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數位影像介面概論 Introduction to Digital Video Interface

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數位影像介面概論 Introduction to Digital Video Interface

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  1. 數位影像介面概論 Introduction to Digital Video Interface 丁文初 2005/12/22

  2. 大綱 • 影像基本觀念 • 影像訊號概要 • 數位影像介面 • 數位影像處理與設計 • 影像的應用

  3. 影像基本觀念— 顏色空間 • RGB (紅綠藍) • HSI (色調、濃度、亮度) • YUV or YCbCr (亮度、彩度) • YIQ, CMYK……

  4. 影像基本觀念— 顏色空間 • RGB  YCbCr 顏色空間轉換例子 Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B Cb = – 0.172R – 0.339G + 0.511B + 128 Cr = 0.511R – 0.428G – 0.083B + 128 R = Y + 1.371 (Cr – 128) G = Y – 0.698 (Cr – 128) – 0.336 (Cb – 128) B = Y + 1.732 (Cb – 128)

  5. 影像基本觀念— 顏色空間

  6. 影像基本觀念—畫素

  7. 影像基本觀念—畫面與解析度 • 800 x 600, 1024x768, 720x480…… • VCD: 352x240, DVD:704x480 • 手機30萬畫素  640x480 = 307,200 • For example: R(8-bit), G(8-bit), B(8-bit)  1 pixel 352x240x3 = 253440 (bytes)

  8. 影像基本觀念—取樣 • 4:4:4 YCbCr 取樣 (無數位失真) • 4:2:2 YCbCr 取樣 (Digibeta, 數位廣播)

  9. 影像基本觀念—取樣 • 4:1:1 YCbCr 取樣 (DV) • 4:2:0 YCbCr 取樣 (VCD, DVD…)

  10. 影像基本觀念—取樣 • 4:2:0 YCbCr 取樣

  11. 影像訊號概要

  12. 影像訊號概要 • NTSC  PAL • 60 fields (30 frames)  50 fields (25 frames) • 720 x 480  720 x 576 • 交錯的(interlaced) • 非交錯的(non-interlaced) 或 連續的 (progressive)

  13. 影像訊號概要 De-interlace: 把 interlace 影像轉變成progressive 影像 720 Bottom1 Top2 Bottom2 Top1 Original interlaced TV image: 60 fields/sec Interlace capture 240 Progressive display 480

  14. 影像訊號概要 720 Bottom1 Top2 Bottom2 Top1 Original interlaced TV image: 60 fields/sec Interlace capture 240 Progressive display

  15. 影像訊號概要

  16. 影像訊號概要

  17. 影像訊號概要

  18. 數位影像介面 • ITU-R BT.601 (CCIR601) • ITU-R BT.656 (CCIR656) • CLOCK, DATA, HSYNC, VSYNC, BLANK(FIELD) ITU : International Telecommunication Union

  19. 數位影像介面 • 影像來源(CMOS, CCD, VCD, DVD player…)  影像解碼器 (Video decoder, TV decoder: philips7113, TI5150, Techwell9903, ADI…)  BT.601/656 介面 數位影像處理器(去交錯Deinterlace, 畫面縮小scaling, 影像壓縮JPEG,MPEG)  儲存設備(硬碟,光碟,記憶卡…) • 數位影像畫面 (解壓縮後的還原畫面)  BT.601/656 介面  影像編碼器 (Video encoder, TV encoder: ADI7311)  顯示器 (TV, LCD, CRT…)

  20. 數位影像介面

  21. 數位影像介面

  22. 數位影像介面

  23. 數位影像介面

  24. 數位影像介面

  25. 數位影像介面 • 16-bit BT.656 data bus

  26. 數位影像介面

  27. 數位影像介面 • VESA: Video Electronics Standards Association

  28. 數位影像介面

  29. 數位影像處理與設計 • 任意畫面的Display BT.601/656介面設計 • 規格: Input: clock Output: Data bus (8-bit or 16-bit) Inout: HSYNC, VSYNC, BLANK 假設: 已經準備好影像來源,且不考慮頻率不同步的問題

  30. 數位影像處理與設計

  31. 數位影像處理與設計

  32. 數位影像處理與設計 • Pixel counter + Pixel reset • Line counter + Line reset • Master  Slave • Interlaced  Progressive • 8-bit  16-bit • Active data  EAV, SAV  blanking • SYNC delay, polarity • Test signal: internal colorbar

  33. 數位影像處理與設計

  34. 數位影像處理與設計

  35. 影像的應用

  36. 影像的應用 • HDTV 部份規格 • 解析度1280 x 768 (WXGA) • 亮度:500cd/m2 • 對比:600:1 • 超廣可視角( H / V ):170度 / 170度 • 數位訊號輸入介面:DVI-I( HDCP ) • 數位音訊輸入介面:HDMI • 雙頻道子母畫面:2 Tuner PIP • 色差輸入:480i / 480p / 1080i / 720p

  37. 影像的應用 • QVGA 320 x 240 • VGA 640 x 480 • SVGA 800 x 600 • XGA 1024 x 768 • WXGA 1280 x 768, 1366 x 768 • SXGA 1280 x 1024

  38. 影像的應用 • 以亮度來說,有些標示的是最大亮度,但此種標示方式是有點曖昧不清的,因為最大是在100台內只測到1台還是100台有99台都有此亮度很難講。一般來說LCD Monitor的對比大約是250cd/㎡~350 cd/㎡電視大約是400~550 cd/㎡,自然界的景致在日正當中時約1700 cd/㎡~2500 cd/㎡。 • 在對比方面,LCD Monitor的對比大約是350:1~500:1,電視大約是500:1~900:1,自然界景色最大的差異約在5000:1。 • 總之,亮度與對比值的標示方式很曖昧不清,所以最好自己去看樣品。

  39. 影像的應用

  40. Composite 15-pin D-SUB S-Video Component 影像的應用 • 類比接頭 • 數位接頭 (DVI: Digital Visual Interface, HDMI: High Definition Multimedia Interface)

  41. 影像的應用

  42. 影像的應用 BEFORE AFTER

  43. 影像的應用

  44. 影像的應用

  45. 影像的應用

  46. 影像的應用 • HDTV在NTSC下的規格 480i  720 x 480 interlaced (SDTV) 480p  720 x 480 progressive 1080i  1920 x 1080 interlaced 720p  1280 x 720 progressive

  47. 參考資料 • Keith Jack, “Video Demystified 4th edition” • Analog Devices, Inc. http://www.analog.com • HDMI website. http://www.hdmi.org/ • VESA Monitor Timing Standard