ВидеостандартыСигналы, форматы, стыкиВ. Л. Штейнберг Содержание 2Видеостандарты
 Скачать 1.79 Mb.
|
|
U 0° Вспышка 135° Строка n Пурпурный 299.5° Красный 256.5° Желтый 193° Голубой 76.5° Синий 13° Вспышка 225° V 90° U 0° Строка n+1 V 90° Зеленый 119.5° Рис. 3.2.7.2 Векторограмма сигнала цветности PAL Первое поле в восьмиполевой последовательности цветового кадра PAL определено как нечетное ТВ поле, для которого в строке "1" полярность составляющей V положительна, а начальная фаза поднесущей равна нулю (SCH = 0) . На практике, радикальное требование "SCH = 0" имеет смысл заменить на более реалистическое "SCH в пределах от минус 90 градусов до плюс 90 градусов". В системах PAL-B, G, H, I, N сигнал вспышки присутствует во всех строках цветового кадра, кроме следующих: Цветовое поле ТВ строки без вспышки 1 и 5 1-6, 310-312 2 и 6 313-318, 622-625 3 и 7 1-5, 311-312 4 и 8 313-319, 623-625 В системе PAL-M вспышка присутствует во всех строках, кроме следующих: Цветовое поле ТВ строки без вспышки 1 и 5 1-8, 260-262 2 и 6 263-270, 522-525 3 и 7 1-7, 259-262 4 и 8 259-262, 523-525 Обработка сигнала цветности 34 SECAM В системе SECAM сигнал цветности формируется путем частотной модуляции цветовых поднесущих For and Fob чередующимися по строкам сигналами Dr и Db: Dr = -1.902 (R-Y), Db = 1.505 (B-Y). Перед модуляцией сигналы Dr и Db должны быть подвергнуты низкочастотному предыскажению в соответствии с комплексной частотной характеристикой следующего вида: A1(f) = (1+ j(f/f1))/(1+j(f/3f1)), где f1 = 85 кГц Максимальные девиации сигнала цветности SECAM должны быть ограничены предельными частотами 3.9 МГц и 4.750625 MГц. Для этого пики предыскаженных сигналов Dr и Db срезаются на соответствующих уровнях перед подачей их на частотный модулятор. Номинальные частотные девиации определены следующим образом: 75 % Красное поле: Fr - For = - 280 кГц 75 % Синее поле: Fb - Fob = + 230 кГц ЧМ сигнал подвергается высокочастотному предыскажению в соответствии с комплексной частотной характеристикой следующего вида: A2(f) = (1+ j16(f/f2 -f2/f))/(1+j1.26(f/f2 -f2/f)), где f2 = 4.286 MГц. Этот параметр иногда называют "частотой фильтра клош" от французского слова cloche - колокол. Вследствие ВЧ предыскажения уровни сигнала цветности SECAM зависят от частоты, т.е. от содержания изображения. Минимальный уровень цветности составляет 23 % от номинального уровня белого, что дает следующие уровни сигналов немодулированного сигнала цветности (на задних площадках строчных гасящих интервалов): В строке Dr: 215 мВ на частоте 4.40625 MГц В строке Db: 167 мВ на частоте 4.25 MГц. Максимальные уровни сигнала цветности достигаются на границах разрешенного диапазона девиаций. Они равны соответственно: 537 мВ на частоте 4.750625 MГц 499 мВ на частоте 3.900000 MГц. Первое поле в четырехполевой последовательности цветового кадра SECAM определено как нечетное поле, для которого строка 1 является строкой Dr. Сигнал цветности SECAM представляет собой непрерывное частотно-модулированное колебание, начинающееся с определенной фазы в начале каждой строки. Он должен быть погашен на передних площадках строчных гасящих интервалов и во всех 25 строках вертикального гасящего интервала (кроме строк 7-15 и 320-328, содержащих сигнал вертикальной цветовой синхронизации, если он присутствует). Однако, в некоторых усовершенствованных кодерах SECAM немодулированный сигнал цветности сохраняется (не гасится) в строках 22 и 335 с тем, чтобы предотвратить появление неприятных паразитных сигналов типа "цветовой бахромы" на самом верху декодированного ТВ изображения. 