.
Luma (luminancia en vídeo digital)
• Es una señal no lineal denominada Y’, representativa del brillo y que se forma por combinación mediante suma ponderada de los componentes no lineales R’, G’ y B’.
• R’, G’ y B’ se obtienen a partir de R, G y B mediante una función de transferencia no-lineal denominada corrección gamma.
Y’ = 0.299 R’ + 0.587 G’ + 0.114 B’
Gamma• En fotografía, vídeo y gráficos por
ordenador, Gamma significa un parámetro numérico que describe la no linealidad de la reproducción de la intensidad.
• Un TRC es no-lineal debido a que la intensidad de la luz reproducida en la pantalla es una función no-lineal de su voltaje de entrada.
• La corrección Gamma puede ser considerada como el proceso de compensar dicha no-linealidad.
Gamma
• La visión humana también es no linealLa sensación de luminosidad es una potencia de la función de intensidad (y=xw)
• Los CRT no lineales son cercanos a la inversa de la percepción humana de la luminosidad.
• La codificación de la intensidad mediante una señal corregida a Gamma maximiza la imagen perceptual.
• Y -versus- Y’
Sin corrección Gamma
Sample Input to Monitor Graph of Input
Output from Monitor Graph of Output L = V ^ 2.5
Con corrección Gamma
Sample Input Graph of Input
Gamma Corrected Input Graph of Correction L' = L ^ (1/2.5)
Monitor Output Graph of Output
Detalles sobre la función de transferencia
• En el caso del CRTIntensidad = Voltaje
Intensidad = (Voltaje + ) 2.5
Señal = Intensidad (1/)
Funciones de transferencia
• Estándar Rec. 709 para HDTVR’ = 4.5 R si R=< 0.018R’ = 1.099 R 0.45 – 0.099 si R > 0.018
• Estándar 240M para la HDTVR’ = 4.0 si R =< 0.0228R’ = 1.115 R 0.45 – 0.115 si R > 0.0228
Funciones de ajuste del color
• Modelan la percepción del color mediante la relación entre el espectro físico y el color percibido.
Codificación del color de una imagen
RGB XYZ• Tri-estímulo CIE XYZ
La luminancia Y de una fuente es obtenida por la integración de la Distribución del Espectro de Potencia (DSP) ponderada por la función de ajuste del color y.Cuando la luminancia se aumenta con otros dos componentes X, Z, ponderados por sus funciones de ajuste del color x, z, pasamos a los valores tri-estímulo XYZ.
Cromaticidad CIE (x, y)
• Significa la representación de color puro en ausencia de brillo.
x = X / (X + Y + Z)y = Y / (X + Y + Z)Z = Z / (X + Y + Z)
Diagrama de Cromaticidad
Transformación entre RGB y CIE XYZ
xyz
=0.412453 0.357580 0.1804230.212671 0.715160 0.0721690.019334 0.119193 0.950227
*R709
G709
B709
Transformaciones entre sistemas RGB
R709
G709
B709
= 0.939555 0.050173 0.010272 0.017775 0.965795 0.016430-0.001622 -0.004371 1.005993
*R145
G145
B145
Codificación del color en vídeo
• Puede utilizar codificación no linealRGB R’G’B’ (RGB con corrección gamma)
• Puede utilizar la codificación luminancia / crominancia
R’G’B’ Y’CBCR
Y es la luminancia (Y’ es luma)Las crominancias son CBCR
Formato de color YCBCR (YUV)
YCB
CR
= 0.299 0.587 0.114-0.169 -0.331 0.500 0.500 -0.419 -0.081
*RGB
Formato de color YIQ
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
I = 0.596R - 0.275G - 0.321B Q = 0.212R - 0.528G + 0.311B
Formato de color YPBPR
• Desarrollado para el sistema americano de televisión de alta definición.
YPB
PR
= 0.212 0.701 0.087-0.116 -0.384 0.500 0.500 -0.445 -0.055
*RGB
Codificación por diferencia de color
• Partiendo de CB = B’ – Y’ y CR = R’ – Y’• Los componentes del video digital son:
Y’ CBCR
• Otras codificaciones pueden incluir submuestreo del color:
4:4:4 La luminancia y las crominancias son muestreadas a la misma frecuencia. No existe ahorro de ancho de banda.
4:2:2 Las señales de crominancia son muestreadas a la mitad de la frecuencia que las de luminancia en la dirección horizontal.
4:1:1 Las señales de crominancia son muestreadas a un cuarto de frecuencia que las de luminancia en la dirección horizontal.
