Quá trình lấy mẫu tín hiệu video phải thỏa mãn định nghĩa lấy mẫu Shannon. Trên thực tế, tần số lấy mẫu thường được lựa chọn cao hơn để tăng khoảng cách giữa dải phổ chính và phổ phụ của tín hiệu video rời rạc, khi đó thành phần phổ chính có thể được tách ra (trong quá trình khôi phục ảnh gốc) bằng các mạch lọc thông thấp đơn giản. Ngoài ra, tín hiệu video tổng hợp (bao gồm thành phần màu) được lấy mẫu với tần số là bội số của tần số sóng mang phụ fs (sóng mang màu). Với hệ PAL, tần số lấy mẫu sẽ là 3 fs(13,3 MHz) hoặc 4 fs (17,7 MHz).Trong hệ thống số hóa tín hiệu video theo thành phần, ba tín hiệu R, G, B hoặc thành phần chói Y và hai tín hiệu hiệu màu R- Y, B-Y sẽ được lấy mẫu với tần số đáp ứng định lý Nyquist và là bội số của tần số dòng theo cả 2 tiêu chuẩn 525 và 625 dòng/ ảnh. Tiêu chuẩn CCIR-601 cho phép sử dụng tần số lấy mẫu là 13,5 MHz. Số bít để mã hóa tín hiệu video
20
là 8 hoặc 10 bít.Các tiêu chuẩn lấy mẫu video thành phần:có nhiều tiêu chuẩn lấy mẫu theo thành phần, điểm khác nhau chủ yếu ở tỷ lệ giữa tần số lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu tín hiệu chói và tín hiệu màu (hoặc hiệu màu): đó là các tiêu chuẩn 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, 4:1:1.
Tiêu chuẩn 4:4:4: Gồm 12 khối: 4 khối Y ( giá trị mức chói), 4 khối Cb ( Hiệu số giữa giá trị mức chói và mức màu lam) và 4 khối Cr ( Hiệu số giữa giá trị mức chói và mức màu đỏ):
Tín hiệu chói và màu được lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video. Cấu trúc lấy mẫu trực giao:
Hinh 1.5 Cấu trúc lấy mẫu theo chuẩn 4:4:4
Tiêu chuẩn lấy mẫu 4:4:4 cho chất lượng hhình ảnh tốt nhất,thuận tiện cho việc xử lý tín hiệu video số. Tuy nhiên, với phương pháp lấy mẫu này, tốc độ dòng dữ liệu video số sẽ tương đối cao, ví dụ khi số hóa tín hiệu video có độ phân giải 720x576 (hệ PAL), 8 bít lượng tử /điểm ảnh, 25 ảnh/s luồng dữ liệu số nhận được sẽ có tốc độ : 3x720x576x8x25=249Mbits/s.
21
Tín hiệu chói được lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video. Tín hiệu màu trên mỗi dòng được lấy mẫu với tần số bằng nửa tần số lấy mẫu tín hiệu chói .
Hình 1.6 Cấu trúc lấy mẫu theo chuẩn 4:2:2
Tiêu chuẩn 4:2:0: Gồm 6 khối: 4 khối Y, một khối Cb, một khối Cr
Tín hiệu chói được lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video. Cách một điểm lấy mẫu một tín hiệu màu. Tại dòng chẵn chỉ lấy mẫu tín hiệu màu CR, tại dòng chẵn lấy mẫu tín hiệu CB. Như vậy, nếu tần số lấy mẫu tín hiệu chói là fD, Thì tần số lấy mẫu tín hiệu màu sẽ là fD/2.
Hình 1.7 Cấu trúc lấy mẫu theo chuẩn 4:2:0
Tiêu chuẩn 4:1:1: Tín hiệu chói được lấy mẫu tại tất cả các điểm lấy mẫu trên dòng tích cực của tín hiệu video. Tín hiệu màu trên mỗi dòng được
22
lấy mẫu với tần số bằng một phần tư tần số lấy mẫu tín hiệu chói (Hình 2.1.32) Như vậy, nếu tần số lấy mẫu tín hiệu chói là fD, thì tần số lấy mẫu tín hiệu màu CR và CB sẽ là fD/4.
Hình 1.8 Cấu trúc lấy mẫu theo chuẩn 4:1:1
Như vậy ảnh Video là một chuỗi các ảnh tĩnh xuất hiện liên tiếp tạo cảm thụ chuyển động theo thời gian, gọi là chuỗi các Frame ảnh (Khung Hình). Tốc độ xuất hiện các khung hình và độ phân giải ảnh là các nhân tố quan trọng của chất lượng video.