Чересстрочное видео

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Замедленное видео с чересстрочной разверткой.

Видео с чересстрочной разверткой (также известное как чересстрочная развертка ) - это метод удвоения воспринимаемой частоты кадров видеодисплея без использования дополнительной полосы пропускания . Чередующийся сигнал содержит два поля видеокадра, захваченных последовательно. Это улучшает восприятие движения для зрителя и уменьшает мерцание , используя феномен фи .

Это эффективно удваивает временное разрешение (также называемое временным разрешением ) по сравнению с видеорядом без чересстрочной развертки (для частоты кадров, равной частоте полей). Для сигналов с чересстрочной разверткой требуется дисплей, который изначально способен отображать отдельные поля в последовательном порядке. ЭЛТ-дисплеи и плазменные дисплеи ALiS созданы для отображения чересстрочных сигналов.

Чересстрочная развертка относится к одному из двух распространенных методов «рисования» видеоизображения на экране электронного дисплея (второй - с прогрессивной разверткой ) путем сканирования или отображения каждой строки или ряда пикселей. Этот метод использует два поля для создания кадра. Одно поле содержит все нечетные строки изображения; другой содержит все четные строки.

Изменение фазы (PAL) основанное телевизор дисплей, например, сканирует 50 полей каждую секунду (25 нечетных и 25 даже). Два набора из 25 полей работают вместе, чтобы создать полный кадр каждые 1/25 секунды (или 25 кадров в секунду ), но с чересстрочной разверткой создают новый полукадр каждые 1/50 секунды (или 50 полей в секунду). . [1] Для отображения видео с чересстрочной разверткой на дисплеях с прогрессивной разверткой при воспроизведении к видеосигналу применяется деинтерлейсинг (что увеличивает задержку ввода ).

Европейский вещательный союз уже выступал против чересстрочной производства и вещания. Они рекомендуют 720p 50 кадров в секунду (кадров в секунду) для текущего производственного формата и работают с отраслью, чтобы внедрить 1080p 50 как перспективный производственный стандарт. 1080p 50 обеспечивает более высокое разрешение по вертикали, лучшее качество при более низкой скорости передачи данных и более простое преобразование в другие форматы, такие как 720p 50 и 1080i 50. [2] [3] Главный аргумент заключается в том, что каким бы сложным ни был алгоритм деинтерлейсинга, артефакты в чересстрочном сигнале не могут быть полностью устранены, поскольку некоторая информация теряется между кадрами.

Несмотря на аргументы против этого, [4] [5] организации по стандартизации телевидения продолжают поддерживать чересстрочную развертку. Он по-прежнему включен в форматы передачи цифрового видео, такие как DV , DVB и ATSC . Новые стандарты сжатия видео, такие как высокоэффективное кодирование видео , оптимизированы для видео с прогрессивной разверткой , но иногда поддерживают чересстрочное видео.

Описание [ править ]

Прогрессивная развертка захватывает, передает и отображает изображение по пути, аналогичному тексту на странице, - строка за строкой, сверху вниз. Шаблон чересстрочной развертки на ЭЛТ-дисплее стандартной четкости также выполняет такое сканирование, но за два прохода (два поля). Первый проход отображает первую и все нечетные пронумерованные строки от верхнего левого угла до нижнего правого угла. Второй проход отображает вторую и все четные строки, заполняя пробелы в первом сканировании.

Такое сканирование чередующихся строк называется чересстрочной разверткой . Поле представляет собой изображение , которое содержит половину только из линий , необходимых для создания полной картины. Постоянство зрения заставляет глаз воспринимать два поля как непрерывное изображение. Во времена ЭЛТ-дисплеев этому эффекту способствовало послесвечение люминофора дисплея.

Чередование обеспечивает полную вертикальную детализацию с той же полосой пропускания, которая потребовалась бы для полной прогрессивной развертки, но с удвоенной воспринимаемой частотой кадров и частотой обновления . Для предотвращения мерцания во всех системах аналогового телевещания используется чересстрочная развертка.

Идентификаторы формата, такие как 576i50 и 720p50, определяют частоту кадров для форматов прогрессивной развертки, но для форматов с чересстрочной разверткой они обычно определяют частоту полей (которая в два раза больше частоты кадров). Это может привести к путанице, поскольку стандартные форматы тайм-кода SMPTE всегда имеют дело с частотой кадров, а не с частотой полей. Чтобы избежать путаницы, SMPTE и EBU всегда используют частоту кадров для определения чересстрочных форматов, например, 480i60 - 480i / 30, 576i50 - 576i / 25, а 1080i50 - 1080i / 25. Это соглашение предполагает, что один полный кадр в чересстрочном сигнале состоит из двух последовательных полей.

