اشارة الفيديو Video Signal 2

مقالات متخصصة في مجال البث الفضائي
Dr.Ala_Almahameed
مشاركات: 0
اشترك في: الأحد إبريل 05, 2015 2:22 pm

اشارة الفيديو Video Signal 2

مشاركة بواسطة Dr.Ala_Almahameed » الأحد إبريل 23, 2017 9:22 pm

السلام عليكم
ما تطرقنا له في المقال السابق ينطبق بشكل كبير على Analog Video, ويتشارك الـ HD and Digital بعض من تلك الخصائص.

Analog Video:

هو عبارة عن إشارة فيديو يتم نقلها عن طريق Analog Signal, تحتوي analog color video signal على ثلاثة مكونات, أولها الـ Luminance, و الـ Brightness و أخيرا الـ Chrominance. عند إرسالها مع بعض بقناة واحدة نحصل على ما يسمى الـ Composite Video, اما اذا ارسلنا كل مكون لوحده, نحصل على ما يسمى الـ Component Video. لن نخوض كثيرا في تفاصيلها لأن مجمل استخدامنا اليوم للـ Digital.

Digital Image :
دعونا نتعرف على بعض المصطلحات المهمة والخاصة في الفيديو لكي نتمكن من ربط كل الأجزاء مع بعضها البعض.
عناصر الصورة (Picture elements) او ما يسمى Pixels, كل منها يحتوي على (a single unit of color information) , اذا فهي مجتمعة تشكل الصورة. نحكم على جودة الصورة من خلال أمرين:

Spatial Resolution. وهو عدد الـ Pixels في الصورة.
Brightness Resolution. ويعني عمق (Depth) الـ Pixel, والمقصود به عدد الـ Bits التي تعبر عن الـ Pixel.

ماذا عن الـ Analog ؟ هنا الأمر مختلف, حيث يتم التعبير عن الـ Resolution من خلال عدد الخطوط المكونة للصورة ( 570 for PAL) و ( 480 for NTSC).
أما في الـ Digital وبما ان الاشارة تحولت الى 0 و 1, فيتم التعبير عن الـ Resolution بالـ Pixels.
عنصر آخر مهم التعرف علية و هو الـ ( Aspect Ratio) حيث كان نظام الـ Analog يعتمد على النسبة 4:3, اما الــ Digital فيعتمد على الـ 4:3 والـ 16:9, أما الـ HD يعتمد على استخدام الـ 16:9. ماذا تعني هذه النسبة؟
هي النسبة بين الطول والعرض للشاشة او الصورة.

دعونا الآن نتحدث عن الـ Bitrate و الـ BPP. بما اننا ما زلنا نتحدث عن إشارة الفيديو قبل تعرضها لـ (Compression),
فإن ازدياد قيمة الـ Bitrate يعطي جودة أفضل للصورة وذلك بسبب أن الـ Bitrate يعكس معدل المعلومات المنقولة في إشارة الفيديو, وبالتالي زيادته تعني زيادة المعلومات المنقولة في الثانية مما يعطي جودة أفضل.

أما فيما يتعلق بالـ BPP, فهو اختصار لـ Bits per pixel, وهو معدل يقيس الـ (Efficiency of Compression), حيث ان بعض انواع الـ Compression تحافظ على هذا المعدل ثابت, مما ينتج لنا ما يسمى الــ Constant Bitrate او ما يعرف اختصارا بـ CBR, اما في حال كان الـ BPP متغير, ينتج عندنا الـ Variable Bitrate واختصاره VBR.

يعتمد عدد الألوان المميزة (Distinct) التي يمكن أن يمثلها الـ Pixels على الـ BPP, ذلك يقودنا إلى الـ chrominance subsampling, والذي يساعد على تقليل حجم المعلومات اللازمة لإعادة تشكيل الصورة بعد عملية الـ Encoding. ولكي نستوعب أكثر ما نتحدث عنه, نلاحظ جميعا في جهاز الـ Encoder الأرقام 4:2:0 أو 4:2:2 وهم الأكثر شيوعا واستخداما في مجال البث التلفزيوني. وبما أن العين حساسة للون اقل من حساسيتها السطوع (Brightness), فإن الـ Luminance data لكل الـ Pixels تبقى دون تغيير. أي أننا نقوم بتقليل المعلومات المتعلقة باللون دون ملاحظة عين الانسان لذلك.
باختصار نستطيع القول بأن الـ Luminance هي إشارة الفيديو بدون الوان (ابيض واسود) ويرمز لها بالرمز Y, والـ Chrominance هي إشارة الفيديو مع الألوان ويرمز لها بالرمز C.
هذه القطرات من بعض المصطلحات تقودنا الى بحر من المعلومات عن إشارة الفيديو. لابد من الحديث عن ثلاثة أمور مهمة فيما يتعلق بإشارة الفيديو ( Color Space, Color Mode and Color Encoding).

Color Encoding

كلنا نعلم بأن مزيج إشارة كل من الــ Red , Green , و الـ Blue يشكل إشارة الفيديو الملونة. ولكن لكي نكون قادرين على تخزين الفيديو او ارساله, نقوم بعملية الـ Color Encoding لكي نقلل من المساحة التي يحتاجها الفيديو للتخزين أو الـ bandwidth اللازم للارسال.
سوف نختصر الطريق ونقول بأنه بعد الـ Encoding نحصل على الــ Y'CbCr, حيث أن كل من الـ 'Y, الـ Cb والـ Cr يحتوي على نسبة معينة من الــ Red , Green , و الـ Blue. وبما أن عملية الـ Encoding تتم للـ Chrominance ويبقى الـ Luminance كما اسلفنا دون تغيير, فهذا هو سبب تسمية هذه العملية بالـ Color Encoding.

Color Model

عندما نسمع هذا المصطلح, فإن المقصود به الـ RGB Model, حيث وجد العلماء بأن أي لون نستطيع الحصول عليه من خلال مزج هذه الالوان الثلاثة بنسب متفاوتة.
وهو ليس الـ model الوحيد, فهنالك CMYK اختصار لـ ( Cyan C, Magenta M, Yellow Y and Black K) وغيرها.

Color Space

الـ Color Model لا يعرف الألوان بدرجاتها. الـ Color Space هو المسؤول عن تعريف درجات الالوان. لكي نبسط الموضوع اكثر, نأخذ الـ RGB كمثال.
الـ RGB Color Model نفسه لا يحدد معنى الاحمر والاخضر والازرق كنسبة لون (Colorimetrically), وبالتالي فإن نتيجة خلط الألوان لا تكون مطلقة, بل لها علاقة بالثلاثة الوان. أما في حالة تعريف درجة لون كل منهما, فهنا نتحدث عن الـ RGB كـ Color Space. في الحقيقة إن المصطلحين متشابكين, ولكن أفضل تشبيه ممكن استخدامه للتمييز بينهما هو تخيل الـ Color Model كلغة معينة و الـ Color Space كقواعد تلك اللغة.

سوف نتوقف الان في الحديث عن بعض الاساسيات التي نعتقد بانها كافية, وسوف ننتقل في المقالات القادمة بإذن الله للحديث عن ما يخص كل ما هو جديد في مجال البث التلفزيوني عن طريق الاقمار الصناعية.
نتمنى ان نكون قد وفقنا فيما قدمناه, ونرحب بإقتراحات وتعليقات على الجميع سواء على صفحة الفيسبوك او على صفحات المنتدى.
شكرا لكم وشكرا لدعمكم