Estou aprendendo as noções básicas de sinais analógicos e TV digital e me deparei com este ( link original , agora desaparecido) artigo curto (ver página seguinte também).
Por que os sinais de vídeo analógicos não podem ser compactados de maneira semelhante aos sinais digitais ao usar o MPEG-2 (consulte o artigo acima, onde eles fornecem um exemplo básico do que eu entendo por MPEG-2)? por que os pixels "repetidos" não podem ser ignorados no analógico para reduzir o uso da largura de banda como no digital?
Para ver o que quero dizer, consulte esta pergunta . Lá você pode encontrar a seguinte imagem:
Por que você não pode simplesmente "ignorar" (não modulando) uma linha de pixels (supondo que não tenha mudado entre os quadros) e reduzir a frequência do sinal de dados e, portanto, o uso da largura de banda?
Respostas:
Você pode compactar vídeo analógico para que use menos largura de banda , com o custo de qualidade: televisão com varredura lenta . Usado para transmitir televisão ao vivo da superfície da lua, em preto e branco embaçado. Hoje em dia podemos ter cores HD da superfície de Marte.
Vale a pena examinar como as várias técnicas de compressão digital funcionam em detalhes, mas todas elas dependem do armazenamento de quadros ou bits anteriores do quadro atual e da computação com base na diferença do quadro atual. Há duas razões pelas quais você não pode realmente fazer isso com o analógico:
não há acesso aleatório , memória analógica rápida. A linha de atraso mencionada por Brian Drummond é praticamente a única tecnologia prática para memória analógica e fornece o mesmo sinal na mesma velocidade no futuro.
o cálculo analógico é limitado pela largura de banda e com perdas. O produto de largura de banda de ganho limita a extensão na qual você pode acelerá-lo.
Observe que todos os quadros da decodificação HD h264 envolvem centenas de milhões de operações aritméticas individuais. Codificando ainda mais operações.
fonte
O sinal de TV analógico foi originalmente projetado para ser decodificado com o menor número prático de válvulas (tubos). Assim, cerca de metade do espaço do sinal (30% da amplitude do sinal e quase 30% do tempo) é dedicado apenas a pulsos de sincronização facilmente detectáveis por circuitos de válvulas analógicas, e as informações da imagem são deixadas com apenas a outra metade
Quaisquer aprimoramentos sobre essa especificação original precisavam ser implementados de maneira compatível. Assim, o sinal colorido é modulado em uma portadora de alta frequência que não atrapalha a operação do sinal preto e branco subjacente (embora um conjunto preto e branco realmente bom o mostre como um padrão pontilhado fino).
Mais tarde, outras informações (no Reino Unido, PRESFAX, sinais de teste - pulso e barra, uma linha de barras coloridas, CEEFAX / Teletexto e legendas) foram "compatíveis" espremidas em linhas "não utilizadas" nominalmente invisíveis durante a sincronização de campo, mas em Na prática, era possível ver o padrão de pontos em movimento na parte superior de uma tela mal alinhada.
A compactação não pôde ser implementada de maneira tão compatível ... como você armazenaria algumas linhas de imagem? Aqui está uma caixa de tubos, aproveite! Quando a cor apareceu, uma única linha de sinal de baixa largura de banda foi armazenada em uma linha de atraso, para os decodificadores PAL da linha de atraso ou SECAM "Sequential Color with Memory" SECAM, mas que não seriam baratos o suficiente antes da metade 1960s. Eu acho que a linha de atraso era um dispositivo SAW (Surface Acoustic Wave).
De qualquer forma, sinais tão regulares quanto o padrão de teste da barra de cores são muito raros para valer a pena otimizar. E se você economizasse algum espaço de sinal em uma imagem simples, o que faria com isso? Um sinal complexo, como uma imagem mais típica, precisa de toda a largura de banda.
fonte
Um sinal de vídeo analógico é basicamente uma forma de onda. É 100% baseado no tempo, e um quadro leva um tempo específico para ser transferido, já que é a duração da onda.
A própria onda ocupa uma certa quantidade de largura de banda, que é basicamente a quantidade de dados mantidos nessa onda. É possível reduzir a quantidade de largura de banda necessária por meio de várias técnicas de filtragem.
O vídeo analógico realmente só tem o conceito de "agora" - o único pixel que está sendo exibido naquele momento.