Преимущества чересстрочной развертки [ править ]

Снимок экрана из HandBrake , демонстрирующий разницу между изображениями с деинтерлейсингом и чересстрочной разверткой. [6]

Одним из наиболее важных факторов аналогового телевидения является ширина полосы сигнала, измеряемая в мегагерцах. Чем больше пропускная способность, тем дороже и сложнее вся производственная и вещательная цепочка. Сюда входят камеры, системы хранения, системы вещания и системы приема: наземные, кабельные, спутниковые, Интернет и дисплеи конечных пользователей ( телевизоры и компьютерные мониторы ).

Для фиксированной полосы пропускания чересстрочная развертка обеспечивает видеосигнал с удвоенной частотой обновления дисплея для заданного количества строк (по сравнению с прогрессивной разверткой).видео с аналогичной частотой кадров - например, 1080i при 60 полукадрах в секунду против 1080p при 30 полных кадрах в секунду). Более высокая частота обновления улучшает внешний вид движущегося объекта, поскольку он чаще обновляет свое положение на дисплее, а когда объект неподвижен, человеческое зрение объединяет информацию из нескольких похожих полукадров для получения того же воспринимаемого разрешения, что и предоставленное. прогрессивным полным кадром. Однако этот метод полезен только в том случае, если исходный материал доступен с более высокой частотой обновления. Кинофильмы обычно записываются со скоростью 24 кадра в секунду и поэтому не имеют преимущества от чересстрочной развертки, решения, которое снижает максимальную полосу пропускания видео до 5 МГц без снижения эффективной скорости развертки изображения до 60 Гц.

При фиксированной полосе пропускания и высокой частоте обновления чересстрочное видео также может обеспечивать более высокое пространственное разрешение, чем прогрессивная развертка. Например, чересстрочный HDTV с разрешением 1920 × 1080 пикселей и частотой поля 60 Гц (известный как 1080i60 или 1080i / 30) имеет такую ​​же полосу пропускания, что и HDTV с прогрессивной разверткой 1280 × 720 пикселей с частотой кадров 60 Гц (720p60 или 720p / 60). , но обеспечивает примерно вдвое большее пространственное разрешение для сцен с низким движением.

Однако преимущества полосы пропускания применимы только к аналоговому или несжатому цифровому видеосигналу. При сжатии цифрового видео, используемом во всех текущих стандартах цифрового телевидения, чересстрочная развертка вносит дополнительную неэффективность. [7] EBU провел тесты, которые показали, что экономия полосы пропускания чересстрочного видео по сравнению с прогрессивным видео минимальна, даже при удвоенной частоте кадров. То есть, сигнал 1080p50 дает примерно такую ​​же скорость передачи данных, как сигнал 1080i50 (также известный как 1080i / 25), [3] и 1080p50 фактически требует меньшей полосы пропускания, чтобы восприниматься как субъективно лучше, чем его эквивалент 1080i / 25 (1080i50) при кодировании «спортивного» типа "сцена". [8]

VHS, и большинство других методов аналоговой видеозаписи, которые используют вращающийся барабан для записи видео на ленту, выигрывают от чересстрочной развертки. На VHS барабан совершает полный оборот за кадр и несет две головки для изображения, каждая из которых перемещает поверхность ленты один раз за каждый оборот. Если бы устройство было предназначено для записи видео с прогрессивной разверткой, переключение головок попало бы в середину изображения и появилось бы в виде горизонтальной полосы. Чередование позволяет переключениям происходить вверху и внизу изображения, области, которые в стандартном телевизоре невидимы для зрителя. Устройство также можно сделать более компактным, чем если бы каждая развертка записывала полный кадр, поскольку для этого потребовался бы барабан двойного диаметра, вращающийся с половинной угловой скоростью и делающий более длинные и неглубокие развертки на ленте, чтобы компенсировать удвоенное количество строк за развертку. Тем не мение,когда неподвижное изображение создается из записи чересстрочной видеоленты, на большинстве старых устройств потребительского класса лента будет остановлена, и обе головки будут просто многократно читатьв том же поле изображения, уменьшая вдвое вертикальное разрешение до тех пор, пока не будет продолжено воспроизведение. Другой вариант - захватить полный кадр (оба поля) при нажатии кнопки паузы прямо перед фактической остановкой ленты, а затем многократно воспроизвести его из буфера кадров. Последний метод позволяет получить более резкое изображение, но для получения заметного визуального эффекта в большинстве случаев потребуется некоторая степень деинтерлейсинга. В то время как первый метод будет производить горизонтальные артефакты по направлению к верху и низу изображения из-за того, что головки не могут проходить точно такой же путь вдоль поверхности ленты, как при записи на движущуюся ленту, это несовпадение фактически будет хуже при прогрессивной записи.

Чередование может использоваться для создания программ 3D-телевидения, особенно с ЭЛТ-дисплеем и особенно для очков с цветовой фильтрацией, путем передачи изображения с цветовой кодировкой для каждого глаза в чередующихся полях. Это не требует значительных изменений существующего оборудования. Затворные очкитакже могут быть приняты, очевидно, с требованием достижения синхронизации. Если для просмотра таких программ используется дисплей с прогрессивной разверткой, любая попытка деинтерлейсинга изображения сделает этот эффект бесполезным. Для очков с цветным фильтром изображение должно быть либо буферизовано и отображаться как прогрессивное, с чередующимися линиями с цветовой маркировкой, либо каждое поле должно быть удвоено и отображаться в виде дискретных кадров. Последняя процедура - единственный способ подобрать очки с затвором на прогрессивном экране.

