انواع سیگنالهای ویدئویی ویدئوی آنالوگ ویدئوی دیجیتال

انواع سیگنالهای ویدئویی

ویدئوی آنالوگ

ویدئوی دیجیتال

فصل پنجممفاهیم اولیه در ویدئو


2

(Component Video) سیگنال ویدئوی 3در این روش ، سیستمهای ویدئویی از

متفاوت برای ارسال قرمز و سبز و ابی استفاده میکنند.

)a بیشتر سیستمهای کامپیوتری از ویدئو های مرکب با استفاده R, G, Bسیگنالهای متفاوتی برای سیگنالهای

میکنند.)b برای هر طرح جداسازی رنگ ویدئو مرکب بهترین تولید

رنگ را تا جایی که هیچ تداخلی بین این سه کانال بوجود نیاید میدهد.

)c این روش به پهنای باند باال و الگوریتمهای همزمان سازی ترکیب نیاز دارد.3خوبی بین این

دانشگاه اصفهان-درس سیستم های چندرسانه ای

انواع سیگنالهای ویدئوییComposite Video

اطالعات مربوط به روشنایی و رنگ تصویر، همگی توسط یک سیگنال ارسال می شوند

)a(برای اطالعات رنگ از دو مولفه استفاده می شودI,Q یا U,V) )b برای مثال درNTSC مولفه های IوQ با هم ترکیب می

( luminance( و به همراه مولفه روشنایی)chrominanceشوند)روی یک حامل قرار داده و ارسال می شوند

)c این دو مولفه در گیرنده از هم جدا شوند و سپس دو مولفه رنگیمجددا بازسازی شوند. chrominanceاز

)d برای اتصال دستگاهی که ازComposite Video استفاده می کند به تلویزیون، فقط از یک سیم استفاده می شود همچنین سیگنالهای

صدا و همزمانسازی شده به این سیگنال تک اضافه میشوند.

)a از آنجایی که رنگ و شدت آن در یک سیگنال قرار دادهمی شوند، مقداری تداخل بوجود می آید که غیر قابل

اجتناب است. 3دانشگاه اصفهان-درس سیستم های

چندرسانه ای


S-Video

S-Video( separated video یا Super-video در S-VHS از) تا سیم 2 استفاده میکند یکی برای روشنایی و دیگری برای رنگ

در نتیجه تداخل کمتری بین اطالعات رنگ و اطالعات روشنایی بوجود می اید.

علت استفاده از یک سیگنال مجزا برای روشنایی ، حساسیت زیاد آن برای چشم است.

چون حساسیت چشم به روشنایی تصویر بیشتر از رنگ آن است در نتیجه ما میتوانیم اطالعات کمتری را برای رنگهای سیگنال

نسبت به اطالعات شدت روشنایی ارسال کنیم.

4دانشگاه اصفهان-درس سیستم های


ویدئو آنالوگبرای ارسال تصویر به صورت آنالوگ باید در هر لحظه اطالعات کل

تصویر ارسال شود)اطالعات تصویر در یک فضای دو بعدی قرار دارد(

سیگنال آنالوگ در هر لحظه از زمان فقط حاوی یک مقدار است بنابراین برای ارسال ویدئو باید اطالعات تصویر به صورت سطر به

سطر ارسال شود

در تلویزیون و دیگر مونیتورها و سیستم های چند رسانه ای برای استفاده می شود)اسکن یک Interlaceایجاد کیفیت بیشتر از تکنیک

در میان(در این روش سطرها به دو دسته زوج وفرد تقسیم می شوند و سطرهای

فرد، اول پیمایش شده و سپس سطرهای زوج پیمایش میشوند



اسکن یک درمیان و...و در S تا R سپس Q تا Pابتدا سطرهای فرد اسکن می شوند.از

Tاخر تا برسد.V شروع میکند تا در اخر به Uبرای اسکن سطرهای زوج از

Ã پرش ازQ تا R (و.. را جابجایی افقی میگویند retrace horizontal)

Ã پرش ازT تا U و V تا P.راجابجایی عمودی مینامند (retrace Vertical)



بدلیل یک درمیان بودن خطهای زوج و فرد همزمان نمایش داده میشوند و معموال قابل مالحظه نیست

مگر زمانیکه خیلی سریع عکس العمل نشان دهند و مکانی را زمانیکه رخ میدهند روی صفحه نمایش

.حفظ کنند

حرکت کردن 5.2برای مثال در ویدئو در شکل هلیکوپتر نسبت به ارام بودن پس زمینه ابهامش

بیشتر است.