4:2:0 Las señales de crominancia son muestreadas a la mitad de frecuencia que las de luminancia, tanto en la dirección vertical como en la horizontal.
Muestreo de líneasY Y Y Y Y
4:4:4
CR/CB CR/CB CR/CB CR/CB CR/CBY Y Y Y Y
4:2:2
CR/CB CR/CB CR/CB
Y Y Y Y Y4:1:1
CR/CB
4:2:2 es denominado como calidad de difusión4:1:1 es denominado como calidad VHS
Representaciones
• CompuestoNTSC - 6MHz (4.2MHz video), 29.97 frames/seg.PAL - 6-8MHz (4.2-6MHz video), 50 frames/seg.
• ComponenteVídeo separado (luma, chroma) - svhs, Hi8mmRGB, YUV, YIQ, …YCBCR – utilizado para los sistemas con compresión
• Vídeo separado se llama “s-video”
Representaciones de vídeo analógico
• NTSCY = 0.299R + 0.587G + 0.114B I = 0.596R - 0.275G - 0.321BQ = 0.212R - 0.523G + 0.311Bcompuesto = Y + I cos(Fsc t) + Q sen(Fsc t)
• PALY = 0.299R + 0.587G + 0.114BU = 0.492(B-Y)V = 0.877(R-Y)compuesto = Y + U sen (Fsc t) + V cos(Fsc t)
Fsc = Frecuencia subportadora del color
Digitalización de vídeo
Digitalización de vídeo
• La TV analógica es una señal continua.• La TV Digital utiliza valores numéricos
discretosLa señal es muestreadaLas muestras son cuantizadas
• La imagen se representa por una matriz de píxeles.
Tamaños de imagen
QSIF(19Kp)
SIF (82Kp)
601 (300Kp)
SVGA (500Kp)
ATV (1Mp)
Workstation (1Mp)
HDTV (2Mp)
120
240
483
600
720
900
1080
160 352 720 800 1152 1280 1920
Frecuencia de muestreo estándar
• En los sistemas de 525 y 625 líneas la frecuencia de muestreo estándar para los componentes del vídeo digital es de 13.5 MHz.
• Esta razón produce un número entero de muestras por línea en ambos sistemas.
• En los sistemas de HDTV se muestrea a un múltiplo de la anterior.
Frecuencia de muestreo estándar
• La utilización de 13.5 MHz produce:858 muestras en el sistema 525/60
13.5/525*30864 muestras en el sistemas 625/50
13.5/625*25• Para anchos de banda inferiores se puede
bajar la Frecuencia de muestreo hasta 3.375 MHz por tanto una relación 4:1
• Para RGB máxima calidad 4:4:4• Para YUV máxima calidad 4:2:2• Sistema PAL 4:1:1
Representaciones de Vídeo Digital
• Vídeo Compuesto DigitalFrecuencia de datos142 Mb/sSubmuestreo de color 4:2:2
• Vídeo Digital de componentes
Mantiene señales separadas para luma y crominancia
Frecuencia de datos 270 Mb/sSubmuestreo de color 4:2:2
• Vídeo Digital comprimido
MPEG, MJPEG, H.26x, DV, …
Estructura de bloques del vídeo digital
• 4:2:2 YCBCR
16x16 macrobloque8x8 pixel bloque8 bits/muestra = 16 bits/pixel = 4Kbits/macrobloque
• 4:1:1 YCBCR
3Kbits/macrobloque12 bits/pixel
Y3
CB1
CB2 CR2
CR1Y1 Y2
Y4
macrobloqe
Y3
CB CR
Y1 Y2
Y4
Frecuencia de datos de vídeo
• Digital720x483 = 347,760 píxeles/frameMuestreo 4:2:2 da 695,520 bytes/frame21 MB/sec (167 Mbs)Muestreo 4:4:4 da 250 Mbs
• ATV1280x720 = 921,600 píxeles/frameMuestreo 4:2:0 da 1,382,400 bytes/frame41 MB/sec (328 Mbs)
Frecuencia de datos de vídeo
• ATSC (720P)720x1280 = 921,600 píxeles/frameMuestreo 4:2:2 = 1,843,200 bytes/frame24 fps = 44,236,800 bytes/seg. 44 MB/s = 354 Mbs
• ATSC (studio 1080I)1080x1920 = 2,073,600 píxeles/frameMuestreo 4:4:4 = 6,220,800 bytes/frame30 fps = 186,624,000 bytes/seg.187MB/s = 1.5 Gbs
top related