Проблемы с переплетением [ править ]

Когда кто-то смотрит видео с чересстрочной разверткой на мониторе с прогрессивной разверткой и плохим деинтерлейсингом, он может видеть «расчесывание» движения между двумя полями одного кадра.
Изображение движущейся автомобильной шины, чересстрочное расчесывание уменьшено путем перенастройки четного и нечетного поля по оси X. Другое поле было перемещено на 16 пикселей вправо, уменьшая расчесывание бампера и контур шины, но колпак ступицы, повернутый между полями, имеет заметное расчесывание.

Видео с чересстрочной разверткой предназначено для захвата, хранения, передачи и отображения в одном формате с чересстрочной разверткой. Поскольку каждый кадр чересстрочного видео представляет собой два поля, захваченных в разные моменты времени, кадры чересстрочного видео могут демонстрировать артефакты движения, известные как эффекты чересстрочной развертки или расчесывания , если записанные объекты перемещаются достаточно быстро, чтобы находиться в разных положениях при захвате каждого отдельного поля. Эти артефакты могут быть более заметными, когда чересстрочное видео отображается на более медленной скорости, чем было снято, или в неподвижных кадрах.

Хотя существуют простые методы для создания удовлетворительных прогрессивных кадров из чересстрочного изображения, например, путем удвоения строк одного поля и исключения другого (уменьшение вдвое вертикального разрешения) или сглаживания изображенияпо вертикальной оси, чтобы скрыть некоторые расчесывания, иногда есть методы, позволяющие добиться результатов, намного превосходящих эти. Если между двумя полями происходит только движение вбок (ось X) и это движение равномерно по всему кадру, можно выровнять линии сканирования и обрезать левый и правый концы, которые выходят за пределы области кадра, чтобы получить визуально удовлетворительное изображение. Незначительное перемещение по оси Y можно исправить аналогичным образом, выровняв линии развертки в другой последовательности и обрезав лишнее сверху и снизу. Часто середина изображения является наиболее необходимой областью для проверки, и независимо от того, применяется ли только коррекция выравнивания по осям X или Y или применяется обе, большинство артефактов будет происходить по краям изображения. Однако даже эти простые процедуры требуют отслеживания движения между полями и вращающимся или наклоняемым объектом,или тот, который движется по оси Z (от или к камере), все равно будет производить расчесывание, возможно, даже хуже, чем если бы поля были соединены более простым методом. Некоторые процессы деинтерлейсинга могут анализировать каждый кадр индивидуально и выбирать лучший метод. Лучшее и единственное идеальное преобразование в этих случаях - рассматривать каждый кадр как отдельное изображение, но это не всегда возможно. Для преобразования частоты кадров и масштабирования в большинстве случаев было бы идеально удвоить строку для каждого поля, чтобы получить двойную скорость прогрессивных кадров, повторно дискретизировать кадры до желаемого разрешения и затем повторно сканировать поток с желаемой скоростью, либо в прогрессивном, либо в чересстрочном режиме. .Некоторые процессы деинтерлейсинга могут анализировать каждый кадр индивидуально и выбирать лучший метод. Лучшее и единственное идеальное преобразование в этих случаях - рассматривать каждый кадр как отдельное изображение, но это не всегда возможно. Для преобразования частоты кадров и масштабирования в большинстве случаев было бы идеально удвоить строку для каждого поля, чтобы получить двойную скорость прогрессивных кадров, повторно дискретизировать кадры до желаемого разрешения и затем повторно сканировать поток с желаемой скоростью, либо в прогрессивном, либо в чересстрочном режиме. .Некоторые процессы деинтерлейсинга могут анализировать каждый кадр индивидуально и выбирать лучший метод. Лучшее и единственное идеальное преобразование в этих случаях - рассматривать каждый кадр как отдельное изображение, но это не всегда возможно. Для преобразования частоты кадров и масштабирования в большинстве случаев было бы идеально удвоить строку для каждого поля, чтобы получить двойную скорость прогрессивных кадров, повторно дискретизировать кадры до желаемого разрешения и затем повторно сканировать поток с желаемой скоростью, либо в прогрессивном, либо в чересстрочном режиме. .передискретизируйте кадры до желаемого разрешения и затем повторно просканируйте поток с желаемой скоростью в прогрессивном или чересстрочном режиме.передискретизируйте кадры до желаемого разрешения и затем повторно просканируйте поток с желаемой скоростью в прогрессивном или чересстрочном режиме.

