Digital Video Measurements (unit 5)
วิดีโอแบบความคมชัดสูงสร้างขึ้นบนกฎเกณฑ์ของแบบความคมชัดมาตรฐาน
ในช่วงของการเปลี่ยนผ่านเข้าสู่ยุคของดิจิตอลทีวีความคมชัดสูงเราสามารถใช้กฎเกณฑ์พื้นฐานที่เคยเรียนรู้มาแล้วจากดิจิตอลทีวีชนิดความคมชัดมาตรฐานและนำมันมาประยุกต์ใช้เพื่อกำหนดกรอบความต้องการเพื่อสร้างแบบแผนของระบบโทรทัศน์แบบความคมชัดสูง วิธีการสุ่มค่าตัวอย่างสัญญาณของแอนะลอกวิดีโอยังคงเป็นหลักการเหมือนกัน
เราเพียงแต่เพิ่มอัตราการสุ่มค่าตัวอย่างและเพิ่มความกว้างของแถบความถี่ของช่องทีวีให้กว้างมากขึ้น
วิธีการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลยังคงหลักการเหมือนเดิม
เราเพียงแต่จัดการมันที่อัตราความเร็วสูงขึ้นและเพิ่มความเอาใจใส่เกี่ยวกับการออกแบบระบบ ทุกสิ่งทุกอย่างในการปฏิบัติงานที่อัตราความเร็วมากกว่าใช้แถบความถี่มากกว่าแต่ยังคงเป็นกฎเกณฑ์ที่คุ้นเคยดีอยู่แล้ว มันมีการใช้งานโทรทัศน์ความคมชัดสูงอย่างกว้างขวางในหลายรูปแบบ
นี่เป็นการเปิดโอกาสให้วิศวกรในการแพร่กระจายคลื่นออกอากาศมีทางเลือกและความยืดหยุ่นได้ แต่มันดูเหมือนว่าเป็นการเพิ่มความซับซ้อนในระบบออกอากาศขึ้นไปอีก
มาตรฐานเหล่านี้กำหนดตามรูปแบบของการสะแกน การเชื่อมต่อแบบแอนะลอกและการเชื่อมต่อดิจิตอลแบบขนาน มาตรฐานของการเชื่อมต่อดิจิตอลแบบอนุกรมได้ถูกนำมาใช้สำหรับการผลิตและการจัดการกับวิดีโอแบบความคมชัดสูง โดยมีมาตรฐานหลักใหญ่ๆที่น่าสนใจดังนี้
ANSI/SMPTE 274M. , Television - 1920x1080
Scanning and Analog and Parallel Digital Interface For Multiple Picture Rates
เป็นระบบที่กำหนดให้มีบริเวณของจุดสร้างภาพจำนวน
1920 จุด คูณด้วยจำนวนของเส้นแนวนอนจำนวน 1080 เส้น และมีอัตราสัดส่วนของภาพอยู่ที่
16
: 9
ANSI/SMPTE 292M. , Television - Bit-Serial
Digital Interface for Hi-Definition Television Systems
เป็นการให้คำจำกัดความของวิธีการเชื่อมต่อข้อมูลแบบอนุกรมด้วยสายเคเบิ้ลและไฟเบอร์ออปติคสำหรับสัญญาณแบบความคมชัดสูงที่การใช้งานระดับ
1.485
Gb/s. and 1.485/1.001 Gb/s.
