GFMT FH Köln

Grundlagen der audiovisuellen Medientechnik

5.0 (4)

N. N.

Lernen

N. N.

Über diese Lernkartei

Diese Karteikarten bieten eine grundlegende Einführung in die Techniken der Videobearbeitung und -übertragung. Sie behandeln Themen wie Farbsignale, digitale Signalverarbeitung, Bildkompression und die menschliche Wahrnehmung von Farben und Bildern. Besonders relevant sind die Konzepte von Bandbreite, Datenmenge und Farbdifferenzsignalen, die für die Optimierung der Videoübertragung entscheidend sind. Diese Karteikarten sind ideal für Studierende und Fachleute, die ihr Verständnis der technischen Aspekte der Videoverarbeitung vertiefen möchten.

Karten

Lernende

Sprache

Deutsch

Kategorie

Technik

Stufe

Grundschule

Erstellt / Aktualisiert

18.07.2013 / 07.03.2016

Ähnliche Karteien

Nennen Sie die einzelnen Schritte bei der Digitalisierung eines Videosignals

Abtastung → Quantisierung → Codierung

Welche Prinzipiellen Signaldefekte werden durch die Digitalisierung eingeführt? Wie können diese reduziert werden?

Alias bzw. Schwebungsstörungen: können durch Vorfilterung reduziert/vermieden werden.

Quatisierungsfehler: Quatisierungsstufen erhöhen.

Welche beiden Möglichkeiten kennen Sie, um ein Schnittschaltwerk zu realisieren?

Malteserkreuz-Antrieb

Elektronischer Schaltrollenantrieb

Worin zeigt sich Bildschärfe und örtliche Auflösung?

Bildschärfe: zeigt sich besoders an den Konturen/Kanten eines Bildes

örtliche Auflösung: zeigt sich insbesondere in feinen Bilddetails

Was versteht man beim visuellen System des Menschen unter Akkumodation?

Automatische Scharfeinstellung des Aufes auf die Enfernung des Gegenstandes.

Warum werden Umlaufblenden benutzt?

Der Film darf nur belichtet werden, wenn er still steht.

Anamorphot

Optik, die bei einem 35mm Film eingesetzt wird, um eine Breitbilddarstellung zu ermöglichen. Kompression der Aufnahme muss exakt der Expansion der Wiedergabe entsprechen. Verhältnis 1:2.

Stroboeffekt

Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades ein ganzzahliges Vielfaches der Abtast/Bildfrequenz ist, entsteht der Eindruck, dass das Rad still steht.

Spektrale Effizienz

Verhältnis zwischen Datenübertragungsrate und Bandbreite.

Erklären Sie die prinzipiellen Unterschiede zwischen der Farbdarstellung im RGB-Farbraum und der Farbartebene (Farbtafel).

Farbartebene:

(R), (G), (B) bilden die Ecken des Farbdreiecks.

Punkt in der Ebene enspricht der Farbart (Sättigung + Ton) Farbort (F)
Farbtonanteile r, g, b legen Abstände des Farbortes (F) von den Dreiecksseiten fest
Keine Info/Aussage über Helligkeit möglich

RGB-Farbraum:

(R), (G), (B) bilden die Ecken das Koordinatensystem

Punkt im Raum enspricht der Farbvalenz F
Farbwerte R, G, B sind die Koordinaten (Komponenten) der Farbvalenz F
Farbvalenz definiert auch Helligkeit

a) Ein Komponentensignal wird nach dem digitalen Studiostandart (f_AY = 13,5MHz, 4:2:2 Abtaststruktur) mit einer Auflösung von 8Bit digitalisiert. Welche Datenmenge ergibt sich für eine Video Sequenz von 15min Länge?

b) Welche Datenmenge ergibt sich für die gleiche Videosequenz, wenn diese im HDTV Format mit 1920 Bildpunkten und 1080 Zeilen (50Hz interlaced) ebenfalls mit 4:2:2 Abtaststruktur, jedoch mit 10Bit Quantisierung digitalisiert wird (Nur aktives Bild berücksichtigen)?

H: Datenrate

D: Datenmenge

a) H = f_AY* 8Bit + 2 * f_A(R-Y)(B-Y) * 8Bit = 13,5MHz * 8Bit + 2 * 6,25MHz * 8 Bit = 216MBit/s

D = H * t = 216MBit/s * 15min = 27MByte/s * 15 * 60s = 24300MByte = 23,73GByte

b) 1920 * 1080 = 2073600 Bildpunkte/Bild

H = 25Hz * 2073600BP * 10Bit * 2 (2 weil 4:2:2. Bei 4:1:1 oder 4:2:1 sind es 1,5) = 1036800000Bit/s

D = H * t = 1036800000Bit/s * 15 * 60s = 9,3312 * 10¹¹Bit = 108,63Gbyte

Ein RGB-Signal wird mit einer Auflösung von 10Bit digitalisiert. (f_A= 13,5MHz, Abtaststruktur 4:4:4)

a) Welche Datenmenge ergibt sich für eine Videosequenz von 20min Länge?

b) Welche Datemenge ergibt sich für die Videosequenz, wenn das Signal mit einem DV-Encoder (4:2:0) mit einer konstanten Bildrate von 25MBit/s codiert wird?

a) Datenrate H = 3 * 13,5MHz * 10Bit = 405MBit/s

(3: 3 Komponenten, RGB)

Datenmenge D = 105MBit/s * 20 * 60s = 486000MBit = 59,33GByte

b) Datenmenge D = 25MBit/s * 20 * 60s = 30000MBit = 3,66GByte

Ein Analoges Videosignal (Komponenten Signal) soll digitalisiert werden.

a) Wie hoch ist die Abtastfrequenz des Luminanzsignals f_AY mindestens zu wählen, wenn das Signal zuvor auf 5,5MHz bandbegrenzt wurde?