(a فریم ویدئوی اصلی (b سطرهای فرد c سطرهای زوج )(d اختالف دو تصویر

(a)

(b) (c) (d)



گاهی اوقات نیاز به انجام تغییراتی در نرخ فریم یا تغییر اندازه فریم داریم)این عمل را می خواهیم مستقیما روی سیگنال آنالوگ ویدئو انجام

وجود دارد:de-Interlacingدهیم(. در این شرایط دو روش برای (a ساده ترین روش این است که یکی از سطرها را دور بریزیم و هر سطر را

.دوبار تکرار کنیم(b روشهای پیچیده دیگر که اطالعات هر دو سطر را حفظ میکنند نیز قابل

انجام هستند.

در یک ویدئوی انالوگ چگونه عملیات همزمانی انجام شود؟ از کجا بفهمیم سیگنالی که در حال دریافت هستیم االن در حال ارسال کدام

سطر یا ستون است؟در سیگنال ویدئو برای نمایش رنگ سیاه از مقدار صفر استفاده نمی

کنند )مقدار استفاده شده برای رنگ سیاه یک عدد کوچک نزدیک به صفر است(

بنابراین از مقدار صفر می توان برای سنکرون سازی استفاده کرد.9


NTSC سیگنال الکترونیکی برای یک اسکن خط



NTSCویدئو

NTSC کمیته سیستمهای تلویزیون بین المللی ( استانداردی(است که بیشترین استفاده را در امریکای شمالی و ژاپن دارد.

)تناسب بین عرض و 4:3( Aspect Ratioاز نسبت صفحه ) فریم 30 خط اسکن در هر فریم که 525طول یک تصویر(و

در ثانیه هست که استفاده میشود.

(a NTSC از یک سیستم اسکن یک خط در میان پیروی میکندو هر تقسیم میشود .lines/field 262.5فریم به دو فیلد با

(b 734, 15 ≈ 29.97×525 بنابراین فرکانس حرکت افقی lines/sec 103 × 1/15.734است که هر کدام از خط ها در sec ≈ 63.6μsec

c 10.9 (زمان جابجایی افقی μsec 52.7زمان میگیرد که این سطح μsec برای سیگنال خط فعال هنگامیکه اطالعات تصویر نمایش

را ببینید(5.3داده میشود است.)شکل 11


NTSCویدئو

تاثیر هر کدام از“ جابجایی عمودی و 5.4شکل ”و ”پیمایش افقی و همزمانسازی“را روی همزمانسازی

NTSC video raster .نشان میدهد

.شامل پیمایش و اطالعات همزمانسازیVideo raster 5.4شکل 12


NTSCویدئو (a خط 20 در جابجایی عمودی در شروع هر فیلد طی

اطالعات کنترلی ذخیره میشود از اینرو تعداد خطوط عدد است. 485فعال ویدئویی در هر فریم فقط

(525-2*20)

(b افقی،که در درصد از رستر 16 بطور مشابه تقریباطرف چپ هستند برای جابجایی افقی وهمزمانسای

است.