ANSI/SMPTE 296M. , Television – 1280 x 720
Scanning, Analog and Digital Representation and Analog Interface
เป็นการให้คำจำกัดความเกี่ยวกับตระกูลของรูปแบการสะแกนล่วงหน้าที่มีพื้นทีของจุดสร้างภาพจำนวน
1280 จุด คูณด้วย เส้นแนวนอนจำนวน 720 เส้น และมีสัดส่วนภาพอยู่ที่ 16 : 9
ANSI/SMPTE 372M. , Television – Dual Link
292
เป็นการให้คำจำกัดความของวิธีการสำหรับการนำเอาสัญญาณในรูปแบบของ 1080i/p
YCbr และรูปแบบของ RGBA 1080i/p ส่งผ่านไปด้วยกันด้วยวิธีการเข้ารหัสชนิด
10 หรือ 12 บิต
ANSI/SMPTE 424M , Television – 3 Gb/s
Signal/Data Serial Interface
เป็นการให้คำจำกัดความของวิธีการขนส่งสัญญาณข้อมูลแบบดิจิตอลอนุกรมด้วยวิธีการใช้สายโคแอกเชียลเคเบิ้ลเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
ANSI/SMPTE 425M , Television – 3 Gb/s
Signal/Data Serial Interface – Source Image Format Mapping
เป็นการให้คำจำกัดความของวิธีการขนส่งข้อมูลรูปแบบของภาพขนาด
1920 คูณ 1080 และขนาด 2048 คูณ 1080 ไปบนวิธีการเชื่อมต่อแบบของ 3
Gb/s.
ภาพที่
16. ข้อมูลส่วนประกอบบนเส้นดิจิตอลเทียบกับการนำเสนอแบบแอนะลอก
ตารางที่
3. การแบ่งส่วนบิตของคำสั่งจำนวนเส้น
โดยทั่วไปแล้วขนาดความกว้างแถบความถี่ของวิดีโอความคมชัดสูงแบบแอนะลอกที่ประกอบด้วยแม่สีทั้งสามคือ
30 MHz. สำหรับประเภทการสะแกนแบบแทรกสอดในรูปแบบของ 1080
เส้น และประเภทการสะแกนแบบก้าวหน้าในรูปแบบของชนิด 720 เส้น ในขณะที่การสะแกนแบบก้าวหน้าในรูปแบบของชนิด
1080 เส้น มีขนาดของแถบความถี่เป็น 60 MHz. ดังนั้นการสุ่มค่าตัวอย่างที่อัตราความเร็วสูงมีความจำเป็นในการต้องการที่จะแปลงค่าเมตริกซ์ของการส่องสว่างและความแตกต่างของสีให้เป็นข้อมูลแบบดิจิตอล อัตราการสุ่มค่าตัวสำหรับการส่องสว่าง
(Y ) ที่มีแถบความถี่ขนาด 30 MHz. คือ
74.25 MHz. และใช้อัตราการสุ่มค่าตัวอย่างสำหรับค่าความแตกต่างของสีเป็นครึ่งหนึ่งคือ
37.125 MHz. สำหรับแถบความถี่ค่าความแตกต่างสีที่มีค่าของแต่ละสีเป็น
15 MHz. (C’b and C’r) สัญญาณภาพเหล่านี้จะถูกสุ่มค่าตัวอย่างด้วยรายละเอียดขนาด
10 บิต ค่าความแตกต่างของสีทั้งสองที่ผ่านการผสมให้เป็นข้อมูลต่อเนื่องเดียวกันด้วยสมการเมตริกซ์ขนาด
10 บิตที่อัตราความเร็ว 74.25 Mb/s. ต่อมานำเอารวมเข้ากับข้อมูลการส่องสว่างที่มีอัตรา
74.25 Mb/s. เช่นเดียวกันก่อให้เกิดข้อมูลแบบ 10
บิตชนิดขนานต่อเนื่องกันไปที่อัตรา 148.5 Mb/s. หลังจากนั้นข้อมูลแบบขนานจะถูกทำให้เป็นข้อมูลแบบอนุกรมซึ่งในกรณีนี้เพื่อทำให้ข้อมูลคลุกเคล้าปะปนกันไปแล้วจัดให้อยู่ในรูปแบบของ
NRZI ที่มีอัตราความเร็วขนาด 1.485 Gb/s. สำหรับใช้งานเพื่อการรับส่งในห้องผลิตรายการ
รูปแบบของข้อมูลในเส้นวิดีโอดังแสดงในภาพที่ 16.
ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ในฐานของเวลาแบบแอนะลอกไว้ด้วย
าพที่
17. แบบร่างทางมิติของภาพดิจิตอลด้วยค่าบิต V , F , H
ตารางที่
4. การแบ่งบิตของคำสั่งก่อให้เกิด cyclic redundancy check (ตรวจสอบข้อผิดพลาด)
การตรวจสอบหาความผิดพลาด CRC
(cyclic redundancy check) ในระบบของวิดีโอความคมชัดสูงถูกกระทำแยกส่วนกันสำหรับข้อมูลการส่องสว่างและข้อมูลของสีบนแต่ละเส้นการสะแกนภาพ
การตรวจสอบนี้ถูกใช้เพื่อตรวจจับความผิดปกติในเส้นที่มีการเกิดภาพแบบดิจิตอลด้วยวิธีการหาค่าเฉลี่ยของการคำนวณด้วยสูตร
ดังนี้ CRC(X) = X18 + X5 + X4 +1 ด้วยค่าแรกเริ่มอันมีค่าเป็นศูนย์ที่จุดเริ่มต้นของคำสั่งเส้นกำเนิดภาพแรกสุดแล้วจบที่คำสั่งสุดท้ายของจำนวนเส้นดังแสดงให้เห็นบนตารางที่
4.
การตรวจสอบหาความผิดพลาดทั้งของการส่องสว่างและความแตกต่างของสีสามารถแสดงให้เห็นจำนวนได้บนเครื่องมือวัดและใช้มันสำหรับตัดสินความผิดปกติใดๆที่รวบรวมได้จากสัญญาณที่เดินทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ในรูปแบบของความคมชัดมาตรฐานแล้วจุดสิ้นสุดของจุดกำเนิดภาพเป็นคำสั่งว่า
XYZ
โดยไม่ได้มีการระบุจำนวนเส้น การตรวจสอบหาความผิดพลาดสำหรับจุดที่กำเนิดภาพและการตรวจสอบสำหรับภาพสมบูรณ์ทั้งฟิลด์
(ยกเว้นช่วงเวลาสำหรับสัญญาณจุดเปลี่ยนภาพทางแนวตั้ง)
คือบริการเสริมพิเศษที่กระทำหนึ่งครั้งต่อฟิลด์ในช่วงของการที่เป็นแนวตั้ง
(vertical blanking) ดังได้อธิบายใน SMPTE RP-165 ทุกๆคำสั่งในช่วงของเส้นทางของแนวนอน (horizontal blanking) บริเวณระหว่างจุดของการสิ้นสุดจนถึงจุดเริ่มต้นกำเนิดภาพตามที่แสดงให้เห็นในภาพที่
17. ถูกกำหนดให้เป็นสีดำในกรณีที่ไม่ใช้เพื่อบรรจุข้อมูลประกอบอื่นใด
จังหวะเวลาและการสอดประสานกัน
(Timing and Synchronization)
จากข้อมูลข่าวสารที่เป็นกำหนดมาตรฐานอันหลากหลายเปิดโอกาสให้มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลและนำมาใช้งานร่วมกันอันเกี่ยวข้องกับการนำอุปกรณ์ต่างๆมาเชื่อมต่อกันระหว่างจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
มาตรฐานที่ดีนั้นยินยอมให้การนำมาใช้ประโยชน์ที่ประหยัดทรัพยากรและเทคโนโลยีอันเหมาะสม
การกำหนดมาตรฐานผลักดันให้มีความร่วมมือกันของผู้ใช้งานและส่งเสริมนวัตกรรมใหม่ๆ
มาตรฐานคือสิ่งจำเป็นในกรณีที่ว่าถ้าผู้ผลิตรายการและผู้ชมทางบ้านคือผู้ผลิตและผู้ชมที่เป็นรายการเดียวกัน
สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา
(ANSI) กลุ่มประชาคมวิศวกรภาพยนตร์และโทรทัศน์
(SMPTE)
กลุ่มประชาคมวิศวกรรมเรื่องเสียง (AES) และสหภาพโทรคมนาคมนานาชาติ (ITU) ได้เผยแพร่มาตรฐานอ้างอิงและข้อกำหนดสำหรับวิดีโอและเสียง
เป็นการนำเสนอที่เกี่ยวข้องกับมาตรฐานและข้อกำหนด เพื่อการอ้างอิงสำหรับมาตรฐานของโทรทัศน์
อธิบายความหมายของปัจจัยที่กำหนดของสัญญาณอันยอมรับให้ใช้งานร่วมกันและการปฏิบัติตามข้อกำหนด ประเด็นของมาตรฐานโดยหน่วยงานเหล่านี้ได้รับการพัฒนาด้วยการเอาใจใส่ระมัดระวังเป็นอย่างมากและเป็นประโยชน์สูงสุดในการอธิบายคุณลักษณะอย่างแม่นยำของแต่ละระบบ
เนื้อหาที่จะได้ศึกษาต่อไปคือการแปรความหมายของมาตรฐานเหล่านั้นเพื่อให้มีความเข้าใจอย่างกว้างขวางมากขึ้นของมาตรฐานแต่ละรูปแบบที่แตกต่างกันไป
การสร้างสรรค์ที่ประสบความสำเร็จของการนำส่งข้อมูลและการกู้คืนภาพของวิดีโอขึ้นอยู่กับการทำงานของอุปกรณ์แต่ละชิ้นที่สอดประสาน
(synchronization) กับอุปกรณ์อื่นๆได้ ตัวอย่างเช่นกล้องโทรทัศน์ตรวจจับปริมาณแสงของแต่ละจุดรับภาพที่ตำแหน่งใดๆในฉาก
มันเป็นการจำเป็นต้องหาวิธีระบุว่าเป็นจุดไหนคือสิ่งที่ต้องแสดงให้เห็นบนจอรับภาพในท้ายที่สุด
องค์ประกอบของการสอดประสานกันบอกให้กล้องรู้ถึงวิธีว่าควรผลิตภาพอย่างไรในงานแสดงดนตรีร่วมกับกล้องอื่นๆและแหล่งกำเนิดภาพใดๆ รวมไปถึงต้องสามารถบอกให้เครื่องรับทางบ้านเข้าถึงวิธีการสร้างภาพและระบุตำแหน่งนั้นบนจอภาพของการแสดงผลในท้ายที่สุด
เริ่มต้นจากตัวกล้องและท้ายที่สุดเป็นจอรับภาพให้สามารถรู้วิธีการว่าจะทำการสะแกนหรือกวาดภาพได้อย่างไร
สิ่งที่พวกมันจำเป็นต้องทราบคือตรงไหนเป็นจุดเริ่มต้นและวิธีการที่จะเป็นไปในแต่ละขั้นตอน
ข้อมูลข่าวสารของการสอดประสานกันจะมีความสดใหม่เสมอทุกครั้งในการกวาดแต่ละเส้นทางแนวนอนและการกวาดภาพทางแนวตั้งในแต่ละครั้ง
(การกวาดแบบสอดประสานจะทำการกวาดแนวตั้งสองครั้งเป็นหนึ่งภาพ)
ภายในระบบห้องผลิตรายการขนาดใหญ่แล้วข้อมูลของการทำให้สอดประสานกันถูกแจกจ่ายผ่านระบบกำเนิดสัญญาณอ้างอิงภายนอก ถ้าในระบบขนาดเล็กแล้วกล้องใดกล้องหนึ่งอาจทำหน้าที่แจกจ่ายข้อมูลการสอดประสานกันให้กับตัวมันเองและแหล่งกำเนิดวิดีโออื่นๆได้เช่นกัน
หมายเหตุ ครั้งต่อไปเป็นเรื่องของคาบจังหวะเวลาที่เกี่ยวข้องกับวิดีโอ (Timing and Synchronization)
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น