0 - 0.3 В Строка Db Строка Dr 4.75 МГц 3.9 МГц 499 мВ 537 мВ Рис. 3.2.7.3 Сигнал вертикальной цветовой синхронизации SECAM Аналоговый компонентный стык Y/C 35 3.2.8 Аналоговый компонентный стык Y/C В этом формате стыка отдельный сигнал цветности C имеет точно такие же уровни и фазы, как составляющая цветности в составе композитного сигнала. Размах вспышки равен 300 мВ на нагрузке 75 Ом. Отдельно передаваемый сигнал яркости Y - это фактически сигнал Ys с синхроимпульсами: 700+300 мВ на нагрузке 75 Ом. Основное достоинство данного формата состоит в устранении перекрестных помех типа "яркость-цветность", которые возникают в обычном декодере вследствие неполного разделения этих двух составляющих. Кроме того, такой сигнал легко превратить в обычный композитный сигнал путем простого суммирования составляющих. Для перезаписи (dub) сигналов Y/C с одного кассетного видеомагнитофона на другой без дополнительных искажений, вызываемых частотным гетеродинированием (chroma-down recording) некоторые фирмы снабжают свою аппаратуру стыком перезаписи (Y/C Dub). Единственное отличие от обычного стыка Y/C - это существенно более низкая частота поднесущей, например для стыка перезаписи Y/C PAL она составляет 627 кГц вместо обычной частоты 4.433 MГц. Для передачи сигналов Y/C применяется какой-либо один из трех следующих типов соединителей: а) 2 раздельных разъема BNC для сигналов Y (Ys) и C. б) 4-контактный разъем типа mini-DIN (входы и выходы - розетки) в) 7-контактные "профессиональные" разъемы (штеккерные для выходов, розетки для входов). 4 3 2 1 Контакт Сигнал 1 Y корпус 2 C корпус 3 Y 4 C Рис. 3.2.8.1 Соединитель Y/C с разъемом типа Mini-DIN Контакт Сигнал Стандартный стык Y/C Контакт Сигнал 1 Y 2 Y корпус 3 - - - 4 - - - 5 C 6 C корпус 7 - - - 1 Y 2 Y корпус 3 Имп. пер.головок 4 Корпус 5 Dubbing C 6 C корпус 7 Команда перезаписи Стык перезаписи (dubbing) 1 6 2 7 5 3 4 Рис. 3.2.8.2 "Профессиональные" 7-контактные соединители Y/C Система PALplus 36 3.2.9 Система PALplus PALplus - это усовершенствованная широкоэкранная система вещательного ТВ, совместимая с обычной системой PAL и использующая метод "Motion Adaptive Colour Plus" (MACP) для снижения уровня перекрестных искажений. Специальный вспомогательный сигнал (helper) позволяет восстанавливать полную вертикальную четкость при передаче методом Letterbox совместимого (заниженного) изображения. Совместимость в данном случае означает, что все основные параметры композитного сигнала PALplus (уровни, частоты, и т.п.) точно совпадают с параметрами обычного сигнала PAL. Сигналы PALplus не предназначены для компоновки ТВ программ; их применение ограничено распределением программ и вещательными службами. На входе и выходе кодека PALplus присутствуют сигналы стандарта 625/50/2:1 с форматом кадра 16:9. Широкоэкранное изображение передается в формате Letterbox для обеспечения совместимости с обычными телеприемниками формата 4:3. Телевизор PALplus использует вспомогательный сигнал (helper), передаваемый в черных полосах сверху и снизу широкоэкранного изображения. В системе PALplus предусмотрено два режима работы. Они называются "film mode" (передача киноматериалов) и "camera mode" (передача обычных видеопрограмм). Преобразование формата кадра (из анаморфотного в заниженный) и улучшенное разделение яркость-цветность по методу Motion Adaptive Colour Plus оптимизированы для каждого из двух режимов работы раздельно. При передаче видеопрограмм (когда движение дискретизировано с частотой 50 Гц) вертикальное преобразование производится в пределах поля (286 входных строк преобразуются в 215 выходных). Однако, если точно известно, что движение разбито на 25 фаз в секунду (т.е. при передаче киноматериалов), то можно применить более качественное преобразование 576 входных строк в 430 выходных без каких-либо проблем, связанных с различием полей при движении объектов. В кадре PALplus ТВ строки использованы следующим образом: ТВ строка Содержание 1-22 Вертикальный гасящий интервал с возможностью ввода дополнительных сигналов, как в PAL 23 (1-я половина) Биты Wide Screen Signalling (WSS): Последовательность импульсов высотой 500 мВ 23 (2-я половина) Опорный сигнал:Вспышка Helper: 300 мВ, 48 периодов 24-59 Сигнал Helper для верхней половины кадра 16:9 60-274 Композитный PAL заниженного кадра 16:9 275-310 Сигнал Helper для нижней половины кадра 16:9 311-335 Вертикальный гасящий интервал с возможностью ввода дополнительных сигналов, как в PAL 336-371. Сигнал Helper для верхней половины кадра 16:9 372-586. Композитный PAL заниженного кадра 16:9 587-622 Сигнал Helper для