b) Das Signal wir mit 12Bit quantisiert. Berechnen Sie den Quantisierungsrauschabstand SNR_Qefffür die Luminanz Komponente.

c) Als Systemreserve bei der Quantisierung mit 12Bit wird ein "Headroom" und ein "Footroom" von jeweils 246 Stufen vorgesehen. Wie groß ist nun der unnutzbare Quantisierungsabstand? (Hilfe: ld3584 = 11,8

a) f_AY > 2 f_gr ⇒ f_AY > 11MHz

b) SNRQeff = b * 6dB + 10,8dB = 12Bit * 6dB + 10,8dB = 82,8dB

c) 2¹² = 4096 Quantisirungsstufen

- 512 Headroom/Footroom

⇒ 3584 Quantisierungsstufen nutzbar

2^b = 3584 ⇒ b = ld3584 = 11,8Bit

SNR^Qeff = 11,8Bit * 6dB + 10,8dB = 81,6dB

a) Was versteht man bei der Filmprojektion unter Bildstandfehler?

b) Wovon hängt die Sichbarkeit von Bildstandsfehlern ab?

a) Verschiebung des Films von der Solllage bei der Projektion

in richtung der Optischen Achse (Durchbiegung)
in Laufrichtungdes Films (Höhenbildstandsfehler)
Quer zur Laufrichtung (Seitenbildstandsfehler)

Bildstandsfehler äußern sich durch Unschärfe

b) Betrachtungsabstand und Vergrößerung

a) Bei der analogen Farbübertragung wird anstelle der Farbwiedergabesignale R, G, B eine Farbcodierung mit einem Luminanzsignal Y und zwei Farbdifferenzsignalen (R-Y) und (B-Y) verwendet. Warum macht man das? Was beschreiben die Farbdifferenzsignale?

b) Wie lautet die Gleichung für das Luminanzsignal? Zeigen Sie, dass bei unbunten Bildvorlagen die Farbdifferenzsignale zu Null werden.

a) Kompabilität zum SW-Fernseher

Bandbreite der Farbdifferenzsignale kann eingeschränkt werden

Die Farbdifferenzsignale beschreiben nur die Farbart.

b) Y = 0,3 R + 0,59 G + 0,11 B

unbunt: R = G = B

z.B. weiß: R = G = B = 1

Y = 0,3 + 0,59 + 0,11 = 1

B - Y = 1 - 1 = 0

R - Y = 1 - 1 = 0

Zeichnen Sie dir Bildanordnung und Übertragungs-Reihenfolge in einer offenen GOP (Group of Pictures) mit 12 Bildern bei der MPEG--Kompression. Kennzeichnen Sie I-, B- und P-Bilder.

Nicht- und sichtbarer Bereich Fernsehbild

Sichtbar: Bild

Nicht sichtbar: Synchro, Teletext

BAS-Signal

Was versteht man bei dem menschlichen Auge unter Adaption?

Die Fähigkeit das visuellen Systems sich über einem Lichtdichtebereich von ca. 10^-6cd/m² bis 10⁵cd/m² anzupassen.

Was versteht man unter Macheffekt?

Das visuelle System des Menschen besitzt die Eigenschaft der Kantenüberhöhung → beeinflussung des Schärfeeindrucks.

CAT

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Conditional Access Table]

MPEG-2 Tabelle

HDTV

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Highdefinition Television ]

DVB-T

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Digital Video Broadcasting - Terrestrial]

Digitales, terrestrisches Fernsehen

DVB-C

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Digital Video Broadcasting - Cable]

digitale Videoübertragung via Kabel

DVB-S

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Digital Video Broadcasting – Satellite]

digitale Videoübertragung via Satelit

LCD

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Liquid Crystal Display]

Displaytechnologie

Retina

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

Netzhaut (Auge)

D65

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Daylight 65]

Normlichtart bei 6500°K

TFT

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Thin Film Transistor]

Dünnschichtransistor

SDI

Commandes clavier:

= tourner,

= avant/arrière,

= faire défiler

[Serial Digital Interface]

eine Schnittstelle zur seriellen Übertragung von digitalen Audio- und Videodaten

PAT

[Programm Association Table]

Teil des MPEG-2 Transport Streams

Sensorische Integration ist die Koordination, das Zusammenspiel unterschiedlicher Sinnesqualitäten und -systeme.

QPSK

[Quaternary Phase-Shift Keying]

Quadraturphasenumtastung, ist ein digitales Modulationsverfahren in der Nachrichtentechnik. Mit QPSK können pro Symbol zwei Bits übertragen werden. Dadurch verdoppelt sich die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Bandbreite.

PMT

[Programm Map Table]

verweist auf Paket IDs des betreffenden Programms und die PCR. Enthält Programmname und weitere Informationen (MPEG Standard)

Papille

Blinder Fleck im menschlichen Auge. Austrittstelle des Sehnervs des Augapfel.

NTSC

[National Television Systems Committee]

Farbfernsehübertragungssystem welches größtenteils in Amerika und Ostasien verwendet wird. 29,97 Vollbilder/s

Redundanz

Überschüssige Informationen, die durch die Gleichheit oder Ähnlichkeit von Werten entstehen.

Signal

Physikalischer Repräsentant einer Nachricht.

Information

Das "Neue" in einer Nachricht.

Schalldruckpegel

Logarithmisches Maß zur Beschreibung der Stärke eines Schallereignisses.

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Cartes-fiches

Zeichnen Sie dir Bildanordnung und Übertragungs-Reihenfolge in einer offenen GOP (Group of Pictures) mit 12 Bildern bei der MPEG--Kompression. Kennzeichnen Sie I-, B- und P-Bilder.