Βίντεο και κινούµενα σχέδια

Transcript

1 Βίντεο και κινούµενα σχέδια Συµβατικά τηλεοπτικά συστήµατα Ψηφιακό βίντεο Τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας Κινούµενα σχέδια Έλεγχος κινουµένων σχεδίων Μετάδοση κινουµένων σχεδίων Τεχνολογία Πολυµέσων 06-1

2 Συµβατικά τηλεοπτικά συστήµατα Σύστηµα Γρ. σάρωσης Ορ. γραµµές Κατ. ανάλυση Λόγος NTSC-I :3 NTSC-P :3 PAL-I :3 PAL-P :3 SECAM-I :3 SECAM-P :3 Σύστηµα Εύρ. Ζώνης Y R-Y B-Y NTSC 6 MHZ 4,2 MHZ 1,6 MHZ 0,6 MHZ PAL 8 MHz 5,5 MHz 1,8 MHz 1,8 MHz SECAM 8 MHz 6,0 MHz 2,0 MHz 2,0 MHz Τεχνολογία Πολυµέσων 06-2

3 Ψηφιακό βίντεο Ψηφιακό και αναλογικό βίντεο Περιορισµένη συµβατότητα για ανταλλαγή δεδοµένων Παρόµοια ανάλυση ή / και ρυθµός πλαισίου Ψηφιοποίηση σύνθετου σήµατος Μετατροπή όλων των συνιστωσών µαζί εν επιτρέπει το διαφορετικό χειρισµό τους ιατήρηση παρεµβολών µεταξύ συνιστωσών Κατάλληλη µόνο για ψηφιακή µετάδοση Ψηφιοποίηση συνιστωσών σήµατος Επιτρέπει άνισους ρυθµούς δειγµατοληψίας Κατάλληλη για ψηφιακή επεξεργασία Θεωρητικά γίνεται και µε RGB Στην πράξη γίνεται µε YUV/YIQ Τεχνολογία Πολυµέσων 06-3

4 Ψηφιακό βίντεο Πρότυπο ψηφιακού βίντεο CCIR-601 Χρήση από τα τηλεοπτικά στούντιο ιεµπλεκόµενη σάρωση Υψηλή ποιότητα για εσωτερική χρήση Μειωµένη ποιότητα για µετάδοση Ρυθµοί δειγµατοληψίας Υποθέτουµε εύρος ζώνης 6 MHz για Υ και 3 MHz για U και V ειγµατοληψία της φωτεινότητας στα 13,5 MHz NTSC: 63,56 µs ανά γραµµή, 52 µs ορατά PAL/SECAM: 64 µs ανά γραµµή, 52 µs ορατά 702 ορατά δείγµατα και στις δύο περιπτώσεις 720 συνολικά δείγµατα φωτεινότητας (18 περιττά) 2 δείγµατα χρωµικότητας ανά συνιστώσα (4:2:2) 8 bit ανά δείγµα για κάθε συνιστώσα Τεχνολογία Πολυµέσων 06-4

5 Ψηφιακό βίντεο CCIR-601 για NTSC 720 x 480 (ορατό πλαίσιο) στα 29,97 fps Τα εικονοστοιχεία είναι στενότερα από τετράγωνα ιατηρείται ο λόγος διαστάσεων 4:3 CCIR-601 για PAL/SECAL 720 x 576 (ορατό πλαίσιο) στα 25 fps Τα εικονοστοιχεία είναι πλατύτερα από τετράγωνα Απαιτήσεις µετάδοσης µε µη ορατές περιοχές 13,5 x 10^6 x x 6,75 x 10^6 x 8 = 216 Mbps Ίδιες για όλες τα συστήµατα Απαιτήσεις µετάδοσης χωρίς µη ορατές περιοχές 720 x 480 x x 360 x 480 x 30 = 166 Mbps 720 x 576 x x 360 x 576 x 25 = 166 Mbps Ίδιες για όλες τα συστήµατα Τεχνολογία Πολυµέσων 06-5

