Домашняя фабрика грез. Часть 2
АрхивТехнологизмы (архив)О представлении цветного изображения и прочем.
В предыдущей части мы рассмотрели телевизионные стандарты с точки зрения количественных параметров (частоты, полоса пропускания, количество строк и т.д.). В этой части мы поговорим о представлении цветного изображения в телевидении и в компьютерной технике, а также о различных кабелях для соединения видеоаппаратуры.
Кодирование цветного изображения
Вам наверняка известно, что любой цвет может быть получен из комбинации красного зеленого и синего цветов (RGB,RED, GREEN, BLUE), смешанных в определенной пропорции (на самом деле для человеческого глаза достаточно и двух цветов). Поэтому, именно эти три цвета используются для формирования изображения в телевидении. По нескольким причинам напрямую схема RGB не используется для кодирования в телевидении (и наоборот используется в компьютерной технике). Одна из этих причин – совместимость с черно-белыми телевизорами. Сам телевизионный сигнал является составным (композитным) – то есть представляет собой смесь нескольких сигналов. В него входит 3 составляющих:
Y (luma) – сигнал яркости
U – 1 цветоразностный сигнал
V – 2 цветоразностный сигнал
Y – определяет яркость точки, которая может изменяться в диапазоне от чёрной до белой. Таким образом, сигнал яркости полностью формирует чёрно-белое изображение (наследие 50-х годов). Сигнал яркости Y в сочетании с цветоразрастными сигналами U и V формирует цветное изображение. Давайте посмотрим, каким образом можно произвести переход от RGB представления изображения к YUV.
Сигнал яркости Y формируется из RGB сигнала по следующей формуле:
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U сигнал формируются по формуле:
U = R - Y
V сигнал формируются по формуле:
V = B - Y
Для получения RGB представления изображения из YUV воспользуемся следующими формулами:
R = Y + U
B = Y + V
G = Y - 0.509U - 0.194V
Но это еще не все!!!
Человеческий глаз менее чувствителен к изменению цвета, чем к изменению яркости. Поэтому разработчики телевизионных стандартов решили сэкономить на полосе пропускания и цветоразностные сигналы передаются в меньшем разрешении, чем сам сигнал яркости. Как обычно – имеем несколько вариантов экономии на цветоразностных сигналов, которые обозначаются тремя цифрами, разделенными двоеточием – 4:2:2, 4:1:1 и т.п. Как расшифровать данные цифры?
Обратим свой взор на нижеприведенную иллюстрацию:
Рисунок 1
Светлыми треугольниками на рисунке обозначены точки, в которых происходит изменение яркости изображения, а чёрными треугольниками на рисунке обозначены точки, в которых происходит изменение цветности. Как видно из схемы, существуют варианты представления видеоизображения 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 и 4:1:1. Давайте разберемся, что обозначают эти цифры. Первая цифра относится к яркостному сигналу,а каждая следующая цифра отвечает за две строчки, 1 и 3, или 2 и 4. (нечетные и четные строки). Значение этой цифры определяет, сколько точек в каждой из линии меняют своё значение. Чаще всего используется схема 4:2:2, поскольку при ее использовании почти незаметно различие между картинкой, закодированной в схеме 4:4:4.
Стандарты на низкочастотные интерфейсы (разъемы, системы кодирования)
Можно считать, что с теорией кодирования телевизионного изображения мы разобрались. Однако, прежде чем перейти к работе с видеоизображением, необходимо вспомнить еще об одной мелочи – соединительные кабеля и низкочастотные сигналы, разгуливающие по этим низкочастотным кабелям.
Композитный сигнал (тип разъема – RCA, он же тюльпан, BNC)
Данный сигнал используется для соединения видеоустройств со стандартами VHS, VHS-C, Video-8. Помимо этого, именно его (композитный сигнал) мы получаем через телевизионную антенну, именно с его помощью вещают в эфире. Это один единственный составной видеосигнал, в котором совмещены и яркостный сигнал, оба цветоразностных, и синхроимпульсы. Для подачи такого сигнала надо всего два провода (информационный и общий, в качестве которого используется экранирующая оплетка кабеля). Из плюсов этого сигнала можно отметить его распространенность (есть практически везде), и минимальные требования к пропускной способности канала, по сравнению с другими типами сигналов. Отрицательная сторона – наихудшее качество изображения из всех типов сигналов, поскольку сигналы, из которых состоит композитный сигнал, ограничиваются по ширине полосы пропускания. В результате реальное разрешение изображения получается порядка 230 – 280 телевизионных строк, в зависимости от аппаратуры и соединительных кабелей.
