ELEKTROTEHNIKI FAKULTET UNIVERZITET U BANJALUCI DIPLOMSKI RAD Tema

ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET UNIVERZITET U BANJALUCI DIPLOMSKI RAD Tema: PROMJENA UČESTANOSTI ODABIRANJA KOD TELEVIZIJE VISOKE DEFINICIJE mentor: dr Zdenka Babić kandidat: Dalibor Čeko Banjaluka, decembar 2006.

Poglavlja u radu § Uvod ü § Uvod u digitalnu sliku ü § Nastanak slike, formati, ugao gledanja, digitalizacija, kodovanje osvjetljenja slike. . . Skeniranje ü § Istorijski razvoj televizije, prvi standardi Progresivno, interlaced scanning ili skeniranje sa preplitanjem, obilježavanje, prednosti i nedostaci Rezolucija ü Definisanje rezolucije slike, standardne rezolucije, pojam visoke definicije 2

Tematske cjeline rada § Digitalna televizija ü § Promjena učestanosti odabiranja (odmjeravanja) ü ü § Karakteristike digitalne televizije (DTV), televizije standardne definicije (SDTV) i televizije visoke definicije (HDTV), prednosti u odnosu na analognu televiziju i međusobno poređenje Decimacija, interpolacija, resampling i polifazna interpolacija Primjena kod jednodimenzionalnih i dvodimenzionalnih signala Promjena učestanosti odabiranja kod HDTV Primjeri bazirani na funkcijama Matlaba Zaključak 3

Uvod u digitalnu sliku § § § Nastanak slike Formati Digitalizacija (odmjeravanje i kvantovanje) Udaljenost i ugao gledanja Kodovanje osvjetljenja slike 4

Uvod u digitalnu sliku § Pokretne slike: § Niz slika prikazanih dovoljnom brzinom daje iluziju pokreta u slici 5

Skeniranje § Šta je to skeniranje? § Tehnike skeniranja: ü ü progresivno (progressive scaning) skeniranje s preplitanjem (interlaced scanning) 6

Skeniranje § Parametri skeniranja: ü ü ü frekvencija osvježavanja (flash/refresh rate), frekvencija ramova (frame rate) ukupan broj linija (LT) broj aktivnih linija ili linija koje sadrže sliku (LA) format slike (4: 3, 16: 9, itd. ) ukupan broj odmjeraka po širini (STL) broj aktivnih odmjeraka (SAL) 7

Skeniranje § § Označavanje ü Stari način označavanja: 525/60/2: 1 , 525/60/1: 1 ili 525/60 ü Novi način označavanja: 480 i 30, 480 p 60 Poređenje progresivnog i skeniranja s preplitanjem ü ü Progresivno: zahtijeva širi propusni opseg, nema pojave artifakata, poželjno koristiti kada treba mijenjati veličinu slike Skeniranje sa preplitanjem: zahtijeva manji propusni opseg, potencijalno veća statička rezolucija, a nedostaci su mu pojava artifakata, potrebno uraditi deinterlacing prije promjene dimenzija slike 8

Rezolucija § Definisanje rezolucije kod video signala § Ugaona rezolucija – sposobnost razlučivanja objekata optičkog uređaja (sočivo, mikroskopi, kamere itd. ) ü Broj piksela po širini i visini slike (neadekvatna definicija jer ne uzima u obzir preklapanje piksela pri snimanju ili prikazu slike) ü Maksimalan broj parova linija (ciklusa) koje se mogu razlučiti na ekranu (subjektivan kriterijum) ü Maksimalna prostorna frekvencija koja se može prikazati u slici izražena u ciklusima po visini ili širini slike vertikalna rezolucija, 3 C/PH horizontalna rezolucija, 4 C/PH 9

