Кстати, а зачем вообще нужна высокая четкость? Повышенное количество пикселов, следствием чего и является "высокая четкость", - не единственное, и даже не главное в этом формате. На рисунке показано соотношение размеров экрана (предполагается, что размер элементарной ячейки у них одинаков) для трех форматов телевидения - стандартного ТВ (SDTV) купить телевизор тошиба с соотношением сторон 4:3, и двух реализаций ТВЧ с соотношением сторон 16:9 (720 и 1080 строк). Если разместить такие экраны на одинаковом расстоянии от глаз (что дает, очевидно, одинаковую четкость), то ТВЧ перекроют значительно больший процент поля зрения, тем самым приближаясь к кино. Считается, что экран в кинотеатре перекрывает 90% поля зрения, HDTV 16:9 - 70%, а SDTV при прочих равных всего 25%.
Первые передачи в формате HDTV осуществила японская компания NHK еще во время Олимпийских игр 1964 года. Понятно, что это был чистый эксперимент, хотя бы потому, что адекватных приемников тогда не существовало: на самых распространенных в те времена (и еще много лет спустя) телевизорах аквас с небольшими экранами, 14–20 дюймов по диагонали и соотношением сторон 4:3, ТВЧ смотреть бессмысленно, так как придется либо обрезать изображение по бокам, превратив его в стандартное, либо сузить экран сверху и снизу, потеряв в четкости даже по сравнению с обычным форматом.
В 1980-е в Европе была разработана система HD-MAC, основанная на том же цифро-аналоговом спутниковом стандарте МАС, но формирующая изображение из 1225 строк, однако появление чисто цифрового ТВ помешало этой системе распространиться хоть сколько-нибудь широко. В середине 1990-х организации ATSC (США, Канада, Корея и еще ряд стран), DVB (Европа, Новая Зеландия, Австралия, Тайвань) и ISDB (Япония) приняли ряд стандартов цифрового ТВ (всего около двух десятков), в том числе пять стандартов ТВЧ: 1125i, 1080i, 1035i, 720p и 1080p (число означает количество строк). На практике используются три варианта HDTV: 720p, 1080i и в последнее время, в связи с распространением носителей Blu-ray, становится актуальным 1080p. А что означают буквы i и p?
Чересстрочные проблемы
Как мы помним, в аналоговом телевидении передача идет полукадрами с чересстрочной разверткой, что явилось следствием компромисса между необходимостью, с одной стороны, уменьшить полосу частот, с другой - обеспечить немерцающее изображение на экране кинескопа. Но компьютерные мониторы, даже традиционные на основе ЭЛТ, ничего про чересстрочность "не знают": в них используется прогрессивная развертка, когда все строки кадра выводятся за один раз (это не говоря уж о плоских, где понятие развертки вообще практически теряет смысл)[Большинство ЭЛТ-мониторов чересстрочный режим все же понимали, хотя различий в принципе развертки для разных режимов не было, просто для чересстрочного режима требовалось установить больший размер изображения по вертикали, чтобы полукадр занимал не половину экрана, а полный его размер, при этом сдвиг между полукадрами автоматически обеспечивался сигналами кадровой синхронизации. - С.Л.]. Буквы i и p в упомянутых стандартах ТВЧ и обозначают - первая чересстрочную развертку (interlacing), вторая - прогрессивную (progressive).
При приеме аналогового ТВ на цифровой монитор приходится как-то превращать чересстрочную развертку в прогрессивную - или, как говорят, производить деинтерлейсинг (deinterlacing). Лобовое решение заключается в объединении двух полукадров (полей) в один полный кадр, который и выводится на экран. Но такое простое решение на деле оказывается самым плохим и более-менее проходит лишь для небольших экранов (порядка 14 дюймов и менее). Дело в том, что при даже не слишком быстром движении объекта в поле зрения камеры соседние полукадры начинают отличаться друг от друга: начало первого полукадра от начала второго при 25 fps отстоит по времени на 40 мс; легко подсчитать, что при скорости объекта 1 м/c (спокойно идущий человек), он успевает за это время сдвинуться на 4 см. Поэтому простое объединение полей приводит к образованию так называемой гребенки на границах движущихся объектов, особенно заметной в динамичных сценах.
