Что такое «чересстрочная развертка» при обращении к монитору или монитору компьютера?
Что касается монитора компьютера или другого дисплея, что вы подразумеваете под чересстрочной или чересстрочной разверткой?
Это довольно старый вопрос, но я только что нашел его, и я думаю, что он нуждается в уточнении.
PAL против NTSC
Некоторые определения
PAL: 50 половинок картинок == 25 картинок? Нет.
NTSC: 60 Гц или 59,94? Ни один из вышеперечисленных.
Проблемы с чересстрочным видео
без каких-либо трюков и потери качества. Вы не получите никаких проблем с прогрессивным видео.
Проблемы с прогрессивным видео
Недостаток заключается в том, что обычно прогрессивное видео того же разрешения имеет частоту кадров, которая составляет только половину частоты поля чересстрочного видео (как при 1080p против 1080i), поэтому движение заметно менее плавное. Вы можете видеть это на больших плоских телевизорах, которые деинтерлейсируют видео, чтобы иметь возможность отображать его на своих ЖК-экранах (которые, в отличие от ЭЛТ-дисплеев, имеют прогрессивный характер), что является причиной того, что они отображают изображение с очень высоким разрешением, но с резким движением что я нахожу чрезвычайно раздражающим.
Больше ресурсов
Это то, что я считаю абсолютно лучшим ресурсом по теме видео на основе полей (также называемое чересстрочным или чередующимся) и видео на основе кадров (также называемое прогрессивной разверткой), и вы должны действительно прочитать его, чтобы полностью понять эту тему:
Смотрите также следующие статьи в Википедии:
И мой ответ на этот вопрос, для другого взгляда на ту же тему:
На ЭЛТ-мониторе (перед ЖК-дисплеем) изображение на экране рисуется в виде линий поперек экрана по схеме сканирования сверху вниз.
Если ПОЛОВИНА линии нарисованы в одном ‘сканировании’, то другая половина во втором сканировании, это известно как чередование.
Преимущество состоит в том, что электроника может работать с более низкой скоростью, а глаз / мозг пользователя объединяет два изображения, чтобы получить одно изображение.
Что такое чересстрочная развёртка? C точки зрения цифровых технологий
Несмотря на то, что чересстрочная развёртка на сегодняшний день является самым распространённым методом передачи телевизионного изображения (как HDTV, так и телевидения стандартной чёткости), понимание физической сути этого метода присутствует далеко не у каждого, чья работа связана с телевизионными технологиями, не говоря уже о простых пользователях бытовой телевизионной техники, и сегодня мы ликвидируем этот досадный пробел в наших знаниях.
Так как чересстрочная развертка по сути представляет собой наследие уходящей эпохи аналогового телевидения, знакомство с ней обычно начинают с изучения принципов работы аналоговых телевизионных стандартов вещания, создававшихся в те времена, когда электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) были единственно возможным типом отображающего устройства. Но так как современные телевизионные технологии уже практически полностью стали цифровыми, – по сути, аналоговые устройства и стандарты уже остались только там, где их ещё не успели заменить на более современные – то для простоты понимания сегодня мы рассмотрим только те аспекты этой технологии, которые не теряют своей актуальности и после полной цифровизации телевидения.
Как вы, наверное, знаете, цифровые форматы телевизионного изображения принято обозначать числом с приставленной к нему английской буквой «i» или «p» — например, 576i или 720p, причём в случае использования буквы «p», помимо самого обозначения формата кадра, принято указывать ещё и количество кадров в секунду – например, 720p/50 или 1080p/25. Само число обозначает вертикальное разрешение картинки в пикселах (в аналоговой терминологии – в ТВ-линиях), а вот о том, что означают буквы «i» и «p», мы сегодня и поговорим.
Чересстрочная развёртка представляет собой некий компромисс, позволяющий в два раза уменьшить количество передаваемых пикселов в секунду (Разумеется, в те времена, когда была изобретена чересстрочная развёртка, речь шла не о пикселах, а о ширине полосы пропускания аналогового радиочастотного канала, но мы сегодня говорим исключительно о цифровых технологиях), попытавшись при этом получить более приятный для глаза результат, нежели если было бы просто наполовину урезано разрешение кадров или их частота. Для достижения такого эффекта из каждого кадра убирают либо чётные, либо нечётные строки изображения (горизонтальные ряды пикселов) в чередующемся порядке, как изображено на среднем ряде. Таким образом, два последовательных кадра теперь умещаются в том же объёме данных, который при использовании прогрессивной развёртки занимал один целый кадр.
