1. Kommunikatsiooniteenuste arendus IRT0080
Loeng 3/2008
Avo Ots telekommunikatsiooni õppetool,
TTÜ raadio- ja sidetehnika inst.

2. Source coding Source alphabet Distribution Reconstruction alphabet
Decoder X ^
Encoder X
Source alphabet
Distribution
Reconstruction alphabet
Distortion measure
Distortion constraint D:
Encoder:
Decoder
Minimum rate of representing X with distortion D:
Rate-distortion function R(D)=

3. TV standardid Videoriba laius 5.0 MHz
NTS C 525 rida (262.5 rida) 60 kaadrit sekundis. Reasagedus fh= Hz
Euroopa: 625 rida, (312.5 rida) 50 kaadrit sekundis Reasagedus fh= Hz
HDTV: kaadri formaat 16:9
720p (1280 x 720 pildipunkti (pikselit))
1080i (1920 x 1080 pildipunkti)

4. Üks rida kujutisest
How many lines?

5. Television  Digital Video
Broadcast Television (analog)
movie at home - why invent new technology?
mass market
influence of movie on development
Key Steps
convert pictures to electric signal
send electric signal
convert electric signal to picture
Comparison with motion picture
High Definition Television - analog  digital, compression
Video conference - travel cost, people cost

6. Broadcast Television Convert picture to electric signal – video camera
initially only at TV studios, cost not as important
recording media, editing, …
special equipment to convert movie
Send electric signal
follow radio broadcast, needs spectrum allocation from
Convert electrical signal to picture
_cathode ray tube
_flat panel: LCD, LED, plasma

7. Värvuse ülekanne
Y=0.587 G R B Heledussignaal. Ühildavus monokroomsega
U=0.493 (B-Y)
V=0.877 (R-Y)
PAL f= Hz

8. Analoog/digitaal video
MPEG kooder
Tele- programmi valmis- tamine
A/D
maatriks
Optiline sõlm ja video- muundur G B R Y U V
SDI
Komposiit kooder
Analoog
kompo- siit
väljund
(PAL)
Digi- taalne pakitud väljund

9. Digitaliseerimine Komponentide ribalaius kuni 6 MHz
Diskreetimissagedus fd= 13.5 MHz
fd= 864 fh NTSC (Põhja-Ameerika)
fd= 858 fh PAL (Euroopa)
Kvanteerimine 8 bitti => 13.5* 8 =108 Mbps
Standard ITU-R BT.601 => 720 pildipunkti reas
4 : 2 : 2 => 216 Mbps

10. Analoogvideo digitaalseks
Digivideo standard ITU-R BT.601-5, standardi järgi on kaadri suurus 720x576 (PAL jaoks).
Ei tarvitse olla 720 pikselit reas. Video digitaliseerimiseks võetav pikselite arv ei pea vastama kuvamise seadme pikselite arvule
PAL formaadis saab digivideot esitada erinevatel kaadri suurustel 720x480 või 720x576.
valmis

11. Digivideo vormingud ITU-R-601 720x480 4:2:2 CIF 360x288 4:2:0
4:3 HDTV 1440x1152 4:2:2, 4:2:0
9:16 HDTV 1920x1152 4:2:2, 4:2:0
4CIF, 16CIF, QCIF

12. Digivideosignaal Maat- riks YUV paralleelselt RGB Kaamera Y U V
13,5 MHz
6,75 MHz
10 bitti
27 MHz
takt Y U V
YUV
paralleelselt

13. programmi transpordi voog
Video ja heli
Video
kooder
Audio
Pakett
Programmi
voo
MUX
Transpordi
andmed
Elementide
voog
Andmed
(DVD)
Üksiku
programmi transpordi voog
Video PES
Audio PES
PES – programmi elementide voog
Video kodeerimine standardid edastuskiirustele 1,5…60 Mb/s;
15 Mb/s on tavaline (“Main Profile at Main Level”)
Heliressursi vajadus on suurusjärk väiksem kujutisega võrreldes
(stereoheli kõrgtase kbit/s)

14. Kujutisest signaal

15. Signaali (heledus) esitus
T= 1 (ajaühik) t T0 T1 f 1 3 5

16. Heledusastmed 11 10 01 00

17. Kujutis läbi madalpääsfiltri

18. Kujutis läbi kõrgpääsfiltri

19. DV plokid 9:16 HDTV 4:2:2 YUV 4:1:1 YUV
macroblock
4:2:2 YUV
16x16 macroblock
8x8 pixel blocks
8 bits/sample = 16 bits/pixel = 4Kbits/macroblock
4:1:1 YUV
3Kbits/macroblock
12 bits/pixel Y3 U V Y1 Y2 Y4
30 fps * 720 * 480 * 1.5 * 8 = 124 Mb/s
9:16 HDTV
30 fps * 1920 * 1152 * 1.5 * 8 = 796Mb/s

20. Color Space Conversion
RGB to YUV or (YCrCb)
Y luminance component (brightness).
Y = R G B
U, V
U = B – Y
V = R - Y
Y U V

21. Image block DCT Coefficients

22. Kahemõõtmeline kujutis

23. Ruumiline “aeg” 1 1 1 1 1 1 1 1

24. Ruumiline “sagedus”
0.5
0.7
0.2
0.05
0.6
0.5
0.07
0.1
0.08
0.01
0.01

25. JPEG 8x8 block DC Entropy coding AC DCT Quantization Quantization
tables
Header DC
Entropy
coding
Tables
Difference coding
Data
Run length coding AC

26. Makroblokk (8 * 8)
124
125
122
120
119
117
118
121
126
123
127
128
129
130
143
142
140
139
150
148
152
151
156
159
158
155
157 -4 -3 -6 -8 -9
-11
-10 -7 -2 -5 -1 1 2 15 14 12 11 22 20 24 23 28 31 30 27 29

27. Koosinusteisendatud , 39.88 6.56 -2.24 1.22 -0.37 -1.08 0.79 1.13
4.56
2.26
1.12
0.35
-0.63
-1.05
-0.48
37.77
1.31
1.77
0.25
-1.50
-2.21
-0.10
0.23
-5.67
2.24
-1.32
-0.81
1.41
0.22
-0.13
0.17
-3.37
-0.74
-1.75
0.77
-0.62
-2.65
-1.30
0.76
5.98
-0.45
-0.77
1.99
-0.26
1.46
0.00
3.97
5.52
2.39
-0.55
-0.051
-0.84
-0.52
-3.43
0.51
-1.07
0.87
0.96
0.09
0.33
0.01 DC AC …

28. JPEG 2000 Features Improved compression efficiency (vs. JPEG)
Highly scalable embedded data streams
Progressive lossy to lossless compression within a single data stream
Arbitrarily crop images in the compressed domain
Selectively enhance quality of spatial “regions of interest”
Support for very large images

29. Liikuva kujutise edastusvariandid

30. Lõpulingid http://www.jpeg.org/jpeg2000/