Методы и средства обработки видеоинформации методические рекомендации

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЬШ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Н.И. Лычагин, Ю.В. Медников

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА

ОБРАБОТКИ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

200900

ЗАОЧНОЕ ОБУЧЕНИЕ

Санкт-Петербург

2002

УДК 621.395

Лычагин Н.И., Медников Ю.В. Методы и средства обработки видеоинформации: методические рекомендации (спец. 210200)/СПбГУТ. СПб, 2002.

Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом университета.

Содержат рекомендации, контрольные задания, возможные темы курсовых работ. Литературу и определяют порядок выполнения.

им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2002

Редактор Л.А. Медведева

Подписано к печати 30.05.2002.

Объем 1 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ 10

РИО СПбГУТ. 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61

ОО «Дельфи». 193232, СПб, пр.Большевиков, 22

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 4

ВЕДЕНИЕ 4

ОСНОВЫ ВИДЕОТЕХНИКИ 4

СИГНАЛЫ ВЕЩАТЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ 5

ЦВЕТОВОЙ СИГНАЛ 7

СИСТЕМЫ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ 9

МЕТОДЫ ЗАПИСИ ВЕДЕОИНФОРМАЦИИ 10

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ 13

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 13

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Целью дисциплины «Методы и средства обработки видеоинформации» является ознакомление студентов с проблематикой видеотехнологий в телеинформационных системах. Излагаются состояние дел и перспективы развития базовых средств для реализации видеотехнологий: средства видеотехники, фотографии и телевидения.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
общие принципы видеотехнологий;
основы аналоговой и цифровой видеотехники;
тенденции развития существующих видеосредств и основные направления создания новых;
современные форматы видеозаписи;
базовые средства для реализации видеотехнологий

ВЕДЕНИЕ

Понятие видеотехнологий включает в себя совокупность методов, способов и средств ввода/вывода, передачи, хранения, обработки и тиражирования статических и динамических изображений и при необходимости существующей аудиоинформации.

В видеотехнологиях используются средства фотографии, телевидения, видео и компьютерной техники.

Ключевыми проблемами в этой области являются: обработка и распознавание речи, визуальные коммуникации, цифровое эфирное и кабельное интерактивное телевидение, а также мощные мультимедиа-серверы, обеспечивающие хранение разнородной информации, используемой при подготовке ТВ-программ и архивации материалов.

ОСНОВЫ ВИДЕОТЕХНИКИ

Видеоизображение

Физическая и электронная природа формирования и передачи видеоизображения достаточно сложна. Одно видеоизображение состоит из двух полукадров, включающих в общей сложности 625 строк, гасящие сигналы и импульсы синхронизации. Современные технологии преобразуют это в видеосигнал. Преобразование движущихся картинок в электронный сигнал представляет само по себе очень сложный процесс, а одновременная передача цветовой информации вносит еще дополнительные трудности. Рассмотрим основные составляющие, характеризующие видеоизображение.

Элементы видеоизображения - все изображение делится на элементы, которые можно представить в виде матрицы.

Развертка видеоизображения - процесс последовательного преобразования по заранее установленному закону яркости и цветности элементов изображения в электрические сигналы.

Формат кадра - отношение ширины кадра к его высоте.

Число строк в видеоизображении - от количества строк в изображении зависит четкость и, в конечном счете, качество изображения.

Кадр - однократная развертка всей площади видеоизображения.

Растр - заранее установленный порядок строк развертки, обеспечивающий существенное равномерное покрытие всей площади кадра.

В 1950 г. комитет по стандартизации МККР (Международный консультативный комитет по радио) установил стандарт развертки кадра в 625 строк.

Для передачи видеоизображения необходимо с помощью передающей телевизионной трубки (ТВ-камеры) разложить его построчно на растровые элементы и преобразовать в электронный сигнал. При этом для каждого элемента растра (или пиксела) определяется величина яркости, которая передается в виде пропорционального значения напряжения на последующую электронную схему.

Развертка изображений

Развертка - последовательное во времени перемещение развертывающего элемента (электронного пучка) в плоскости оптического изображения.