В контексте цифровых технологий идея чересстрочной развёртки заключается в том, что те области изображения, где отсутствует движение, будут иметь полное пространственное разрешение (такое же, как и у прогрессивной развёртки), а движущиеся элементы кадра – половинное разрешение. Так как при попытке оценить на глаз чёткость телевизионного изображения человеку свойственно смотреть именно на статические элементы картинки, на первый взгляд такой подход представляется весьма логичным. К тому же если исходный видеоматериал имеет не 50, а 25 кадров в секунду, то каждый кадр будет разделён на два чересстрочных поля (полукадра) без какой бы то ни было потери информации (по крайней мере, в теории, а на практике это не всегда так).
Самым логичным способом демонстрации чересстрочного видео является тот, который используется в «старомодных» телевизорах с электронно-лучевой трубкой (не «стогерцевых»). На чёрном экране ярким лучём рисуется активные строки одного чересстрочного полукадра, между которыми остаются чёрные промежутки. После этого экран гаснет, а через некоторое время луч рисует следующий чересстрочный полукадр, и так далее, с частотой 50 полей (полукадров) в секунду. Важным моментом является то, что в промежутках между отображением каждого чересстрочного полукадра экран полностью гаснет, а сами полукадры отображаются с яркостью, достаточной для того, чтобы компенсировать эти относительно длительные промежутки гашения экрана. В результате глаз, в силу своей инерционности, видит непрерывное изображение с субъективно полным вертикальным разрешением, однако изображение при этом выглядит мерцающим и в общем-то не очень приятным для глаз.
Для борьбы с неприятным мерцанием пятидесятигерцевого ЭЛТ-телевизора требуется либо увеличивать частоту отрисовки ярких кадров на чёрном экране, либо использовать экран, который не гаснет в промежутках между кадрами (например, жидкокристаллический). Но ни один из этих способов не сочетается с чересстрочной развёрткой: если повторять по два раза каждый отдельный чересстрочный полукадр, то мерцание от этого не исчезнет, а повторять два раза последовательность из двух полукадров – чётного и нечётного – нельзя, так как каждый из них передаёт различные фазы движения, которые должны отображаться строго последовательно. Поэтому возникает необходимость преобразовывать чересстрочное видео обратно в прогрессивное, после чего отображать его можно как угодно и на чём угодно.
Неправильно произведённый процесс деинтерлейсинга иногда приводит к артефактам изображения в виде гребёнки.
Процесс такого преобразования называется деинтерлейсингом и заключается он в заполнении пропущенных строк информацией, извлечённой из соседних чересстрочных полукадров изображения. Проблема деинтерлейсинга в том, что этот процесс неоднозначный по своей природе: идеального алгоритма деинтерлейсинга не бывает, и создать такой метод принципиально невозможно. Некоторые методы деинтерлейсинга лучше справляются с этой задачей, некоторые – хуже, причём результат зависит ещё и от типа обрабатываемого видеоматериала: для какого-то лучше подходит один алгоритм, для какого-то – другой. В большинстве случаев именно качеством производимого телевизором деинтерлейсинга определяется субъективное впечатление от его просмотра, поэтому не удивительно, что более дорогие телевизоры имеют более качественные (и более ресурсоёмкие) алгоритмы деинтерлейсинга, чем более дешёвые. Наиболее качественный деинтерлейсинг (хотя и всё равно не идеальный, ведь, как мы помним, идеального деинтерлейсинга не существует) производится на телестудиях специальными устройствами, цена которых доходит до сотен тысяч долларов. И они стоят так дорого не потому, что у телестудий так много денег, а именно потому, что хороший деинтерлейсинг – это действительно очень сложный процесс.