Interline twitter [ править ]

При чересстрочной развертке возникает потенциальная проблема, называемая межстрочным твиттером , разновидностью муара . Этот эффект наложения спектров проявляется только при определенных обстоятельствах - когда объект содержит вертикальные детали, приближающиеся к разрешению видеоформата по горизонтали. Например, куртка в тонкую полоску на ведущем новостей может создавать мерцающий эффект. Это твиттер . По этой причине профессионалы телевидения избегают носить одежду с мелкими полосатыми узорами. Профессиональные видеокамеры или компьютерные системы обработки изображений применяют фильтр нижних частот к вертикальному разрешению сигнала, чтобы предотвратить межстрочный твиттер.

Interline twitter является основной причиной того, что чересстрочная развертка менее подходит для компьютерных дисплеев. Каждая строка развертки на мониторе компьютера с высоким разрешением обычно отображает дискретные пиксели, каждый из которых не охватывает строку развертки выше или ниже. Когда общая частота кадров чересстрочной развертки составляет 60 кадров в секунду, пиксель (или, что более важно, например, для оконных систем или подчеркнутого текста, горизонтальная линия), который охватывает только одну строку развертки по высоте, виден в течение 1/60 секунды, что можно было бы ожидать. прогрессивного дисплея 60 Гц, но затем следует 1/60 секунды темноты (пока сканируется противоположное поле), что снижает частоту обновления на строку / пиксель до 30 кадров в секунду с довольно очевидным мерцанием.

Чтобы избежать этого, стандартные телевизоры с чересстрочной разверткой обычно не отображают резких деталей. Когда компьютерная графика появляется на стандартном телевизоре, экран либо обрабатывается так, как если бы его разрешение было вдвое меньше фактического (или даже ниже), либо отображается с полным разрешением, а затем подвергается фильтру нижних частот по вертикали. направление (например, тип «размытия в движении» с расстоянием в 1 пиксель, который смешивает каждую линию на 50% с другой, сохраняя степень полного позиционного разрешения и предотвращая очевидную «блочность» простого удвоения линий, в то же время уменьшая мерцание до меньше, чем можно было бы достичь при более простом подходе). Если отображается текст, он достаточно велик, чтобы любые горизонтальные линии имели высоту не менее двух строк развертки. Большинство шрифтовдля телевизионных программ используются широкие жирные штрихи и не используются мелкие засечки , которые сделали бы щебетание более заметным; Кроме того, современные генераторы символов применяют степень сглаживания, которая имеет такой же эффект растягивания строк, что и вышеупомянутый полнокадровый фильтр нижних частот.

Деинтерлейсинг [ править ]

Плазменные панели ALiS и старые ЭЛТ могут напрямую отображать чересстрочное видео, но современные компьютерные видеодисплеи и телевизоры в основном основаны на ЖК-технологии, которые в основном используют прогрессивную развертку.

Для отображения чересстрочного видео на экране с прогрессивной разверткой требуется процесс, называемый деинтерлейсингом . Это несовершенный метод, обычно он снижает разрешение и вызывает различные артефакты, особенно в областях с движущимися объектами. Для обеспечения наилучшего качества изображения для чересстрочных видеосигналов требуются дорогие и сложные устройства и алгоритмы. Для телевизионных дисплеев системы деинтерлейсинга интегрированы в телевизоры с прогрессивной разверткой, которые принимают чересстрочный сигнал, например широковещательный сигнал SDTV.

Большинство современных компьютерных мониторов не поддерживают чересстрочное видео, за исключением некоторых устаревших режимов среднего разрешения.(и, возможно, 1080i в качестве дополнения к 1080p), а поддержка видео стандартной четкости (480 / 576i или 240 / 288p) встречается особенно редко, учитывая гораздо более низкую частоту строчной развертки по сравнению с типичным аналоговым компьютерным видео "VGA" или более высокого разрешения. режимы. Воспроизведение чересстрочного видео с DVD, цифрового файла или аналоговой карты захвата на экране компьютера вместо этого требует некоторой формы деинтерлейсинга в программном обеспечении проигрывателя и / или графическом оборудовании, которое часто использует очень простые методы для деинтерлейсинга. Это означает, что чересстрочное видео часто имеет видимые артефакты в компьютерных системах. Компьютерные системы могут использоваться для редактирования чересстрочного видео, но несоответствие между компьютерными системами отображения видео и форматами чересстрочного телевизионного сигнала означает, что редактируемый видеоконтент не может быть просмотрен должным образом без отдельного оборудования отображения видео.

В телевизорах нынешнего производства используется система интеллектуальной экстраполяции дополнительной информации, которая будет присутствовать в прогрессивном сигнале полностью из чересстрочного оригинала. Теоретически: это просто проблема применения соответствующих алгоритмов к чересстрочному сигналу, поскольку вся информация должна присутствовать в этом сигнале. На практике результаты в настоящее время варьируются и зависят от качества входного сигнала и количества вычислительной мощности, приложенной к преобразованию. Самым большим препятствием в настоящее время являются артефакты в чересстрочных сигналах более низкого качества (как правило, широковещательное видео), поскольку они не совпадают от поля к полю. С другой стороны, чересстрочные сигналы с высокой скоростью передачи, например, от видеокамер HD, работающих в режиме максимальной скорости передачи данных, работают хорошо.

