Digital Video Measurements (unit 3)
การเชื่อมต่อดิจิตอลวิดีโอ
วิธีการเชื่อมต่อแบบดิจิตอลวิดีโอสามารถกล่าวอย่างรวบรัดก็คือวิธีการเชื่อมต่อกับโลกความเป็นจริงของเราในแบบแอนะลอกในจุดที่เหมาะสม จากบล๊อคไดอะแกรมตามภาพที่
5.จนถึงภาพที่ 8. สามารถช่วยให้เราทำความเข้าใจได้ว่าอุปกรณ์ในการผลิตวิดีโอจัดการกับสัญญาณองค์ประกอบของวิดีโอแบบดิจิตอลอย่างไร ถึงแม้ว่าบล๊อคไดอะแกรมเหล่านี้จะแสดงให้เห็นเพียงแค่วิดีโอในระบบความคมชัดมาตรฐานก็ตาม
(SD) เพราะว่า แนวคิดสำหรับวิดีโอในแบบความคมชัดสูง (HD)
ยังคงเป็นวิธีการสุ่มข้อมูลเหมือนกันแต่ด้วยอัตราการสุ่มที่สูงกว่าและมีจำนวนบิตอยู่ที่สิบบิต สำหรับช่องทางรับส่งข้อมูลการส่องสว่างและสัญญาณสีอาจต้องการการดูแลรักษาค่อนข้างสูงกว่าเนื่องจากการทำงานด้วยอัตราการรับส่งที่ความเร็วมากกว่าสัญญาณวิดีโอแบบความคมชัดมาตรฐานมาก
การแก้ไขแกมมาของแม่สีทั้งสามในภาพที่
5.
ถูกปรับเปลี่ยนด้วยวิธีการเมตริกซ์เชิงเส้นให้เป็นองค์ประกอบของการส่องสว่างและองค์ประกอบทางสี
(
Y’ , P’b and P’r ) อันเป็นไปตามที่ดวงตาของเรามีความไวของการเปลี่ยนแปลงทางรายละเอียดของแสงมากกว่าการเปลี่ยนแปลงของสี สัญญาณการส่องสว่างจะถูกส่งผ่านในระบบด้วยแถบความถี่มากกว่า
(5.5 MHz ในระบบความคมชัดแบบปกติ)
ทั้งสัญญาณส่องสว่างและสัญญาณสีจะมีวงจรกรองจำกัดความถี่สูงเพื่อลดการรบกวนที่อาจเกิดขึ้นในขั้นตอนของกระบวนการสุ่มข้อมูลสัญญาณให้เป็นแบบดิจิตอล ข้อมูลของการส่องสว่างที่ผ่านวงจรกรองความถี่สูงทิ้งไปแล้วจะถูกทำการสุ่มด้วยอัตราที่
13.5 MHz โดยมีวงจรทำหน้าที่แปลงจากแอนะลอกเป็นดิจิตอล
(analog-to-digital converter) เพื่อผลิตข้อมูลต่อเนื่องขนาดสิบบิตที่อัตราการสุ่ม
13.5 ล้านบิตต่อวินาที ในส่วนของข้อมูลของสัญญาณสีทั้งสองที่ผ่านวงจรกรองความถี่สูงทิ้งไปแล้วจะถูกทำการสุ่มที่
6.75 MHz. ด้วยวงจรแปลงจากแอนะลอกเป็นดิจิตอลเพื่อทำการผลิตข้อมูลแบบต่อเนื่องจำนวนสองชุดที่อัตรา
6.75 ล้านบิตต่อวินาที จากนั้นข้อมูลของสัญญาณวิดีโอทั้งสามส่วนจะถูกนำมารวมเข้าด้วยกัน
(multiplex) ให้เกิดเป็นข้อมูลชุดเดียวกันที่ขนาดสิบบิตขนานกันไปที่อัตรา
27 Mb/s
ภาพที่
6 กระบวนการและการทำให้ข้อมูลแบบขนานเป็นแบบอนุกรม
ภาพที่
7.การแปลงกลับข้อมูลแบบอนุกรมให้เป็นแบบขนาน
จากภาพที่ 6. ในกระบวนการของอุปกรณ์ Coprocessor
ใช้ทำหน้าที่เพิ่มสัญญาณระบบของฐานเวลาอ้างอิง รวมไปถึงข้อมูลรูปแบบของเสียงแบบดิจิตอล (AES/EBU) และข้อมูลประกอบเพิ่มเติมอื่นๆเข้าไป สำหรับในส่วนของการคำนวณและตรวจเช็คผลรวม
(CRC Calculation) ทำหน้าที่คำนวณข้อมูลและรวมเข้าด้วยกันให้เป็นข้อมูลแบบขนานต่อเนื่องกันไป ต่อมาข้อมูลแบบขนานขนาดสิบบิตที่มีอัตราความเร็ว
27 ล้านบิตต่อนาทีจะถูกบรรจุไปที่ Shift Register เป็นการทำให้เป็นข้อมูลแบบอนุกรมที่ซึ่งมีฐานของเวลาที่มีอัตราความเร็วอยู่ที่
270 ล้านบิตต่อวินาทีและถูกนำมาผสมผสานคลุกเคล้ากันสำหรับให้มีประสิทธิภาพในการนำส่ง
จากตัวอย่างเป็นชนิดความคมชัดมาตรฐานตามข้อกำหนดของ ITU-R.BT-656/SMPTE
259M.