В зависимости от способа формирования кадра бывают построчная (прогрессивная) и чересстрочная развертки. При прогрессивной развертке строки кадра формируются последовательно, одна под другой. За один период кадровой развертки, передается все количество зрительной информации, содержащейся в передаваемом изображении.

Человеческий глаз не в состоянии воспринимать последовательность быстро сменяющих друг друга кадров как отдельные изображения. Он интерпретирует такую последовательность как непрерывно протекающий процесс, если смена кадров происходит чаще, чем 16-25 раз в секунду (т. е. с частотой 16-25 Гц). Но даже при частоте кадров 25 Гц, создается впечатление, что изображение мелькает, поэтому необходимо повышать частоту до 50 Гц, что приводит к значительному усложнению электронных средств для передачи видеосигналов.

Решение проблемы было найдено в методе чересстрочной развертки, который основан на инерции человеческого глаза: изображение раскладывается на два полукадра таким образом, что один полукадр образует все четные, а другой - все нечетные строки. Эти полукадры передаются попеременно с частотой 50 Гц, что глаз воспринимает так же, как смену кадров 50 раз в секунду (на самом деле частота кадров полного изображения составляет всего 25 Гц).

Чересстрочная развертка позволяет уменьшить вдвое максимальную частоту спектра телевизионного сигнала, упростить передачу широкополосных сигналов в аналоговых телевизионных каналах. Такая развертка широко используется в системах телевизионного вещания.

Контрольные вопросы

Перечислите основные составляющие, характеризующие видеоизображение и дайте им определения.
Что необходимо для представления изображения в электронный сигнал?
Что такое развертка?
Почему частота смены кадров должна быть не менее 50 Гц?
Назовите два метода развертки изображения.
Каким образом осуществляется прогрессивная развертка?
Каким образом осуществляется чересстрочная развертка?
Какие достоинства позволяют использовать чересстрочную развертку в
системах телевизионного вещания?

СИГНАЛЫ ВЕЩАТЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Формирование сигнала

В каналах систем черно-белого вещательного телевидения формируют полный телевизионный сигнал и сигнал звукового сопровождения. В системах цветного вещательного телевидения полный телевизионный сигнал вместе с сигналом цветности образуют полный цветовой телевизионный сигнал.

В радиоканалах вещательного телевидения они преобразуются в радиосигналы. Состав радиосигналов вещательного телевидения, т.е. совокупность радиосигналов изображения и звукового сопровождения одной телевизионной программы, зависит от системы вещательного телевидения.

Изображение состоит из 625 строк и передается с частотой кадров 25 Гц. Из этих двух значений вычисляется частота строчной развертки, показывающая, как быстро электронный луч должен записать одну строку, чтобы обеспечить заданные частоту кадров и количество строк (для этого оба параметра перемножаются, и получается частота строчной развертки, равная 15625 Гц). Таким образом, одна строка должна развертываться за время, равное 64 мкс. Для синхронизации смены полукадров используется 6% максимально возможного количества срок. Исходя из 625 строк, получим 587 строк, оставшихся на видеоизображение (на практике используют 575).

Звук передается вместе с видеосигналом. Посредством смешения частот (модуляции) достигается смешение частотного диапазона звукового сигнала вправо от полосы видеосигнала, а при демодуляции опять получают исходный звук.

Одним из критериев качества теле и видеосистем служит ширина полосы видеосигнала. Стандартная ширина полосы видеосигнала, установленная МСЭ, равна 5 Мгц.

Полный телевизионный сигнал

В черно-белых системах вещательного телевидения полный телевизионный сигнал представляет собой совокупность сигнала яркости, гасящих и синхронизирующих импульсов. Сигнал яркости несет информацию яркости передаваемого телевизионного изображения, является многоуровневым аналоговым сигналом, передается во время прямого хода развертки.

Гасящие и синхронизирующие импульсы - это периодические, детерминированные сигналы, которые передаются во время обратного хода луча строчной и кадровой разверток.

В системах цветового вещательного телевидения (ЦВТ) "формируется полный цветовой телевизионный сигнал. Эти системы совместимы с системами черно-белого телевидения, т.е. обеспечивают возможность приема сигналов ЦВТ в черно-белом виде черно-белыми телевизорами и прием сигналов черно-белого телевидения цветными телевизорами тоже в черно-белом виде. Совместимость систем обеспечивает возможность передачи телевизионных сигналов ЦВТ и ЧБТ по одним и тем же каналам связи.

