A TV és videó rendszerekről
A videó világának sokak számára rejtélyes számait (480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p) és a „váltott-soros” illetve „progresszív” képfrissítés mibenlétét igyekszik elmagyarázni ez a cikk.
A TV és videó rendszerekről
Kezdjük az alapokkal. Az analóg PAL illetve NTSC (ez utóbbi paramétereit dőlt karakterek jelzik) szabványok szerint működő televíziók a néző által látott mozgóképet másodpercenként 25 illetve 30 képből állítják elő. Ezek mindegyike állókép, de olyan gyorsan villannak fel egymás után, hogy agyunkban folyamatos mozgássá áll össze a képek sorozata, akár a mozifilmek esetében.
Minden kép 576 (480) aktív sorból áll. A képcsöves TV-k elektronsugára mindenegyes képet soronként rajzol fel a képernyőre, mégpedig két ütemben. Az első ütemben az elektronsugár a páratlan számú sorokat rajzolja fel 1-től, 575-ig (479-ig). Ez az ütem 1/50-ed (1/60-ad) másodpercig tart. A második ütemben a páros számú sorok kerülnek felrajzolásra 2-től, 576-ig (480-ig). Ez is 1/50-ed (1/60-ad) másodpercet igényel. Vagyis a két „félkép” teljes felrajzolása 1/25-öd (1/30-ad) másodpercet vesz igénybe. Ezt a képmegjelenítési technikát nevezik váltott-soros képfrissítésnek, az angol terminológiában ez az „interlacing vagy interlaced scan”.
Az analóg tévéadókból sugárzott videó információ arra is időt biztosít, hogy a képcsöves TV-k visszaállíthassák elektronsugarukat a képernyő tetejére, hogy készen álljanak az új sorok megjelenítésére. Ezért két részletben 49 (45) „vak” sorból álló kioltási szakaszt iktatnak a félképek közé. Ebben a 49 (45) „vak” sorban nincs képinformáció, csak szinkronizálási célt szolgálnak (a teletext információt is itt viszik át), és időt adnak a TV készüléknek, hogy felkészüljön a következő félkép felrajzolásához. Vagyis mindenegyes kép 576 + 49 = 625 (480 + 45 = 525) sorból áll. Szóval, ha azt halljuk, hogy a TV 625 (525) soros, akkor ez azt jelenti, hogy a videojel 625 (525) soros, de ebből csak 576 (480) sor tartalmaz aktív videó információt, mely a képernyőn megjelenik.
Ezt a szabványos TV formátumot szokás 625i-nek (525i) jelölni, melyben az „i” az angol interlaced azaz váltott-soros kifejezésre utal. Legtöbbször azonban az 576i (480i) megjelölést használják az analóg váltott-soros 576 (480) aktív sorra utalva. A szabvány felbontású, angol elnevezéssel Standard Defininition televíziózás, röviden SDTV még a digitális DVB (DTV) műsorsugárzásban is váltott-soros 576i (480) formátumú maradt.
Kezdjük az alapokkal. Az analóg PAL illetve NTSC (ez utóbbi paramétereit dőlt karakterek jelzik) szabványok szerint működő televíziók a néző által látott mozgóképet másodpercenként 25 illetve 30 képből állítják elő. Ezek mindegyike állókép, de olyan gyorsan villannak fel egymás után, hogy agyunkban folyamatos mozgássá áll össze a képek sorozata, akár a mozifilmek esetében.
Minden kép 576 (480) aktív sorból áll. A képcsöves TV-k elektronsugára mindenegyes képet soronként rajzol fel a képernyőre, mégpedig két ütemben. Az első ütemben az elektronsugár a páratlan számú sorokat rajzolja fel 1-től, 575-ig (479-ig). Ez az ütem 1/50-ed (1/60-ad) másodpercig tart. A második ütemben a páros számú sorok kerülnek felrajzolásra 2-től, 576-ig (480-ig). Ez is 1/50-ed (1/60-ad) másodpercet igényel. Vagyis a két „félkép” teljes felrajzolása 1/25-öd (1/30-ad) másodpercet vesz igénybe. Ezt a képmegjelenítési technikát nevezik váltott-soros képfrissítésnek, az angol terminológiában ez az „interlacing vagy interlaced scan”.
