Какая развертка лучше прогрессивная или чересстрочная?

Методы формирования изображения

Рассматриваются два метода формирования изображения в камерах и преимущества прогрессивного сканирования.

Прогрессивная и чересстрочная развертки – это методы отображения изображения на экране монитора или его формирования в видеокамере. За одну секунду на экране телевизора «пробегает» 25* кадров в секунду, метод формирования каждого и которых определяет прогрессивная или чересстрочная развёртки. Аналоговые камеры и мониторы используют метод чересстрочной развертки.

Чересстрочная развертка.
Рассмотрим принцип формирования обыкновенного телевизионного кадра. ТВ кадр состоит из 625 строк, 576 из которых являются видимыми (несущими информацию об изображении), а 49 – служебными. Строки выводятся (отображаются) на экран не последовательно (1-я, 2-я, 3-я и т.д.), как естественно было бы предположить, а через одну – в начале выводятся четные строки (2-я, 4-я, 6-я и т.д.), а затем нечетные (1-я, 2-я, 3-я и т.д.), что называется чересстрочной разверткой. Таким образом кадр делится на два полукадра состоящих из четных и нечетных строк. Каждый такой полукадр называется полем. Причем, поле, состоящее из нечетных строк, называется нечетным или верхним, а поле, состоящее из четных строк – четным или нижним.

Т.е. телевизионное изображение обновляется не 25 раз в секунду (частота кадров), а 50 раз в секунду. Теперь мы подошли к самому главному. Видеокамеры снимают 50 полей (полукадров) в секунду и кадр формируется путем сложения обоих полей. Т.е. каждую 1/50 секунды с матрицы видеокамеры считываются и записываются по переменно четные и нечетные строки. Рассмотрим процесс видеосъемки подробнее. При перемещении объекта слева направо в первый момент времени видеокамера фиксирует на матрице изображение и считывает четные строки, формируя нижнее поле. Через 1/50 секунды видеокамера считывает нечетные строки, формируя верхнее поле. Сложим два поля – получим кадр.

За 1/50 секунды объект успел переместиться относительно положения зафиксированного в нижнем поле и верхнем поле оказался правее. Кадры, снятые аналоговой камерой, выводятся без искажений на аналоговый монитор, который также работает в режиме чересстрочной развертки. Сейчас совместно со стандартными аналоговыми камерами, в псевдоцифровых системах видеонаблюдения (на базе DVR или плат видеозахвата), используются мониторы с прогрессивной разверткой, в результате на изображении возникает эффект «гребенки» на границах движущихся объектов.

С появлением цифровых устройств отображения на смену чересстрочной приходит альтернативный метод формирования изображения — построчная или прогрессивная развертка.

Построчная развертка.
Прогрессивная развертка , или прогрессивное сканирование, является системой формирования видеоизображения, при которой каждая строка изображения передается одна за другой. Как правило, этот режим воспроизведения сигнала противопоставляют традиционному — чересстрочному (interlace). Таким образом прогрессивная развертка должна заведомо обеспечивать более четкое изображение, поскольку при ней кадр рисуется полностью за один проход, а не состоит из двух полукадров, как при чересстрочной развертке. Вместе с тем прогрессивное сканирование позволяет избежать эффекта гребенки, который возникает при горизонтальном перемещении объектов, а также наблюдаемого на экране дрожания тонких горизонтальных линий. Ему свойственны высокое разрешение по вертикали и более гладкая передача вертикального движения.. Такой метод сканирования дает наилучший эффект при использовании монитора высокого качества.

Для сравнения, выше приведены изображения движущегося автомобиля в формате JPEG, записанные двумя камерами с использованием построчной и чересстрочной развертки. Стоит обратить внимание на следующие детали:
· Обе камеры хорошо отображают задний план
· При использовании чересстрочной развертки появляется эффект «гребенки»
· Разглядеть водителя возможно только при прогрессивной развертке

Все современные фиксированные камеры Axis используют метод прогрессивного сканирования при формировании изображения

* Значения скорости передачи кадров даны для системы PAL

Что означает наличие прогрессивной развертки в телевизоре

Покупателям при выборе телевизора рекомендуют обращать внимание на технические спецификации моделей. В описании нередко можно встретить термин «прогрессивная развертка», не совсем понятный рядовому пользователю. Что такое развертка телевизора, какой она бывает, и что лучше выбрать — расскажем далее.