Контрольные вопросы

В чем отличия формирования телевизионного сигнала для черно-белого и цветного вещательного телевидения?
От чего зависит состав радиосигналов вещательного телевидения?
Как рассчитать значение строчной развертки?
Почему на видеоизображение отводится не все максимально возможное количество строк?
За счет чего достигается передача звука вместе с видеосигналом?
Что служит основным критерием оценки качества видеосистем?
Перечислите составляющие полного телевизионного сигнала.
Поясните, что означает совместимость систем ЦВТ с черно-белым телевидением.

ЦВЕТОВОЙ СИГНАЛ

Цветовые модели

Источником цветовых ощущений являются электромагнитные волны с частотой из так называемого светового диапазона. Само же ощущение цвета является психофизиологическим явлением и определяется спектральным составом света не вполне однозначно. Теория формирования цветовых ощущений называется цветовой моделью.

Рассмотрим две основные цветовые модели:

RGB, используемая в цветных электронно-лучевых трубках мониторов и телевизоров;
YUV, используемая в каналах телевещания и для сжатия графики.

Модель RGB

Цвет, вызванный световой волной одной частоты, называется спектральным. Существуют цвета (пурпурные, или красно-фиолетовые), которые не являются спектральными. Они получаются при смешивании красного и синего.

Установлено, что воспринимаемые нами цвета (точнее, цветовые оттенки), могут быть получены смешением трех основных цветов: красного, синего и зеленого в пропорции, определяемой соотношением интенсивностей (т.е. яркостей) каждой составляющей. При смешении этих цветов в равной пропорции получается оттенок серого цвета, яркость которого может изменяться от черного до белого. Такая модель получения цвета называется цветовой моделью RGB (от англ. названий основных цветов: red, green и blue). В ней каждый цвет характеризуется тремя значениями яркости составляющих основных цветов, которые обозначаются R, G и В соответственно.

В модели RGB при смешении (сложении) 3 основных цветов складываются яркости их одинаковых основных составляющих. Такая модель называется аддитивной. Она соответствует нашему восприятию источников освещения (монитор компьютера, телевизионный экран).

В фото- и кинотехнике применяется субтрактивный способ, основанный на вычитании.

Существуют 4 метода получения цветного изображения аддитивным способом:

одновременный - локальное смешивание цветов осуществляется одновременным наложением одного цвета на другой (все цвета получают смешением 3 основных цветов, взятых в соответствующих пропорциях);
последовательный - локальное смешивание цветов осуществляется последовательным наложением одного цвета на другой (при вращении получаем определенный цветовой оттенок);
пространственный - покрытие излучающих поверхностей точками или линиями смешиваемых цветов. При достаточном удалении от глаз наблюдателя такая поверхность будет казаться окрашенной в другой оттенок;
бинокулярный - смешивание цветов основано на раздельном воздействии на правый и левый глаза изображений разных цветов.

В телевидении приняты стандарты, обеспечивающие передачу цветов из так называемого цветового треугольника. Для разных телевизионных стандартов (NTSC, PAL, SECAM и др.) эти треугольники немного отличаются друг от друга.

Модель YUV

Одной из проблем, с которой столкнулось цветное телевидение, была проблема показа цветного видеоизображения на черно-белом телевизоре. Необходимо было преобразовывать RGB-сигнал в один сигнал яркости изображения Y. Именно благодаря нему черно-белые телевизоры показывают нормальную черно-белую картинку при цветном телевещании. Необходимый для сигнала яркости белый цвет получается при следующем соотношении: 30% красного, 59% зеленого и 11 % синего.

Наилучший результат получается при преобразовании:

Y = 0,299 R + 0,587 G + 0,114 В,

где R, G и В - яркости соответствующих цветовых составляющих, а коэффициенты при них отражают физиологические особенности нашего зрения.

Вместе с сигналом яркости Y были введены еще так называемые сигналы цветности U и V:

U = B-Y; V=R-Y.