Az analóg tévéadókból sugárzott videó információ arra is időt biztosít, hogy a képcsöves TV-k visszaállíthassák elektronsugarukat a képernyő tetejére, hogy készen álljanak az új sorok megjelenítésére. Ezért két részletben 49 (45) „vak” sorból álló kioltási szakaszt iktatnak a félképek közé. Ebben a 49 (45) „vak” sorban nincs képinformáció, csak szinkronizálási célt szolgálnak (a teletext információt is itt viszik át), és időt adnak a TV készüléknek, hogy felkészüljön a következő félkép felrajzolásához. Vagyis mindenegyes kép 576 + 49 = 625 (480 + 45 = 525) sorból áll. Szóval, ha azt halljuk, hogy a TV 625 (525) soros, akkor ez azt jelenti, hogy a videojel 625 (525) soros, de ebből csak 576 (480) sor tartalmaz aktív videó információt, mely a képernyőn megjelenik.
Ezt a szabványos TV formátumot szokás 625i-nek (525i) jelölni, melyben az „i” az angol interlaced azaz váltott-soros kifejezésre utal. Legtöbbször azonban az 576i (480i) megjelölést használják az analóg váltott-soros 576 (480) aktív sorra utalva. A szabvány felbontású, angol elnevezéssel Standard Defininition televíziózás, röviden SDTV még a digitális DVB (DTV) műsorsugárzásban is váltott-soros 576i (480) formátumú maradt.
A nagyképernyő és a váltott-soros képfrissítés
A videó világának sokak számára rejtélyes számait (480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p) és a „váltott-soros” illetve „progresszív” képfrissítés mibenlétét igyekszik elmagyarázni ez a cikk.
A nagyképernyő és a váltott-soros képfrissítés
Amikor évtizedekkel ezelőtt kidolgozták a televíziózás technikáját, minden szép és jó volt. Ennek oka, hogy a TV kicsi volt. A nem egészen 50 centis képátlójú készüléken megjelenő képet mindenki csodálatosnak látta, mert az elektronsugarak által felrajzolt sorok és a váltott-soros képfrissítés hibái túl kicsik, hogy ilyen kis képernyőn észlelhetők legyenek.
A képernyő méretének hatalmasra növekedésével viszont azonnal nyilvánvalóvá válnak a váltott-soros képfrissítés nem kívánt „mellékhatásai”, amikor a képen egy objektum éppen az első és a második félkép felrajzolása közötti időben mozdul el. (Ezt illusztrálják a mellékelt képkockák, melyek közül a felső és az alsó a két félkép képtartalmát mutatja, a középső a „fésűsödést” mutatja.)
Az elmozduló objektum egyik mozgásfázisát az első félkép, a következő mozgásfázist a második félkép rajzolja fel és az élesebb kontúrok mentén a megjelenő képen egyenes vonalak jelennek meg vagy ahogy a szakemberek mondják a kép „kirecéződik” vagy „fésűsödik”. Egy korszerűtlen 150 centis képátlójú vetítős TV-n vagy CRT projektorral vetített valóban nagyméretű képen a képsorok fésűsödése bizony bosszantó módon látható is.
Persze csak akkor, ha elég közelről szemléljük a képet, 9 méternél távolabbról nézve az említett 150 cm átlójú tökéletlen képet, az hibátlannak tűnhet. A házi-mozikban azonban a kellően nagyméretű kép érdekében, annak szélessége és az attól mért nézési távolság aránya nem haladja meg az 1:2-őt és ebből a távolságból nézve bizony elég nyilvánvalóak a váltott-soros képfrissítés „mellékhatásai”.
A helyzet az, hogy a 625 (525) soros váltott-soros képfrissítésű televíziós rendszert nem a nagyképernyős képmegjelenítéshez tervezték. S ami nagyszerűen működik egy 1,5 méterről nézett 50 centis TV-n, az egy igazán nagy képernyőn bizony igen lelombozóan hat.