Rezolucija § Parametri koji utiču na rezoluciju slike kod krajnjeg korisnika: ü ü § Broj fotoosjetljivih senzora po jedinici površine u ravni slike Širina spektra signala Propusni opseg sistema Tehnika skeniranja, itd. Kellov efekat ü ü ü Najveća rezolucija koja se može postići kod krajnjeg korisnika je manja od maksimalne teorijske vrijednosti Faktor smanjenja određuje se eksperimentalno i naziva se Kellov faktor, k = 0. 7 do 0. 9 Zavisi i od načina skeniranja 10

Digitalna televizija § § Osnovna razlika u odnosu na analognu televiziju je način prenosa signala Prednosti digitalne televizije u odnosu na analognu: ü ü ü ü Teoretski, signal se može prenijeti na neograničenu udaljenost Mogućnost kompresije signala Detekcija i korekcija grešaka Smanjen uticaj šuma Prenos nekoliko TV programa u okviru jednog kanala Integracija sa ostalim telekomunikacionim uslugama Interaktivna televizija, itd. 11

Digitalna televizija § Načini digitalnog emitovanja: ü ü § Zemaljsko digitalno emitovanje (Digital Video Broadcast – Terrestrial, DVB-T) Putem satelita (DVB – S) Preko mreže kablovskih operatera Preko Interneta Karakteristike digitalnog televizijskog signala: ü ü ü Bitski protok od 5 Mb/s do 32 Mb/s Zahtijeva kanal sa propusnim opsegom od 6 MHz do 8 MHz MPEG-2 ili MPEG-4 kompresija 12

Digitalna televizija § Standardi koji se koriste: HDTV SDTV 1920× 1080 format slike 16: 9 frame rate (Hz) i - interlaced, p - progressive 24 p, 30 p, 60 i 1280× 720 16: 9 24 p, 30 p, 60 i 704× 480 16: 9 24 p, 30 p, 60 i, 60 p 704× 480 4: 3 24 p, 30 p, 60 i, 60 p 640× 480 4: 3 24 p, 30 p, 60 i, 60 p rezolucija 13

Digitalna televizija § Potpuni prelaz na digitalno emitovanje ü ü § Velika Britanija od 2007. do 2012. i to postepeno po regionima U SAD do 2009. godine Švedska do 2007. godine Hrvatska do 2010. godine Digitalna televizija u Bi. H ü ü Regulatorna agencija za telekomunikacije nadležno tijelo Pravilo o planu korištenja radio frekvencijskog opsega 40. 543. 5 GHz za fiksne bežične pristupne sisteme iz 2005. godine, određuje frekvencijski opseg za digitalno emitovanje televizijskog programa MVDS – multipoint video distribution system – sistem za distribuciju video signala u više tačaka (alternativni naziv za digitalnu televiziju) Potpuni prelaz na digitalno emitovanje do 2012. g. , prema preporuci Evropske komisije 14

High definition TV § Pojam televizije visoke definicije ü ü ü § Emitovanje televizijskog signala sa većom rezolucijom nego što to tradicionalni standardi (NTSC, PAL, SECAM) dozvoljavaju Prema ITU-R BT. 709 HDTV je signal sa 1080 linija slike U Sjedinjenim Državama 720 linija slike ili više Prvi HDTV sistemi: § § Britanski sistem sa 405 linija slike smatran kao HDTV MUSE - MUltiple sub-nyquist Sampling Encoding system, 1035 linija, format slike 5: 3, analogni, ograničena FM, za Y 20 MHz, (Japan, razvijan od 1979. probni rad 1990. ) HD MAC (Multiplexed Analog signal), 1250 linija, format 16: 9, evropski, širina kanala 36 MHz Digital HDTV Grand Alliance (SAD) 15