На нижнем ряде изображён результат деинтерлейсинга чересстрочного видеосигнала из среднего ряда. Как видите, результат этого процесса не совсем соответствует исходному прогрессивному сигналу: после преобразования в чересстрочную развёртку и последующего деинтерлейсинга общая резкость изображения несколько уменьшилась, но не в два раза (потому что в таком случае в чересстрочной развёртке не было бы смысла), а, скажем, в полтора. Насколько конкретно уменьшится качество изображения зависит от того, насколько много движения содержится в кадре. Если кадр полностью статический, то может быть сохранено и почти полное изображение исходного прогрессивного кадра, а если в кадре очень много движения, или если камера движется или трясётся, то реальная чёткость изображения после деинтерлейсинга будет примерно половинной, т.е. в таком случае почти никаких преимуществ от чересстрочной развёртки мы не получим. Хороший алгоритм деинтерлейсинга попытается замаскировать от наших глаз недостатки такого видеоизображения, но он не сможет взять из ниоткуда недостающую информацию, которой нет в чересстрочном сигнале.
Таким образом, если бы для HDTV вместо формата 1080i использовался формат 1080p/50, то качество изображения при одном и том же битрейте было бы выше (или битрейт был бы ниже при том же качестве). Почему же этого не делают? Дело в том, что решение о том, какие именно форматы будут использоваться для телевидения высокой чёткости, принималось ещё в те времена, когда доминирующим устройством отображения телевизионного сигнала были 50-герцевые ЭЛТ-трубки, и никто не думал, что использование деинтерлейсинга вообще понадобится. К тому же изначально HDTV было аналоговым, и о цифровых алгоритмах сжатия MPEG никто особо не думал, а когда цифровые технологии всё-таки стали реальностью, чересстрочный формат 1080i уже успел закрепиться в качестве основного формата телевидения высокой чёткости.
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 предназначены для отображения чересстрочных сигналов.
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. Главный аргумент состоит в том, что каким бы сложным ни был алгоритм деинтерлейсинга, артефакты в чересстрочном сигнале не могут полностью исключить, потому что некоторая информация теряется между кадрами.
СОДЕРЖАНИЕ
Описание
Преимущества переплетения
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 ).
Проблемы с переплетением
Интерлайн твиттер
Пример чересстрочной развертки (предупреждение о высокой частоте мерцания)
Примечание. Поскольку частота кадров была снижена в 3 раза, можно заметить дополнительное мерцание в смоделированных частях этого изображения с чересстрочной разверткой.
Деинтерлейсинг
Плазменные панели ALiS и старые ЭЛТ могут напрямую отображать чересстрочное видео, но современные компьютерные видеодисплеи и телевизоры в основном основаны на ЖК-технологии, которая в основном использует прогрессивную развертку.
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 стандартного разрешения (480 / 576i или 240 / 288p) особенно редка, учитывая его большое количество более низкая частота строчной развертки по сравнению с типичными режимами аналогового компьютерного видео «VGA» или более высокими значениями. 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 для отображения видео.
В телевизорах текущего 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 данных, например, от видеокамер HD, работающих в режиме максимальной скорости передачи данных, работают хорошо.
История
В 1930 году немецкий инженер Telefunken Фриц Шретер впервые сформулировал и запатентовал концепцию разделения одного видеокадра на чересстрочные строки. В США инженер RCA Рэндалл С. Баллард запатентовал ту же идею в 1932 году. Коммерческое внедрение началось в 1934 году, когда экраны электронно-лучевых трубок стали ярче, увеличивая уровень мерцания, вызванного прогрессивным (последовательным) сканированием.
В 1936 году, когда Великобритания устанавливала аналоговые стандарты, ранняя 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 вытеснила 240-строчную механическую систему прогрессивной развертки John Logie Baird, которая в то время также проходила испытания.
Как показала практика, в умах контингента есть сильное брожение по поводу понимания различных понятий, связанных с форматами видео. Всякие «Full HD», «HD Ready», «1080i» и прочие «матроски» вносят сумятицу в умы. Поэтому настало время расставить точки над «i», двоеточия над «ё» и чорточки над «й».
Когда мы говорим о цифровом видео, надо иметь в виду следующие параметры:
Видео: — разрешение картинки — «аспект» картинки — кодек, которым эта картинка закодирована — параметр видео потока (количество кадров в секунду, битрейт)
Аудио: — количество звуковых дорожек и что каждая дорожка из себя представляет (оригинальный звук, перевод, комментарии режиссера и т.п.) — количество каналов звука каждой дорожке — кодек, которым закодирована каждая дорожка — параметры потока каждой дорожки (битрейт)
И для каждого из вышеперечисленных пунктов существеут масса терминов и понятий, с совокупности которых и наступает полная путанница.