В цветовой модели YUV эти величины рассматриваются как три составляющие цветового оттенка. В телевидении перед передачей видеосигнала в эфир он преобразуется из RGB в YUV по приведенным выше формулам, а в телеприемниках происходит обратное преобразование. Составляющие U и V ответственны за передачу цвета. На самом деле в разных телевизионных системах используются немного различающиеся формулы для вычисления U и V.

При приеме в цветном телевизоре осуществляется обратный процесс восстановления (декодирования):

R = Y + U;B = Y + V;G = Y- 0.509U - 0.194V.

«Уложить» видеосигнал (поток пикселов) в отведенную полосу частот удается, благодаря:

переходу от модели RGB к YUV;
фильтрации части высоких частот сигнала яркости Y, что приводит к едва заметной размытости в быстро меняющихся участках кадра;
фильтрации значительно большей части высоких частот сигналов цветности U и V, основанной на меньшей чувствительности глаза к изменению цвета, чем к изменению яркости.

Контрольные вопросы

Что служит источником цветовых ощущений?
Что такое цветовая модель?
Назовите две основные цветовые модели и области их применения.
Что понимают под спектральным цветом?
Поясните принцип получения цветного изображения, используемый в
модели RGB.
Назовите два основных способа получения цветного изображения.
Перечислите четыре метода получения цветного изображения аддитивным способом.
Для чего служит цветовой треугольник?
Поясните принцип получения цветного изображения, используемый в модели YUV.
Запишите основные формулы, используемые в цветовой модели YUV, как для передачи, так и для приема цветного изображения.
Перечислите основные способы передачи цветного изображения в отведенной полосе частот.

СИСТЕМЫ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Современные системы цветного телевидения

Цветное телевизионное вещание базируется на трех стандартах цветного телевидения: СЕКАМ, ПАЛ, НТСЦ. Система СЕКАМ была разработана специалистами СССР и Франции, система НТСЦ - в США, ПАЛ - в ФРГ.

Принципиально любая из систем ЦВТ может совмещаться с любым из 10 существующих стандартов черно-белого телевизионного вещания, образуя тридцать вариантов систем цветного телевидения.

Системы ЦВТ отличаются друг от друга способами модуляции цветовой поднесущей, видом цветоразностных сигналов и очередностью их передачи.

В системе СЕКАМ осуществляется непрерывная передача сигнала яркости и последовательная (поочередная) передача двух цветоразностных сигналов через строку с запоминанием их на длительность строки в телевизоре.

В последнем восстанавливается одновременность цветоразностных сигналов и используется пространственное смещение цветов на экране кинескопа. В системах НТСЦ и ПАЛ происходит непрерывная передача сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов в каждой строке.

Основные характеристики для каждой из систем ЦВТ представлены в виде сводной таблицы.

Тип системы	NTSC	PAL	SECAM
Вертикальная частота развертки, Гц	60	50	50
Горизонтальная частота развертки, кГц	15.374	15.625	1 5.625
Число строк в кадре	525	625	625
Число видимых (активных) строк в кадре	480	576	576
Тип модуляции цветовой поднесущей	Амплитудная	Амплитудная	Частотная
Полоса видеосигнала, МГц	4.2	5 для B/G, 5.5 для I, 6 для D/K
Частота цветовой поднесущей, МГц	3.60	4.43	4.41 по U 4.25 по V
Разнос несущих видео/звук, МГц	4.5	5.5 для B/G, 6 для I, 6.5 для D/K
Полная ширина сигнала, МГц	6	7 для B/G, 8 для I/D/K

Модификации стандартов ЦВТ

Существуют различные модификации данных стандартов (например, PALplus), также проводится ряд работ над новыми стандартами, в том числе D-2 MAC, HDTV и др.

PAL plus

Улучшенная широкоформатная (16:9) версия телевизионного стандарта PAL. При широкоформатном вещании по типу letterbox (способ передачи широкоформатного (16:9) изображения в обычном формате (4:3) с черными полосами вверху и внизу экрана) видимый размер картинки ограничивается по вертикали 430 строками, а недостающая информация об изображении скрыта в черных полосах.

В PALplus применяются специальные схемы (Motion Adaptive Colour Plus), которые минимизируют перекрестные ошибки при детектировании ярко-стного и цветностного телевизионных сигналов. Его поддерживают как производители оборудования - Philips, Grundig, Nokia, Thomson. Sony и Samsung, так и вещатели - ARD, ВВС, ORF. SRG, UKIB, ZDF, Ermis, Retevision, TVI.