A megoldás
A jobb nagyképernyős képmegjelenítés érdekében tehető legnagyobb lépés a váltott-soros képfrissítés kiküszöbölése. A váltott-soros képfrissítést elsősorban azért találták ki, hogy csökkenthessék a képinformáció átviteléhez szükséges sávszélességet, mivel a váltott-soros jellel csak a kép felét kell továbbítani egy időben. A helyzet azonban sokat változott. Megjelent például a DVD, melyről eddig soha nem látott sebességgel olvasható le és továbbítható a képek sorozata, és így nem kellet ragaszkodni a váltott-soros képfrissítési formátumhoz.
Amikor évtizedekkel ezelőtt kidolgozták a televíziózás technikáját, minden szép és jó volt. Ennek oka, hogy a TV kicsi volt. A nem egészen 50 centis képátlójú készüléken megjelenő képet mindenki csodálatosnak látta, mert az elektronsugarak által felrajzolt sorok és a váltott-soros képfrissítés hibái túl kicsik, hogy ilyen kis képernyőn észlelhetők legyenek.
A képernyő méretének hatalmasra növekedésével viszont azonnal nyilvánvalóvá válnak a váltott-soros képfrissítés nem kívánt „mellékhatásai”, amikor a képen egy objektum éppen az első és a második félkép felrajzolása közötti időben mozdul el. (Ezt illusztrálják a mellékelt képkockák, melyek közül a felső és az alsó a két félkép képtartalmát mutatja, a középső a „fésűsödést” mutatja.)
Az elmozduló objektum egyik mozgásfázisát az első félkép, a következő mozgásfázist a második félkép rajzolja fel és az élesebb kontúrok mentén a megjelenő képen egyenes vonalak jelennek meg vagy ahogy a szakemberek mondják a kép „kirecéződik” vagy „fésűsödik”. Egy korszerűtlen 150 centis képátlójú vetítős TV-n vagy CRT projektorral vetített valóban nagyméretű képen a képsorok fésűsödése bizony bosszantó módon látható is.
Persze csak akkor, ha elég közelről szemléljük a képet, 9 méternél távolabbról nézve az említett 150 cm átlójú tökéletlen képet, az hibátlannak tűnhet. A házi-mozikban azonban a kellően nagyméretű kép érdekében, annak szélessége és az attól mért nézési távolság aránya nem haladja meg az 1:2-őt és ebből a távolságból nézve bizony elég nyilvánvalóak a váltott-soros képfrissítés „mellékhatásai”.
A helyzet az, hogy a 625 (525) soros váltott-soros képfrissítésű televíziós rendszert nem a nagyképernyős képmegjelenítéshez tervezték. S ami nagyszerűen működik egy 1,5 méterről nézett 50 centis TV-n, az egy igazán nagy képernyőn bizony igen lelombozóan hat.
A megoldás
A jobb nagyképernyős képmegjelenítés érdekében tehető legnagyobb lépés a váltott-soros képfrissítés kiküszöbölése. A váltott-soros képfrissítést elsősorban azért találták ki, hogy csökkenthessék a képinformáció átviteléhez szükséges sávszélességet, mivel a váltott-soros jellel csak a kép felét kell továbbítani egy időben. A helyzet azonban sokat változott. Megjelent például a DVD, melyről eddig soha nem látott sebességgel olvasható le és továbbítható a képek sorozata, és így nem kellet ragaszkodni a váltott-soros képfrissítési formátumhoz.
A progresszív képfrissítésről
A videó világának sokak számára rejtélyes számait (480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p) és a „váltott-soros” illetve „progresszív” képfrissítés mibenlétét igyekszik elmagyarázni ez a cikk.
