Videotechnik (6FP) Flashcards
Was ist die Videokette und wie funktioniert diese bzw. wie ist diese aufgebaut?
- Licht
- Wandler (Kamera - elektr. Signale)
- Bearbeitung (Schnitt, Grading, Keying, Komposition, Mischen)
- Übertragung (Terrestrisch (Funk), Kabel, Sat, IP (Internet))
- Wandler (Display: LCD, OLED)
- Licht
Was ist ein digitales Bild?
Eine zweidimensionale Verteilung von Leuchtdichtewerten (Helligkeitswerten).
Was für Veränderungen müssen an einem digitalen Bild vorgenommen werden, damit man es übertragen kann?
Das 2D-Bild muss in ein 1D-Bild geändert werden. Das heißt, dass das Bild zeilenweise abgetastet wird und somit bei einem Empfänger wieder rekonstruiert werden kann.
Hier wird die Trägheit des Auges ausgenutzt, da schnell aufeinander folgende Reize nicht mehr unterschieden werden können.
Durch was wird die Qualität eines Bildes bestimmt?
Die Qualität wird durch die Auflösung bestimmt. Die Auflösung ist besser, je höher die Zeilenzahl ist.
Nennen Sie zwei Forderungen an ein digitales Bild.
- Möglichst viele Zeilen: bessere Auflösung
- Möglichst wenige Zeilen: geringe Bandbreite erforderlich
Wie kann die mindestens Notwendige Zeilenzahl errechnet werden?
Sie kann aus dem Betrachtungsabstand und dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges berechnet werden.
Bei E/H = 3 soll die Zeilenstruktur gerade nicht mehr sichtbar sein.
Bsp.:
Grenzwinkel (alpha) = 1/60°
Zeilenzahl z = f((alpha), E/H)
tan (alpha) = (H/Z)/E = 3000/(E/H) = 1000 Zeilen
Wie werden die HD-Standards berechnet?
Der Unterschied von SD -> HD wird zum Beispiel über die örtliche Auflösung berechnet. Hier ist zum Beispiel HD = 2*SD. Außerdem muss für die restliche bzw. die H-Auflösung das Seitenverhältnis mit in Betracht gezogen werden. (4:3 -> 16:9)
Was ist die örtliche Auflösung und wie wird sie berechnet?
Die örtliche Auflösung oder auch spartiale Auflösung ist die Anzahl der aktiven Pixel (S/AL) (Sample/Active Line == Bildpunkte/Zeile mit Bildinhalt) in der Horizontalen.
Wie kann man den Wechsel von SD auf HD anhand der spartialen Auflösung berechnen?
Die Auflösung errechnet sich aus der Verdopplung der aktiven Bildpunkte des SD-Systems un der Horizontalen.
Berechnung:
B/H = 4/3 -> B/H = 16/9
4/3 * x = 16/9 -> x = (163/94) = 4/3 = 1,333..
H-Auflösung bei SD: 720p S/AL
27201,33 = 1920 S/AL = HD
mit 16/9= 1920/(16/9) = 1080 AL/F
HD = 1920x1080
Wie kann man die Bewegungsauflösung noch nennen und was beschreibt sie?
Man kann die Bewegungsauflösung auch temporale Auflösung nennen. Sie beschreibt, dass mindestens 15-20 Bilder/sec nötig sind, um die Illusion von Bewegung zu erzeugen.
Was sind die allgemeinen Standards für die spartiale Auflösung?
Die allgemeinen Standards sind:
Film: 24 fps
TV: -25 fps in EU
-30 fps in USA
Was kann gegen das Flimmern im TV unternommen werden?
Wie funktioniert diese Technologie?
Während eine Bewegungsverschmelzung bei 15-20 fps gewährleistet ist, genügen 25 fps nicht, um ein flimmerfreies Bild zu erhalten. Als Lösung wird das Zeilensprungverfahren (“interlaced”) angewendet.
