Formato Video
Con formati video ci si riferisce ai metodi standard di codifica, memorizzazione e riproduzione utilizzati nei dispositivi video.
Uno Standard video include informazioni su:
- Connettori fisici: numero di canali e tipo di dati da essi trasmessi;
- Display: spazio di colori utilizzato, risoluzione, refresh rate. Si distinguono due formati: Analogico e Digitale.
Formati TV Analogici
Per l’acquisizione e il display del segnale video tutti i sistemi usano RGB (o XYZ).
Per la trasmissione si usa uno spazio di coordinate luminanza/crominanza (YUV), perché richiede una larghezza di banda minore.
NTSC
National Television Systems Committee.
| Caratteristiche NTSC | Valori |
|---|---|
| Scan-lines | 525 (480 visibili) interlacing 2:1 |
| Line Rate | 15750 Hz |
| Frequenza di semiquadro | 60 Hz (60 semiquadri al secondo, 27,97 FPS |
| Formato delle immagini | 4:3 o 16:9 |
| Spazio di Colore | YIQ |
| Scansione Immagine | Orizzontale da in alto a sinistra a in basso a destra |
| Sincronismo colore | 3,58 MHz (sottoportante di crominanza) |
| Modulazione | QAM (Quadrature Amplitude Modulation) |
Rappresentazione del Colore YIQ
La crominanza è rappresentata tramite:
- I: In-Phase;
- Q: Quadrature-Phase.
I e Q hanno la stessa frequenza ma con una differenza di fase di 90°.
Si applica una modulazione in ampiezza di sottoportante (ASMC).
Problemi di trasmissione
Il segnale ricevuto deve essere demodulato, cioè bisogna scomporre le componenti che sono state multiplexate insieme. Alcuni range di frequenze infatti sono sovrapposti:
- Cross-Color;
- Cross-Luminance. Notiamo infatti dei fenomeni di cross-talk.
Vantaggi e Svantaggi
Vantaggi
- Non è richiesto il cambiamento di fase (dato che è già presente uno sfasamento di 90°), che semplifica la realizzazione di circuiti;
- Fa un uso ottimale della larghezza di banda per la crominanza, riservando la maggiorparte di questa per i colori che l’occhio umano percepisce meglio.
Svantaggi
- Nel caso di errori nei colori ed eventuale correzione, il processo di sync tra le due sottoportanti diviene complesso.
è proprio questo svantaggio dell’instabilità cromatica (e anche motivi politici) che porta allo sviluppo degli altri standard seguenti.
PAL
Phase Alternating Line
| Caratteristiche PAL | Valori |
|---|---|
| Scan-lines | 625, interlacing 2:1 |
| Line Rate | 15625 Hz |
| Frequenza di semiquadro | 50 Hz (50 semiquadri al secondo, 25 FPS Hz per quadro) |
| Formato delle immagini | 4:3 o 16:9 |
| Spazio di Colore | YUV |
| Scansione Immagine | Orizzontale da in alto a sinistra a in basso a destra |
| Sincronismo colore | 4.43 MHz (sottoportante di crominanza) |
| Modulazione | QAM (Quadrature Amplitude Modulation) |
Rappresentazione del Colore
Sistema di modulazione simile a NTSC (a parte la diversa frequenza della sottoportante della crominanza), tuttavia ad ogni riga (alternandosi) il segnale V ha uno sfasamento di 180°
- Questo risolve i problemi di instabilità cromatica NTSC, ma;
- richiede una sync per distinguere la “PAL Line” dalla “NTSC Line”
Vantaggi e Svantaggi
Vantaggi
- L’errore di fase che causa distorsioni cromatiche è automaticamente eliminato;
Svantaggi
- Nel sistema PAL sono necessari la commutazione elettronica della fase e l’identificazione del segnale, che rende più difficile e costosa la progettazione dei circuiti.
SECAM
SÉquentiel Couleur À Mémoire.
| Caratteristiche SECAM | Valori |
|---|---|
| Scan-lines | 625, interlacing 2:1 |
| Line Rate | 15625 Hz |
| Frequenza di semiquadro | 50 Hz (50 semiquadri al secondo, 25 FPS Hz per quadro) |
| Formato delle immagini | 4:3 o 16:9 |
| Spazio di Colore | YDbDr |
| Scansione Immagine | Orizzontale da in alto a sinistra a in basso a destra |
| Sincronismo colore | 4.43 MHz (sottoportante di crominanza) |
| Modulazione | FM (Frequency Modulation) |
Versioni
- SECAM
, 1961 - SECAM
, SECAM (A,B), - SECAM
, , o noto anche come NIR-SECAM, per l’unione sovietica.
Rappresentazione del Colore e Trasmissione
- Si usa lo spazio di colore YDbDr:
- E si applica una modulazione sulla frequenza
- La differenza principale tra NTSC/PAL e SECAM è la seguente:
- Ogni linea contiene solo uno dei due segnali della crominanza Db o Dr, in maniera alternata.
Vantaggi e Svantaggi
Vantaggi
- La modulazione in frequenza con segnali di crominanza alternati è più resistente ai rumori (no cross-color/luminance);
- L’informazione cromatica mancante dalla linea precedente è ripristinata con un buffer chiamato Delay Line, da cui il nome “sequenziale con memoria”
Svantaggi
- È necessaria l’identificazione del segnale per distinguere le linee che contengono il segnale Db da quelle che contengono Dr;
- Poiché c’è solo una sottoportante per ogni linea del segnale cromatico anziché due, si perde metà dell’informazione sul colore, quindi la risoluzione verticale originale del colore è dimezzata
Formati TV Digitali
ATSC
Standard di compressione compatibili
Prevede diverse modalità di funzionamento relative al framerate, alla risoluzione, agli standard di compressione compatibili (MPEG-2 ,H.264) e retrocompatibilità con i formati analogici.
Nonostante H.264 consenta formati di qualità visiva più elevata, la maggiorparte delle TV in commercio contiene solamente codec MPEG-2.
DVB-T
Standard europeo per la TV digitale, pubblicato nel 1997.
Caratteristiche Principali
Permette la trasmissione di una grande quantità di dati garantendo alta definizione, successore di PAL/SECAM.
Utilizza i codec MPEG-2 o H.264.
- Come sistema di trasmissione, usa Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).
- Sistema di multiplexing multi-portante, in cui le sottoportanti sono tra loro ortogonali.
- Buona resa anche in condizioni non ottimali del canale.
- Garantisce un’attenuazione costante e dunque stimabile e correggibile.
ISDB-T, DTMB
Standard simili al DVB-T.
- Il primo è diffuso in Giappone e sud-America,
- il secondo in Cina.