Виды развертки

Технологию, по которой ТВ-сигнал переносится на экран телевизора, принято называть разверткой. Это похоже на написание текста: изображение вырисовывается строчками, путем перемещения электронного луча по горизонтали слева направо, спускаясь сверху вниз. В зависимости от метода формирования картинки на экране различают чересстрочную и прогрессивную разновидности развертки.

Чересстрочная

Чересстрочный метод разворачивания изображения был придуман в то время, когда возможности техники не позволяли за короткий временной промежуток сформировать весь кадр построчно. Технология строится на последовательном выводе изображения на экран двумя «полукадрами»: нечетных и четных строк пикселей.

Главный минус технологии — низкое качество изображения, создающее дискомфорт при просмотре. У современных ТВ-панелей этот тип строчной развертки применяется на моделях бюджетного класса в сочетании с функцией деинтерлейсинг, посредством которой имитируется полнота видеоряда. Качество формирования картинки зависит от мощности деинтерлейсинг-системы, но какова бы та не была, подвижные сцены при воспроизведении размываются в 80% случаев.

Прогрессивная или построчная

Прогрессивная развертка в телевизоре стала применяться гораздо позже, когда появилась техническая возможность разворачивать кадр целиком: все четные и нечетные линии последовательно друг за другом.

Считается, что эта технология воспроизводит изображение реалистичнее, что создает атмосферу комфорта при просмотре. Отсюда и название кадровой развертки — прогрессивная. Обозначается числовом выражением, соответствующим количеству строк с буквой «p» рядом (от английского слова progress): 1080p, например.

Преимущества прогрессивной развертки

Усовершенствованная схема формирования изображения стала возможна благодаря техническому развитию. У построчной технологии в сравнении с предыдущим вариантом есть ряд весомых преимуществ.

1. Исключены визуальные искажения динамической картинки: кадр без размытий.
2. Возможно масштабирование до максимально допустимого разрешения матрицы экрана.
3. Изображение воспроизводится максимально четким.
4. Обеспечивается максимально реалистичная картинка, не требуется сглаживание.
5. Изображение не утомляет глаза при просмотре видео и передач.

Что такое стандарт разложения

Стандарт разложения (иначе формат развертки) характеризует уровень качества ТВ-сигнала/видеозаписи. Термин определяет количество строк изображения, метод разворачивания и частоту смены кадров. Так, для кинескопных телевизоров существовало два основных стандарта: 625 строчек с частотой 50 Гц и 525 строк/60 Гц. Сегодня эти цифры неактуальны, и большинство ЖК телевизоров поддерживают прогрессивную развертку с количеством строчек 720/1080 или чересстрочную на 1080 строк. Кроме того, современные стандарты включают в себя также разрешение экрана, соотношение его сторон.

Современное телевидение продолжает развиваться. В прошлое уходят стандарты телевещания аналоговых форматов NTSC/PAL/SECAM. Развивается пришедшее на смену цифровое вещание и телевидение высокой четкости, появились и продолжаются появляться новые стандарты качества трансляций и видезаписей: SD, HD, FullHD, HDR и другие.

Производители ТВ-панелей работают над улучшением воспроизведения изображений различных форматов развертки. Топовые телевизоры Самунг, LG, Филипс и некоторых других марок поддерживают стандарты разложения видео сверхвысокого формата четкости 4K: 2160p. На подходе техника стандарта 4320p.

Какая развертка лучше прогрессивная или чересстрочная?

Черезстрочное и построчное видео (Interlace и Progressive)

Существуют два типа развертки видеокадра: черезстрочная (interlace) и построчная (progressive).

Описание построчной развертки.

Построчная разверка берет начало из технологии отображения изображения на экранах компьютерных мониторов.
В построчной (прогрессивной) развертке строки изображения прорисовываются по очереди (1,2,3,4,5. 625). Применяется в спецтехнике и компьютерных мониторах. Таким образом каждый кадр изображения прорисовывается за один проход (без полукадров).

Существует мнение, что такое видео менее плавное в движении, так как частота отображения кадров всего от 24-30 кадров против 48-60 полукадров в черезстрочной.