A progresszív képfrissítésről
A progresszív képfrissítésre utaló 576p (480p) kompatibilitás igen jelentős előrelépést jelent a nagyképernyős képmegjelenítés során, de nem jelent lényeges különbséget a szokványos TV-k képmérete esetén. Ahhoz, hogy teljesen ki tudjuk használni a progresszív képfrissítés előnyeit, két dologra van szükség: az egyik egy megfelelő videojelforrás, mely képes progresszív jelet szolgáltatni, a másik egy nagyképernyős televízió vagy projektor, mely képes ezt a jelet fogadni és progresszív frissítéssel a képek sorát megjeleníteni.
A megfelelő jelforrások között ott találjuk a DVD lejátszókat, melyek rendelkeznek váltott-soros és progresszív (tipikusan analóg komponens Y, Pb, Pr vagy digitális HDMI) kimeneti jellel is.
Az 576p (480p) kompatibilis nagyképernyős képcsöves TV készülékek mellett a plazma és LCD TV-k valamint a digitális vetítők működési elvükből következően progresszív képfrissítéssel működnek és van is ilyen jel fogadására alkalmas bemenetük.
Felmerül a kérdés: hogy lehetséges progresszív módon megjeleníteni az olyan, hagyományos váltott-soros videoforrások jeleit, mint az analóg TV/kábel TV, a videomagnó stb.
Az összes progresszív képfrissítésű képmegjelenítő rendszer képes fogadni váltott-soros jeleket (pl. összetett és S-Video jelet) és azt a saját beépített progresszív átalakító (deinterlacer) vagy sorduplázó (line doubler) áramkörével a progresszív képmegjelenítésnek megfelelő jellé alakítani.
A sorduplázó vagy progresszív átalakító fogadja a TV/kábel TV, videomagnó vagy DVD lejátszó 576 (480) sorból álló váltott-soros jelét és újraegyesíti a páratlan és páros sorokat egy 576 (480) soros progresszív jellé. A sorok újraegyesítése során az átalakító figyeli a mozgásból eredő eltéréseket (ettől fésűsödnek a mozgó kontúrok) és ahol ilyet tapasztal interpolációval állítja elő a sorokat, kisimítva az éleket. Ezt az eljárást nevezik mozgáshoz alkalmazkodó (angolul motion adaptive) progresszív átalakításnak.
Ráadásul, mivel az egyes képek 1/25-öd (1/30-ad) másodpercenként követik egymást, a képmegjelenítő eszköz viszont 1/50-ed (1/60-ad) másodperc alatt pásztázza végig mind a 576 (480) sort, ezért kétszer egymás után lehet frissíteni a képet. Ezért van az, hogy a sorduplázó NEM a kép sorainak számát duplázza, hanem az 1/25-öd (1/30-ad) másodperc (a képváltási idő) alatt megkétszerezi a 576 (480) sor felrajzolásának számát. Mindez növeli a kép fényerejét és stabilitását is.
A talán legismertebb és legelterjedtebb progresszív átalakítási technológia a Faroudja DCDi™ (Directional Correlational De-interlacing). Ez a módszer arra is ügyel, hogy a képen átlósan keresztben futó mozgó élek reprodukálása során, az interpoláció következtében előálló parányi lépcsőket (lásd az alábbi ábrán a zászló csíkjait) kiküszöbölje.
A progresszív képfrissítésre utaló 576p (480p) kompatibilitás igen jelentős előrelépést jelent a nagyképernyős képmegjelenítés során, de nem jelent lényeges különbséget a szokványos TV-k képmérete esetén. Ahhoz, hogy teljesen ki tudjuk használni a progresszív képfrissítés előnyeit, két dologra van szükség: az egyik egy megfelelő videojelforrás, mely képes progresszív jelet szolgáltatni, a másik egy nagyképernyős televízió vagy projektor, mely képes ezt a jelet fogadni és progresszív frissítéssel a képek sorát megjeleníteni.
A megfelelő jelforrások között ott találjuk a DVD lejátszókat, melyek rendelkeznek váltott-soros és progresszív (tipikusan analóg komponens Y, Pb, Pr vagy digitális HDMI) kimeneti jellel is.
Az 576p (480p) kompatibilis nagyképernyős képcsöves TV készülékek mellett a plazma és LCD TV-k valamint a digitális vetítők működési elvükből következően progresszív képfrissítéssel működnek és van is ilyen jel fogadására alkalmas bemenetük.
