Для работы с цифровым видеосигналом требовалось решить те же самые задачи, что и в цифровом телевидении стандартного разрешения, а именно:
1. Оцифровка аналогового видеосигнала ТВЧ.
2. Передачи видеосигнала ТВЧ по линиям связи.
3. Запись и воспроизведение сигнала ТВЧ.
4. Редактирование сигнала ТВЧ.
5. Хранение сигнала ТВЧ.
6. Цифроаналоговое преобразование.
7. Визуализация сигнала ТВЧ.
Для реализации всех этих функций требуется, прежде всего, разобраться с параметрами цифрового видеосигнала ТВЧ, для чего нужно определить основные параметры и характеристики цифрового видеосигнала ТВЧ. Для этого был разработан целый ряд стандартов, описывающих цифровой видеосигнал ТВЧ:
SMPTE 260M, Television – Digital Representation and Bit-Parallel Interface – 1125/60 High-Definition Production System.Defines the digital representation of 1125/60 highdefinitionsignal parameters defined in analog form byANSI/SMPTE 240M.
ANSI/SMPTE 274M, Television – 1920 x 1080 Scanning and Analog and Parallel Digital Interfaces for Multiple Picture Rates.Defines a family of scanning systems having an active picture area of 1920 pixels by 1080 lines and an aspect ratio of 16:9.
ANSI/SMPTE 292M, Television – Bit-Serial Digital Interface for High-Definition Television Systems.Defines the bit-serialdigital coaxial and fiber-optic interface for high-definitioncomponent signals operating at 1.485 Gb/s and1.485/1.001 Gb/s.
ANSI/SMPTE 296M, Television – 1280 x 720 Scanning, Analog and Digital Representation and Analog Interface.Defines a family of progressive scan formats having an activepicture area of 1280 pixels by 720 lines and an aspectratio of 16:9.
ANSI/SMPTE 372M, Television – Dual Link 292.Defines a method for carrying 1080i/p YCbCr formats andRGBA 1080i/p formats in either 10- or 12-bit formats via twoHD-SDI links.
ANSI/SMPTE 424M, Television – 3 Gb/s Signal/Data Serial Interface.Defines a method for transporting 3 Gb/s serial digitalsignal over a coaxial interface.
ANSI/SMPTE 425M, Television – 3 Gb/s Signal/Data Serial Interface – Source Image Format Mapping.Defines themethod of transporting 1920x1080 and 2048x1080 pictureformats over a single transport interface of 3 Gb/s.
Аналогично видеосигналу стандартного разрешения, который описываются стандартами BT.601 и BT656 для сигнала ТВЧ также следовало выбрать параметры дискретизации.
Стандарты ТВЧ, в отличие от стандартов стандартного разрешения, предусматривают работу с 8, 10 и 12-разрядными отсчетами сигналов яркости и сигналов цветности. При этом, основным вариантом принято считать 10-битную дискретизацию, позволяющую получить 1024 уровня квантования. На рис. 2.12 Приведены варианты оцифровки сигнала яркости для 8 и 10-битного представления видеосигнала. На рис. 2.13 приведены аналогичные варианты для сигнала цветности.
Рисунок 2.12. 8 и 10-битное представление сигнала яркости.
Также как и для видеосигнала стандартного разрешения диапазон отсчетов сигналов яркости и цветности ограничивается как сверху, так и снизу.
Рисунок 2.13. 8 и 10-битное представление сигнала цветности.
На рис. 2.14 приведено соответствие между 8, 10 и 12-разрядными отсчетами видеосигналов.
Рисунок 2.14. 8, 10 и 12-битное представление сигнала яркости.
Одной из задач перевода цифрового видеосигнала в цифровой вид является возможность его представления как последовательности двумерных цифровых массивов (матриц), которые можно было бы обрабатывать цифровыми устройствами. Для этого в видеосигнале следует четко выделить зону активной части строки и кадра (рис. 2.15), а также использовать квадратные пикселы.
Рисунок 2.15. Зоны активной части строки и кадра.
Все вышеуказанные требования были учтены еще при разработке стандартов для цифрового видеосигнала стандартного разрешения. Новым здесь можно назвать возможность работы как в варианте с чересстрочной разверткой, так и с построчной (прогрессивной) разверткой.
Что касается частоты квантования видеосигнала, то здесь также предусмотрены варианты с двумя типами развертки (рис. 2.16). В случае чересстрочной развертки используется частота 74,25 МГц, для прогрессивной развертки 148,5 МГц.
Рисунок 2.16. Варианты представления активной части строки.
В этой таблице приведены также и число отсчетов, приходящихся на активную часть строки и на гасящий интервал (рис. 2.17).
Рисунок 2.17. Положение периода активной части строки относительно строчного периода в ТВЧ.
Для вертикальной развертки, как уже указывалось, принципиальным отличием является возможность работы как в чересстрочном режиме, так и в програссивном. При этом отличается способ формирования цифровых отсчетов в кадре. На рис. 2.18 показана сигналограмма исходного аналогового сигнала ТВЧ. Как видно из этого рисунка, количество строк, входящих в гасящий кадровый интервал здесь отличаются.
Рисунок 2.18. Сигналограммы аналогового видеосигнала ТВЧ для варианта прогрессивной и чересстрочной разверток.
На рис. 2.19 приведены номера строк, входящих в гасящий интервал в зависимости от используемого варианта разложения.
Рисунок 2.19. Распределение активных строк и гасящих интервалов в ТВЧ.
В связи с этим повышается роль служебных последовательностей SAV и ЕAV, ограничивающих интервал активной части строки. В стандартах ТВЧ используется следующий формат SAV и EAV.
Рисунок 2.20. Структура служебного байта SAV и EAV.
Ниже приводится расшифровка назначения битов SAV и EAV.
Bit 9 –(Fixed bit) always fixed at 1
Bit 8 –(F-bit) always 0 in a progressive scan system; 0 for field one and 1 for field two of an interlaced system
Bit 7 –(V-bit) 1 in vertical blanking interval; 0 during active video lines
Bit 6 –(H-bit) 1 indicates the EAV sequence; 0 indicates the SAV sequence
Bits 5, 4, 3, 2 –(Protection bits) provide a limited error correction of the data in the F, V, and H bits
Bits 1, 0 –(Fixed bits) set to zero to have identical word value in 10 or 8 bit systems
Следует отметить, что стандарты ТВЧ допускают большое разнообразие частот кадров. Однако это разнообразие имеет значение прежде всего для профессиональных целей, например, при оцифровке кинофильмов, выпущенных в различных странах в разное время. Кроме того, пока сохраняются реализации промежуточного стандарта ТВЧ на 750 строк. Эти варианты сведены в таблицу на рис. 2.21.