สัญญาณวิดีโอชนิดความคมชัดมาตรฐานดังกล่าวสามารถนำส่งด้วยสายเคเบิ้ลวิดีโอได้ไกลประมาณ
300 เมตรด้วยความสมบูรณ์เกือบร้อยเปอร์เซ็นต์เต็ม
ในวิดีโอชนิดความคมชัดสูงตามมาตรฐาน SMPTE 292M นั้นมีอัตราความเร็วของสันญาณอยู่ที่
1.485 พันล้านบิตต่อวินาที ระยะทางในสายส่งจะถูกจำกัดอยู่ทีความยาวประมาณ 100
เมตรเท่านั้น
จากภาพที่ 7.
ในส่วนของเครื่องรับนั้นทำหน้าที่ตรวจจับเมื่อพลังงานของฐานความถี่นาฬิกาลดลงเหลือครึ่งหนึ่งที่ถูกป้อนให้กับการชดเชยที่เหมาะสมของสัญญาณที่เข้ามาด้วยอัตราของข้อมูล
270 ล้านบิตต่อวินาที ฐานเวลาของนาฬิกาที่มีความถี่
270 ล้านครั้งจะถูกสร้างขึ้นใหม่จากขอบของสัญญาณแบบ NRZI (Non-Return to Zero
Inverse) และสัญญาณที่ได้รับการชดเชยให้มีความเหมาะสมแล้วจะถูกทำการตรวจสอบเพื่อตัดสินสถานะของตรรกะว่าเป็นหนึ่งหรือศูนย์ ในส่วนของกระบวนการแปลงจากข้อมูลแบบอนุกรมให้เป็นข้อมูลแบบขนานและทำการแยกแยะข้อมูลที่คลุกเคล้ากันมานั้น
(Deserializer and unscramble) ใช้ขั้นตอนวิธีการของการประกอบเข้ารหัสให้เป็นสัญญาณขาออกแบบสิบบิตที่มีอัตราความเร็ว
27 ล้านบิตต่อวินาที ข้อมูลที่ถูกฝังรวมเข้ามาด้วยการตรวจสอบผลรวม
(embedded checksum) จะถูกขุดออกมาโดยตัวเครื่องรับและทำการเปรียบเทียบกับผลผลิตที่ได้จากการตรวจสอบผลรวมของเครื่องรับเอง ถ้าหากมีข้อผิดพลาดใดๆจะมีการรายงานและติดป้าย
(flag) รวมไปกับข้อมูลแบบต่อเนื่อง
ในส่วนของโคโปรเซสเซอร์ทำหน้าที่ขุดเอาข้อมูลของเสียงและข้อมูลประกอบอื่นๆออกมา
ภาพที่
8. การกู้คืนเอาสัญญาณแอนะลอกของแม่สีทั้งสามจากข้อมูลดิจิตอลแบบขนาน
จากภาพที่ 8.
ข้อมูลขนาดสิบบิตที่ขนานรวมกันมาจะถูกแยกออกด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการ D-mux (demultiplexed) ให้ออกมาเป็นข้อมูลแบบดิจิตอลของข้อมูลการส่องสว่างและข้อมูลของสี หลังจากนั้นจะถูกเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณแบบแอนะลอกด้วยตัวแปลงข้อมูล
(digital-to-analog converters) แล้วนำไปผ่านการกรองเพื่อสร้างข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่องให้เป็นข้อมูลที่มีรูปคลื่นราบเรียบต่อเนื่องกันไปและผ่านกระบวนการเมตริกซ์ให้เป็นสัญญาณของแม่สีทั้งสามดังเดิมเพื่อแสดงผลบนจอภาพ
หมายเหตุ บทหน้าเป็นเรื่องของวิธีการสุ่มข้อมูลตามมาตรฐานของ ITU-R BT.601 และต่อด้วยมาตรฐานของการเชื่อมต่อแบบต่างๆ เช่น ANSI/SMPTE 259M ANSI/SMPTE 274M
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น