8 Sistemas de televisin digital

Sistemas de televisin digital

Digitaizacin de imgenesCuanto ms muestras se tomen, mayor ser la calidad de la imagen.Podemos tomar menos muestras de la seal de color que de luminancia.No es necesario digitalizar las seales de sincronismos.La frecuencia de muestreo ser mayor del doble de la mxima frecuencia a digitalizar.

Norma CCIR 601Lnea activa digital53,33 microsegundos.720 muestras Y360 muestras U y V.

Muestreo en componentesY = 13,5 MHzCR= 6,75 MHzCB= 6,75 MHz

4:4:4 Y:U:VTipos de codificacinFref= 3375MHzY = 13,5 MHzCR= 13,5 MHzCB= 13,5 MHz

4:2:2

Tipos de codificacinY = 13,5 MHzCR= 6,75 MHzCB= 6,75 MHz

4:1:1

Tipos de codificacinY = 13,5 MHzCR= 3,375 MHzCB= 3,375 MHz

4:2:0

Tipos de codificacinY = 13,5 MHzCR= 6,75 MHzCB= 6,75 MHz

Formacin de la trama digital

Las muestras de las seales diferencia de color se transmiten intercaladas con las de luminancia.

Perodo de transmisin=37ns por muestra.Flujo de datos (8 bits/mues.) = 216 Mbits/sFlujo de datos (10 bits/mues.) = 270 Mbits/sLuminancia: 0 y 1 VCR y CB: 05 V(R-Y) Original: 07 V(B-Y) Original: 0,89 VCR : 0713 (R-Y)CB : 0564 (B-Y)

Formacin de la trama digitalPara poder transmitir las muestras se ha de hacer en el periodo mas largo.

Seales de control de la tramaInicio de vdeo activo (SAV)Final de vdeo activo (EAV)Datos adicionales

Medidas de calidad en vdeo digitalPrincipios de actuacin:

Medidas sobre la trama digital.

Medidas interpretando la trama.

Medidas especficas de vdeo digital.

Transmisin de la tramaTransmisin paraleloTransmisin serie:SDI (SMPTE 259 M)Vdeo: YUV 10 bitsAudio: Multicanal 20 bitsDatos adicionalesSDTI (SMPTE 305 M)Vdeo comprimidoTransferencia en alta velocidadIlink, Firewire (IEEE 1394)Hasta 400 Mbpsconexin local

Medidas sobre la trama digitalMedida de la seal SDIDiagrama de ojo:

Amplitud: 800 mVpp

Jitter

Relacin seal/ruido

Medidas interpretando la trama (I)Visualizacin de componentes Y,Pb,Pr:

Niveles de amplitud

Sincronizacin entre las seales

Medidas interpretando la trama (II)Visualizacin vectorial de la seal en componentes digitales:

Niveles de amplitud de seales diferencia.

Fase de Pr, Pb.

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Medidas especficas de vdeo digital (I)Medidas de gamut: Facilitan el intercambio entre formatos digitales

Diamante divididoErrores en las seales RBG

Punta de flechaErrores en las amplitudes de luminancia y croma.

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Medidas especficas de vdeo digital (II)Patrn de Lightning: Visualizan los vectores de Pr y Pb junto a la seal de luminancia.

Mitad superior: Y/Pb

Mitad inferior: Y/Pr

Principios de compresin de imgenesCualquier mensaje est formado por dos componentes: Entropa + RedundanciaRedundancia: datos repetitivos o predecibles.Entropa: informacin esencial del mensaje.

Fundamentos de compresin de imgenesTipos de compresin:Sin prdidas reales.Subjetivamente sin prdidas.Subjetivamente con prdidas.Fundamentos de compresin:Eleccin de un cdigo adecuado.Eliminacin de la informacin redundante.Eliminacin de la informacin menos significativa

Compresin de imgenes: MPEGMPEG-1:Transferencia: 1,5 Mbps352 x 288 (VHS)2 canales de audioMPEG-2: 4 a 15 Mbps (amp. A 80)720 x 576 (TV)5 canales de audioMPEG-3:1920 x 1080Propuesta abandonadaMPEG-4:64 Kbps176 x 144 (versin bsica)H.264: versin abierta a otras resoluciones.

Redundancia en una imagen de televisin:Redundancia espacialRedundancia temporal

Sistemas de compresin de imgenesCompresin espacial o intracampoCompresin temporal o intercuadro: prediccin de imgenes

Compresin intracampo (I)Cambio de muestreo: 4:2:2 (10 bits/muestra) a4:2:0 (8 bits/muestra)Divisin de la imagen:Macrobloques (16x16)Bloques (8x8)Se obtienen bloques de Y, Cr, Cb que se comprimen por separado.

Aplicacin de la transformada de Fourier en entornos de dos dimensiones.Transforma bloques de imagen en grupos de coeficientes de frecuencia vertical y horizontal.Es una operacin reversible sin prdidas.Transformada Discreta del Coseno (DCT)

Transformada discreta del coseno (DCT)Imagen con baja entropa

Si en una zona de la imagen las muestras tienen valores parecidos sus coeficientes de alta frecuencia tendrn valores muy bajos.

Transformada discreta del coseno (DCT)Imagen con alta entropa

Al aplicar la DCT a zonas de imagen con ruido o muchos detalles aparecen muchos coeficientes de valor significativo, y la compresin ser menos eficaz.

Cuantificacin de los coeficientes DCT: 8 bits/coeficiente

Lectura de coeficientes en zig-zag.Codificacin por paresCdigo HuffmanImagen tipo I:5400 bloques Y1350 bloques Cr1350 bloques CbCompresin moderada

Compresin intracampo (II)

Prediccin de imgenes:Zonas de anlisis: 64x48Identificacin de macrobloques iguales

Vectores de movimientoInformacin nuevaCodificacin

Compresin temporal de vdeoCodificacin de imgenes P

Prediccin bidireccional:Utiliza como referencia las imgenes I o P que se transmiten antes y despus.Slo se transmite la informacin nueva.Grupo de imgenes:Slo imgenes IImgenes I,PImgenes I,P,B

Compresin temporal de vdeoCodificacin de imgenes B

Jerarqua de datos de vdeoSecuenciaGrupo de imgenesPorcinMacro bloqueBloque

Formacin de la trama Flujo de programa:Informacin de vdeo, audio y datos de un mismo servicio.Flujo de transporteContiene varios servicios multiplexados.Corrector de erroresReed-SolomonViterbiTrama multiplex

Niveles, perfiles y escalasPerfilCaractersticasNivel de aplicacinBajoPrincipalAlto1440SimpleNo transmite imgenes BPrincipalCaractersticas estndarSNRReduccin escalable del ruidoEspacialDefinicin mejorada escalableAltoSNR + Espacial + muestreo 4:2:2

NivelResolucinBitrateAplicacionesBajo352 x 2884 MbpsGrabacin domstica en vdeoPrincipal720 x 57615 MbpsCalidad de estudio profesional (CCIR 601)Alto 14401440 x 115260 MbpsTelevisin de alta definicin 4:3 (HDTV)Alto1920 x 108080 MbpsProduccin en alta definicin 16:9 (SMPTE 240)