High definition TV Osvrt na tehničke zahtjeve: § § § Kompresija signala ü MPEG-2 kodek koristi subsampling 4: 2: 2 YCBCR, kodovanje sa 10 bita ü HD emitovanje koristi takođe MPEG-2, ali 4: 2: 0 subsampling i kodovanje sa 8 bita ü MPEG-4 (za HD emitovanje ga već koriste Pro. Sieben, Sat 1, Premiere) HD-SDI SMTP 292 M (kapacitet od 1. 485 Gb/s, 75Ω) kabl za studijsko povezivanje Dual link HD-SDI za 4: 4: 4 kamere (jedan link 4: 2: 2 YCb. Cr , drugi link 0: 2: 2 Cb. Cr) Potrošačka oprema sa zaštićenim digitalnim izlazima zbog piraterije 16

High definition TV § Poboljšanja koja se očekuju od HDTV 1. Sva komercijalna HDTV je digitalna 2. Format slike za sve standarde je 16: 9 3. Boje su realnije 4. Veća rezolucija 5. Nove tehnologije snimanja (HD-DVD, Blueray-DVD) 6. Superiorniji kvalitet slike na većim ekranima 7. Dolby Digital 5. 1 (AC 3 format) zvuk 17

High definition TV Vrste HDTV prijemnika: ü TV sa direktnim prikazom (Cathode Ray Tube – CRT display) ü Plazma TV ü LCD ü TV sa projekcijom na zadnjoj strani ekrana ü TV sa projekcijom na prednjoj strani ekrana • Mobilni telefoni • Ambilight tehnologija (Philips) 18

High definition TV § Pojašnjenje oznaka kod prijemnika: § HD ready – oznaka da TV podržava prikaz SD i HD signala u smislu prikaza slike u punoj rezoluciji § HDTV kompatibilan – nema ugrađen risiver za dekodovanje televizijskih kanala § Integrisani HDTV – sadrži risiver 19

Promjena frekvencije odmjeravanja § Promjena frekvencije odmjeravanja - resampling ü ü ü § § Konverzija naviše - upsampling, Konverzija naniže - downsampling, Decimacija, interpolacija, polifazna interpolacija Faktori konverzije ü fs 1: fs 2=1 : n interpolacija ü fs 1: fs 2= n : 1 decimacija ü fs 1: fs 2= p : q polifazna interpolacija Primjeri primjene • fs 1: fs 2=44100: 48000 (konverzija koja se koristi kod zvuka) • fs 1: fs 2=709379: 540000 (4 fsc PAL u video prema preporuci ITU 601) • fs 1: fs 2=910: 858 (4 fsc NTSC u video prema ITU 601) • fs 1: fs 2=720: 1080 2: 3 (kod HDTV) • fs 1: fs 2=1080: 1920 2: 3 (kod HDTV) 20

Promjena frekvencije odmjeravanja § Konverzija naniže sa faktorom 2: 1 21

Promjena frekvencije odmjeravanja § Konverzija naviše sa faktorom 1: 2 22

Promjena frekvencije odmjeravanja § Konverzija sa faktorom p: q 1. 2. 3. konverzija naviše 1: q filtriranje konverzija naniže p: 1 23

Promjena frekvencije odmjeravanja Dvodimenzionalna interpolacija: § § Poređenje funkcije resample za jednodimenzionalnu interpolaciju i funkcije imresize za dvodimenzionalnu interpolaciju 24

Promjena frekvencije odmjeravanja Dvodimenzionalna interpolacija: § § Korištenje funkcije imresize, metode interpolacije koje ona koristi kao parametar 25

Promjena frekvencije odmjeravanja § Konverzija formata 26

Zaključak Promjena frekvencije odabiranja § Preodmjeravanje (oversampling) Konverzija standarda i formata Promjena dimenzija slike Multirate signal processing § § § Uvođenje digitalne televizije i HDTV-a Zakonska regulativa ü § § Potpuni prelaz na digitalno emitovanje TV signala Integracija televizije sa ostalim telekomunikacionim sistemima, uvođenje novih TV usluga Perspektive daljeg razvoja televizije 27

Kraj? Nije još! U nastavku: 1. 2. 3. 4. Pitanja iz komisije Pitanja iz publike (ako ih ima) Ocjenjivanje rada Zakuska (sala 101) 28