D.V.B.

D.V.B. Casema in het digitale tijdperk

D.V.B. • Digital • Video • Broadcast

D.V.B. • Relevante standaarden: • JPEG • MPEG • ITU 601

Waarom Digital Video Broadcast • DVB: • Meerdere televisie kanalen via 1 trans- missiekanaal van 8 Mhz • Maakt de flexibele keuze van beeld en geluidskwaliteit mogelijk • Maakt op economisch verantwoorde manier HDTV mogelijk

Waarom Digital Video Broadcast • Pay per view wordt mogelijk door de goede versleuteling • Digitale transmissie via SDH is eenvoudig • Integratie met PC (internet) wordt mogelijk • Kan als basis dienen voor digitale radio

Digitalisering via PCM • Bij Puls Code Modulatie herkennen we de volgende drie fasen: • Bemonstering • Kwantificering • Codering

Digitale Transmissie • Basis principes: • Nyquist sampling stelling: het analoge signaal moet bemonsterd worden met twee keer de hoogste frequentie component • Het aantal bits per sample bepaalt de kwantificering fout. (Kwantificering ruis)

Vraagje?????? • Wat is de bitsnelheid van een gedigitaliseerd TV kanaal met: • Een bandbreedte van 6 Mhz • Dat wordt gecodeerd met een 12 bits code

Antwoord • Er zijn minimaal 12 miljoen samples per seconde nodig • 12.000.000 maal 12 bits geeft: • 144 Mbit/s

Kwantificering Ruis • Voor video signalen geldt dat: • Sv/nq = aantal bits (6 db) +10,8 db • Hierbij geldt: • Sv/nq = top-top signaal tov kwantificering ruis • Aantal bits = aantal bits per monster

Kwantificering Ruis • Voor audio signalen geldt dat • Sa/nq=aantal bits (6db) + 1,8 db • Hierbij geldt dat: • Sa/nq= effectieve waarde van het signaal t.ov. de kwantficering ruis • Aantal bits = aantal bits per monster

Vraagje?????? • Bereken de signaal/ kwantificering ruis bij • een videosignaal dat met • 8 bits wordt gecodeerd.

Antwoord • Sv/Nq = 8 bit * 6 dB +10,8 dB = • 58,8 dB

ITU 601 • Standaard voor digitale video • Geschikt voor NTSC, SECAM en PAL • Toepassing: Studio’s

ITU 601

Digitale transmissie van Audio

Internationale standaards Beeldcodering

JPEG • Joint • Photographic • Expert • Group • Standaard voor digitale codering van foto’s

Reductie bij JPEG 8 bij 8 beeldpunten Reductie Discrete Cosinus Transfer Kwanti- ficering

Reductie bij JPEG 8 bij 8 beeldpunten Inverse Discrete Cosinus Transform Inverse Kwanti- ficering Inverse Reductie

Discrete Cosinus Transformatie • Is heel simpel: • G(fx,fy) = 1/4 C(fx)C(fy)SSg(x,y)((2x+1)fxp/16 maal cos((2y+1)fyp/16). • Snap je wel.

Fourier transformatie • Een niet sinus vormig signaal kan worden omgezet in : • Een grondgolf met een bepaalde amplitude • Hogere harmonischen met een bepaalde amplitude.

Discrete Cosinus Transformatie • Plaatje van 8 x 8 beeldpunten wordt omgezet: • 64 coëfficiënten die de grote (amplitude) van het signaal bij een bepaalde frequentie voorstellen. • deze coëfficiënten worden in een matrix van 8 bij 8 geplaatst.

Discrete Cosinus Transformatie • Deze coëfficiënten worden omgezet in een digitale code.

van analoog naar digitaal • bemonsteren • kwantificeren • coderen

Voordelen DCT • Er zijn minder coëfficiënten dan beeldpunten. • Elke coëfficiënt kan met minder bits gecodeerd worden dan een beeldpunt.

Minder kwantificering niveaus • Met behulp van een testpanel zijn voor elke coëfficiënt de kwantificering niveaus vast gelegd • Hierbij is gezocht naar de kleinst herken-bare afwijking • Dit is de gebruikte kwantificeringsstap

Minder kwantificerings niveaus • Hogere frequenties, grotere kwantificering niveaus. • Het oog is ongevoelig voor snelle veranderingen met een fijne resolutie • Het aantal kwantificering niveaus neemt af • Er zijn minder bits voor de codering nodig

Kwantificering tabel • Bepaalt voor elke freqenctie het aantal kwantiseringsstappen.

kwantificering tabel Fx Fy

Voorbeeld • Voor de grondfrequentie is het aantal stappen 2E11. (2048) • in de tabel staat voor de grondfrequentie 16 • het aantal stappen vermindert dan met een factor 16 • dat worden er 128.

Vraagje • Hoeveel kwantificering niveaus zijn er nodig voor de hoogste frequentie ????

Antwoord • In de tabel staat 99 • Het aantal stappen neemt met een factor 99 af • Dat worden van er 2048/99 = 21

Vraagje???? • Hoeveel bits zijn er nodig voor het coderen van 128 resp.. 21 niveaus ?????

Antwoord. • 2log 128 =7bits • 2log 21 = 5bits • Voor “gewone kwantificering” zouden 8 bits per monster nodig zijn

Minder coëfficiënten. • De meeste “ frequenties” hebben een coëfficiënt die gelijk is aan nul • Die hoeven dus niet overgestuurd te worden

Bemonsterings waarden 8 BEELDPUNTEN 8 Amplitude van het signaal op dit punt

DCT coëfficiënten Het niveau bij een bepaalde frequentie Deze frequenties zijn relevant

Kwantificering tabel Fx Fy Reductiefactor voor het aantal kwantificering stappen

Na kwantificering De groene waarden zijn nul Kwantificering niveau

Het versturen van JPEG files Redunctie Reductie

Redudantie Reductie • Redudantie Reductie betekend “woordovertolligheid”

Van tabel naar datastroom 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 Voor verzending worden de gekwantificerde beeldpunten kruiselings uitgelezen.

Van tabel naar datastroom 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 DC AC01 AC10 AC20 AC11 AC02 AC03

Van tabel naar datastroom DC component 5 0 0 -2 0 -1 0 0 0 0 -1 DC vorig blok + Huffman Tabel Huffman Tabel 10110110111

Behandeling van de DC waarde • De DC coëfficiënt heeft de grootste energie inhoud • Is zelden nul • De waarde van de DC coëfficiënt wordt vergeleken met die van het vorige blok. • Het verschil wordt naar de Huffman coder gestuurd

Behandeling van de AC waarden • De coefficenten worden zo verstuurd dat : • De eerste coëfficiënt een bepaalde waarde heeft • De volgende coëfficiënten een waarde gelijk nul hebben

Voorbeeld • 0,0,-2,0,-1,0,0,0,0,-1,0,-1 • Wordt 0,0,-2/0,-1/0,0,0,0,-1/0,-1 • 0,0,2 wordt (2,-2) • 0,-1 wordt (1,-1) • 0,0,0,0,-1 wordt (4,-1) • 0,-1 wordt (1,-1)

Huffman Code • Veel voorkomende bit combinaties zijn met weinig bits gecodeerd • Weinig voorkomende bit combinaties zijn met veel bits gecodeerd • Een voorbeeld is Morse Code

D.V.B.

D.V.B.

Presentation Transcript