پیدایش

مهم­ترین تحول پس از اختراع تلویزیون، رنگی شدن آن بود. پس از آن پیدایش سیستم‌های دیجیتال و ورود فناوری دیجیتال در حوزه تولید، پردازش، کیفیت و انتقال تصاویر ویدیویی از دیگر تحولات می‌باشد.

یکی از مشکلات عمده در پردازش و انتقال سیگنال‌های آنالوگ، افت کیفیت سیگنال در مراحل پردازش و انتقال بر روی آن بود اما تبدیل آن به سیگنال دیجیتال تا حدود بسیار زیادی این مشکل را برطرف نمود.

از آن جایی که در فضای دیجیتال فقط با مقادیر صفر و یک روبرو می‌شویم، لذا کیفیت سیگنال نیز تا حدود زیادی ماهیت دیجیتال خواهد داشت. بدین معنا که سیگنال دیجیتال با کیفیت مناسب در اختیار داریم و یا هیچ گونه سیگنالی نخواهیم داشت.

این در حالی­ست که در آنالوگ گستره بسیار وسیعی از کیفیت‌های بسیار خوب تا بسیار بد وجود دارد.

آنالوگ یا دیجیتال ؟!

کیفیت بالاتر، پردازش آسان و سریع ویدیو، ارسال و انتقال سریع، نویزپذیری کم و فشرده­ سازی راحت از جمله مزایای سیگنال ویدیوی دیجیتال نسبت به آنالوگ می‌­باشد. پس در نتیجه استفاده از ویدیوی دیجیتال بهتر است.

تبدیل آنالوگ به دیجیتال

ابتدا از سیگنال آنالوگ نمونه­ برداری می‌شود و سپس این نمونه‌­ها به صورت داده­‌های 8 بیت یا 10 بیت کوانتایز می‌شوند. طبق قانون نایکوییست فرکانس نمونه‌­برداری، باید حداقل دو برابر پهنای باند سیگنال ویدیو که 6 مگاهرتز است، یعنی حدود 12 مگاهرتز در نظر گرفته شود.

استفاده از سیگنال­­‌های مولفه‌­ای و تبدیل آن به دیجیتال کیفیت بالاتری را به دنبال دارد. لذا از مولفه­‌های لومینانس ( Y ) و تفاضلی رنگ ( R-Y ) و ( B-Y ) نمونه­ برداری انجام شد.

فرمت­‌های نمونه­‌برداری

از آنجا که حساسیت چشم انسان در مقابل رنگ بسیار کمتر از روشنایی است، هنگام تولید سیگنال ویدیوی رنگی، پهنای باند کمتری به اطلاعات رنگ اختصاص می‌دهند. به این صورت که فرکانس نمونه­‌برداری از مولفه‌­های تفاضلی رنگ را نسبت به مولفه روشنایی می­‌توان کاهش داد که معمولا این فرکانس ½ یا ¼ فرکانس نمونه‌­برداری مولفه روشنایی است.

به عنوان مثال می‌­توان به ازای هر 4 نمونه از سیگنال روشنایی، 2 نمونه از سیگنال تفاضلی قرمز و 2 نمونه از سیگنال تفاضلی آبی داشته باشیم و آن را به صورت 4:2:2 نمایش می‌­دهیم. این فرمت یکی از پرکاربردترین فرمت­‌های نمونه‌­برداری­ست که از کیفیت پخش همگانی برخوردار است.

یکی دیگر از فرمت‌­های نمونه‌­برداری فرمت 4:4:4 است. در این روش تعداد نمونه‌های مولفه روشنایی و دو مولفه تفاضلی رنگ یکسان بوده و روشنایی و رنگ دارای وضوح و تفکیک یکسانی می‌باشند. این روش یکی از کم کاربردترین روش‌های نمونه برداری است زیرا در مقابل دست یابی به وضوح بسیار بالا حجم داده‌های تولید شده بسیار زیاد می‌باشد.

فرمت 4:1:1 نیز دارای وضوح کمتری نسبت به 4:2:2 بوده و با عنوان کیفیت VHS شناخته می‌­شود.