По этим причинам устройства преобразования чересстрочной развертки в прогрессивную (деинтерлейсеры) используют различные способы сглаживания: простейшим из них является усреднение между полукадрами (Motion Adaptive Deinterlacing), в более продвинутых системах используется способы синтеза изображений с предсказанием движения. Это особенно важно при демонстрации фильмов, где на все эти проблемы накладывается еще и необходимость как-то синхронизировать 24-герцовую частоту повторения кинокадров с 60-герцовой (или более высокой) частотой обновления экрана дисплея. Соответствующая "технология распознавания фильмов" в технических характеристиках телевизор philips cineos обозначается, как "режим 3/2 - 2/2 Motion Pull Down".
Все эти ухищрения ничего хорошего в смысле качества картинки не приносят - любой способ деинтерлейсинга и подгонки частоты кадров размывает изображение и приводит к потере четкости.[Кроме всего прочего, в свете сказанного становится понятной бессмысленность приобретения широко рекламируемых 100-герцовых телевизоров: все равно исходные полукадры идут с частотой 50/60 Гц, а преобразования лишь ухудшают картинку даже при самом современном аппаратном обеспечении, причем в том, что в каждый такой телевизор установлено именно "самое современное аппаратное обеспечение", существуют понятные сомнения.] Соответствующие исследования показали, что человеческое зрение лучше приспособлено к четким стробоскопичным изображениям, которые показываются друг за другом с достаточной скоростью, чем к постепенно перетекающим друг в друга размытым картинкам (это, кстати, объясняет феномен ухудшения качества движущихся изображений на ЖК-дисплеях по сравнению с ЭЛТ, даже если время реакции ячейки формально достаточно для отображения кадров с частотой 50 или 60 Гц). В современные видеопроцессоры даже закладывают возможность синхронного выключения подсветки между кадрами или отображения каждого второго кадра темным - как показали эксперименты, это значительно увеличивает четкость, хотя, естественно, порождает иные проблемы: снижение яркости, стабильности цветопередачи и т. п.
Заметим, что 1080i и 720p при одинаковой частоте повторения полей дают примерно одинаковый поток данных: в 1080i 1920 точек по ширине дают 2-мегапиксельную картинку на каждый кадр, получается примерно 1 мегапиксел на каждое поле; в 720р по горизонтали укладывается 1280 точек, что также дает около 1 мегапиксела, и с этой точки зрения они одинаковы. Однако есть формальный критерий, так называемый kell-фактор, согласно которому разрешение i-режима по вертикали составляет 70% от номинального. То есть для 1080i фактическое разрешение составит около 750 строк! Кроме того, эксперименты показали, что с увеличением степени сжатия MPEG, качество изображения формата 1080i деградирует быстрее, чем 720p. Потому в конечном счете 1080i однозначно выигрывает в качестве только для неподвижных изображений, а в динамичных сценах 720р оказывается даже впереди, с учетом несовершенства существующих систем деинтерлейсинга.
По этим причинам выбор между чересстрочным стандартом 1080i и прогрессивным 720p оказывается, мягко говоря, неоднозначным. Очевидный с точки зрения повышения качества режим 1080p используется фактически лишь на носителях Blu-ray (и не факт, что во всех записях), а в эфирном вещании в обозримом будущем придется выбирать из двух зол. И не глупо ли усложнять аппаратуру всякими "чересстрочностями", если компьютерные дисплеи изначально были заточены под прогрессивную развертку?
Оказывается, нет, для кое-кого совсем не глупо - как и в случае с мегапикселами фотоматриц или - еще недавно - с гигагерцами тактовой частоты процессоров, большая цифра лучше продается. И хотя Европейский союз вещателей (EBU) рекомендовал для использования в Европе HD-формат 720p, считая это наиболее эффективным и экономически оправданным, большинство вещателей выбрали формат 1080i.
Еще хуже обстоят дела с так называемым up conversion - преобразованием стандартного чересстрочного ТВ-сигнала с 525 или 625 строками в 1080 строк современных приемников. Большинство имеющихся на рынке плоских телевизоров выполняют такое преобразование, особенно при приеме эфирного сигнала, из рук вон плохо, в результате чего без особого раздражения на них можно лишь воспроизводить DVD, а новости лучше посмотреть на кухонной ЭЛТ-малютке десятилетнего возраста. И пока цифровое ТВ не станет реальностью, данной нам в ощущениях, для просмотра только лишь эфирных программ приобретать HD-телевизор с большим экраном нет никакого смысла (и тем более это касается недоносков с логотипом "HDTV Ready").
Комментариев нет:
Отправить комментарий