Алгоритмы деинтерлейсинга временно сохраняют несколько кадров чересстрочных изображений, а затем экстраполируют дополнительные данные кадра, чтобы получить плавное изображение без мерцания. Такое хранение и обработка кадров приводит к небольшому отставанию изображения , которое заметно в бизнес-выставочных залах с большим количеством выставленных моделей. В отличие от старого необработанного сигнала NTSC, не все экраны отслеживают движение идеально синхронно. Некоторые модели обновляются немного быстрее или медленнее, чем другие. Точно так же звук может иметь эффект эха из-за различных задержек обработки.

История [ править ]

Когда была проявлена ​​кинопленка, киноэкран должен был освещаться с высокой скоростью, чтобы предотвратить видимое мерцание . Точная необходимая частота зависит от яркости - 50 Гц (едва) приемлемо для небольших дисплеев с низкой яркостью в тускло освещенных помещениях, в то время как 80 Гц или более может быть необходимо для ярких дисплеев, которые расширяют периферийное зрение. Решение для пленки заключалось в трехкратном проецировании каждого кадра пленки с использованием трехлопастного затвора: фильм, снятый со скоростью 16 кадров в секунду, освещал экран 48 раз в секунду. Позже, когда появилась звуковая пленка, более высокая скорость проецирования 24 кадра в секунду позволила двухлопастному затвору производить 48 раз в секунду освещенность - но только в проекторах, неспособных проецировать на более низкой скорости.

Это решение нельзя было использовать для телевидения. Чтобы сохранить полный видеокадр и отобразить его дважды, требуется буфер кадра - электронная память ( ОЗУ ) - достаточный для хранения видеокадра. Этот метод не стал возможным до конца 1980-х годов. Кроме того, чтобы избежать интерференционных картин на экране, вызванных студийным освещением, и ограничениями технологии электронных ламп, необходимо, чтобы ЭЛТ для ТВ сканировались на частоте сети переменного тока . (Это было 60 Гц в США, 50 Гц в Европе.)

В области механического телевидения , Lé Теремин продемонстрировала концепцию переплетов. Он разрабатывал телевизор на основе зеркального барабана, начиная с разрешения 16 строк в 1925 году, затем 32 строк и, наконец, 64 строк с использованием чересстрочной развертки в 1926 году. В рамках своей диссертации 7 мая 1926 года он электрически передавал и проецировал почти одновременные движущиеся изображения на квадратном экране размером пять футов. [9]

В 1930 году немецкий инженер Telefunken Фриц Шретер впервые сформулировал и запатентовал концепцию разделения одного видеокадра на чересстрочные строки. [10] В США инженер RCA Рэндалл К. Баллард запатентовал ту же идею в 1932 году. [11] [12] Коммерческое внедрение началось в 1934 году, когда экраны электронно-лучевых трубок стали ярче, увеличивая уровень мерцания, вызванного прогрессивным (последовательным) сканирование. [13]

В 1936 году, когда Великобритания устанавливала аналоговые стандарты, первая электроника привода ЭЛТ на основе термоэмиссионного клапана могла сканировать только около 200 строк за 1/50 секунды (то есть с частотой повторения примерно 10 кГц для пилообразного сигнала горизонтального отклонения). Используя чересстрочную развертку, можно было бы наложить пару полей из 202,5 ​​строк, чтобы получился более четкий кадр из 405 строк (около 377 строк используется для фактического изображения, но меньше видимых на лицевой панели экрана; на современном языке стандартом будет "377i" ). Частота вертикальной развертки осталась 50 Гц, но видимая детализация заметно улучшилась. В результате эта система заменила 240-строчную механическую систему прогрессивной развертки John Logie Baird, которая в то время также проходила испытания.

Начиная с 1940-х годов, усовершенствования технологий позволили США и остальной Европе внедрять системы, использующие все более высокие частоты строчной развертки и большую полосу пропускания радиосигнала, чтобы производить большее количество строк при той же частоте кадров, что позволяет добиться лучшего качества изображения. Однако в основе всех этих систем лежали основы чересстрочной развертки. В США была принята система с 525 строками , позже был включен стандарт композитного цвета, известный как NTSC , в Европе - 625 строк.система, и Великобритания перешла со своей уникальной системы с 405 строками на (гораздо более похожую на США) 625, чтобы избежать разработки (полностью) уникального метода цветного телевидения. Франция перешла от своей уникальной монохромной системы с 819 строками к более европейскому стандарту 625. Европа в целом, включая Великобританию, затем приняла стандарт цветового кодирования PAL , который был по существу основан на NTSC, но инвертировал фазу цветовой несущей с каждой строкой. (и кадр), чтобы нейтрализовать искажающие оттенок фазовые сдвиги, которые препятствовали трансляции NTSC. Франция вместо этого приняла свой собственный уникальный SECAM на базе двух операторов FM.Система, которая предлагала улучшенное качество за счет большей электронной сложности, также использовалась некоторыми другими странами, особенно Россией и ее государствами-сателлитами. Хотя стандарты цвета часто используются как синонимы для основного видеостандарта - NTSC для 525i / 60, PAL / SECAM для 625i / 50 - есть несколько случаев инверсии или других модификаций; например, цвет PAL используется в трансляциях «NTSC» (то есть 525i / 60) в Бразилии, а также наоборот в других местах, а также в случаях, когда полоса пропускания PAL сжимается до 3,58 МГц, чтобы соответствовать распределению диапазона частот вещания NTSC, или NTSC расширяется до 4,43 МГц PAL.