Anstelle von 25 fps werden nun 50 Halbbilder/Sekunde generiert, übertragen und gespeichert bzw. abgespielt. Damit erhöht sich die Flimmerfrequenz von 25 Hz auf 50Hz. Im 1. HB (Field) werden die ungeraden, im 2. Halbbild (Field) werden die geraden Zeilen transportiert.
Alternativ kann auch auf 100 Hz erhöht werden.
Nenne die Vorteile des Zeilensprungverfahrens.
- Flimmerreduktion erhöht sich von 25 Hz auf 50 Hz
- Statt 25 fps nun 50 fps
- “Bessere” Bewegungsauflösung bei gleicher Datenrate
Nenne die Nachteile des Zeilensprungverfahrens.
- Kompromiss zwischen Bewegungs- und V-Auflösung (vertikale)
- Bewegungsartefakte
- Standbilder
- Datenreduktion, führt zu Schwierigkeiten bei der Nachbearbeitung
Was ist der 2/3-Pulldown und wie funktioniert er?
Wenn man einen Kinofilm im Amerikanischen Fernsehen zeigen will, geht das rein Mathematisch nicht auf. Der Film ist auf 24 fps aufgenommen und wird im Fernsehen mit 30 fps bzw. 60 f/s (oder 60Hz) wiedergegeben. Der Film läuft daher schneller, als er im Kino gezeigt wurde und der Ton wird höher abgespielt.
Um das auszugleichen, müssen also 4 Film-Bilder auf 5 TV-Bilder gespielt werden.
Film: A B C D
TV: AA BB BC CD DD
Jedes zweite Fim-Bild wird im Fernsehen also quasi drei anstatt zwei mal gezeigt. Dadurch entsteht ein ruckeln, das z.B. bei Panorama-Schwenks zu sehen ist.
Was ist die Vorraussetzung für ein funktionierendes TV-Signal?
Die Synchronisation ist die Vorraussetzung, aufgenommene Bilder auch wieder darstellen zu können. Um einen Gleichlauf zwischen der Aufnahme (Kamera) und der Wiedergabe (Display) zu erzielen, müssen vom Studio zum Empfänger außer dem Bildsignal auch noch Sync-Signale übertragen werden. Das Wiedergabegerät weis ansonsten nicht, wo das Bild beginnt und endet. Übertragen werden daher ein
H-Impuls: Zeilenfrequenz
V-Impuls: (Halb-) Bildfrequenz
Wo sind die Sync-Signale untergebracht was enthalten Sie?
Die Sync-Signale dürfen im Bildsignal nicht vorgkommen und sind daher in der Austastlücke untergebracht. Die Austastung folgt jeweils nach dem entsprechenden Bildsignal und zwar:
- H-Lücke: zwischen der Bildinformation zweier aufeinanderfolgender Zeilen
- V-Lücke: zwischen der Bildinformation zweier aufeinander folgender (Halb-) Bilder.
Außer dem Sync-Signal können die Austastlücken auch noch andere Signale enthalten, z.B.:
- H-Lücke: kann auch Ton enthalten (embedded Audio)
- V-Lücke: enthält auch immer die Prüfsignale oder auch den Videotext
Was ist das BAS-Signal?
Das BAS-Signal oder auch Basis-Austast-Synchron-Signal hat neben der Bild-Signal erzeugung (z.B. in der Kamera) auch einen Sync-Generator, der neben das Bildsignal auch Austastlücke und Synchronsignale erzeugt. Das fertige Signal heißt daher BAS-Signal.
Weshalb müssen Kameras synchronisiert werden?
Wenn mehrere Kameras verwendet werden, müssen diese Zeitsynchron laufen. Wenn es zum Beispiel bei einem Fußballspiel verwendet wird, dann darf es nicht passieren, dass die Kameras zum gleichen Zeitpunkt unterschiedliche Bildinhalte senden. Es garantiert außerdem, dass beim Schnitt auf eine andere Kamera (insbesondere Live) eine Kontinuität garantiert ist.