(c 10.9 از آنجایی که جابجایی افقی μsec طول می کشد بنابراین مدت زمانی که در یک سطر نمایش

است μsec 52.7انجام می شود ، 13


NTSCویدئو ویدوئوNTSC یک سیگنال آنالوگ است که رزولوشن افقی ثابتی برای آن

تعریف نشده است. بنابراین، انتخاب تعداد نمونه برداری های انجام شده در یک سطر بر عهده استفاده کننده می باشد. هر نمونه برداشته شده

در یک سطر معادل یک پیکسل است. از یک کالک برای نمونه برداری افقی استفاده می شود. هر چه فرکانس

باالتر باشد آنگاه تعداد نمونه های بیشتری در هر خط وجود دارد. فرمتهای مختلف ویدئویی بر اساس تعداد نمونه های برداشته شده در یک

سطر از یکدیگر تمیز داده می شوند. نمونهای هر خط برای فرمتهای مختلف ویدئو5.1جدول

انواع تعداد نمونه ها در هر خط

VHS 240

S-VHS 400-425

Betamax 500

Standard 8 m 300

Hi-8 mm 42514


NTSCمدل رنگ و مدوالسیون در NTSC از مدل رنگYIQ استفاده می کند و اطالعات I و Q را

با توجه به رابطه زیر با هم ترکیب می کند. C = I cos(Fsct) + Qsin(Fsct) (5.1)

این سیگنال رنگی مدوله شده به نام حاملهای رنگی هم برابر و فاز آن شناخته میشود که مقدار آن

tan−1(Q/I) است .فرکانس C Fsc ≈ 3.58 MHz .است

سیگنالNTSC از نوع Composite video است. بنابراین نیز با اطالعات رنگ جمع می Yاطالعات روشنایی تصویر یا

شود.Y +C = Y +Icos(Fsct) + Qsin(Fsct) (5.2)

2 2I Q



NTSCمدوالسیون در



NTSCمدوالسیون در

(با استفاده از فیلتر پایین گذرLow-pass Filer سیگنال )Y .جدا می شود

بطور جداگانه ای تبدیل Qو I میتواند سپس به اجزاء Cسیگنال رنگی

می شود.

محدوده پهنای باندNTSC 6 4.5است. فرکانس زیرحامل صدا مگا هرتز

مگا هرتز است، که در مرکز 1/25می باشد. حامل تصویر در مگا هرتز

(. 5.5 قرار دارد )شکل5.75MHz=4.5+1.25باند صدا درکانال یعنی در

قرار می 4.83MHz=3.58+1.25با توجه به اینکه که حامل رنگ در

گیرد.

بنابراین صدا خیلی به حامل رنگ نزدیک است-این وضعیت باعث یک

وجود پتانسیل بالقوه ای برای تداخل سیگنال صدا و رنگ میشود. 17


PALویدئوی •PAL در ک�ه تلویزی�ونی اس�ت اس�تاندارد ی�ک متن�اوب( ف�ازی )خ�ط

ب�ه ط�ور از من�اطق دیگ�ر جه�ان اروپ�ا، چین، هن�د، و بس�یاری غ�رب گسترده استفاده می شود.

•PAL ثانی�ه، نس�بت 25 خ�ط اس�کن، 625 در ه�ر ف�ریم از ب�ر ف�ریم .استفاده می کند و فیلدهای یک در میان 4:3دید

)aPALاز م�دل رنگی YUV 8 اس�تفاده میکن�د. از ی�ک کان�الMHz اس�تفاده میکن�د اختص�اص V ، 1.8MHz وU ،و ب�رای هری�ک از Y را به5.5MHzو پهن�ای بان�د

می باشد.fsc ≈ 4.43 MHzمیدهد. فرکانس حامل رنگ

)b برای به�تر ک�ردن کیفیت تص�ویر، س�یگنالهای رنگی در خط�وط اس�کن مت�والی Phase ( دارند، به این دلیل به این روش U+-وUعالمت های یک در میان )

Alternating Line”گفته می شود ”



SECAMویدئوی

•SECAM مخف�ف System Electronique Couleur Avec Memoire می باشد، و سومین �استاند�ارد مهم� پخش تلویزیونی است.

•SECAM ف�ریم 25 خ�ط اس�کن، 625در ه�ر ف�ریم از همچ�نین س�تفاده و �از تکنی�ک این�ترل�یس ا4:3 نس�بت �دی�د در ه�ر ثانی�ه،�ب�ا

می کند.•SECAM و PAL بس�یار بهم ش�بیه هس�تند. آنه�ا ان�دکی در ط�رح

کدگذاری رنگ متفاوت هستند:(a در)SECAMس�یگنالهای، Uو V مدول�ه ش�ده هس�تند و از حام�ل

ت�ر�تیب � ب�ه رن�گی �جداگان�ه، و 4.25MHzه�ای 4.41MHz استفاده می کنند.

