計測情報処理論 ビデオ信号の基礎 ビデオ信号とは？ • 映像信号を伝達する多数の方 式がある ビデオ信号(1) • 映像中の「明るさ」 は電圧の高さで表 される • 画像の明るさは端 から順次送り出さ れる 電気信号 ビデオ信号(2) • 走査・同期とは 送信側と受信側でタイミングを合わせる必要あり 白黒ビデオ信号 • 明るさ 0V~0.7V • 同期信号 約 -0.3V 140IRE = 1V 飛び越し走査(1) • 走査線を１本飛ばしに伝送する – 同じ走査線本数でも画面の書き換え回数が倍速 （60回／秒）になる 飛び越し走査(2) • １枚の画像全体をフレームと呼ぶ • １回の垂直走査で得られる画像をフィールドと呼ぶ インタレースコム • 動物体を撮影した場合，奇数フィールドと偶 数フィールドの撮影時刻のずれにより，画像 が櫛(comb)状になること • 動画像処理の大敵 カラービデオ信号(NTSC)(1) • 色は高周波成分の位相と振幅で表す – 3.58MHz の正弦波をカラーキャリアと呼ぶ – 白黒機器との互換性がある カラービデオ信号（NTSC)(2) カラーバースト • カラーバースト（色基準信号）からの位相差で 色相を表す NTSC における色の表現 赤 R, G, B 青 緑 Y, R-Y, B-Y (R=0.587G + 0.114B + 0.299R） Y, I, Q (３３度回転） • 原点からの距離：彩度 • 回転：色相 人間は Q 軸の解像度が高いことによる 色信号 • I （オレンジ/シア ン）のほうが Q （グ リーン/マゼンタ）よ り高解像度 • I: 帯域幅1.5MHz • Q:帯域幅 0.5MHz EY 0.3ER 0.59 EG 0.11EB NTSC 信号の生成 • カラーサブキャリア信号を R-Y, B-Y 信号で AM 変調 – キャリアの位相は 90度ずらす • 輝度信号と色信号を足し合わせる NTSCエンコード NTSC の占有帯域（放送） • 色信号領域(I,Q)は輝度信号領域と重なっ ている • 色信号領域の帯域幅は輝度信号より狭い ＹＣ分離 • 色信号と輝度信号を分離すること YC 分離の概念 ＹＣ分離の問題点 • 輝度信号の周波数が高い（縞模様が細かい） と色信号へノイズが乗る（色が付いてしまう） – クロスカラー妨害と言う • 輝度信号の帯域が制限されてしまう • 色信号の解像度が低くなってしまう – 色のにじみを生じる カラーインタリーブとくし型フィルタ • 色搬送波の位相は走査線ごとに反転している • ビデオ信号を１走査線分だけ遅らせて加減算 – ディレイは正確である必要がある くし形フィルタとYC分離信号 １５．７３４KHｚ (水平同期周波数 29.27 * 525) 3.58MHｚ (カラーサブキャリア 29.97 * 525 * 455 / 2) • 周波数応答は櫛の歯状（コムフィルタ） • YC分離信号はカラークロストークが少ないた め優れている（色再現性，解像度とも） YC分離 • 映像信号は走査線同士の相関が高い – 水平同期周波数の高調波成分 – その隙間に色信号を配置 デジタルコムフィルタ ＮＴＳＣ コンポジット信号 Ｙ ＡＤコンバータ 演算 Ｃ • コンポジット信号を直接AD変換 – デジタル値の演算で Y/C 分離を行う （例えば前後走査線間の加減算など） • ＡＤ変換のサンプリング周波数はカラーサブ キャリア周波数 (3.58MHz）の倍数 Bt878 YC信号，コンポーネント信号 • ＹＣ分離を避けるために Ｓ端子（ＹＣ端子） •色信号と輝度信号が別々に流れている •通常のビデオ信号はコンポジット信号と呼ぶ •その他，RGB 信号，YCrCb 信号が用いられる ガンマ特性 • ブラウン管の輝度特性を送り手側で補償 • NTSC の場合 γ＝2.2 (v = iγ ) ビデオ処理時の注意 • カメラの組み合わせ – 白黒処理 • 白黒機材の組み合わせがベスト • カラーカメラを白黒キャプチャした場合，ノイズが乗る Ｓ信号のY成分を入力する方法もある • 白黒カメラをカラーキャプチャした場合，カラーバース トがないため色信号からノイズが乗る場合がある • 白黒機材がない場合，S信号利用がよい – カラー処理 • RGB分離信号がベスト，次はS信号 • インタレース – フィールドごとに処理をする – プログレッシブカメラを用いる キャプチャとアスペクト比 • コンポジット信号を直接AD変換してデジタ ル的にYC分離するものも多い – サンプリング周波数は色副搬送波の整数倍 3.58MHz*4 / 15.75KHz * 0.828 = 753 垂直の有効走査線数(5０5本)の1.5倍 – アスペクト比が正確に得られるキャプチャボー ドを選択する必要がある • きちんとキャリブレーションする場合は必ずしもそ の必要はない
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