Felmerül a kérdés: hogy lehetséges progresszív módon megjeleníteni az olyan, hagyományos váltott-soros videoforrások jeleit, mint az analóg TV/kábel TV, a videomagnó stb.
Az összes progresszív képfrissítésű képmegjelenítő rendszer képes fogadni váltott-soros jeleket (pl. összetett és S-Video jelet) és azt a saját beépített progresszív átalakító (deinterlacer) vagy sorduplázó (line doubler) áramkörével a progresszív képmegjelenítésnek megfelelő jellé alakítani.
A sorduplázó vagy progresszív átalakító fogadja a TV/kábel TV, videomagnó vagy DVD lejátszó 576 (480) sorból álló váltott-soros jelét és újraegyesíti a páratlan és páros sorokat egy 576 (480) soros progresszív jellé. A sorok újraegyesítése során az átalakító figyeli a mozgásból eredő eltéréseket (ettől fésűsödnek a mozgó kontúrok) és ahol ilyet tapasztal interpolációval állítja elő a sorokat, kisimítva az éleket. Ezt az eljárást nevezik mozgáshoz alkalmazkodó (angolul motion adaptive) progresszív átalakításnak.
Ráadásul, mivel az egyes képek 1/25-öd (1/30-ad) másodpercenként követik egymást, a képmegjelenítő eszköz viszont 1/50-ed (1/60-ad) másodperc alatt pásztázza végig mind a 576 (480) sort, ezért kétszer egymás után lehet frissíteni a képet. Ezért van az, hogy a sorduplázó NEM a kép sorainak számát duplázza, hanem az 1/25-öd (1/30-ad) másodperc (a képváltási idő) alatt megkétszerezi a 576 (480) sor felrajzolásának számát. Mindez növeli a kép fényerejét és stabilitását is.
A talán legismertebb és legelterjedtebb progresszív átalakítási technológia a Faroudja DCDi™ (Directional Correlational De-interlacing). Ez a módszer arra is ügyel, hogy a képen átlósan keresztben futó mozgó élek reprodukálása során, az interpoláció következtében előálló parányi lépcsőket (lásd az alábbi ábrán a zászló csíkjait) kiküszöbölje.
Mi a helyzet a HDTV-vel?
A videó világának sokak számára rejtélyes számait (480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p) és a „váltott-soros” illetve „progresszív” képfrissítés mibenlétét igyekszik elmagyarázni ez a cikk.
Mi van akkor, ha a képmegjelenítő is rendelkezik progresszív átalakítóval – mint ahogy a digitális vetítők valamint a plazma és LCD TV-k mindegyike – és a műsorforrásként alkalmazott DVD lejátszó is képes progresszív jelet előállítani?
Általánosságban a DVD lejátszó progresszív jele vezet jobb eredményre. Ennek oka, hogy a DVD lemezen digitálisan kódolva tárolt komponens 576i (480i) váltott-soros formátumot a DVD lejátszó, digitális tartományban alakítja át 576p (480p) progresszív formátummá, az analóg jellé alakítás előtt. Sőt, ha a lejátszó rendelkezik digitális videó kimenettel (HDMI) akkor az analóg jellé konvertálás is elmaradhat.
Ha nem használjuk a DVD lejátszó progresszív átalakítóját és egy analóg 576i (480i) váltott-soros jelet továbbítunk a digitális képmegjelenítőhöz, akkor az ezt először digitalizálja, és azon végzi el a progresszív átalakítást. Elvileg a D/A, A/D oda-vissza konvertálás ronthatja a jelet, ezzel nehezítve a képmegjelenítő progresszív átalakítójának dolgát, mely „kevesebb” adatból kénytelen végrehajtani feladatát. Ma azonban a D/A átalakítók már elég jók, és az is előfordulhat, hogy a projektor vagy plazma TV fejlettebb progresszív átalakítóval és videó processzorral rendelkezik, mint a DVD lejátszó. Szóval, ha ilyen helyzet elé kerülünk és nem csak az okoskodásokra akarunk hallgatni, a legjobb, ha kipróbáljuk melyik progresszív átalakító eredményez számunkra kielégítőbb képminőséget.