Чередование было повсеместно на дисплеях до 1970-х годов, когда потребности компьютерных мониторов привели к повторному введению прогрессивной развертки, в том числе на обычных телевизорах или простых мониторах, основанных на той же схеме; большинство дисплеев на основе ЭЛТ полностью способны отображать как прогрессивную, так и чересстрочную развертку независимо от их первоначального предполагаемого использования, при условии, что горизонтальная и вертикальная частоты совпадают, поскольку техническая разница заключается просто в запуске / завершении цикла вертикальной синхронизации на полпути вдоль строки развертки. каждый второй кадр (чересстрочная развертка) или всегда синхронизация в начале / конце строки (прогрессивная). Чересстрочная развертка по-прежнему используется для большинства телевизоров стандартной четкости и стандарта телевещания 1080i HDTV , но не для ЖК-дисплеев , микрозеркал (DLP ) или большинство плазменных дисплеев ; на этих дисплеях не используется растровое сканирование для создания изображения (их панели могут по-прежнему обновляться в режиме сканирования слева направо, сверху вниз, но всегда в прогрессивном режиме и не обязательно с той же скоростью, что и входного сигнала) и поэтому не может получить выгоду от чересстрочной развертки (где более старые ЖК-дисплеи используют систему «двойного сканирования» для обеспечения более высокого разрешения с технологией более медленного обновления, панель вместо этого делится на две соседние половины, которые обновляются одновременно ): на практике они должны управляться сигналом прогрессивной развертки. деинтерлейсингаСхема для получения прогрессивной развертки из обычного телевизионного сигнала с чересстрочной разверткой может увеличить стоимость телевизора, использующего такие дисплеи. В настоящее время прогрессивные дисплеи доминируют на рынке HDTV.

Чересстрочная развертка и компьютеры [ править ]

В 1970-х годах компьютеры и домашние игровые системы начали использовать телевизоры в качестве устройств отображения. На тот момент сигнал NTSC с 480 строками выходил далеко за рамки графических возможностей недорогих компьютеров, поэтому в этих системах использовался упрощенный видеосигнал, который заставлял каждое видеополе сканировать непосредственно поверх предыдущего, а не каждую строку между двумя строками. предыдущего поля, а также относительно небольшое количество горизонтальных пикселей. Это ознаменовало возвращение прогрессивной развертки, невиданной с 1920-х годов. Поскольку каждое поле само по себе стало полноценным кадром, современная терминология называет это 240p на наборах NTSC и 288p на PAL.. Хотя потребительским устройствам было разрешено создавать такие сигналы, правила вещания запрещали телеканалам передавать подобное видео. Стандарты компьютерных мониторов, такие как режим TTL-RGB, доступный на CGA, и, например, BBC Micro, были дальнейшим упрощением NTSC, что улучшило качество изображения за счет исключения модуляции цвета и обеспечения более прямого соединения между графической системой компьютера и ЭЛТ.