6 Ψηφιακό βίντεο Παραλλαγή του προτύπου για µετάδοση Υποδιπλασιασµός δειγµάτων χρωµικότητας Μείωση ποιότητας αλλά και απαιτήσεων µετάδοσης Λόγος δειγµατοληψίας (4:2:0) Ένα δείγµα χρωµικότητας ανά δύο γραµµές σάρωσης Το (4:2:0) υποδηλώνει διεµπλεκόµενη σάρωση Απαιτήσεις µετάδοσης µε µη ορατές περιοχές 13,5 x 10^6 x x 3,375 x 10^6 x 8 = 162 Mbps Ίδιες για όλες τα συστήµατα Απαιτήσεις µετάδοσης χωρίς µη ορατές περιοχές 720 x 480 x x 360 x 240 x 30 = 124 Mbps 720 x 576 x x 360 x 288 x 25 = 124 Mbps Ίδιες για όλες τα συστήµατα Τεχνολογία Πολυµέσων 06-6

7 Ψηφιακό βίντεο SIF: Παρόµοια ανάλυση µε το αναλογικό βίντεο Ένα τέταρτο της ανάλυσης του CCIR-601 Υποδιπλασιασµός δειγµάτων και στις δύο διαστάσεις SIF για NTSC: 360 x 240 για τη φωτεινότητα SIF για PAL/SECAM: 360 x 288 για τη φωτεινότητα ιεµπλεκόµενη σάρωση στα 29,97 ή 25 fps Λόγος δειγµατοληψίας (4:2:0) CIF: Πρότυπο για τηλεδιάσκεψη Κοινό για όλες τις χώρες Ανάλυση: 360 x 288 για τη φωτεινότητα (PAL/SECAM) Σάρωση: προοδευτική στα 30 fps (NTSC) Λόγος δειγµατοληψίας (4:1:1) Το (4:1:1) υποδηλώνει προοδευτική σάρωση Τεχνολογία Πολυµέσων 06-7

8 Παραλλαγές του CIF Ψηφιακό βίντεο Ρυθµός δειγµατοληψίας (4:1:1) Προοδευτική σάρωση στα 30 fps 4CIF: Ανάλυση 720 x 576 για τη φωτεινότητα 16CIF: Ανάλυση 1440 x 1152 για τη φωτεινότητα QCIF: Ανάλυση 180 x 144 για τη φωτεινότητα Επιτρέπει και ρυθµούς πλαισίου 15 και 7,5 fps Άλλες παραλλαγές των προτύπων Προσαρµογή οριζόντιας ανάλυσης στις οθόνες υπολογιστών Χρήση τετράγωνων εικονοστοιχείων Ο λόγος διαστάσεων πρέπει να είναι 4:3 Προσαρµογή οριζόντιας ανάλυσης σε πολλαπλάσιο του 16 Χρησιµοποιείται σε πολλά πρότυπα συµπίεσης Τεχνολογία Πολυµέσων 06-8

9 Τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας HDTV: Χρήση για πολύ διαφορετικά συστήµατα Σήµερα χρησιµοποιείται µόνο για ψηφιακά συστήµατα Ανάλυση µέχρι και 1000 γραµµές σάρωσης Λόγος διαστάσεων (16:9) Προβλήµατα στην ανάπτυξη του HDTV Ανάγκη συνύπαρξης µε αναλογικά συστήµατα Συµβατότητα µε περιεχόµενο (αναλύσεις, fps) Συµβατότητα µε κανάλια (εύρος ζώνης) Πληθώρα διαθέσιµων προτύπων ιατήρηση τοπικών ασυµβατοτήτων HDTV στην Ευρώπη: σύστηµα DVB DVB-S, DVB-C, DVB-T, DVB-H εν υπάρχει πανευρωπαϊκή πολιτική µετάβασης Τεχνολογία Πολυµέσων 06-9

10 Τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας HDTV στις ΗΠΑ: σύστηµα ATSC Έχει ληφθεί η απόφαση για µετάβαση Πολλές παραλλαγές για όλες τις ανάγκες Ρυθµοί πλαισίου 24, 25 ή 30 fps Προοδευτική ή διεµπλεκόµενη σάρωση Τρία γενικά επίπεδα ποιότητας SDTV: αντιστοιχεί στο SIF Παρόµοια ευκρίνεια µε αναλογική τηλεόραση EDTV: αντιστοιχεί στο CCIR-601 Βελτιωµένη ευκρίνεια HDTV: υψηλή ευκρίνεια µε δύο παραλλαγές 720p: 1280 x 720 µε προοδευτική σάρωση 1080i: 1920 x 1080 µε διεµπλεκόµενη σάρωση Τεχνολογία Πολυµέσων 06-10