High Definition TV(HD+TV)

Широкополосная ТВ-система с высоким разрешением (телевидение высокой четкости) и кинематографическим (16:9) форматом.

Японский стандарт HDTV вещательной содержит 1125 телевизионных строк при кадровой частоте 60 Гц. Ширина полосы для сигнала яркости составляет примерно 30 МГц.

Европейский стандарт -1250 строк, 50 Гц.

Свой вариант HDTV с более совершенной схемой сканирования телевизионного растра разрабатывается и в США. Все эти системы претендуют на роль индустриального стандарта.

Контрольные вопросы

Какие системы цветного телевидения существуют в настоящее время?
Чем отличаются системы ЦВТ?
В каких странах применяются системы ЦВТ в настоящее время?
Напишите основные характеристики для каждой из систем ЦВТ.
Перечислите основные модификации стандартов ЦВТ.

МЕТОДЫ ЗАПИСИ ВЕДЕОИНФОРМАЦИИ

Форматы видеозаписи

Каждый производитель техники для видеозаписи стремится увеличить качество записанной информации. Несмотря на большое разнообразие устройств, форматов видеозаписи, используемых в бытовой видеотехнике, всего несколько. К основным стандартам записи относятся: VHS, S-VHS, Video8, Hi8, DV, Digital8 и их разновидности. Некоторые из них развиваются, некоторые уже уходят в прошлое.

Запись высокочастотного видеосигнала на магнитную ленту - технически очень сложная задача. Если использовать обычные методы записи (как в аудиомагнитофоне), то для записи видеоинформации с приемлемым качеством нужны либо новые магнитные материалы, либо очень высокая скорость протягивания ленты относительно магнитной головки. В связи с этим была разработана специальная система записи на магнитную ленту, так называемая наклонно-строчная запись (Helical Scan). Состоит она в том, что магнитные головки больше не являются неподвижными, они вращаются на специальном барабане. Сам барабан расположен под наклоном к магнитной ленте и вращается в сторону движения ленты со скоростью около 1500 об/мин, для видеомагнитофонов (для видеокамер скорость вращения может отличаться).

Такая схема позволяет достичь более высоких скоростей движения магнитной ленты относительно головок. На магнитную ленту записываются наклонные дорожки, которые несут видеоинформацию.

Формат VHS

Самым распространенным на сегодняшний день форматом записи видеоинформации на магнитную ленту является формат VHS (Video Home System). Это был самый первый формат записи, разработка которого была начата фирмой «JVC» еще в 1971 г.

Для записи одного кадра видеоинформации используются две наклонных дорожки. Одна дорожка хранит информацию обо всех четных, другая обо всех нечетных телевизионных линиях, поэтому количество магнитных головок на барабане обычно кратно 2. Набор только четных или только нечетных линий называется полем. На экран телевизора выводится сначала одно поле, затем другое (чересстрочная развертка). Этот процесс повторяется примерно 25 раз в секунду.

Видеосигнал, записанный на магнитную ленту в формате VHS (VHS-C для компактных устройств), является композитным, т. е. в нем содержится смешанная информация о цветности и яркости изображения. Качество изображения при таком способе записи относительно хорошее и составляет в среднем 240 телевизионных линий.

Аудиоинформация в монофонических видеомагнитофонах записывается обычными стационарными магнитными головками на продольную аудиодорожку. Скорость движения ленты при этом способе недостаточно высока, поэтому получается звук низкого качества. Диапазон записываемого звука 100 -22000 Гц.

Существуют видеомагнитофоны формата VHS класса Hi-Fi, в которых вместе с обычным методом записи звука используется метод записи стереозвука вращающимися аудиоголовками. Частота звука значительно ниже в сравнении с частотой видеосигнала, - это позволяет записывать и аудио и видеосигнал на одну дорожку.

Амплитудно-модулированный аудиосигнал записывается специальной магнитной головкой в более глубокий слой магнитной ленты. Затем в поверхностный слой записывается видеосигнал. Аудио и видеоголовки расположены на одном барабане и вращаются вместе.

