Standardy zapisu i transmisji obrazu

Transkrypt

1 Standardy zapisu i transmisji obrazu dr inż. Piotr Odya Katedra Systemów Multimedialnych Połączenia analogowe composite zespolony sygnał wizji luminancja+chrominancja najczęściej na złączu cinch, BNC s-video luminancja i chrominancja rozdzielone własne złącze, zbliżone do PS/2 Mini-DIN, spotykana także wersja 7-pinowa i połączenia 2xBNC RGB składowe RGB przesyłane oddzielnie SCART, 3xcinch, D-SUB (VGA), 3xBNC YUV/YCbCr/YPbPr składowe luminancji i chrominancji przesyłane oddzielnie możliwość przesyłania sygnałów HD 3xcinch, 3xBNC, czasem SCART 1

2 SCART/Euro/Eurozłącze Pin Opis Poziom sygnału Impedancja 1 Audio Out Right 0.5 V rms <1k ohm 2 Audio In Right 0.5 V rms >10k ohm 3 Audio Out Left + Mono 0.5 V rms <1k ohm 4 Audio Ground 5 RGB Blue Ground 6 Audio In Left + Mono 0.5 V rms >10k ohm 7 RGB Blue In 0.7 V 75 ohm 8 Audio/RGB switch / 16:9 9 RGB Green Ground 10 Data 2: Clockpulse Out (Unavailable??) 11 RGB Green In 0.7 V 75 ohm 12 Data 1: Data Out (Unavailable??) 13 RGB Red Ground 14 Data Ground 15 RGB Red In / Chrominance 16 Blanking Signal 17 Composite Video Ground 18 Blanking Signal Ground 0.7 V (Chrom.: 0.3 V burst) 1-3 V=RGB, V=Composite 75 ohm 75 ohm 19 Composite Video Out 1 V 75 ohm 20 Composite Video In / Luminance 21 Ground/Shield (Chassis) 1 V 75 ohm Połączenia cyfrowe DV FireWire używany do transferu danych A/V z kamer cyfrowych (DV, Digital-8, HDV) przepływność 25Mbit/s (standard FW 400, 800Mbit/s) przesyłanie także danych sterujących pracą kamerą lub magnetowidu dwa typy złącza 6 i 4 piny w kamerach praktycznie wyłącznie wersja 4-pinowa teoretycznie hot plug 2

3 Połączenia cyfrowe DVI (Digital Visual Interface) cyfrowy przesył nieskompresowanych danych wideo (choć istnieją wersje analogowe) zastępuje złącze D-SUB maksymalna przepływność: 3,7Gbit/s (tryb single link) maksymalna długość: 4,6 m Połączenia wizyjne - cyfrowe HDMI (High-Definition Multimedia Interface) jak DVI + dźwięk obowiązkowa obsługa srgb (8 bit) przez wszystkie urządzenia YCbCr (4:4:4 lub 4:2:2) jest opcjonalne zaimplementowane zabezpieczenia przed kopiowaniem HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) obsługa CEC (Consumer Electronic Control) sterowanie pracą urządzeń sygnał foniczny aż do 8 kanałów w PCM: 192 khz; 24 bity maksymalna długość: typowo ok. 5 m, przy zastosowaniu kabli o mniejszym tłumieniu: m 3

4 Połączenia wizyjne - cyfrowe Połączenia wizyjne - cyfrowe HDMI (High-Definition Multimedia Interface) wersja 1.0 rok 2002 pasmo wideo do 4 Gbit/s p60 (lub 1600x1200) wersja 1.3 rok 2006 pasmo wideo do 10,2Gbit/s - do 2560x1600p60 strumienie audio łącznie z Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio zapewnia synchronizację strumieni A/V 4

5 Połączenia wizyjne - cyfrowe HDMI (High-Definition Multimedia Interface) wersja 1.4 rok 2009 zwrotny kanał audio kanał ethernet (100Mbit/s) obsługa 3D maks. 1080p24 (od wersji 1.4b p120) maksymalna rozdzielczość 24Hz Źródło: Połączenia wizyjne - cyfrowe HDMI 2.0 rok 2013 kompatybilny wstecznie z wersją 1.x identyczny elektrycznie zwiększenie przepływności do 18Gbit/s obsługa rozdzielczości do 4k@50/60Hz obsługa do 32 kanałów dźwiękowych obsługa 3D dla 4k (@24Hz) przesyłanie dwóch strumieni wizyjnych jednocześnie przesyłanie czterech strumieni fonicznych jednocześnie obsługa formatu 21:9 obsługa HDR 5