11 Τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας Οθόνες τηλεόρασης και υπολογιστή (4:3) 1.77 Πρόταση HDTV (16:9) 1.85 Οι στενότερες κινηµατογραφικές ταινίες 2.2 Ταινίες των 70 χιλιοστών 2.4 Αναµορφικές ταινίες (µεγάλου πλάτους) Λόγοι διαστάσεων Συµβατικά συστήµατα: 1,33 (4:3) Συστήµατα υψηλής ευκρίνειας: 1,77 (16:9) Κινηµατογράφος: 2,2-2,4 Τεχνολογία Πολυµέσων 06-11

12 Κινούµενα σχέδια υναµική µορφή των γραφικών Παράγονται από τον υπολογιστή Ρεαλιστικές εικόνες ή σχέδια Πλαίσια κλειδιά Ακραίες ή χαρακτηριστικές θέσεις οντοτήτων Παραγωγή µε ψηφιοποίηση ή συνθετικές µεθόδους ηµιουργία κίνησης Πλαίσια κλειδιά: σχεδιάζονται Ενδιάµεσα πλαίσια: υπολογίζονται Γραµµική παρεµβολή Γραµµική τροχιά ανάµεσα στην αρχική και τελική θέση Μη ρεαλιστική κίνηση για τα περισσότερα αντικείµενα Τεχνολογία Πολυµέσων 06-12

13 Κινούµενα σχέδια Καµπύλες (splines) Περνούν από όλα τα πλαίσια κλειδιά Οµαλή µεταβολή µε το χρόνο Σκελετός κίνησης Πολυγωνικό περίγραµµα αντικειµένου (και 3D) Παρεµβολή κίνησης κάθε κορυφής Τεχνολογία Πολυµέσων 06-13

14 Έλεγχος κινουµένων σχεδίων Συµβολισµοί γραµµικών λιστών Αρχικό και τελικό πλαίσιο, γεγονός κίνησης (42, 53, Β, ROTATE PALM, 1, 30) Οµάδες και ιεραρχίες αντικειµένων, σύνθετες ενέργειες Γλώσσες γενικής χρήσης Ρουτίνες κίνησης, µεταβλητές ως παράµετροι ASAS: παραλλαγή της LISP (grasp my-cube); (cw 0.05) Εξειδικευµένες γλώσσες γραφικών Η ρεαλιστική κίνηση απαιτεί ταυτόχρονες αλλαγές Αδυναµία κατανόησης της κίνησης από κείµενο Αντικατάσταση του κειµένου µε οπτικές εντολές Περιγραφή της κίνησης µε φυσικό τρόπο Τεχνολογία Πολυµέσων 06-14

15 Έλεγχος κινουµένων σχεδίων Ρητός έλεγχος Περιγραφή όλων των γεγονότων µε κείµενο ή άµεσο χειρισµό ιαδικαστικός έλεγχος Επικοινωνία ανάµεσα στα αντικείµενα Συστήµατα βασισµένα σε περιορισµούς Μοντελοποίηση µη γραµµικής κίνησης Εξέταση όλων των περιορισµών για υπολογισµό τροχιάς Ανίχνευση φυσικής δράσης Κινηµατογράφηση ηθοποιών µε σηµεία ελέγχου Ανίχνευση σηµείων για µοντελοποίηση Κινηµατική και υναµική Κινηµατική: περιγραφή της απλής κίνησης υναµική: περιγραφή των φυσικών νόµων Τεχνολογία Πολυµέσων 06-15

16 Μετάδοση κινουµένων σχεδίων Παρουσίαση κινουµένων σχεδίων Μετατροπή γραφικών σε χάρτες εικονοστοιχείων ιαγραφή και ανασχεδιασµός οθόνης ιπλή ενταµίευση όταν η σχεδίαση αργεί Συµβολική µετάδοση Συµβολική αναπαράσταση αντικειµένων Εντολές κίνησης αντικειµένων Μικρό αλλά µεταβλητό εύρος ζώνης Σχεδιασµός εικόνας στον παραλήπτη Μετάδοση εικονοστοιχείων Σχεδιασµός εικόνας στον αποστολέα Μετάδοση χαρτών εικονοστοιχείων Μεγάλο αλλά σταθερό εύρος ζώνης Τεχνολογία Πολυµέσων 06-16