Чересстрочное видео

Чересстрочное видео (также известное как чересстрочная развертка ) — это метод удвоения воспринимаемой частоты кадров видеодисплея без использования дополнительной полосы пропускания . Чересстрочный сигнал содержит два поля видеокадра, снятого последовательно. Это улучшает восприятие движения зрителем и уменьшает мерцание за счет использования характеристик зрительной системы человека. ^{[ 1 ]}

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

Чересстрочная развертка относится к одному из двух распространенных методов «рисования» видеоизображения на экране электронного дисплея (второй — прогрессивная развертка ) 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.

( дисплей на основе фазово-переменной строки PAL) телевизионный Например, сканирует 50 полей каждую секунду (25 нечетных и 25 четных). Два набора по 25 полей работают вместе, создавая полный кадр каждые 1/25 секунды (или 25 кадров в секунду ), но при чересстрочной развертке создается новый полукадр каждые 1/50 секунды (или 50 полей в секунду). . ^{[ 2 ]} Для отображения чересстрочного видео на дисплеях с прогрессивной разверткой воспроизведение применяет деинтерлейсинг к видеосигналу (что добавляет входную задержку ).

Европейский вещательный союз выступил против чересстрочного видео в производстве и радиовещании. Они рекомендуют 720p 50 кадров в секунду (кадров в секунду) для текущего формата производства и работают с отраслью над внедрением 1080p 50 в качестве перспективного производственного стандарта. 1080p 50 предлагает более высокое разрешение по вертикали, лучшее качество при более низких битрейтах и более простое преобразование в другие форматы, такие как 720p 50 и 1080i 50. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Основной аргумент заключается в том, что каким бы сложным ни был алгоритм деинтерлейсинга, артефакты в чересстрочном сигнале невозможно полностью устранить, поскольку некоторая информация теряется между кадрами.

Несмотря на аргументы против этого, ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Организации по телевизионным стандартам продолжают поддерживать чересстрочную развертку. Он по-прежнему включен в такие форматы передачи цифрового видео, 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

Прогрессивная развертка захватывает, передает и отображает изображение по пути, аналогичному тексту на странице — построчно, сверху вниз. Шаблон чересстрочной развертки на ЭЛТ-дисплее стандартной четкости также завершает такое сканирование, но за два прохода (два поля). При первом проходе отображаются первая и все нечетные 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 — это изображение, содержащее только половину строк, необходимых для составления полноценной картинки. Во времена ЭЛТ-дисплеев этому эффекту способствовало послесвечение люминофора дисплея.

Чересстрочная развертка обеспечивает полную детализацию по вертикали с той же полосой пропускания, которая требуется для полной прогрессивной развертки, но с удвоенной воспринимаемой частотой кадров и частотой обновления . Чтобы предотвратить мерцание, все системы аналогового вещания использовали чересстрочную развертку.

Идентификаторы формата, такие как 576i50 и 720p50, определяют частоту кадров для форматов с прогрессивной разверткой, но для чересстрочных форматов они обычно указывают частоту полей (которая в два раза превышает частоту 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 указания чересстрочных форматов, например, 480i60 — это 480i/30, 576i50 — это 576i/25, а 1080i50 — это 1080i/25. Это соглашение предполагает, что один полный кадр чересстрочного сигнала состоит из двух последовательных полей.

Преимущества чересстрочной развертки

Одним из наиболее важных факторов в аналоговом телевидении является полоса пропускания сигнала, измеряемая в мегагерцах. Чем больше пропускная способность, тем дороже и сложнее вся цепочка производства и вещания. Сюда входят камеры, системы хранения, системы вещания и системы приема: наземные, кабельные, спутниковые, интернет-дисплеи 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 видео с прогрессивной разверткой при аналогичной частоте кадров — например, 1080i со скоростью 60 полукадров в секунду по сравнению с 1080p с 30 полными кадрами). в секунду). Более высокая частота обновления улучшает внешний вид движущегося объекта, поскольку она 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, следовательно, не получают преимуществ от чересстрочной развертки — решения, которое уменьшает максимальную полосу пропускания видео до 5 МГц без снижения эффективной частоты развертки изображения до 60 Гц.