К середине 1980-х годов компьютеры переросли эти видеосистемы и нуждались в более качественных дисплеях. Большинство домашних и базовых офисных компьютеров страдали от использования старого метода сканирования с максимальным разрешением экрана около 640x200 (или иногда 640x256 в областях с 625 строками / 50 Гц), что приводило к сильно искаженным высоким узким пикселям , из-за чего затруднено отображение текста высокого разрешения вместе с реалистичными пропорциональными изображениями (режимы логического «квадратного пикселя» были возможны, но только при низких разрешениях 320x200 или меньше). Решения от разных компаний сильно различались. Поскольку сигналы монитора ПК не нужно было транслировать, они могли потреблять гораздо больше, чем 6, 7 и 8 МГц полосы пропускания, которой были ограничены сигналы NTSC и PAL. Адаптер монохромного дисплея IBMи улучшенный графический адаптер, а также графическая карта Hercules и оригинальный компьютер Macintosh генерировали видеосигналы от 342 до 350p, с частотой от 50 до 60 Гц, с полосой пропускания примерно 16 МГц, некоторые улучшенные клоны ПК, такие как AT&T 6300 (также известный как Olivetti M24) а также компьютеры, сделанные для домашнего рынка Японии, управляли 400p вместо этого на частоте около 24 МГц, а Atari ST увеличил это до 71 Гц с полосой пропускания 32 МГц - все это требовало выделенной высокочастотной (и обычно одномодовой, то есть не «видео») совместимые) мониторов из-за их повышенной скорости передачи данных. Commodore Amiga вместо этого создал истинный чересстрочной 480i60 / 576i50 RGBсигнал со скоростью вещания видео (и с полосой пропускания 7 или 14 МГц), пригодный для кодирования NTSC / PAL (где он плавно децимировался до 3,5 ~ 4,5 МГц). Эта возможность (плюс встроенная синхронизация ) привела к тому, что Amiga доминировала в области видеопроизводства до середины 1990-х годов, но режим чересстрочного отображения вызывал проблемы с мерцанием для более традиционных приложений для ПК, где требуется детализация в один пиксель, с функцией устранения мерцания. «Периферийные устройства с удвоением сканирования плюс высокочастотные мониторы RGB (или собственный специализированный монитор A2024 с преобразованием сканирования при сканировании Commodore) - популярные, хотя и дорогие, покупки среди опытных пользователей. 1987 год ознаменовался появлением стандарта VGA , который вскоре стал стандартом для ПК, а также Macintosh II от Apple. линейка, которая предлагала дисплеи с аналогичным, а затем превосходным разрешением и глубиной цвета, с соперничеством между двумя стандартами (и более поздними квазистандартами ПК, такими как XGA и SVGA), быстро повышая качество отображения, доступное как для профессиональных, так и для домашних пользователей.

В конце 1980-х - начале 1990-х производители мониторов и видеокарт ввели новые стандарты высокого разрешения, которые снова включали чересстрочную развертку. Эти мониторы работали с более высокими частотами сканирования, как правило, с частотой поля от 75 до 90 Гц (то есть с частотой кадров от 37 до 45 Гц), и, как правило, использовали в своих ЭЛТ люминофоры с более длительным послесвечением, все из которых были предназначены для уменьшения мерцания и мерцания. Такие мониторы оказались в целом непопулярными, за исключением специализированных приложений со сверхвысоким разрешением, таких как CAD и DTP.который требовал как можно большего количества пикселей, а чересстрочная развертка была неизбежным злом и лучше, чем попытки использовать эквиваленты прогрессивной развертки. Хотя мерцание на этих дисплеях часто не было очевидным, напряжение глаз и недостаточная фокусировка, тем не менее, становились серьезной проблемой, и компромиссом для более длительного послесвечения было снижение яркости и плохая реакция на движущиеся изображения, оставляя за собой видимые и часто нечеткие следы. . Эти цветные следы были незначительным раздражителем для монохромных дисплеев и, как правило, более медленного обновления экранов, используемых для целей проектирования или запросов к базе данных, но гораздо более проблематичными для цветных дисплеев и более быстрых движений, присущих все более популярным оконным операционным системам, поскольку а также полноэкранную прокрутку в текстовых процессорах WYSIWYG, таблицах и, конечно, в играх с высоким уровнем активности. Кроме того,регулярные тонкие горизонтальные линии, характерные для ранних графических интерфейсов пользователя, в сочетании с низкой глубиной цвета, что означало, что оконные элементы, как правило, были высококонтрастными (действительно, часто резко черно-белыми), мерцание стало даже более очевидным, чем в других видео приложениях с более низкой скоростью поля. Поскольку быстрое технологическое развитие сделало его практичным и доступным, всего через десять лет после появления первых обновлений чересстрочной развертки сверхвысокого разрешения для IBM PC, чтобы обеспечить достаточно высокие тактовые частоты пикселей и частоту горизонтальной развертки для режимов прогрессивной развертки высокого разрешения в первых профессиональных а затем дисплеи потребительского уровня, от этой практики вскоре отказались. В оставшуюся часть 1990-х годов мониторы и видеокарты вместо этого отлично играли за то, что их самые высокие заявленные разрешения были «без чересстрочной развертки»,даже там, где общая частота кадров была едва ли выше, чем была для чересстрочных режимов (например, SVGA при 56p по сравнению с 43i до 47i), и обычно включала верхний режим, технически превышающий фактическое разрешение ЭЛТ (количество триад цвет-люминофор), что означало, что не было никакой дополнительной четкости изображения, которую можно было бы получить за счет чересстрочной развертки и / или дальнейшего увеличения ширины полосы сигнала. Этот опыт является причиной того, почему индустрия ПК сегодня остается против чересстрочной развертки в HDTV, лоббирует стандарт 720p и продолжает настаивать на принятии 1080p (при 60 Гц для стран с наследием NTSC и 50 Гц для PAL); тем не менее, 1080i остается наиболее распространенным разрешением вещания HD, хотя бы по причинам обратной совместимости со старым оборудованием HDTV, которое не может поддерживать 1080p - а иногда даже 720p - без добавления внешнего масштабатора,аналогично тому, как и почему большая часть цифрового вещания, ориентированного на SD, по-прежнему полагается на устаревшиеСтандарт MPEG2 встроен, например, в DVB-T .