Wie sollten viele Kameras synchronisiert werden?
Über einen externen Sync-Generator, z.B. über Funk, da es bei einer Reihenschaltung zu verzögerungen und Fehlern kommen kann.
Welche Größen lassen sich bei einem Oszilloskop auslesen?
Bereich Spannung, Frequenz, Trigger-Punkt
Wie wird ein Oszilloskop im Fernsehen genannt?
Waveform-Monitor
Was besagt das Abtast-Theorem?
Ein Signal muss mindestens mit der doppelten Frequenz der Eigenschwingung abgetastet werden, um eine Verfälschung bzw. ein Aliasing zu vermeiden.
Wie kann man das Bildflimmern beim Empfänger reduzieren?
Je nach Bildschirmgröße und Abstand des Zuschauers kommt es auch bei 50 Hz immer noch zu Großflächenflimmern und Kantenflackern. Um das zu reduzieren wird die Bildwiederholfrequenz beim Empfänger nochmal verdoppelt auf 100Hz. Dies geschieht entweder durch simples Verdoppeln der Bider oder ein Ineinanderverschachteln von Halbbildern.
Dies kann aber gewisse Probleme nicht komplett beseitigen, verwendet wird daher heute die 3-Dimensionale-Bewegungsadaptive-Interpolation (Erzeugung von neuen Zwischenbildern) und psF (progressive-segmented-Frame)
Wie verhalten sich Großflächenflimmern, Kantenflackern, der Bildspeicher und wie erscheinen Horizontale Bewegungen bei dem Modell 100Hz A1 A2 A1 A2 B1 B2 B1 B2 ?
Die Datstellungsdauer eines Halbbildes liegt hier bei etwa 10ms
Großflächenflimmern (50Hz): Durch hohe Wiederholrate beseitigt.
Kantenflackern (25Hz): Beseitigt, da die Kanten jetzt mit 50Hz und nicht mehr mit 25Hz wiederholt werden.
Bildspeicher: Es wird ein Vollbildspeicher benötigt
Horizontale Bewegungen: Es treten Schmiereffekte auf, da nach dem zeitlich später aufgenommenen Halbbild A2 das zeitlich früher aufgenommene Halbbild A1 nochmal gezeigt wird.
Wie verhalten sich Großflächenflimmern, Kantenflackern, der Bildspeicher und wie erscheinen Horizontale Bewegungen bei dem Modell 100Hz A1 A1 A2 A2 B1 B1 B2 B2 ?
Die Datstellungsdauer eines Halbbildes liegt hier bei etwa 10ms
Großflächenflimmern (50Hz): Durch hohe Wiederholrate beseitigt.
Kantenflackern (25Hz): Immer noch vorhanden, da zwischen den Halbbildern A1 und B1 immer noch 40ms vergehen.
Bildspeicher: Ein Halbbildspeicher reicht aus.
Horizontale Bewegungen: Keine Probleme
Was für Signale können alle in einer Austastlücke liegen?
Videotext, Ton, Steuersignale, Metadaten, Prüfsignale, Audiosignale,…
Aus was besteht eine Kamera (Fernsehen)?
Eine Kamera besteht unter anderm aus Optik, Sensor und Verstärker, Lesetakter, SG (Sync-Generator). Der Sync-Generator versorgt den Verstärker mit einem Austastsignal und einem Sync-Signal. Der Generator ist von außen synchronisierbar.
Was ist ein Oszilloskop?
Ein Oszilloskop ist ein Gerät um Videosignale/Spannungen sichtbar zu machen. Die Zeit/Frequenz hängt entweder von H oder von V ab. Spannungen bei einem Videosignal betragen maximal 1V und die Triggerung (Also was auf dem Bildschirm landet) verläuft über ein Sync-Signal.
Wie sieht das BAS-Signal in der H-Darstellung aus und wie in der V-Darstellung?
