Grundlagen der Videotechnik I
Menschliches Sehen, Videosignale, Auflösung und Fernsehtechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Zeilensprung und Vollbild im Vergleich
Das Zeilensprungverfahren hat seinen Ursprung in der frühen, analogen Fernsehübertragung. Für eine flüssige Bewegungsdarstellung genügt eigentlich eine Bildfrequenz von ca. 18 Hz. Nur zur Minimierung des Bildflimmerns muss schneller aktualisiert werden. Um Bandbreite bei der Übertragung zu sparen, wurde das Zeilensprungverfahren entwickelt, bei dem ein vollständiges Bild aus zwei ineinander verschachtelten Halbbildern aufgebaut wird. Zuerst werden auf dem Bildschirm nur die ungeraden Zeilen - erstes Halbbild - dargestellt.
Ist dieses komplett, wird das zweite Halbbild aus den geraden Zeilen dazwischengesetzt (Bild 4). Das menschliche Auge integriert dann die zwei verkämmten Zeilenraster zu einem Gesamtbild. Die Bildfrequenz wurde auf etwa 30 Hz (Nordamerika) bzw. 25 Hz (Europa) festgelegt. Somit flimmern große Bildbereiche mit 60 Hz bzw. 50 Hz, während einzelne Zeilen mit 30 Hz bzw. 25 Hz flimmern. Das Zeilensprungverfahren war ein Kompromiss, um Bandbreite zu sparen und zugleich die größere Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber Flimmern in großen, einheitlichen Bereichen zu berücksichtigen.
Trotz des Zeilensprungs bleibt jedoch einiges Flimmern erhalten. Zusätzlich führt das Zeilensprungverfahren noch zu anderen Artefakten. So ist zum Beispiel häufig das Zeilenraster selbst sichtbar. Da jedes Halbbild eine Momentaufnahme einer Bewegung in Intervallen von 1/60 s ist, besteht ein vollständiges Bild aus zwei temporär verschiedenen Halbbildern. Beim Betrachten des Fernsehsignals ist dies kein Problem, da es auf dem Schirm der Bildröhre auf eine geeignete Weise dargestellt wird - nacheinander.
Allerdings können bei der Umwandlung von Halbbildern in Vollbilder (Deinterlacing) gezackte Kanten entstehen, sofern ein Bild Bewegungssequenzen enthält. Das Umwandeln in Vollbilder ist wichtig, da es oft effizienter ist, Video-Bilder als eine Serie aufeinanderfolgender Zeilen zu verarbeiten.
Mit dem Aufkommen des Digitalfernsehens ist das Vollbildverfahren (progressive scan) zu einem sehr beliebten Ein- und Ausgangs-Video-Format für eine höhere Bildqualität geworden. Beim Vollbildverfahren wird das Bild auf dem Bildschirm mit der doppelten Frequenz eines vergleichbaren Zeilensprung-Halbbildes aktualisiert. Auf diese Art werden viele Artefakte, die beim Zeilensprungverfahren entstehen, eliminiert.
Die Autoren:
| David Katz |
|---|
| verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Entwicklung analoger, digitaler und embedded Systeme. Er arbeitet als Blackfin Applications Manager bei Analog Devices (ADI), wo er die Spezifizierung neuer Prozessoren betreut. Bevor er 2001 zu ADI kam, arbeitete er als Senior Design Engineer bei Motorola in den Bereichen Cable Modem und Automation. David Katz verfügt über einen Bachelor of Science und einen Master of Engineering in Elektrotechnik der Cornell University (Ithaca, NY). Er hat bereits mehr als hundert Artikel zu Embedded Processing veröffentlicht und ist Co-Author von "Embedded Media Processing" (Newnes 2006). |
david.katz@analog.com
| Rick Gentile |
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| fing 2000 bei Analog Devices (ADI) als Senior DSP Applications Engineer an. Heute leitet er die Processor Applications Engineering Group bei ADI. Vorher arbeitete er am MIT Lincoln Laboratory, wo er verschiedene Signalprozessoren entwickelte, welche für große Bandbreiten an Radarsensoren geeignet sind. Rick besitzt einen Bachelor of Science der University of Massachusetts Amherst und einen Master of Science der Northeastern University in Electrical Engineering und in Computer Engineering. |
richard.gentile@analog.com
Literatur:
[1] Katz, D.; Gentile, R.: Embedded Video-Signalverarbeitung - Teil 1: Video-Datenströme verarbeiten und leiten. Elektronik 2008, H. 17, S. 50 - 54.
- Menschliches Sehen, Videosignale, Auflösung und Fernsehtechnik
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