См. Также [ править ]

  • Поле (видео) : в видео с чересстрочной разверткой - одно из множества неподвижных изображений, последовательно отображаемых для создания иллюзии движения на экране.
  • 480i : чересстрочное видео стандартной четкости, обычно используемое в странах, традиционно являющихся NTSC (Северная и некоторые части Южной Америки, Япония)
  • 576i : чересстрочное видео стандартной четкости, обычно используемое в странах, традиционно использующих PAL и SECAM.
  • 1080i : телевидение высокой четкости (HDTV), цифровое вещание в стандарте с соотношением сторон 16: 9 (широкоэкранный)
  • Прогрессивная развертка : противоположность чересстрочной развертки; изображение отображается построчно.
  • Деинтерлейсинг : преобразование чересстрочного видеосигнала в не чересстрочный
  • Прогрессивный сегментированный кадр : схема, предназначенная для получения, хранения, изменения и распространения видео с прогрессивной разверткой с использованием оборудования и носителей с чересстрочной разверткой.
  • Telecine : метод преобразования частоты кадров фильма в частоту кадров телевидения с использованием чересстрочной развертки
  • Федеральный стандарт 1037C : определяет чересстрочную развертку
  • Форматы движущихся изображений
  • Вобуляция : разновидность чересстрочной развертки, используемая в дисплеях DLP.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Переплетение" . Видеогид Люка. Архивировано из оригинала на 5 апреля 2014 года . Проверено 5 апреля 2014 года .
  2. ^ «EBU R115-2005: БУДУЩИЕ ТЕЛЕВИЗОРНЫЕ СИСТЕМЫ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ» (PDF) . EBU. Май 2005 архивации (PDF) с оригинала на 2009-03-26 . Проверено 24 мая 2009 .
  3. ^ a b «10 вещей, о которых вам нужно знать ... 1080p / 50» (PDF) . EBU. Сентябрь 2009 . Проверено 26 июня 2010 .
  4. Филип Лавен (25 января 2005 г.). «Технический обзор EBU № 300 (октябрь 2004 г.)» . EBU. Архивировано из оригинала 7 июня 2011 года.
  5. Филип Лавен (26 января 2005 г.). «Технический обзор EBU № 301» . EBU. Архивировано из оригинального 16 -го июня 2006 года.
  6. ^ "Руководство по деинтерлейсингу" . Ручной тормоз . Архивировано из оригинала на 2012-05-11 . Проверено 12 июля 2012 .
  7. ^ «HDTV и МО» . Архивировано из оригинального 18 октября 1999 года . Проверено 14 марта 2019 года .
  8. ^ Хоффманн, Ганс; Итагаки, Такебуми; Вуд, Дэвид; Алоис, Бок (04.12.2006). «Исследования требований к скорости передачи данных для формата HDTV с разрешением 1920x1080 пикселей, прогрессивной разверткой с частотой кадров 50 Гц для больших плоских дисплеев» (PDF) . IEEE Transactions on Broadcasting, Vol. 52, №4 . Проверено 8 сентября 2011 . Было показано, что эффективность кодирования 1080p / 50 очень похожа (моделирование) или даже лучше (субъективные тесты), чем 1080i / 25, несмотря на то, что необходимо кодировать вдвое больше пикселей. Это связано с более высокой эффективностью сжатия и лучшим отслеживанием движения для видеосигналов с прогрессивной разверткой по сравнению с чересстрочной разверткой.
  9. ^ Глинский, Альберт (2000). Терменвокс: эфирная музыка и шпионаж . Урбана, Иллинойс: Университет Иллинойса Press. ISBN 0-252-02582-2. страницы 41-45
  10. ^ Зарегистрировано Патентным бюро Германии, патент № 574085.
  11. ^ «Новаторство в электронике» . Коллекция Дэвида Сарнова . Архивировано из оригинала на 2006-08-21 . Проверено 27 июля 2006 .
  12. ^ Патент США 2,152,234 . Уменьшение мерцания занимает лишь четвертое место в списке задач изобретения.
  13. ^ RW Burns, Телевидение: Международная история формирующих лет , IET, 1998, стр. 425. ISBN 978-0-85296-914-4 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Поля: почему видео принципиально отличается от графики - статья, в которой описывается полевое, чересстрочное, оцифрованное видео и его связь с покадровой компьютерной графикой со множеством иллюстраций.
  • Цифровое видео и порядок полей - статья, в которой с помощью диаграмм объясняется, как возник порядок полей в PAL и NTSC и как оцифровываются PAL и NTSC.
  • 100FPS.COM * - чересстрочная / деинтерлейсинг видео
  • Чересстрочная / прогрессивная развертка - компьютер против видео
  • Теория сэмплирования и синтез чересстрочного видео
  • Чересстрочная или прогрессивная