Βίντεο και κινούµενα σχέδια Περιγραφή του βίντεο Ανάλυση του βίντεο Κωδικοποίηση των χρωµάτων Μετάδοση τηλεοπτικού σήµατος Συµβατικά τηλεοπτικά συστήµατα Τεχνολογία Πολυµέσων 06-1
Περιγραφή του βίντεο Βίντεο: γενίκευση των εικόνων Κινούµενα σχέδια: γενίκευση των γραφικών Ρυθµός πλαισίου Πλήθος διαφορετικών εικόνων ανά δευτερόλεπτο Μετριέται σε fps (πλαίσια ανά δευτερόλεπτο) ή Hz Αναλογική τηλεόραση Βασική επιρροή στην εξέλιξη του βίντεο Οθόνες εικονοστοιχείων Οθόνες καθοδικού σωλήνα: απαιτούν ανανέωση Ρυθµός ανανέωσης >= ρυθµός πλαισίου Οθόνες υγρών κρυστάλλων: δεν απαιτούν ανανέωση Ανανέωση για λόγους συµβατότητας Τεχνολογία Πολυµέσων 06-2
Περιγραφή του βίντεο Κατακόρυφη λεπτοµέρεια Βάση: γραµµές σάρωσης Γενικά: κατακόρυφη λεπτοµέρεια <= γραµµές σάρωσης Λόγος διαστάσεων Πλάτος / Ύψος οθόνης 4:3 (συµβατικός), 16:9 (ευρύς), 1.85/2.20/2.40:1 (ταινίες) Οριζόντια λεπτοµέρεια Πειραµατικά: πόσες διαδοχικές γραµµές διακρίνονται Εναλλακτικά: Κατακόρυφη λεπτοµέρεια * λόγος διαστάσεων Συνολική λεπτοµέρεια Κατακόρυφη * οριζόντια λεπτοµέρεια Κρυφές γραµµές (τηλεόραση) Κατακόρυφη και οριζόντια ανίχνευση Τεχνολογία Πολυµέσων 06-3
Περιγραφή του βίντεο 700 525 Συνέχεια κίνησης Για οµαλή κίνηση θέλουµε 24 fps (κινηµατογράφος) Συγχρονισµός µε συχνότητα ρεύµατος ΗΠΑ: 60 / 2 = 30 Hz, Ευρώπη: 50 / 2 = 25 Hz Τεχνολογία Πολυµέσων 06-4
Περιγραφή του βίντεο Οπτική Ενόχληση Ευαισθησία Οφθαλµού στα 30 Hz Ευαισθησία Οφθαλµού στα 60 Hz 60 Ηz 30 Ηz Τρεµόπαιγµα (flicker) Οφείλεται στο αδυνάτισµα της εικόνας (καθοδικοί σωλήνες) Απαιτείται ρυθµός ανανέωσης τουλάχιστον 50 Hz ιπλασιασµός ρυθµού πλαισίου µε πεπλεγµένη σάρωση Τεχνολογία Πολυµέσων 06-5
Ανάλυση του βίντεο ιεµπλεκόµενη σάρωση Χωρισµός πλαισίου σε περιττές και άρτιες γραµµές (πεδία) Εναλλάξ µετάδοση των πεδίων Προοδευτική σάρωση Πλαίσιο = Πεδίο Κατακόρυφη λεπτοµέρεια = γραµµές σάρωσης Μετατροπή διεµπλεκόµενης σε προοδευτική Επανάληψη του προηγούµενου πεδίου Απώλεια κατακόρυφης λεπτοµέρειας: παράγοντας Kell (0,7) Χωρίς επανάληψη πεδίου ο παράγοντας είναι 0,5 Οριζόντια ανάλυση Χρειάζεται για την ψηφιοποίηση της εικόνας Κατακόρυφη ανάλυση επί λόγος διαστάσεων Τεχνολογία Πολυµέσων 06-6
Ανάλυση του βίντεο Όρια ανθρώπινης όρασης Η λεπτοµέρεια διακρίνεται ανάλογα µε την απόσταση Όριο: 2000 * µέγεθος εικονοστοιχείου Ενοποίηση εικονοστοιχείων σε µεγαλύτερη απόσταση Απόσταση θέασης / ύψος οθόνης Χρήση αποστάσεων σε εικονοστοιχεία NTSC: 484 ορατές γραµµές Οριακός λόγος: 2000 / 484 = 4.13 Οθόνη ύψους 9 ιντσών: απόσταση 4.13 * 9 = 37.17 ίντσες HDTV: 1080 ορατές γραµµές Οριακός λόγος: 2000 / 1080 = 1.85 Οθόνη ύψους 9 ιντσών: απόσταση 1.85 * 9 = 16.65 ίντσες Τεχνολογία Πολυµέσων 06-7
Κωδικοποίηση των χρωµάτων Ασπρόµαυρη εικόνα: ένταση φωτός Έγχρωµη εικόνα: ένταση φωτός και χρώµα Βασικά χρώµατα Κανένα δεν παράγεται από τα άλλα δύο Αρκούν τρία χρώµατα για έκφραση οποιουδήποτε άλλου Κωδικοποίηση Red, Green, Blue (RGB) Προσθετική κωδικοποίηση Αποθηκεύουµε τριάδες (x,y,z) Τελικό χρώµα: x*r+y*g+z*b Βάθος χρώµατος: 24 bits Λευκό: 255*R+255*G+255*B Μαύρο: 0*R+0*G+0*B Τεχνολογία Πολυµέσων 06-8