Попробуем разобраться во всем это по-порядку.
Разрешение картинки.
Про прогрессивную и чересстрочную развертку.
Откуда взялась черезстрочная развертка и зачем она вообще нужна.
К картинкам стандартного разрешения относятся все остальные картинки с меньшим разрешением. Среди них можно выделить следующие: 720х576 (PAL), 720х480 (NTSC), 640х480 (VGA), 320х240 (QVGA). А вообще картинка может быть любой, главное чтобы её линейные размеры в пикселях по вертикали и горизонтали были кратны 32.
Количество кадров в секунду (frames per second, или сокращенно fps) в видеофайле в основном бывает или 30 (NTSC), или 25 (PAL). Но, в принципе, может быть любым.
Что такое HD DVD?
Аббревиатура HD DVD расшифровывается как High Density Digital Versatile Disc – универсальный диск высокой плотности. Данный стандарт является прямым потомком DVD-Video и продвигается на рынок компаниями Toshiba, NEC и Sanyo. Несмотря на аналогичный DVD диаметр носителя HD DVD, этот диск способен вместить до 15 Гбайт на каждый информационный слой. Слоев же может быть несколько: на данный момент уже разработаны экспериментальные 3-слойные диски ёмкостью 45 Гбайт. Впрочем, даже штатных двухслойных дисков более чем достаточно для большинства фильмов. Увеличения плотности записи удалось добиться благодаря применению сине-фиолетового лазера с длиной волны 405 нанометров. Сам по себе формат HD DVD предполагает работу с видеопотоком разрешения до 1080p, звуком вплоть до 7.1 и поддержкой протокола защиты информации HDCP. Скорость считывания данных составляет 32,4 Мбит/с. Поддерживаются алгоритмы кодирования видео – MPEG-2 HD, VC1 (Video Codec 1, базируется на Windows Media Video 9) и H.264/MPEG-4 AVC.
Что такое Blu-ray Disc?
Данный формат продвигает Blu-ray Disc Association во главе с Sony. Blu-ray переводится примерно как «голубой луч». Исковеркать написание слова Blue (голубой) пришлось ради возможности зарегистрировать торговую марку. Как и в случае HD DVD, в основе Blu-ray лежит технология «синего» лазера с длиной волны 405 нанометров, да и диски имеют аналогичный диаметр – 12 см. Между тем разработчикам удалось «втиснуть» на каждый слой до 27 Гбайт данных, а количество слоев уже сейчас может доходить до 4. Очевидное преимущество перед HD DVD с точки зрения информационной ёмкости обернулось удорожанием технологии, что отразилось на цене аппаратуры и на стоимости самих носителей BD-Disc. Первые опытные образцы дисков Blu-ray были заключены в защитные картриджи, оберегающие информационный слой. От картриджей удалось отказаться после того, как поверхность Blu-ray-дисков стали покрывать сверхпрочным оптическим покрытием. По части заложенной поддержки форматов изображения и звука Blu-ray в целом идентичен HD DVD, так что повторять перечисление нет смысла.
Все ли телевизоры c логотипами, содержащими аббревиатуру HD, воспроизводят этот формат с максимальным качеством?
Нет. К примеру, один из самых распространённых логотипов – HD Ready – означает лишь возможность воспроизведения видео высокой чёткости с интерполяцией до физического разрешения матрицы телевизора или проектора. При этом оно может быть любым, даже SDTV. К примеру, такой логотип имеют многие плазменные панели с матрицами 848х480 точек. Отобразить видео высокой чёткости с максимальным качеством могут лишь телевизоры и проекторы с физическим разрешением 1920х1080 точек и поддержкой прогрессивной развёртки. Чаще всего их оснащают логотипом FullHD. Но лучше всего обращать внимание именно на разрешение, а не на рекламные надписи.
Какие интерфейсы используются для передачи HD-сигнала?