Das Signal reicht von 0V (schwarz) bis 0,7V (weiß) und die Austastlücke von 0V bis -0,3V. Das Signal SS beträgt daher 1V.
Ein BAS-Signal in der H-Darstellung zeigt alle Zeilen übereinander, das BAS-Signal in der V-Darstellung alle zeilen nebeneinander.
Wie ist der sichtbare Wellenlängenbereich des menschlichen Auges?
380nm - 720nm
Was ist Farbe?
Bei Farben/Licht handelt es sich um elektromagnetische Schwingungen. Je nach deren Wellenlänge nehmen diese, einen für unser Auge unterschiedlichen Farbton an. .
Wie kann weißes Licht erzeugt werden.
Es kann durch einzelne “farbige” Komponenten erzeugt werden. Es werden dazu allerdings nicht alle Spektralfarben benötigt.
Wie kann weißes Licht wieder zerlegt werden?
Mit einen Prisma kann weißes Licht wieder in seine Einzelteile zerlegt werden (Spektralfarben).
Wie empfindet das menschliche Auge Licht?
Das Licht wird im Auge von Stäbchen und Zapfen empfangen. Etwa 100 Millionen Stäbchen sind für die Hellifkeit verantwortlich, lediglich 7 Millionen Zapfen für die Farbe. Je nach Farbe werden diese zudem unterschiedlich hell wahrgenommen. Farben wie gelb oder grün werden heller empfunden als rot oder blau. Unser Auge ist unterschiedlich empfindlich.
Was besagt die Hellempfindungskurve?
Die Hellempfindungkurve oder auch v-Lambda-Kurve beschreibt, wie hell wir Farben wahrnehmen, in Abhängigkeit von deren Wellenlänge. Bei etwa 555nm erreicht die Kurve ihren Hochpunkt und sinkt danach wieder. Der wert entspricht der Farbe grün, weshalb wir in der Wiedergabetechnik grün mit gesonderter Wichtigkeit behandeln müssen.
Wie viele Farben benötigt man, um alle Farben zu mischen?
Alle sichtbaren Farben lassen sich aus drei Primärfarben mischen.
Welche Arten von Farbmischung gibt es und wie funktionieren sie und wo liegen ihre Anwendungsgebiete?
Es gibt zwei Arten von Farbmischung, zum einen die subtraktive Farbmischung, die beim Druck verwendet wird, hier werden die Farben voneinander subtrahiert. Werden die drei Grundfarben CMY (Cyan,Magenta,Gelb) vonainander subtrahiert, erhält man schwarz. In der Realität wird allerdings noch zusätzlich Schwarz beigemischt, im einen realistischeren Farbton zu erhalten.
Die andre Farbmischung ist die additive Farbmischung, hier werde die Farben addiert. Sie findet hauptsächlich in der digitaln Welt, z.B. am Bildschirm ihr Einsatzgebiet. Alle Farben zusammen ergeben weiß. Die Grundfarben hier sind RGB (Rot,Grün,Blau).
Was sind die Eigenschaften einer Farbe?
- Helligkeit: Hängt von der Empfindung des Auges ab und ändert sich mit der Sättigung und dem Farbton (v, Lamda) oder ist Abhängig von Stärke und Farbton der Lichtquelle.
- Farbton/Farbart: wird von der Wellenlänge bestimmt
- Sättigung/Chroma: wird vom Weißanteil bestimmt
- vLambda-Kurve: Hellempfindungskurve
Wie lässt sich weiß in der additiven Farbmischung mischen?
Bei der addditiven Farbmischung ergeben die Farben zusammengemischt weiß, allerdings sind hier nicht alle Spektralfarben nötig. Komplementärfarben gemischt ergeben z.B. auch weiß.
Was ist ein Vektorskop?
Ein Vektorskop gibt mithilfe von Pfeilen die Eigenschaften der Farbe an. Die Richtung des Vektors beschreibt zum Beispiel den Farbton, die Länge die Sättigung. Auf dem Vektorskop sind alle Farben des Spektrums aufgebracht. In der Mitte befindet sich der Unbunt-Punkt.