Краткая история и описание черезстрочной развертки.

Всё началось в середине 20 века, когда зарождалось телевидение и начался передел частот эфирного радиодиапазона. Диапазон далеко не резиновый, существуют жёсткие рамки широты его использования для разных служб (милиция, любительская радиосвязь, радио, авиация, такси, телевидение и т.д.), да плюс ещё и ограничения по элементной базе в то время, с невозможностью создания сверхвысокочастотных приёмников и передатчиков. В общем, даже тогда конструкторы понимали, что отведенного под телевидение диапазона частот явно будет мало уже в ближайшем будущем.

Один телевизионный канал по расчётам должен был занимать полосу частот порядка 12МГц. Обрабатывать и передавать такой широкополосный сигнал очень сложно и требует больших затрат. К тому же, сокращается количество телеканалов, которые могут поместиться в отведённый для ТВ-вещания диапазон эфирных частот, особенно учитывая что лепить каналы вплотную друг к другу нельзя, так как появляются взаимные наводки и искажения.
Инженеры долго бились над этой проблемой. Выход был один – уменьшать занимаемый каждым телеканалом диапазон частот (тот самый, который 12 МГц). Уменьшением частоты кадров в 2 раза и введением полей его в итоге сузили до 6 МГц.

Вещательный телевизионный сигнал и сейчас использует чересстрочный способ. Это означает, что кадр (frame) передаётся не целиком, а из двух половинок: сначала передаётся первый полукадр (или поле — field), который отображается в нечётные строки кадра, а потом — второй полукадр, соответственно он отображается в чётные строки (см.рис).

Следует понимать, что в ТВ сигнале или при съёмке камерой каждый полукадр содержит изображение, отснятое на 1/50 секунды позже: то есть между первым и вторым полукадром проходит 20 мс. За это время объекты, находящиеся в кадре, могут сместиться. С другой стороны поля — элементы полного кадра, то есть 2–я строка (принадлежащая второму полю) расположена ниже 1–й строки (принадлежащей первому полю), 4–я (2–е поле) — ниже 3–й (1–е поле) и так далее. Таким образом, чётные полукадры находятся ниже нечётных. В силу этой особенности полукадры часто называют верхними (top) и нижними (bottom).
Всё сказанное выше справедливо также и для стандарта NTSC, с той только разницей что количество кадров в секунду составляет 30 (точнее, 29,97), соответственно полей в секунду — 60 (59,94). Также различается и порядок следования полей: в PAL верхние поля следуют после (позже) нижних, а в NTSC — наоборот.
Вот как это происходит в телевизоре: луч кинескопа сначала прорисовывает на экране нечётные строки, причём последняя нечётная строка прорисовывается лишь наполовину (серый цвет на рисунке). Затем, так же последовательно луч прорисовывает все чётные строки между уже нарисованными (а точнее — ещё светящимися от бомбардировки электронами) нечётными строками и заканчивает свой ход в правом нижнем углу кинескопа. При наложении двух полукадров друг на друга и получается полный кадр.
При выводе такого изображения на монитор с прогрессивной разверкой вы получите так называемый эффект «расчестки (гребенки)» (interlace)(см.рис.)

Для устранения такого эффекта обычно используют специальную систему фильтрации — деинтерлейс (deinterlace).
Принцип его таков: два полукадра, состоящие из четных и нечетных строк, совмещаются в один полный кадр при помощи программных фильтров, при этом процессе картинка может смазываться, сдвигаться и замыливаться, одним словом, при деинтерлейсинге мы теряем качество итогового видеофайла. Также возможно заменить одно поле другим, что приведет к уменьшению четкости картинки по горизонтали в 2 раза, но зато картинка будет несмазанной.

Для борьбы с «расческой» существуют несколько способов:
-профессиональные программные и аппаратные решения;
-если вы используете ТВ-тюнер на компьютере, нужно включить в его программном обеспечении фильтр деинтерлейс;
-также можно устранить «расческу (гребенку)» при помощи фильтров в видеоредакторах, например VirtualDub (работа с ней будет рассмотрена в отдельной статье).

Вот примеры кадров видео в черезстрочной и построчной развертке.