6 Połączenia wizyjne - cyfrowe HDMI 2.0 8bit 10bit 12bit 16bit 4K@24 4K@25 RGB 4:4:4 RGB 4:4:4 RGB 4:4:4 4:2:2 RGB 4:4:4 4K@30 4K@50 4K@60 RGB 4:4:4 4:2:0 4:2:0 4:2:2 4:2:0 4:2:0 HDCP HDCP (High Bandwidth Digital Control Protection) - mechanizm pozwalającym na kontrolę przesyłania dźwięku i obrazu w formie danych cyfrowych poprzez interfejsy DVI (Digital Visual Interface) oraz HDMI (High Definition Multimedia Interface) odtwarzanie materiału o wysokiej rozdzielczości z płyt zabezpieczonych flagą wymagającą stosowania HDCP wymaga zarówno urządzenia odtwarzającego jak i wyświetlającego kompatybilnego z HDCP w przeciwnym wypadku maksymalna rozdzielczość 950x540p obecnie wprowadzana wersja 2.2 zastępująca poprzednie wersje powód: złamane zabezpieczenia 6

7 Połączenia wizyjne - cyfrowe DisplayPort obecnie wersja 1.3 transmisja danych zbliżona do USB w założeniu lepsze parametry niż HDMI + kompatybilność ze starymi standardami maksymalna przepływność do 32,4Gbit/s (25,92 Gbit/s do wykorzystania) możliwość obsługi do 63 ekranów za pomocą jednego złącza długość kabla co najmniej 15 metrów bez problemu Połączenia wizyjne - cyfrowe DisplayPort obsługa 3D w 120Hz nawet w 4k obsługa 5k obsługa 8k ( ) dla 4:2:0 obsługa dźwięku 8 kanałów (24 bity, 192kHz) obsługa HDCP dodatkowy kanał do przesyłania danych 7

8 Porównanie standardów Połączenia cyfrowe SDI (Serial Digital Interface) standard profesjonalny, wykorzystywany przez nadawców telewizyjnych przesyłanie nieskompresowanych danych wizyjnych (także HD) wraz z towarzyszącym dźwiękiem (do 16 kanałów PCM: 48kHz, 24 bity) maksymalna przepływność: 2,97 Gbit/s (dla obsługi HD) wykorzystanie kabli koaksjalnych i złącz BNC maksymalna długość kabla: 100 m dla HD i 300 m dla SD wprowadzane wersje obsługujące standard 4k (6G UHD-SDI oraz 12G UHD-SDI) 8

9 Połączenia cyfrowe HDBaseT specyfikacja pojawiła się w 2010 roku współpraca takich firm jak Samsung, LG, Panasonic, Sony, Epson przesyłanie danych A/V, a także zasilania oraz innych sygnałów przez skrętkę (CAT6a) na odległość do 100m maksymalna przepływność: 20 Gbit/s niewielka latencja obsługa 4k, 3D, ARC, CEC itp. Połączenia cyfrowe źródło: 9

10 Nośniki DV/DVCAM minidv/ minidvcam/ minihdv Video-8/Hi-8/ /Digital 8 VHS-C/ S-VHS-C VHS/ S-VHS/ADAT Formaty historyczne - SD VHS (Video Home System) 240 linii pasmo do 3,2 MHz S-VHS (Super VHS) 400 linii pasmo do 5 MHz rozdzielona luminancja i chrominancja Video-8/Hi-8 - zbliżone jakością do VHS/SVHS Betacam SP - profesjonalny format zapisu analogowego wersja rozwojowa standardu Betacam ok. 340 linii 4 ścieżki dźwiękowe 10