нижней половины кадра 16:9 623 (1-я половина) Опорный сигнал: Белая полоса 100 % , 700 мВ, 20 мкс 623-625 Уровень гашения Сигналы вертикального гасящего интервала 37 3.2.10 Сигналы вертикального гасящего интервала Эти вспомогательные сигналы могут вводиться в состав композитного или компонентного видеосигнала на стадиях производства или передачи ТВ программ. Распределение всех ТВ строк в пределах вертикального гасящего интервала и закрепление их за определенными службами не регламентировано никаким международным стандартом, однако некоторые строки традиционно используют для определенных применений. Например, в 625-строчных системах PAL и SECAM строки 17, 18, 330 и 331 обычно отведены для передачи международных испытательных строк (в отличие от национальных испытательных строк, которые вводятся независимо и могут быть погашены при пересечении национальных границ). Строка 22 может быть использована для измерения уровня шума и должна оставляться свободной от каких-либо вводимых сигналов. Сигналы вертикального гасящего интервала подразделяются на следующие категории. Вертикальный временной код Этот сигнал (по-английски обозначается VITC или VTC) представляет собой 50- микросекундную кодовую последовательность из 90 битов, кодированных по методу NRZ. Он вводится с целью идентификации моментов времени в одну или несколько ТВ строк видеосигнала и сохраняется в видеофонограммах. Преимуществом этой разновидности временного кода является возможность хранения его совместно с отдельными видеополями, в том числе стоп-полями (стоп-кадрами), и простое считывание даже при остановленном лентопротяжном механизме. Аналоговый вертикальный временной код был первоначально определен для композитных сигналов стандартом ANSI/SMPTE 12M-1986 "Временные и управляющие коды - Видео и звукозапись на ленту сигналов 525-строчных/60-полевых систем". Применительно к компонентному оборудованию данный код должен присутствовать в канале яркости. 0 CRC 89 10 мкс min (525) Биты синхронизации Битов пользователя Двоичные группы 1..8 Биты временного кода [Кадры, Секунды, Минуты, Часы] 11.2 мкс min (625) 82 50.286 мкс номинально (525) 49.655 мкс номинально (625) Рис. 3.2.10.1 Структура вертикального временного кода Сигналы вертикального гасящего интервала 38 Распределение битов в вертикальном временном коде показано в следующей таблице: Бит Назначение 0 - 1 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 2 - 5 Единицы кадров 6 - 9 Биты пользователя [Двоичная группа 1] 10 - 11 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 12 - 13 Десятки кадров 14 Флаг сброса кадра 15 Флаг цветового кадра 16 - 19 Биты пользователя [Двоичная группа 2] 20 - 21 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 22 - 25 Единицы секунд 26 - 29 Биты пользователя [Двоичная группа 3] 30 - 31 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 32 - 34 Десятки секунд 35 Маркер поля 36 - 39 Биты пользователя [Двоичная группа 4] 40 - 41 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 42 - 45 Единицы минут 46 - 49 Биты пользователя [Двоичная группа 5] 50 - 51 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 52 - 54 Десятки минут 55 Флаг двоичной группы 56 - 59 Биты пользователя [Двоичная группа 6] 60 - 61 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 62 - 65 Единицы часов 66 - 69 Биты пользователя [Двоичная группа 7] 70 - 71 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 72 - 73 Десятки часов 74 Свободный бит (ноль, если не указано иначе) 75 Флаг двоичной группы 76 - 79 Биты пользователя [Двоичная группа 8] 80 - 81 Биты синхронизации: фиксированное кодовое слово "10" 82 - 89 Контрольная сумма (CRC - cyclic redundancy check code) В аналоговом варианте кода VITC тактовые частоты равны: • 1.7898 МГц = 113.75 fh для 525-строчного разложения; • 1.8125 МГц = 116.00 fh для 625-строчного разложения. Применительно к цифровым компонентным стыкам параметры вертикального временного кода (D-VITC) определены документом ANSI/SMPTE 266M-1994 "Цифровые компонентные системы 4:2:2 - Цифровой вертикальный временной код". Они слегка