Κωδικοποίηση των χρωµάτων Κόκκινο Πράσινο Μπλε Κάµερα λήψης Φυσική Εικόνα Φίλτρα K Φακός ιαχωριστής Π Μ Σαρωτές Raster Κάµερα RGB Μονοχρωµατικά φίλτρα για διαχωρισµό χρωµάτων Χωριστοί αισθητήρες για τα χρώµατα Παράγει τρία σήµατα εξόδου Τεχνολογία Πολυµέσων 06-9
Κωδικοποίηση των χρωµάτων Σύστηµα Luminance/Hue/Saturation Χρήση από σχεδιαστικά προγράµµατα Φωτεινότητα: από το λευκό ως το µαύρο Χροιά: από το ερυθρό ως το ιώδες Κορεσµός: από το λευκό ως το καθαρό χρώµα Σύστηµα CMY/CMYK Απορρόφηση αντί για παραγωγή φωτός Αφαιρετική κωδικοποίηση Χρησιµοποιείται στις εκτυπώσεις Βασικά χρώµατα: Cyan, Magenta, Yellow Μαύρο: όλα τα χρώµατα Λευκό: κανένα χρώµα Επιπλέον Black για οικονοµία Τεχνολογία Πολυµέσων 06-10
Μετάδοση τηλεοπτικού σήµατος Φωτεινότητα (Y): συµβατότητα µε ασπρόµαυρους δέκτες Χρωµικότητα (U/V): Αξιοποιείται από έγχρωµους δέκτες Μετατροπή RGB σε YUV (σύστηµα PAL) Y = 0.30 R + 0.59 G + 0.14 B U = (B Y) * 0.492 V = (R Y) * 0.877 Σήµατα διαφοράς χρώµατος Τα σήµατα U και V είναι διαφορές από τη φωτεινότητα Ονοµάζεται και σύστηµα Y, B-Y, R-Y Τρεις εξισώσεις µε τρεις αγνώστους Πολύπλεξη Y+C σε σύνθετο σήµα Το C είναι η σύνθεση των U και V Τεχνολογία Πολυµέσων 06-11
Μετάδοση τηλεοπτικού σήµατος Κάµερα λήψης Κόκκινο Πράσινο Μπλε Κύκλωµα Πίνακα U V Y Κωδικοποιητής C ιαµόρφωση Ασπρόµαυρη Τηλεόραση Y Φίλτρο Y + C Έγχρωµη Τηλεόραση RGB Ανάστροφος Πίνακας Y + C Κωδικοποίηση συνιστωσών Σύστηµα YUV: αναλογία (4:2:2) Τεχνολογία Πολυµέσων 06-12
Μετάδοση τηλεοπτικού σήµατος ΠΙΝΑΚΑΣ (Y) Αθροιστής Φίλτρο 4,2 MHz Κ Π Μ ΠΙΝΑΚΑΣ (I) ΠΙΝΑΚΑΣ (Q) Φίλτρο 1,6 MHz Φίλτρο 0,6 MHz Ορθογωνική διαµόρφωση Σήµα εξόδου NTSC RGB σε YIQ (σύστηµα NTSC) Ίδια ιδέα µε YUV, διαφορετικές εξισώσεις Y = 0.30 R + 0.59 G + 0.14 B I = 0.60 R 0.28 G 0.32 B Q = 0.21 R 0.52 G + 0.31 B Υπο-φορέας Τεχνολογία Πολυµέσων 06-13
Μετάδοση τηλεοπτικού σήµατος Φορέας Φωτεινότητας Υπο-φορέας Χρωµικότητας Φορέας Ήχου Y I Q 0 1 2 3 4 5 MHz Πολύπλεξη σηµάτων (NTSC, κανάλια 6 MHz) ιαφορετικές φέρουσες φωτεινότητας και χρωµικότητας Παρεµβολές ανάµεσα σε φωτεινότητα και χρωµικότητα Μείωση εύρους ζώνης χρωµικότητας για αποφυγή παρεµβολών Τεχνολογία Πολυµέσων 06-14
Συµβατικά τηλεοπτικά συστήµατα NTSC (National Television Systems Committee): ΗΠΑ 525 γραµµές σάρωσης, 484 ορατές Εύρος ζώνης 6 MHz, διαµόρφωση πλάτους Ρυθµός πλαισίου 30 Hz, ρυθµός ανανέωσης 60 Hz PAL (Phase Alternating Line): υτική Ευρώπη 625 γραµµές σάρωσης, 575 ορατές Εύρος ζώνης 8 MHz, διαµόρφωση πλάτους Ρυθµός πλαισίου 25 Hz, ρυθµός ανανέωσης 50 Hz SECAM (SEquential Couleur Avec Memoire): Γαλλία Παρόµοιο µε PAL αλλά µε διαµόρφωση συχνότητας Ελαφρά καλύτερη ποιότητα εικόνας Χρησιµοποιείται στην Αν. Ευρώπη για ιστορικούς λόγους εν επέτρεπε τη λήψη σηµάτων από γειτονικές χώρες! Τεχνολογία Πολυµέσων 06-15
Συµβατικά τηλεοπτικά συστήµατα Πραγµατική κατακόρυφη ανάλυση Μισό του πλήθους των ορατών γραµµών Μία ορατή λεπτοµέρεια πρέπει να καταλαµβάνει δύο γραµµές 242 γραµµές στο NTSC, 290 γραµµές στα PAL/SECAM Μετατροπή σε προοδευτική σάρωση Ανασχεδιασµός όλων των γραµµών Επανάληψη ή παρεµβολή γραµµών Ανάλυση: γραµµές επί παράγοντας Kell (0,7) 340 γραµµές στο NTSC, 400 γραµµές στα PAL/SECAM Πραγµατική οριζόντια ανάλυση Πλήθος εναλλάξ κατακόρυφων γραµµών Εξαρτάται από το εύρος ζώνης Κατακόρυφη ανάλυση * λόγος διαστάσεων Τεχνολογία Πολυµέσων 06-16