Kann ich mit dem Vektorskop Helligkeitsunterschiede erkennen?
Nein, da sich die Vektoren bei Hellikeitsunterschieden nicht bewegen, bzw. in der Mitte im Unbunt-Punkt bleiben würden.
Was sind die Parameter eines Oszilloskops?
Zeit/Frequenz (H oder V)
Amplitude (1V)
Triggerung (auf Synchronsignale)
Was ist die Matrizierung, warum wird sie angewandt und wie wird sie berechnet bei HD?
Welche Größen werden schlussendlich übertragen?
Um die nötige Bandbreite für das Videosignal zu verringern wird aus dem RGB-Signal ein YCrCb-Signal matriziert. Das Y-Signal ist hier das Helligkeitsignal. Das Helligkeitssignal wird aus den Farbwerten RGB unter berücksichtigung der vLambda-Kurve errechnet. Die Rechenvorschrift für HD lautet:
Y = 0,2126R + 0,7152G + 0,0722*B
Außer dem Helligkeitssignal müssen nun nur noch zwei der drei möglichen Farbdifferenzen übertragen werden. Gewählt wurden die beiden Größen B-Y (B minus Y) und R-Y. G-Y wird nicht abgebildet, da es am kleinsten und damit am störanfälligsten ist.
Nach welchem Kriterium sind die Farben im Testbild/Farbbalken geordnet?
Nach der Helligkeit.
Wie wird das Helligkeitssignal Y berechnet?
Mit der Formel Y = 0,2126R + 0,7152G + 0,0722*B werden die einzelnen Farbwerte eingesetzt und errechnen so die Helligkeit.
Wie wird das Cr-Signal errechnet?
Das Cr-Signal wird mit der Technik “Farbe minus Helligkeit” berechnet. Bei weiß ist die Helligkeit von Y z.B. 100%, das heißt 1V, womit Cr hier 0V ist.
(Siehe Bild Skript S.16!)
Der Signalpegel bei Cr hat eine SS-Spannung von 1,58V.
Wie wird das Cb-Signal berechnet?
Das Cb-Signal wird mit der Technik “Farbe minus Helligkeit” berechnet. Bei weiß ist die Helligkeit von Y z.B. 100%, das heißt 1V, womit Cb hier 0V ist.
(Siehe Bild Skript S.16!)
Der Signalpegel von Cb hat eine SS-Spannung von 1,86V.
Was ist ein genormtes und gefiltertes Y;R-Y;B-Y - Signal?
Da durch die Berechnung von Cb und Cr die Pegel bei 1,86V und 1,58V liegen, ist das für die Übetragung sehr ungünstig, da die Gesamtamplitude der beiden Signale nicht 1V beträgt. Mit einem einheitlichen Pegel wäre es einfacher das Signal zu prüfen und zu berechen.
Um eine einheitliche Signalamplitude für die einzelnen Farbkomponenten zu erhalten, müssen die Farbdifferenz-Signale in der Amplitude bewertet werden. Die Rechnung sieht hier si aus: (beachte - = minus)
Cb = Pb = 0,5389(B-Y)
Cr = Pr = 0,625(R-Y)
Dieses Signal ist nun genormt, da aber sehr feine farbige Strukturen vom menschlichen Auge nicht mehr aufgelöst werden können, werden die Farbdifferenzsignale auf die halbe Y-Auflösung gefiltert mithilfe eines Tiefpassfilters.
Das Signal ist nun genormt und gefiltert.
Was für Darstellungsformen existierten beim Waveform-Monitor?
Overlay: Alle Farben werden übereinander geschrieben, damit lassen sich der weißabgleich und die Grauwerte gut einstellen.
Parade: Schreibt alle Signale (z.B. RGB) nebeneinander, wodurch man die Helligkeit und die Farbwerte überprüfen kann.
Weshalb wird Matriziert?
Es dient der Verringerung der Datenmenge.