отличаются от параметров аналогового варианта. Различие вызвано необходимостью передачи 90 бит информации за целое число периодов частоты дискретизации яркости (675 периодов частоты 13.5 МГц). Достигается это путем незначительного изменения тактовой частоты кода. Как в 525-строчном, так и в 625-строчном варианте, частота битов D-VITC равна 1.8 МГц. Таким образом, каждый бит занимает семь с половиной тактов канала яркости. Сигнал D-VITC - это 8-битовые данные, представляющие отфильтрованный аналоговый сигнал вертикального временного кода. Восемь бит сигнала D-VITC должны быть старшими битами 10-битового кодового слова яркости. Цифровой уровень 192 (8-битовое представление 562.6 мВ) соответствует двоичному значению "1" кода D-VITC, а уровень 16 (8- битовое представление 0.0 мВ) соответствует двоичному значению "0". Форма фронтов импульсов сигнала D-VITC задается соответствующими значениями отсчетов яркости. Все неиспользованные в данной строке отсчеты яркости и значения цветоразностных сигналов должны быть нулевыми (уровни 16 и 128). В аналоговой области синусквадратичные фронты импульсов этого кода имеют длительность приблизительно 150 нс. Разработчики аппаратуры должны учитывать возможные отклонения уровней от вышеуказанных, в случае, когда цифровой временной код получен из аналогового путем аналого-цифрового преобразования. Сигналы вертикального гасящего интервала 39 12t (625) Oh S A V E A V E A V 2t Цифровая активная часть: 720t 2t t = 1/13.5 МГц 0 3 4 89 88 2 1 26t 675t 15t Только отсчеты яркости Данные D-VITC 16t (525) 11.704 мкс (625) 10.963 мкс (525) 50.0 мкс Рис. 3.2.10.2 Временная диаграмма сигнала D-VITC В документе SMPTE RP 164-1992 для 525-строчных систем рекомендуется вводить временной код в одну строку каждого поля. Предпочтительно, чтобы это была строка 14 (277). При необходимости обеспечения совместимости с более старым оборудованием, сигнал VITC должен присутствовать в двух несмежных строках каждого поля. В таком случае предпочтительны строки 14 и 16 (277 и 279). Специально оговорены два особых случая, где номера строк должны быть: • 12 и 14 (275 и 277) для ВМФ формата "C" с синхроголовкой; • 16 и 18 (279 и 281) для ВМФ формата "C" без синхроголовки. По рекомендации ЕСВ Tech. 3097 в 625-строчных системах сигнал VITC вводится в строки 19, 24, 332 и 334. Испытательные строки Эти сигналы (по-английски называемые VITS или ITS) вводятся в определенные строки вертикального гасящего интервала, определяемые ТВ стандартом. Для 625-строчных систем МККР совместно с ЕСВ выпустил Рекомендацию 473-2, определяющую сигналы для строк 17, 18, 330 и 331, - поэтому эти сигналы часто обозначают просто МККР-17, МККР-18, МККР-330 и МККР-331. Рекомендация МККР 569 дает общее определение составляющих сигналов испытательных строк, таких как синусквадратичные импульсы, составные импульсы, частотные пакеты и т.д. Основное назначение сигналов испытательных строк состоит в обеспечении непрерывного контроля и измерения качества ТВ тракта. В композитных сигналах PAL испытательные строки содержат обычную вспышку цветовой поднесущей. Однако в сигналах SECAM те же самые испытательные строки вспышки не содержат, а допуск на частоту составляющих канала цветности задан более широким. В 525-строчных странах используются несколько отличающиеся варианты испытательных строк. Их обычно различают по названию, а не по номеру строки, в которую они вводятся. Например, сигнал "NTC Combination" - это испытательная строка, определенная Национальным Комитетом Электросвязи США для системы NTSC. Он сочетает свойства сигналов МККР-18 и МККР-331. Сигнал "FCC Multiburst" определен Федеральной Комиссией Связи США и похож на сигнал МККР-18. Сигналы "NTC Composite" ("NTC-7 Composite") и "FCC Composite" похожи на сигнал МККР-330. Сигналы вертикального гасящего интервала 40 0 % - 43 % 0 6 11 13 16 20 31 22 24 26 28 0 6 100 % 50 % 2T 20T T = 100 нс 60 % x H/32 0 30 10 12 15 18 21 24 27 Строка 17 Строка 18 0 % - 43 % 0 6 11 13 15 20 31 22 24 26 28 0 6 100 % 50 % 2T Длительность фронтов цветности = 1000 нс 40 % x H/32 0 30 9 11 14 17 |