11 Formaty historyczne - SD Digital Video DV wynik współpracy firm: Sony, Philips, Matsushita, Thomson, Hitachi oferował bardzo dobrą jakość dźwięku i obrazu umożliwiał kopiowanie nagrań bez pogorszenia jakości umożliwiał stosowanie miniaturowego sprzętu amatorskiego istniały odmiany profesjonalne DVCAM i Digital 8 Formaty historyczne - SD kompresja sygnału wideo 5:1 rozdzielczość: 500 linii próbkowanie: 4:2:0 (PAL), 4:1:1 (NTSC) format zapisu dźwięku 16 bitów, 48 khz, 2 kanały 12 bitów, 32 khz, 4 kanały możliwość dodania dodatkowego dźwięku bez konieczności usuwania oryginalnego przepływność: 25Mbit/s 11

12 Formaty bieżące (?) - SD Digital Betacam - cyfrowa wersja standardu Betacam 4:2:2 90Mbit/s kompresja DCT, 2:1 Betacam SX MPEG 4:2:2 kompatybilność z Betacam SP wychodzi z użycia HDTV High Definition TV zwiększenie rozdzielczości obrazu 1920x1080 (1080) 1280x720 (720) skanowanie progresywne dwa formaty stosowane powszechnie: 1080i 50 oraz 720p25 HDV, AVCHD, DVCPRO HD, HDCAM DVB-S/T/C Blu-ray 12

13 Formaty historyczne (?) - HDV następca formatu DV, wprowadzony przez SONY-ego wykorzystuje te same kasety co DV, ale zapis odbywa się w MPEG-2 dostępne także specjalne kasety HD DVC rozdzielczości: 1440x1080 (1080i) 1280x720 (720p) Formaty historyczne (?) - HDV przepływność ok. 19Mbit/s w trybie 720p i 25Mbit/s w trybie 1080i próbkowanie: 4:2:0 fonia zapisywana w MPEG-1 Layer II z przepływnością 384kbit/s (48kHz, stereo, 16 bitów) -> kompresja 4:1 długość GOP 6 klatek dla 720p 15 klatek dla 1080i 13

14 Formaty bieżące - AVCHD format zapisu HD opracowany przez SONY i Panasonica zapis na różnych nośnikach dysk twardy, płyta DVD, nośniki pamięci wykorzystanie kompresji MPEG-4 AVC/H.264 próbkowanie: 4:2:0 audio nawet w 5.1 (AC-3 w HD) lub 7.1 (PCM w SD) Panasonic AG-HMC151E 14

15 AVCHD - specyfikacja format obrazu rozdzielczość 1080/60i 1080/50i 1080/24p 1920x x /60p 720/50p 720/24p 480/60i 576/50i 1280x x x576 proporcje (AR) 16:9 16:9 16:9, 4:3 16:9, 4:3 kompresja dźwięku przepływność audio Dolby Digital (AC-3) kbit/s PCM 1,5Mbit/s (2 kanały) liczba kanałów (?) kontener MPEG-2 Transport Stream przepływność ~24Mbit/s (?) Inne formaty HD DVCPRO HD cztery kodeki pracujące równolegle przepływność: 100Mbit/s 4:2:2 rozdzielczości 720p -> 960x (60i) -> 1280x (50i) -> 1440x1080 HDCAM wersja HD formatu Digital Betacam 3:1:1 (1440x1080) przepływność: 144Mbit/s 15

16 Inne formaty HD HDCAM SR (Superior Resolution) 4:2:2 i 4:4:4 przepływność: 440Mbit/s (880Mbits/) kodek MPEG-4 Part 2 Studio Profile tylko ramki typu I XDCAM rodzina produktów SONY-ego zapis na specjalnych nośnikach optycznych (XDCAM i XDCAM HD) oraz kartach pamięci (XDCAM EX) MPEG-2 4:2:2 oraz 4:2:0 także SD Inne formaty HD P2 produkt Panasonica zapis na kartach pamięci obecnie wchodzi microp2 bazujący na kartach SDHX/SDHX kompresja AVC-Intra MPEG-4 AVC, tylko ramki I przepływność 50Mbit/s i 100Mbit/s 4:2:2 16

17 P2/XDCAM Formaty HD 17

18 Formaty HD Ultra HD np. SONY XAVC S wykorzystuje H.264 poziom 5.2 przepływności rzędu od do 18