(b آنه�ا بص�ورت خط�وط متن�اوب فرس�تاده میش�وند، در ه�ر خ�ط ) فر�ستاده خواهد شد.V یا Uا�سکن� فقط� یکی �از سیگناله�ای



سیستم عمده تلویزیونی پخشی 3 مقایسه ای از 2.5جدول •آنالوگ را شرح می دهد.

: مقایسه ای از سیستمهای تلویزیون پخشی آنالوگ 5.2جدول

20

سیستم تلویزیونی

نرخ )فریمfps)

تعداد خطوط پویش

پهنای کلMH)کانالz)

باند پهنایداده تخصیص

(MHz)شده

Y I یا U

Q یا V

NTSC 29.97 525 6.0 4.2 1.6 0.6

PAL 25 625 8.0 5.5 1.8 1.8

SECAM 25 625 8.0 6.0 2.0 2.0


ویدئوی دیجیتال

فوای�د نم�ایش دیجیت�ال ب�رای وی�دئو بس�یار زی�اد اس�ت. ب�رای •مثال:

)ال�ف( وی�دئو میتوان�د در دس�تگاه ه�ای دیجیت�ال ی�ا در حافظ�ه ( و Cutذخ�یر�ه ش�و�د، ب�ر�ای پ�ر�دازش �) ح�ذف ن�وی�ز، ب�رش)

( و....( آماده شود Pasteچسباندن))ب( دسترس�ی مس�تقیم ب�ه آن امک�ان پ�ذیر اس�ت، وی�رایش

غی�ر خطی �ویدئو را �به کاری �آسا�ن مبدل� می س�ازد.)ج( ضبط مجدد، کیفیت عکس را پایین نمی آورد.

)د( ب�ه آس�انی رم�ز گ�ذاری می ش�ود و تحم�ل به�تری در براب�ر نویز کانال دارد.



کاهش نمونه برداری از سیگنال رنگ

با توج�ه ب�ه حساس�یت بیش�تر چش�م انس�ان ب�ه ش�دت •روش�نایی و حساس�یت کم�تر نس�بت ب�ه رن�گ، بن�ابراین می ت�وان ن�رخ نمون�ه ب�رداری از س�یگنال رن�گ را ک�اهش

داد.چه�ار ح�الت ب�رای تع�داد نمون�ه ه�ای ش�دت روش�نایی و •

رنگ وجود دارد:

” رنگی ب�رداری نمون�ه ط�رح می 4:4:4)ال�ف( نش�ان “اس�تفاد�ه رنگ�ی ب�رداری ک�اهش �نمو�ن�ه ه�یچ ک�ه د�ه�د

ارس�ال می Cr و Cb، ی�ک Yنش�ده اس�ت: ب�ه ازای ه�ر شود




و Cb“ نمون�ه ب�رداری افقی از س�یگنالهای 4:2:2)ب( ط�رح “Crهر از می ش�ود. نص�ف هم�ه 4 افقی، ه�ا Yپیکس�ل

نمون�ه دو فق�ط و میش�وند و Cbفرس�تاده Cr ارس�ال می شوند“ تع�داد نمونه ه�ای س�یگنال رن�گ ب�ا ض�ریب 4:1:1)ج( ط�رح “

، کاهش می یابند4

“ ب�ا ض�ریب 4:2:0)د( ط�رح و عم�ودی افقی بع�د دو 2“در نمونه گیری کاهش می یابد.