Запись в формате VHS производится на ленту шириной 12,7 мм.

Формат S-VHS

Стандарт Super-VHS (S-VHS-C для компактных устройств) разработан фирмой «JVC» и является усовершенствованным форматом VHS. Запись на ленту осуществляется вращающимися магнитными головками. Количество оборотов барабана, как и в VHS, около 1500 об/мин. Для записи одного кадра видеоинформации используются две наклонных дорожки. Информация на ленте хранится в аналоговом виде. Использование более качественных видеоголовок, применение новых материалов в производстве магнитной ленты (металлические порошки вместо оксидов железа, хром и т.п.), а так же раздельная обработка сигналов цветности и яркости изображения позволяет достичь очень высокого качества изображения - до 400 телевизионных линий.

Практически все устройства стандарта S-VHS имеют аудиотракт класса Hi-Fi, а также могут записывать и воспроизводить в формате VHS.

Запись в формате S-VHS производится на ленту шириной 12,7 мм.

Формат Video 8

Формат Video8 был разработан фирмой «Sony». Запись на магнитную ленту, как и в VHS, осуществляется при помощи наклонных вращающихся головок. Основные отличия от VHS:

размер ленты, на которую производится запись, 8 мм;
частотно-модулированный аудиосигнал.

Для записи одного кадра видеоинформации используются две наклонных дорожки. Информация на ленте хранится в аналоговом виде.

Монофонический аудиосигнал записывается специальными вращающимися магнитными головками, что позволяет расширить диапазон записываемого звука от 20 до 20000 Гц. Сигнал не амплитудно-, а частотно-модулированный, поэтому значительно снижается уровень его помех и искажений. Отношение сигнал/шум в этом формате записи около 50 дБ (в формате VHS - 38 дБ). Все эти усовершенствования дают возможность увеличить качество записываемого звука.

Устройства формата Video8 имеют усовершенствованные тракты обработки видеоизображения, что позволяет немного повысить качество изображения - до 250 телевизионных линий.

Формат Ш8

Стандарт Hi8 - это аналог S-VHS для ленты шириной 8 мм.

Использование раздельной обработки сигналов цветности и яркости изображения позволило увеличить качество изображения до 400 телевизионных линий. Диапазон записываемого стереозвука - от 20 до 20000 Гц. Запись а,- осуществляется блоком вращающихся головок.

Информация на ленте хранится в аналоговом виде. На один кадр используется 2 видеодорожки.

В устройствах стандарта Hi8 могут быть использованы кассеты стандарта \Zideo8, и наоборот.

Формат DV

Формат записи DV (mini-DV для бытовых видеокамер) сильно отличается от всех предыдущих стандартов, так как является полностью цифровым. Видео и аудиоинформация хранятся на ленте в цифровом виде, что позволяет добиться значительного улучшения качества изображения и звука. Более того, появилась возможность делать неограниченное количество копий цифрового видеоматериала без потери качества.

В устройствах стандарта DV происходит раздельное преобразование сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов в цифровую форму.

Звук в таких устройствах может храниться в двух видах:

цифровой 2-канальный звук с глубиной 16 бит и частотой выборки 48 кГц,
цифровой 4-канальный звук с глубиной 12 бит и частотой выборки 32 кГц.

Информация о звуке и изображении после преобразования в цифровую форму подвергается компрессии. При воспроизведении весь процесс происходит в обратном порядке.

В результате применения схем сжатия количество информации, записываемой на ленту, уменьшается примерно в 5 раз. Тем не менее, объем информации, который необходимо записать на пленку, остается очень большим. Для записи одного кадра требуется уже 12 дорожек, а не 2 как в предыдущих стандартах. Видео, записанное в стандарте DV, по своему качеству достигает профессионального уровня (до 500 телевизионных линий). Использование новых материалов для производства магнитной ленты, более высокая скорость вращения барабана с магнитными головками (9000 об/мин.), узкие видеодорожки шириной 10 мкм (в системах Video8 - 34 мкм) - все это позволило создать очень компактный носитель данных.

Запись в формате DV производится на ленту шириной 6,35 мм.

