3. Цифровые методы передачи видеоизображений
3.1. Основные характеристики цифрового видео
Цифровое видео характеризуется четырьмя основными факторами [1]:
- частотой кадров
- экранным разрешением
- глубиной цвета
- качеством изображения.
Частота кадров. Вследствие инерционности процесса восприятия изображения человеческий глаз интерпретирует последовательность быстро сменяющих друг друга кадров не как отдельные изображения, а как непрерывно протекающий процесс. Это происходит при смене кадров с частотой 16-25 Гц. С учетом данной особенности стандартная скорость воспроизведения видеосигнала телевизионных системах - 25 кадров/с (в США и Японии – 30 кадров/с). Но даже при частоте 25 кадров/с может появляться эффект мелькания изображения. Для гарантированного устранения данного недостатка в телевизионных системах каждый кадр разбивается на 2 полукадра, каждый из которых прорисовывается либо по четным, либо по нечетным строкам изображения. Эти полукадры передаются поочередно с частотой 50 Гц каждый. И хотя на самом деле частота смены кадров полного изображения составляет 25 кадров/с, глаз воспринимает изображение при чересстрочной развертке как смену кадров 50 раз в секунду.
Монитор компьютера для формирования изображения на экране использует метод прогрессивного сканирования, при котором строки кадра формируются последовательно, сверху вниз, а полный кадр прорисовывается 30 раз каждую секунду или даже более часто. В этом заключается основное отличие между компьютерным и телевизионным методом формирования видеосигнала.
Глубина цвета. Этот показатель является комплексным и определяет количество цветов, одновременно отображаемых на экране. Компьютеры обрабатывают цвет в RGB-формате (красный-зеленый-синий), в то время как видео использует и другие методы. Одна из наиболее распространенных моделей цветности для видеоформатов – YUV. ЗдесьYобозначает яркостный сигнал, а сигналы цветности определяются по следующим формулам:
U=B-Y,
V=R-Y.
Разностные сигналы UиVформируют вместе с сигналомYполный видеосигнал.
Каждая из моделей RGB и YUV может быть представлена разными уровнями глубины цвета (максимального количества цветов).
Для цветовой модели RGB обычно характерны следующие режимы глубины цвета: 8 бит/пиксел (256 цветов), 16 бит/пиксел (65535 цветов) и 24 бит/пиксел (16,7 млн. цветов).
Экранное разрешение.Данным термином обозначают количество точек, из которых состоит изображение на экране. В современных мониторах может применяться разрешение 800х600 пикселов, 1024х768 пикселов и выше.
Телевизионный стандарт NTSC предусматривает разрешение 768 на 484. Стандарт PAL распространенный в Европе, имеет несколько большее разрешение - 768 на 576 точек.
Качество изображения. Последняя, и наиболее важная характеристика - это качество видеоизображения. Требования к качеству зависят от конкретной задачи. Иногда достаточно, чтобы картинка была размером в четверть экрана с палитрой из 256-ти цветов (8 бит), при скорости воспроизведения 15 кадров/с. В других случаях требуется полноэкранное видео (768 на 576) с палитрой в 16,7 млн. цветов (24 бит) и полной кадровой разверткой (25 или 30 кадров/с).