Mi a helyzet a HDTV-vel?
A nagyfelbontású azaz (High Definition Television) HDTV ma már kizárólag digitális műsorsugárzás két dologban tér el a hagyományos TV rendszertől. Az egyik, hogy sokkal több sorból állítja elő a képet, a másik, hogy a megszokott 4:3-hoz képest szélesebb, filmszerűbb 16:9-es képarányt alkalmaznak.
Az egyik elterjedt HDTV formátum a 1080i, azaz az 1080 váltott-soros rendszer, mely a páratlan, majd a páros sorok felrajzolásával frissíti a képet. Mivel sokkal több sorból áll a kép, ezért maguk a sorok és a mozgásból eredő mellékhatások is kevésbé láthatóak. Egy másik HDTV formátum a 720 soros progresszív képfrissítésű, vagyis a 720p, de kísérleteznek az 1080 soros progresszív képfrissítésű 1080p rendszerrel is. A Blu-ray Disc lemezeken pedig ez utóbbi a mozifilmektől átvett másodpercenként 24 képkockás 1080/24p (24p) formátumát alkalmazzák.
Kapcsolódó link:
Mi az a 24p, és mire jó?
Általánosságban a DVD lejátszó progresszív jele vezet jobb eredményre. Ennek oka, hogy a DVD lemezen digitálisan kódolva tárolt komponens 576i (480i) váltott-soros formátumot a DVD lejátszó, digitális tartományban alakítja át 576p (480p) progresszív formátummá, az analóg jellé alakítás előtt. Sőt, ha a lejátszó rendelkezik digitális videó kimenettel (HDMI) akkor az analóg jellé konvertálás is elmaradhat.
Ha nem használjuk a DVD lejátszó progresszív átalakítóját és egy analóg 576i (480i) váltott-soros jelet továbbítunk a digitális képmegjelenítőhöz, akkor az ezt először digitalizálja, és azon végzi el a progresszív átalakítást. Elvileg a D/A, A/D oda-vissza konvertálás ronthatja a jelet, ezzel nehezítve a képmegjelenítő progresszív átalakítójának dolgát, mely „kevesebb” adatból kénytelen végrehajtani feladatát. Ma azonban a D/A átalakítók már elég jók, és az is előfordulhat, hogy a projektor vagy plazma TV fejlettebb progresszív átalakítóval és videó processzorral rendelkezik, mint a DVD lejátszó. Szóval, ha ilyen helyzet elé kerülünk és nem csak az okoskodásokra akarunk hallgatni, a legjobb, ha kipróbáljuk melyik progresszív átalakító eredményez számunkra kielégítőbb képminőséget.
Mi a helyzet a HDTV-vel?
A nagyfelbontású azaz (High Definition Television) HDTV ma már kizárólag digitális műsorsugárzás két dologban tér el a hagyományos TV rendszertől. Az egyik, hogy sokkal több sorból állítja elő a képet, a másik, hogy a megszokott 4:3-hoz képest szélesebb, filmszerűbb 16:9-es képarányt alkalmaznak.
Az egyik elterjedt HDTV formátum a 1080i, azaz az 1080 váltott-soros rendszer, mely a páratlan, majd a páros sorok felrajzolásával frissíti a képet. Mivel sokkal több sorból áll a kép, ezért maguk a sorok és a mozgásból eredő mellékhatások is kevésbé láthatóak. Egy másik HDTV formátum a 720 soros progresszív képfrissítésű, vagyis a 720p, de kísérleteznek az 1080 soros progresszív képfrissítésű 1080p rendszerrel is. A Blu-ray Disc lemezeken pedig ez utóbbi a mozifilmektől átvett másodpercenként 24 képkockás 1080/24p (24p) formátumát alkalmazzák.
Kapcsolódó link:
Mi az a 24p, és mire jó?