На рисунке показана черезстрочная развертка (interlace) с эффектом «расчестки» и построчная (progressive), полученная фильтром «деинтерлейс»

Борьба с интерлейсом нужна лишь в том случае, если вы намерены просматривать ваше видео только на экране компьютера или на устройствах отображения видео с прогрессивной разверткой (плазменные панели, проекторы. ), в противном случае лучше оставить поля как есть для более плавного воспроизведения видео на телевизорах.

Для примера: в форматах VHS, DV, Digital 8, Hi 8 и DVD-видео используется черезстрочная развертка.

Телевизор: Искусство Выбрать

Требования к видео высокой чёткости

20 января, 2009 в 12:59 пп · Filed under Обзор технологий

Одним из наиболее популярных сегодня направлений в индустрии AV-техники, без сомнения, является видео высокой чёткости, или High Definition. И, как обычно бывает с модным течением, его начинают активно продвигать.

Что включает в себя понятие High Definition?

По сути, это целое направление видеоиндустрии, включающее аппаратуру, носители, форматы записи, обработки, хранения, передачи и воспроизведения видео. Словосочетание High Definition (сокращено HD) переводится с английского как «высокая чёткость» или «высокое разрешение». Как и в случае с видеосигналом стандартной чёткости, в HD могут транслироваться программы спутникового, кабельного или эфирного телевидения и храниться видеоданные, предварительно записанные на цифровые носители. Первое направление принято называть HDTV/ТВЧ (High Definition Television – телевидение высокой чёткости), а второе – HDV (High Definition Video – видео высокой чёткости).

В чём ключевое отличие HD и SD и что принято называть High Definition?

Общеизвестным мерилом видео стандартной чёткости является формат DVD с его разрешением 720х576 (PAL) или 720х480 (NTSC). Именно DVD-Video является олицетворением потенциала SD (Standard Definition – стандартное разрешение). Настоящим же HD считается видеоряд с разрешением не менее 1280х720 точек, а в идеале – 1920х1080 точек. Помимо высокого разрешения новый формат использует более широкий набор официально утверждённых кодеков, и кроме стандартных, более совершенные алгоритмы кодирования звука. Также в отличие от SD базовое соотношение сторон кадра для HD равно 16:9.

Каковы разрешения HD-видео?

На сегодняшний день стандартом являются два разрешения: HD720 (1280×720 точек) и HD1080 (1920×1080 точек). В обоих случаях базовыми являются пропорции кадра и экрана – 16:9 (отношение ширины к высоте). Согласно принятым стандартам, видео в разрешении 1920×1080 точек может быть закодировано с чересстрочной или с прогрессивной развёрткой, а для 1280х720 точек предусмотрен только прогрессивный режим. Тип развёртки указывается в конце маркировки: «i» или «p». Например, 1080i – это сигнал High Definition с разрешением 1920х1080 и чересстрочной разверткой. HD1080p – сигнал High Definition с разрешением 1920х1080 и прогрессивной развёрткой.

Чем отличается прогрессивная развертка от чересстрочной?

Развёртка может быть прогрессивной или чересстрочной. При прогрессивной развёртке все горизонтальные линии видеоряда отображаются одновременно, что позволяет избежать артефактов на движущихся объектах, исключить мерцание и дрожание «картинки». А при чересстрочной показываются попеременно чётные и нечётные строки. Небольшая задержка между обновлением строк создаёт искажение, которое называют еще «эффектом расчёски». Это происходит из-за того, что только половина строк сохраняет связь с движущимся объектом, а половина в этот момент обновляется. Чересстрочную развёртку часто называют на английский манер «интерлейс» (англ. interlace) или «интерлейсинг». Она была изобретена для показа изображения на ЭЛТ-кинескопах. Системы PAL, SECAM и NTSC относятся к стандартам с чересстрочной развёрткой. Хотя технологии, позволяющие имитировать «прогрессив», используются во всех современных устройствах отображения видеосигнала – к примеру, таких как проекторы или ЖК-телевизоры. Процесс перевода из чересстрочной в прогрессивную развёртку получил название деинтерлейсинг. Качество преобразования зависит от грамотной реализации алгоритма перевода. Так, к примеру, внешние видеопроцессоры обычно побеждают деинтерлейсинг на всех фронтах, демонстрируя на выходе практически идеальную «картинку», в то время как встроенные в плееры и телевизоры системы, как правило, не справляются со своими обязанностями и чрезмерно размазывают видеоряд. Это особенно заметно на динамичных сценах. Именно такие недорогие преобразователи породили миф о том, что проблема чересстрочной развёртки заключается в «замыливании» изображения. Что касается общепринятых обозначений, то чересстрочную развёртку обычно маркируют символом «i» после указания вертикального разрешения, например, 1080i. Прогрессивной, соответственно, досталась буква «p» (1080p).

