Formats vidéo - UV TL53 UTBM

Codage vidéo
I) Format d'image: DAR Display Aspect Ratio ( AR par simplification )
Le format d'image est le rapport de sa largeur divisé par sa hauteur.
Origine technologique: Contraintes de fabrication et d'utilisation des pellicules des film cinéma: 4/3
La télévision reprend ce format pour diffuser des films de cinéma.
Le cinéma perdant des clients pour le TV crée l'écran large: 1,85 ( ou panavision = 2,20 ou cinemascope = 2,35 et 2,39 ).
=> Bande noire lors de passage télévisé en 4/3
Le 16/9 est un compromis entre 4/3 et format cinéma. Il a été défini
dans les années 1980 pour faire de la HD au cinéma.
Kerns Powers, un membre du comité fit un dessin plaçant les différents
formats existants dans un cercle normalisé. On pris un compromis = 16/9.
Il est maintenant utilisé par la télévision comme bon compromis entre
sources en 4/3 ou plus larges.
Il existe d'autres formats:
- imprimerie = voir Q1,
- nombre d'or Φ=(1+ 5)/2 ≈ 1,61803... unique rapport L/ tel que (L+
/L = L/ utilisé en architecture (pentagone).
Q1) Calculer le PAR pour
- une feuille de papier A4 = 29,7 x 21.
- Que devient ce rapport lorsque l'on plie ou coupe la feuille en 2 dans sa grande dimension ( hauteur pour
portrait ) = Lien entre L/ et /(L/2) ?
( norme: On passe de Ax à Ax+1 en pliant la feuille en 2 partant de A0 = 1 m² => On a A5 ).
- une image XGA(eXtended Graphics Array ) = 1024 x 768
- une image SD ( DVD ) = 720 x 576
- une image HD 1080 = 1920 x 1080
- un capteur d'appareil photo numérique Panasonic Lumix DMC-LX2 = 4224 x 2376
Q2) Le DVD est conçu pour afficher une image 4/3 en TV ANALOGIQUE. Il intègre le fait que contrairement à un
PC ou TV LCD, les points sur une télévision analogique ne sont pas carrés ( PAR Pixel Aspect Ration ≠1 ).
- Sachant qu'il y a 576 lignes, combien de pixels horizontaux à afficher en TV format 4/3 ?
- Sachant que le coefficient ( pixel affiché TV/pixel DVD ) = 1,094 combien le DVD doit fournir de pixels ?
- Combien y a-t-il de pixels noirs DVD pour bords d'écran ( tps de retour spot TV, gardés dans calcul d'AR ) ?
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II) Sous échantillonnage ( subsampling )
Image RVB
Supposons une image couleur RVB vraie couleur 24 bits de 352 x 288 pixels.
Q3) Combien de bits par image ?
Q4) Quel débit pour avoir 25 images/s ?
Techniques de sous-échantillonnage
Au lieu d'avoir autant de pixels R,V et B, on va transformer en grandeur plus ou moins sensibles pour l'oeil => Moins bon
codage pour celle que l'oeil voit mal = Sous-échantillonnage ( subsampling ).
Q5) Avant compression, si on a 8 bits pour Y, Cr, Cb, combien de bits faut-il pour coder 2 pixels par 2 pixels couleur
- en 4:4:4
- en 4:2:2
- en 4:1:1
- en 4:2:0
Comparer le nombre de bits ramené à un pixel.
En CIF, un pixel est codé sur 8 bits ( nombre de couleurs distinctes = profondeur de couleur = color depth ).
352x288 pixels de luminance
176x144 pixels de chrominance rouge
176x144 pixels de chrominance bleue
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Q6) Quel est le sous-échantillonnage ?
Applications
Q7) Quel est le débit en 10 images/s ( visioconférence ), avec codage de couleur sur 8 bits ?
en 30 images/s ?
III) Autres formats
Origine des tailles d'image d'écran informatique = VGA ( Video Graphics Array )
Il dérive du NTSC. L'image TV analogique NTSC est de 525 lignes en format 4/3.
Q8) Sachant qu'il y a 45 lignes noires ( nécessaire pour que le faisceau d'électrons balayant le tube cathodique puisse
remonter du bas et utile pour la gestion des trames ou télétexte, sous titrage ), combien de lignes utiles reste-t-il ?
Q9) Avec un format 4/3, en numérique, combien de colonnes ?
Comparaison
a) CIF (Common Interchange Format) défini pour H.261
352x288 en 4:2:0
Q10) Quel est le débit sans compression ( Raw bit rate ) à 25 images/s ?
b) QCIF ( Quarter CIF: CIF/2 en largeur et hauteur )
176x144 en 4:2:0
Q11) Quel est le débit sans compression ( Raw bit rate ) à 25 images/s ?
c) SCIF ( Super CIF ) = 4CIF (CIFx2 en largeur et hauteur )
704x576 en 4:2:0
Q12) Quel est le débit sans compression ( Raw bit rate ) à 25 images/s ?
Remarque: Il y existe aussi 9CIF et 16 CIF
d) SD = MPEG2 MP@ML
720x576, 4:2:0, 25 images/s
Q13) Quel est le débit sans compression ( Raw bit rate ) pour ces pixels utiles ?
La TV HD n'est pas incompatible avec un affichage sur tube à rayons cathodiques donc des temps de retour (blanking)
ont été prévus => Différence entre pixels affichés et diffusés.
e) HD selon norme ITU-R BT.709-5
PSF = Progressive Segmented Format ( passage de cinéma 24 image/s à TV ).
La trame Progressive est coupé en 2 segments ( pair et impair ). Elle est donc utilisable avec l'électronique de système entrelacé => 2 champs comme en
entrelacé mais il n'y a pas de mouvement entre ces 2 champs ( pas de Flicker = scintillement ).
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Q14) Calculer le nombre de bits par pixel pour la deuxième ligne.
Q15) En déduire la profondeur de couleur ( Color Depth = nombre de bits par grandeur de couleur ) sachant que le
sous-échantillonnage est 4:2:2.
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