В качестве аппаратного интерфейса в основном используют штекер типа тюльпан и соответствующее ему гнездо, изображение которого вы можете наблюдать на рисунке 2.
Рисунок 2
В более древней аппаратуре используются разъемы типа BNC, изображение которых вы можете наблюдать на рисунке 3.
Рисунок 3
S-Video. (тип разъема – miniDIN-4, miniDIN-7)
Этот сигнал используется в аппаратуре S-VHS, S-VHS-C и Hi-8. В этом типе сигнала Используются два раздельных канала – яркостный (Y), который также содержит синхроимпульсы, и сигнал цветности (Chrominance), который содержит оба цветоразностных сигнала. Реальное реальное разрешение изображения получается порядка 400 – 500 телевизионных строк, в зависимости от аппаратуры и соединительных кабелей.
В качестве аппаратного интерфейса в основном используют разъемы miniDIN-4 изображение которых вы можете наблюдать на рисунке 4.
Рисунок 4
Для разъема miniDIN-4 разводка сигналов приведена ниже:
1. Земля для Y сигнала
2. Земля для С сигнала;
3. Y – яркостный сигнал
4. С – сигнал цветности
Для разъема miniDIN-7 разводка следующая:
1. Земля для Y сигнала
2. Земля для композитного сигнала
3. Композитный сигнал
4. Земля для C сигнала
5. С – сигнал цветности
6. Не используется
7. Y – яркостный сигнал
В том случае, если у вас у одного устройства в наличии только S-video, а у второго – композит – можно сделать переходник из S-video в композит. Для этого воспользуйтесь приведенной на рисунке 5 схемой:
Рисунок 5
Если при указанном номинале конденсатора не удается получить качественного изображения – можно попробовать поиграться номиналом в пределах 300 – 700 пикофарад.
RGB+Sync.(тип разъема – SCART, BNC, MiniDIN-9)
В принципе все понятно из заголовка – все четыре сигнала подаются по отдельности. Иногда сигнал синхронизации добавляется к G сигналу (обычно при использовании разъема типа SCART) Формат изображения всегда 4:4:4. Максимально достижимое качество изображения, используется в профессиональной аппаратуре.
Разъем SCART вы можете наблюдать на рисунке 6.
Рисунок 6
Разъем SCART является универсальным, с его помощью можно подключить практически любую аппаратуру. Типичная разводка разъема приведена ниже:
1. Audio Out Right – выход правого звукового канала
2. Audio In Right – вход правого звукового канала
3. Audio Out Left или Mono – выход левого звукового канала
4. Audio Ground – земля для звуковых каналов
5. RGB Blue Ground – земля для синего сигнала
6. Audio In Left или Mono – вход для левого звукового канала
7. RGB Blue In – вход для синего сигнала
8. SWITCH – используется для управления режимами устройства
9. RGB Green Ground – земля для зелёного сигнала
10. Data2: Clockpulse Out – синхросигнал
11. Green – вход для зелёного сигнала
12. DATA 1: Data Out
13. RGB Red Ground – земля для красного сигнала
14. Data Ground
15. RGB Red In, или Chrominance – вход для красного сигнала. В не RGB режиме используется как вход для сигнала цветности по S-Video
16. Blanking Signal – используется как управляющий сигнал, который сообщает телевизору – переключить режим на RGB, или нет
17. Composite Video Ground – земля для композитного видео
18. Blanking Signal Ground
19. Composite Video Out – выход для композитного видео
20. Composite Video In или Luminance – вход для композитного видео. В не RGB режиме используется как вход для сигнала яркости по S-Video
21. Ground/Shield(Chassis) – заземление корпуса
Разъем MiniDIN-9 вы можете наблюдать на рисунке 7:
Рисунок 7
разводка сигналов в разъеме MiniDIN-9 приведена ниже:
1. Не используется
2. Blue
3. Управляющий сигнал
4. Земля для управляющего сигнала
5. Яркостный сигнал и синхроимпульс
6. Green
7. Не используется
8. Не используется
9. Red
DV (Digital Video – FireWire оно же IEEE – 1394)
Данный тип сигнала и интерфейс используется в цифровых видеокамерах и видеомагнитофонах.
Разъем FireWire оно же IEEE – 1394 вы можете наблюдать на рисунке 8:
Рисунок 8