Por outro lado, um sinal de vídeo digital é um fluxo de dados intercalado. Um dos sub-fluxos é o fluxo de imagens. Este é um fluxo baseado em quadro, em que cada quadro do vídeo é tratado como uma entidade individual. É esse conceito de quadros que permite a compactação de vídeo. O vídeo digital tem o conceito de "esse quadro" em vez de "esse pixel", para que ele possa comparar os pixels vizinhos em todas as 3 dimensões (não apenas as 2 dimensões para cima / baixo para a esquerda / direita do quadro, mas também para a terceira "vez" dimensão, comparando com quadros passados e até futuros).
Um sinal de vídeo analógico pode ser facilmente convertido em um formato digital através do uso de um captador de quadros. Em seguida, ele pode ser compactado como qualquer outro formato digital.
Uma boa analogia seria o áudio. Compare uma cassete de áudio antiga com um MP3. Quando você toca uma fita, a fita está passando da cabeça de leitura a uma velocidade definida e a cabeça de leitura converte o magnetismo na fita naquele momento específico no tempo em um movimento do alto-falante.
Por outro lado, com um MP3, pedaços de dados (novamente, eles são chamados de quadros) e os decodificam em uma forma de onda de áudio para serem reproduzidos pelo alto-falante.
(nota: esta é uma descrição amplamente simplificada e, como resultado, está completamente errada;))
fonte
Edit: Existem diferentes tipos do que se pode chamar de compressão. Distinguirei a compactação independente do conteúdo e a compactação dependente do conteúdo. A compactação independente do conteúdo seria, por exemplo, reduzir a largura de banda do sinal, o entrelaçamento etc. Essas técnicas podem ser aplicadas independentemente do conteúdo que está sendo transmitido e, geralmente, reduzem a qualidade do sinal de alguma forma. A compactação dependente do conteúdo seria métodos como o MPEG-2, que analisam o conteúdo de um sinal e removem partes duplicadas de uma imagem / som / etc. A melhoria no uso da largura de banda de métodos independentes de conteúdo é sempre a mesma; para métodos dependentes de conteúdo, depende do conteúdo do sinal (assumindo uma qualidade de saída fixa). Se houver muita duplicação (por exemplo, uma imagem estática sendo codificada no MPEG-2), haverá muita redução no tamanho dos dados, se não houver duplicação (por exemplo, codificação de ruído aleatório), não haverá redução no tamanho. Na prática, métodos como o MPEG-2 garantem um determinado uso máximo de dados, diminuindo a qualidade do sinal se não houver duplicação suficiente para o uso.
No restante desta resposta, considero apenas métodos de compactação dependentes de conteúdo, como MPEG.
Em princípio, não há razão para que um sinal analógico não possa ser comprimido. A compressão não foi originalmente usada na TV analógica porque a tecnologia ainda não existia, requer processamento de hardware que não existia e, se o hardware pudesse ser criado com a tecnologia da época, teria sido muito caro.
Alterar o formato do sinal existente para, por exemplo, adicionar compressão é problemático, porque todos os receptores precisam ser alterados. Isso é basicamente o que está acontecendo na transição analógica para digital em muitos países. Se todos os receptores precisarem ser atualizados ou substituídos de qualquer maneira, você também pode alterar o sinal para digital, que com a tecnologia atual é mais eficiente em termos de custo e largura de banda do que os sinais analógicos.
Pode-se conceber uma maneira de adicionar algum tipo de sinal adicional ao sinal analógico existente, mas se você não quiser que todos os receptores existentes sejam atualizados, não poderá remover o sinal analógico existente e, portanto, não poderá reduzir o uso da largura de banda. A principal razão pela qual os países estão substituindo suas transmissões analógicas por transmissões digitais em vez de apenas transmitir digital ao lado de analógico é a quantidade limitada de largura de banda disponível no espectro de rádio.
Outro aspecto é que, por exemplo, para não transmitir uma linha de varredura em uma transmissão de TV analógica, se ela não mudar do quadro anterior, você precisará decidir exatamente o que "não mudou". Em um sinal digital, os valores dos pixels são quantizados, por isso é simples definir quando uma linha de pixels é igual à linha anterior. Em um sinal analógico, você nunca encontrará os sinais para as duas linhas de varredura exatamente iguais, portanto, será necessário um limite do que considera igual. Ao aplicar esse limiar, você quantifica esse aspecto do sinal e fica um pequeno passo mais perto de ser digital.
fonte