Какая аппаратура нужна для воспроизведения HIgh Definition?

Сейчас в AV-индустрии переходный период: HDV видели многие, многие хотят смотреть фильмы именно в таком качестве, но не знают, как именно это сделать. Вполне логично, что для воспроизведения HD-видео нужно соответствующее устройство отображения (плазменный или ЖК-телевизор либо видеопроектор) с поддержкой HD, но как быть с источником сигнала? Необходимость разработки носителей нового поколения возникла из-за того, что повышение разрешения и, соответственно, качества изображения вылилось в существенное увеличение занимаемого видеоматериалом места на цифровом носителе. К тому же наряду с изображением было решено улучшить и качество многоканального звука. Для этого были модернизированы алгоритмы Dolby Digital и DTS, новые версии которых получили названия Dolby Digital TrueHD и DTS HD.

В итоге один полнометражный фильм с разрешением HD1080 и высококачественным звуковым сопровождением требует до 25-30 Гбайт информационного пространства. DVD с его максимальной ёмкостью 9 Гбайт, разумеется, не может вместить столько данных. Соответственно, понадобились новые оптические носители, способные вместить практически любой фильм в высоком разрешении целиком. Так и появились на свет диски нового поколения – HD DVD и Blu-ray.

Какие диски используются для HD-видеоматериала?

На сегодняшний день существует два типа оптических дисков нового поколения для хранения видео высокой чёткости – это HD DVD и Blu-ray. Совсем недавно уверенную победу в области носителей HD видео одержал стандарт Blu-ray. Одна из крупнейших компаний, продвигавших стандарт HD DVD, корпорация Toshiba, прекратила поддержку и дальнейший выпуск этого вида носителей. Исходя из этого, формат HD DVD, на сегодняшний день, можно считать не актуальным.

Выбор монитора

Мониторы входят в состав любой компьютерной системы, являясь наиболее редко обновляемой ее частью. В большинстве случаев смена монитора происходит раз в 3-5 лет. Часто основным критерием при выборе монитора является объем рекламы производителя, поскольку существенная категория пользователей недостаточно хорошо разбирается в спецификациях современных мониторов. Ниже приводятся наиболее важные из них.

Размер экрана монитора

Размер экрана — это размер по диагонали между противоположными углами на кинескопе или физический размер. Видимая часть экрана всегда меньше его физических размеров, поскольку кинескоп заключен в пластмассовый корпус. Производители всегда указывают полный и видимый размер экрана.

Частоты регенерации и разрешающая способность

Частоты регенерации относятся к категории быстродействия, с которым экран повторно воспроизводит цветное изображение (регенерируется). Частота строчной развертки выражается в килогерцах и равна количеству строк, проходимому электронным лучом в секунду. Более высокая частота строчной развертки позволяет выводить на экран изображения с более высоким разрешением. Частота кадровой развертки или частота смены кадров выражается в герцах и соответствует количеству кадров, формируемых за секунду. Чем выше частота кадровой развертки, тем меньше уровень нежелательного мерцания изображения, воспринимаемого человеческим глазом, и, следовательно, ниже нагрузка на зрение. Частоты строчной и кадровой разверток подбираются так, чтобы сформировать изображение с высоким разрешением и при этом минимизировать мерцание. При увеличении разрешающей способности увеличивается и объем информации, отображаемый на экране. Требуется гораздо больше времени для регенерации изображения на экране, и частота кадровой развертки уменьшается. Поэтому спрашивайте величину частоты кадровой развертки монитора на разных разрешениях, и особенно на тех, на которых вы собираетесь работать. Стандарт частоты кадровой развертки с отсутствием мерцания — 75 Hz и выше.