24

: نمونه برداری رنگی6.5شکل


HDTV تلویزیون با درجه تفکیک( باال(

و Sony ب�ر پای�ه ی�ک فن�اوری آن�الوگ ب�ه وس�یلهHDTV)ال�ف( نس�ل اول NHK توسعه داده شد.1970 در ژاپن در اواخر سال

MUSE (Multiple sub-Nyquist Sampling Encoding)، HDTV)ب( NHK بهب�ود را آن دیجیت�ال، ب�ا آن�الوگ سیس�تم کیب ت�ر ب�ا را

�و ن�رخ� ت�ازه 1125بخش�ید. در �این س�یس�تم ت�ع�داد �خط�وط اس�کن استفاده شد16:9 بار در ثانیه و نسبت 60سازی

20 غ�یر فش�رده، نی�از ب�ه پهن�ای بان�د بیش�تر از HDTV)ج( از انجاییک�ه مگ�اهرتزی ی�ا 6مگ�ا ه�رت�ز ر�ا نی�از �دارد ک�ه د�ر ح�ال �حاض�رکا�نال ه�ای �

�مگ�ا هرت�ز�ی مناس�ب نیس�تند، تک�نی�ک ه�ای مختل�ف �فشر�ده س�ازی 8مورد توجه قرار گرفت.

ب�ا کیفیت ب�اال، بع�د HDTV)د( همچ�نین پیش بی�نی ش�د ک�ه س�یگنال ه�ای از� فشرده �سازی �در بیشتر ا�ز یک کا�نال ا�رسال خ�واهند شد�.




:HDTVتاریخچه کوتاهی از تکامل •اس�تانداردهای FCC، 1987در )ال�ف( ک�ه گ�رفت تص�میم HDTV ب�ا بای�د

سازگار باشد. NTSCاستاندارد NTSC به صورت همزمان با HDTV تصمیم گرفت تا FCC، 1990)ب( در TV.مورد استفاده قرار بگیرد و سرانجام جایگزین آن شود

در FCC)ج( بس�وی 1993 رفتن ب�رای اساس�ی تص�میم ی�ک all-digital و AT&T ، و MIT ، Zenith پیش�نهاد اص�لی توس�ط موسس�ات 4گ�رفت.

بوسیله توماس، فیلیپس، سارنوف و دیگران شکل گرفت. ) کمیت�ه سیس�تم ه�ای پیش�رفته ATSC)د( ک�ه س�رانجام منج�ر ب�ه تش�کیل

تلویزی�ونی( ش�د-این کمیت�ه مس�ئول اس�تاندارد ب�رای تلویزیونه�ای پخش�ی HDTV.می باشد

در پیش�رفته، U.S.FCC 1995)ه( تلویزیونه�ای س�رویس مش�اور کمیت�ه پذیرفته شود.ATSCسفارش کرد که استاندارد تلویزیون دیجیتال




اس�تاندارد پش�تیبان فرمته�ای پ�ویش وی�دئویی ک�ه •“ ب�ه I نش�ان داده ش�ده اس�ت. ”4.5در ج�دول

”Interlaceمع��نی پ��ویش Pو مع��نی ب��ه “پیشرونده )غیر یک در میان( می باشد.




ب�ه عن�وان اس�تاندارد فش�رده س�ازی MPEG-2برای وی�دئو، • اس�تاندارد اس�ت. از AC-3انتخ�اب ش�ده اس�ت. ب�رای ص�دا

کان��ال 5 ی��ک اض��افه ب��ه ص��دا فراگ��یر کان��ال subwoofer.پشتیبانی میکند

:HDTVتفاوت برجسته بین تلویزیون های اولیه و • ب�ه ج�ای 16:9 ی�ک نس�بت تص�ویر عریض�تر، HDTV )ال�ف( دارد.4:3

( ح�رکت non interlace بس�وی پ�ویش پیش�رونده ) HDTV)ب( می کند




انواع سرویسهای فراهم شده عبارتند از:•

-SDTV( Standard DTV) تلویزی�ون : NTSC ی�ا رایج باالتر.

-EDTV (Enhanced DTV): 480 ،ب�االتر ی�ا فع�ال خ�ط .4.5سطر سوم یا چهارم در جدول

-HDTV ( High DTV): 720.خط فعال یا باالتر



انواع سیگنالهای ویدئویی ویدئوی آنالوگ ویدئوی دیجیتال

Documents