Формат Digital8

Стандарт Digital8 во многом похож на стандарт DV, но запись производится на обычную ленту шириной 8 мм. Более широкая, чем в стандарте DV, магнитная лента позволяет уместить один кадр в 6 дорожек.

Этот стандарт разработан, для того чтобы использовать для цифровой записи более дешевые кассеты стандартов Hi8 или даже Video8. Кроме этого, устройства Digital8 способны воспроизводить аналоговый материал, записанный в форматах Video8 и Hi8.

Чтобы записать больший по сравнению с Video8 и Hi8 объем данных, в стандарте Digital8 увеличена скорость движения ленты, поэтому на 90-минутную кассету Hi8 помещается только 60 мин цифрового видео.

Контрольные вопросы

Назовите основные проблемы при записи информации на магнитную ленту.
Что такое наклонно-строчная запись?
Что такое класс Hi-Fi?
Какой характеристикой можно оценить качество записи на магнитную ленту?
Назовите аналоговые форматы видеозаписи на магнитную ленту.
Назовите цифровые форматы видеозаписи на магнитную ленту.
В чем заключаются основные достоинства цифровой видеозаписи на магнитную ленту?
В чем заключается особенность записи звука в форматах S-VHS, Video8 и DV?
Для каких форматов видеозаписи можно использовать один и тот же носитель записи (кассету)?

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Изучив соответствующие разделы и литературу, напишите ответы на следующие вопросы.

Основы аналогового телевизионного вещания. Формирование, прием и передача сигналов вещательного телевидения.
Формирование цветного изображения в различных цветовых моделях. Современные системы цветного телевидения и их особенности. Совместимость систем черно-белого и цветного телевидения.
Вещательное телевидение. Прием и передача цветного изображения в современных системах ЦВТ. Тенденции развития существующих видео средств и систем ЦВТ.
Видеозапись на магнитную ленту. Сравнительный анализ особенностей аналоговой и цифровой записи видеоинформации на магнитную ленту. Тенденции развития видеосредств, используемых для архивации видеоматериалов.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Средства видеосвязи.
Технология видеосъемки (съемка рекламного видеоролика).
Технология видеомонтажа с участием ПЭВМ, обеспечивающим компьютерную графику и титры (монтаж отснятого рекламного материала).
Реализация видеоприлржений в сети Интернет.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТЕМЫ КУРСОВЫХ РАБОТ

Организация цифрового телевидения в сети Интернет.
Реализация мультимедиа услуг «потоковое видео» и «видео по запросу» в сети Интернет.
Организация услуги «электронная почта» в Интернет для обмена мультимедиа информацией, включая статические и динамические изображения.
Система «домашний кинотеатр».
Видеоархив: построение с использованием оптических дисков.
Перспективы использования теле- и видеосредств в современных видеотехнологиях.
Сравнительный анализ аналоговой и цифровой видеотехники.
Сравнительный анализ технологий аналоговой и цифровой фотографии.
Создание рекламного видеоролика.
.Анализ цифровых стандартов обработки, передачи и хранения динамической видеоинформации.
Анализ цифровых стандартов обработки, передачи и хранения стати ческой видеоинформации.
Анализ цифровых стандартов обработки, передачи и хранения аудиоинформации.
Линейный и нелинейный видеомонтажи.
Видеосерверы.
Реализация видеоконференций в сети Интернет.
Применение видеотехнологий в медицине.
Совместимость компьютерных носителей с бытовой видеотехникой.
Анализ обработки и записи аудио и видеоматериалов на DVD-носитель.

ЛИТЕРАТУРА

Барабаш П.А., Воробьев СП. Мультисервисные сети кабельного телевидения. СПб: Наука, 2000.
Лычагин Н.И., Яшин А.И. Мультимедиа-технологии в информационных системах: учебное пособие. СПб, 1997.
Назаров А.Н., Симонов М.В. ATM технология высокоскоростных сетей. М.: Радио и связь, 1998.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб: Питер, 2000.
. Уайдер С. Справочник по технологиям и средствам связи / Пер.с англ. М.: Мир, 2000.
Кохно М.Т. Звуковое и телевизионное вещание. Минск: Экоперспектива, 2000.
Джакония В.Е. Телевидение. М.: Радио и связь, 1997.