Теневая маска и апертурная решетка

Существуют два основных типа масок кинескопов: теневая маска и апертурная решетка, также называемая щелевой маской. Апертурная решетка позволяет монитору формировать более яркие и насыщенные цвета. К наиболее известным технологиям апертурных решеток относятся SonicTron компании ViewSonic, DiamondTron — Mitsubishi и Trinitron — Sony. В свою очередь теневая маска дает возможность точнее воспроизводить изображения на экране монитора. Лучшие теневые маски изготавливаются из инвара (INVAR) — магнитного сплава железа с никелем с малым коэффициентом линейного расширения, что позволяет выдерживать воздействие высоких температур без искажения формы. Поэтому мониторы с апертурной решеткой рекомендуются для настольных издательских систем, а с теневой маской — для САПР и т.п. С позиций рядового пользователя оба класса мониторов генерируют приемлемое изображение, и в большинстве случаев информация о типе маски на коробке не приводится. Найти ее можно, как правило, только в инструкции к монитору.

Что такое шаг точки и как он влияет на изображение

Шаг точки — это диагональное расстояние между двумя точками люминофора одного цвета. Этот размер обычно выражается в миллиметрах. В кинескопах с апертурной решеткой используется понятие шага полосы для измерения горизонтального расстояния между полосами люминофора одного цвета.

Чем меньше шаг точки или шаг полосы, тем более качественное изображение позволяет достичь монитор. Из-за очевидных различий между шагом точки и шагом полосы их нельзя точно сравнивать друг с другом. Определенный шаг апертурной решетки соответствует шагу точки, размер которой немного больше. Например, шаг апертурной решетки 0.25 мм соответствует шагу точки 0.27 мм.

Безопасность эксплуатации монитора

К наиболее известным стандартам эксплуатации мониторов относятся CE, FCC, MPR II, TCO 92 и TCO 95. Европейские CE и FCC введены для аттестации электронной аппаратуры по уровню помех для систем связи. Шведский стандарт 1990 г. MPR II является комплексным и касается уровня всех полей — электромагнитных, магнитных и электростатических. Спецификации TCO 1992 и 1995 гг. являются ужесточениями MPR II. Тем не менее, это не умаляет традиционных правил работы за компьютером, особенно по расстоянию от монитора до глаз, поскольку излучение ослабевает пропорционально квадрату этого расстояния.

Чересстрочная и построчная развертка

Чересстрочная и построчная развертка — это два способа регенерации изображения на экране монитора. Монитор с чересстрочной разверткой регенерирует изображение на экране за два прохода электронного луча. Первый проход воспроизводит нечетные строки, второй — четные. Монитор с построчной разверткой воспроизводит полное изображение на экране за один проход электронного луча. Мониторы с построчной разверткой позволяют формировать изображение значительно быстрее и без мерцания. Все профессиональные мониторы формируют изображение во всех режимах разрешения построчной разверткой.

Антибликовое покрытие

Наиболее распространенным видом антибликовой обработки экрана является покрытие его поверхности соединениями на основе диоксида кремния. Шершавое под микроскопом, антибликовое покрытие отражает лучи света под разными углами. При покупке монитора следует учитывать тот факт, что качественное антибликовое покрытие не должно оказывать влияния на яркость и четкость изображения.

Настройка монитора

Имеются три группы регулировок монитора: основные (яркость, контрастность, размер и центрирование изображения), геометрические (наклон/поворот, параллелограмм, трапеция, бочка/подушка) и цветовые, предназначенные приведения характеристик монитора в соответствие с типом печатающего устройства. Существуют три типа систем регулировки монитора — аналоговые на вращающихся рукоятках и построенные на кнопках цифровые (digital) и цифровые с экранным меню (OSD — on-screen digital). Цифровые системы, основанные на запоминании данных регулировки в энергонезависимой КМОП-памяти, более компактны и удобны при большом количестве параметров. С другой стороны, природа большинства регулировок — аналоговая, и аналоговые системы более удобны в смысле точной настройки. Кроме того, аналоговые системы благодаря своей простоте более надежны. Наиболее практичным представляется вариант комбинированного управления, как, например, в мониторах CTX: редко используемые регулировки являются цифровыми, а яркость и контрастность — аналоговыми.