Wie ist das Verhältnis bei Y:Cr:Cb ?
4:2:2
Wie ist das Verhältnis bei R:G:B?
4:4:4
Was zeigt das Vektorskop in der Vektordarstellung?
Die Vektordarstellung des Farbbalkentestssignals zeigt das Cb oder Cr - Signal in einem X-Y-Diaggramm. Dabei wird z.B. das R-Y - Signal waagerecht angezeigt und das B-Y - Signal senkrecht. Die Schnittmenge der beiden ergibt dann immer den Punkt, auf den der resultierende Vektor zeigt.
Was gibt die Richtung des Farbvektors im Vektorskop an?
Den Farbton
Was gibt die Länge des Vektors im Vektorskop an?
Die Sättigung
Welche Farben liegen um Unbunt-Punkt?
Weiß, Grau und schwarz liegen im Koordinatenursprung (unbuntpunkt), in der Vektordarstellung kann man daher keine Aussage über die Helligkeit machen.
Wie ist der Zusammenhang zwischen Cr und Cb und dem Farbvektor im Vektorskop?
Cr und Cb können als zwei 90° aufeinanderstehende Einzelvektoren aufgefasst werden, die vektoriell addiert den resultierenden Farbzeiger bilden. Jede Farbart ist daher durch den resultierenden Vektor oder durch die angehörigen Einzelvektoren eindeutig bestimmt.
Was sind legale und valide Signalpegel?
Der Pegelbereich der RGB-Sugnale liegt für jeden Kanal zwischen 0 und 700mV. Im Y-Cr-Cb-System verwendet man für das Y-Signal eine Amplitude von 0-700mV, für die Chroma-Komponenten Cr und Cb ein Bereich von -350mV bis 350mV. Wenn die Signale den angegebenen Pegelbereich nicht verletzen, dann haben sie zulässige Signalpegel (legal). Liegen sie außerhalb dieses Berieches nennt man sie unzulässig (illegal).
Was ist Chroma?
Chroma ist der Farbanteil des Bildes.
Wann kann es zu illegalen Signalpegeln kommen?
Beim Übergang von zulässigen Signalen aus dem YCrCb-System auf das RGB-Sytem können unzulässige Signalwerte entstehen. Diese Pegel liegen entweder über 700mV oder besitzen eine negative Polarität.
Beschreibe an dem Beispiel von Gelb, wie es zu einem illegalen Pegel kommen kann.
Aus der Rechnung für die Farbbalken ergibt sich für die Farbe Gelb:
Y = 0,93 R-Y = 0,07 B-Y = -0,93
Umrechnung auf RGB (Dematrizierung):
B = (B-Y) + Y = (-0,93) + 0,93 = 0 R = (R-Y) + Y = 0,07 + 0,93 = 1 Y = 0,21*R + 0,72*G + 0,07*B G = (Y - 0,21*R - 0,07*B)/0,72 hier: (0,933 - 0,21*1-0,07*0)/0,72 = 1
Der Grader mach folgendes:
Y = 0,93 (R-Y) = 1 (B-Y) = -0,93
Dann passiert folgendes:
B = (B-Y) + Y = (-0,93)+0,93 = 0 R = (R-Y) + Y = 1 + 0,93 = 1,93 (falsch!)
Legal but invalid - Gamut-Error zeigt eine Farbraumverletzung.
Legal heißt, dass das Signal innerhalb seines spezifizierten Channels, innehalb seiner Grenzen bleibt. (hier RGB-Signal überschreitet nicht den Wert 1)
Wenn sich ein Signal nicht zulässig in ein anderes Signal übersetzen lässt (hier YCrCb zu RGB) ist das Signal invalide.
Was ist ein Vektorskop?
Ein Vektorskop stellt das Cb und Cr Signal als 90° aufeinanderliegende Vektoren dar, welche durch Vekotraddition einen Punkt im Vektorskop
ergeben und dadurch eine Farbe definiert ist.