Видео высокой чёткости можно передавать посредством как аналогового, так и цифрового трактов. Но в связи с распространением полностью цифровых устройств отображения видеосигнала (проекторы, плазменные и ЖК-телевизоры) необходимость в использовании аналогового тракта отпала. Тем более обеспечить достойную защиту от копирования в этом случае невозможно. На сегодняшний день существует два основных цифровых интерфейса для передачи HD-сигнала – DVI и HDMI. DVI расшифровывается как Digital Visual Interface, а литера после аббревиатуры означает тип: I – Integrated, D – Digital, A – Analog. В первом случае по одному кабелю может передаваться как аналоговый сигнал RGB, так и цифровой, во втором – только цифровой, в третьем – аналоговый. Максимальная пропускная способность интерфейса составляет 3,7 Гбит/с по одноканальной шине (single link) и 7,4 Гбит/с при двухканальном интерфейсе (dual link). Этого более чем достаточно для передачи любого видеопотока HD.
HDMI является модифицированной версией DVI и переводится как High Definition Multimedia Interface. Разъёмы и коннекторы этого интерфейса намного компактнее и удобнее в подключении, нежели DVI. Для передачи сигнала HDMI использует те же принципы, что и DVI-D (и обратно совместим с ним), однако по HDMI может передаваться как цифровой RGB-сигнал, так и цифровой компонентный. Это надо учитывать при выборе аппаратуры. В отличие от DVI, HDMI разрабатывался для бытовой AV-электроники, ввиду чего разработчики исключили свойственные только ПК разрешения, оставив «кинотеатральные» 480(576)i/p, 720i/p и 1080i/p. Помимо удобства подключения HDMI имеет ещё одно преимущество перед DVI: возможность передачи цифрового аудиопотока по одному кабелю параллельно с видео. В частности, в версии цифрового протокола HDMI 1.1 была добавлена совместимость с цифровым сигналом DVD-Audio, а в версии 1.2 появилась поддержка многоканального звука (вплоть до 7.1), что позволяет подключить к плееру последовательно AV-ресивер и устройство отображения. При такой схеме ресивер «заберёт себе» цифровой аудиопоток, а видеосигнал направит дальше. Недавно появилась новая версия HDMI – 1.3. Главная её особенность заключается в повышении пропускной способности до 10,2 Гб в секунду. Это дало возможность увеличить цветовой охват видеоряда до 1 миллиарда оттенков и параллельно с этим обеспечить поддержку форматов звука Dolby TrueHD, DTS HD и других.
Какие форматы используются для кодирования видеосигнала для HDTV?
Одним из наиболее распространённых форматов является MPEG-2 HD. Он создан группой Moving Picture Expert Group и является развитием «обычного» MPEG-2, используемого в DVD-Video. MPEG-2 HD обеспечивает высокое качество видеоряда, однако сам алгоритм компрессии не слишком эффективен, из-за чего один полнометражный фильм может занимать 50 гигабайт и более. Тем не менее данный формат был выбран в качестве основного для бытовых видеосистем высокого разрешения. И неслучайно: он хорошо известен и освоен, для реализации тракта не нужны сложные декодеры. А что касается ёмкости – «синие» диски в большинстве случаев позволяют подобные «излишества». Второй перспективный формат – H.264 AVC (MPEG-4 v.10). Его разработка была завершена в мае 2003 года усилиями групп MPEG и VCEG (Video Coding Experts Group). Аббревиатура AVC расшифровывается как Advanced Video Coding (прогрессивное кодирование видео). В настоящее время алгоритм H.264 AVC является одним из самых эффективных, демонстрируя феноменальное соотношение «качество изображения на объем данных». Однако для декодирования видеопотока требуются серьёзные вычислительные мощности процессора. Помимо описанных выше индустриальных форматов кодирование HD возможно и такими популярными кодеками, как DiVX HD и WMV-HD. В обоих случаях используются незначительно модернизированные алгоритмы MPEG-4. Как известно, одним из форматов, принятых для кодирования HD-потока для HD DVD, является VC-1, разработанный компанией Microsoft и тоже основанный на алгоритме компрессии MPEG-4. Этот кодек активно используется в дисках HD DVD, однако на сегодняшний день нет никаких достоверных данных о его практическом применении в качестве кодека для передачи потокового HDTV.
Неправильно произведённый процесс деинтерлейсинга иногда приводит к артефактам изображения в виде гребёнки.
svoemesto