Учитывая фиксированную полосу пропускания и высокую частоту обновления, чересстрочное видео также может обеспечить более высокое пространственное разрешение, чем прогрессивная развертка. Например, чересстрочный HDTV с разрешением 1920×1080 пикселей и частотой кадров 60 Гц (известный как 1080i60 или 1080i/30) имеет такую же полосу пропускания, что и HDTV с прогрессивной разверткой 1280×720 пикселей и 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 современных стандартах цифрового телевидения, чересстрочная развертка приводит к дополнительной неэффективности. ^{[ 8 ]} 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 обеспечивает примерно ту же скорость передачи данных, что и сигнал 1080i50 (он же 1080i/25), ^{[ 4 ]} а 1080p50 на самом деле требует меньшей полосы пропускания, чтобы восприниматься как субъективно лучше, чем его эквивалент 1080i/25 (1080i50) при кодировании сцены «спортивного типа». ^{[ 9 ]}

Чересстрочную развертку можно использовать для создания 3D-телепрограмм, 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 существенных переделок существующего оборудования. Также можно использовать очки с затвором , очевидно, с требованием достижения синхронизации. Если для просмотра таких программ используется дисплей с прогрессивной разверткой, любая попытка деинтерлейсинга изображения сделает эффект бесполезным. Для очков с цветными фильтрами изображение должно быть либо буферизовано и отображено так, как если бы оно было прогрессивным, с чередующимися линиями с цветными клавишами, либо каждое поле должно быть удвоено и отображено в виде отдельных кадров. Последняя процедура — единственный способ подогнать затворные очки к прогрессивному дисплею.

Проблемы с чересстрочной разверткой

Когда кто-то смотрит чересстрочное видео на прогрессивном мониторе с плохим (или отсутствующим) деинтерлейсом, он может увидеть «причесывание» в движении между двумя полями одного кадра.

Изображение движущейся автомобильной шины, чересстрочное расчесывание уменьшено за счет перестановки четного и нечетного полей по оси X. Другое поле сдвинуто на 16 пикселей вправо, что уменьшило зачёсывание на бампере и контуре шины, но повернувшийся между полями колпак ступицы имеет заметное зачесывание.

Чересстрочное видео предназначено для захвата, хранения, передачи и отображения в одном и том же чересстрочном формате. Поскольку каждый чересстрочный видеокадр представляет собой два поля, снятых в разные моменты времени, в чересстрочных видеокадрах могут проявляться артефакты движения, известные как эффекты чересстрочной развертки или расчесывание , если записанные объекты движутся достаточно быстро, чтобы находиться в разных положениях при захвате каждого отдельного поля. Эти артефакты могут быть более заметными, когда чересстрочное видео отображается с меньшей скоростью, чем оно было записано, или в виде неподвижных кадров.

Хотя существуют простые методы получения удовлетворительных прогрессивных кадров из чересстрочного изображения, например, путем удвоения строк одного поля и пропуска другого (уменьшение вертикального разрешения вдвое) или сглаживания изображения по вертикальной оси, чтобы скрыть некоторые расчесывания, иногда существуют методы, дающие результаты, намного превосходящие эти. Если между двумя полями происходит движение только вбок (ось X), и это движение равномерно по всему кадру, можно выровнять линии развертки и обрезать левый и правый концы, выходящие за пределы площади кадра, для получения визуально удовлетворительного изображения. Незначительное движение оси Y можно исправить аналогичным образом, выровняв строки 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 коррекция выравнивания только по оси X или Y или обе, большинство артефактов будет возникать по краям изображения. Однако даже эти простые процедуры требуют отслеживания движения между полями, а вращающийся или наклоняемый объект, а также объект, который движется по оси Z (от камеры или к камере), все равно будет вызывать расчесывание, возможно, даже выглядящее хуже, чем если бы поля были подключился более простым способом. Некоторый Процессы деинтерлейсинга позволяют анализировать каждый кадр индивидуально и выбирать лучший метод. Лучшее и единственно идеальное преобразование в таких случаях — рассматривать каждый кадр как отдельное изображение, но это не всегда возможно. Для преобразования частоты кадров и масштабирования было бы идеально удвоить каждое поле, чтобы получить двойную скорость прогрессивных кадров, выполнить повторную выборку кадров до желаемого разрешения, а затем повторно сканировать поток с желаемой скоростью, либо в прогрессивном, либо в чересстрочном режиме. .

Интерлайн твиттер

Чересстрочная развертка создает потенциальную проблему, называемую межстрочным твиттером , разновидностью муара . Этот эффект сглаживания проявляется только при определенных обстоятельствах — когда объект содержит вертикальные детали, приближающиеся к горизонтальному разрешению видеоформата. Например, куртка в тонкую полоску на ведущем новостей может произвести эффект мерцания. Это твиттер . По этой причине профессионалы телевидения избегают ношения одежды с тонкими полосатыми узорами. Профессиональные видеокамеры или системы компьютерной обработки изображений применяют фильтр нижних частот к вертикальному разрешению сигнала, чтобы предотвратить межстрочный твит.

Межстрочный твиттер — основная причина того, что чересстрочная развертка менее подходит для компьютерных дисплеев. Каждая строка развертки на мониторе компьютера с высоким разрешением обычно отображает отдельные пиксели, каждый из которых не охватывает строку развертки выше или ниже. Когда общая частота кадров с чересстрочной разверткой 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, как и следовало ожидать. прогрессивного дисплея с частотой 60 Гц, но затем следует 1/60 секунды темноты (пока сканируется противоположное поле), что снижает частоту обновления построчно/попиксельно до 30 кадров в секунду с вполне очевидным мерцанием.

Чтобы избежать этого, стандартные телевизоры с чересстрочной разверткой обычно не отображают четкие детали. Когда компьютерная графика появляется на стандартном телевизоре, экран либо обрабатывается так, как если бы его разрешение было вдвое меньше реального (или даже ниже), либо визуализировалось с полным разрешением, а затем подвергалось фильтру нижних частот по вертикали. направлении (например, тип «размытие в движении» с расстоянием в 1 пиксель, который смешивает каждую линию на 50% со следующей, сохраняя степень полного позиционного разрешения и предотвращая очевидную «блочность» простого удвоения линий, в то же время фактически уменьшая мерцание до меньше, чем можно было бы достичь при более простом подходе). Если текст отображается, он достаточно велик, чтобы любые горизонтальные линии имели высоту не менее двух строк развертки. Большинство шрифтов для телевизионных программ имеют широкие жирные штрихи и не содержат мелких засечек , которые сделали бы твиттер более заметным; кроме того, современные генераторы символов применяют определенную степень сглаживания, которая имеет эффект расширения строк, аналогичный вышеупомянутому полнокадровому фильтру нижних частот.

Пример чересстрочной развертки (Примечание: высокая частота мерцания)

Деинтерлейсинг

Плазменные панели ALiS и старые ЭЛТ могут напрямую отображать чересстрочное видео, но современные компьютерные видеодисплеи и телевизоры в основном основаны на технологии ЖК-дисплеев, в которых в основном используется прогрессивная развертка.

Для отображения чересстрочного видео на дисплее с прогрессивной разверткой требуется процесс, называемый деинтерлейсингом . Это несовершенный метод, который обычно снижает разрешение и вызывает различные артефакты, особенно в областях с движущимися объектами. Обеспечение наилучшего качества изображения для чересстрочных видеосигналов требует дорогостоящих и сложных устройств и алгоритмов. Что касается 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) особенно редка, учитывая его большую более низкая частота строчной развертки по сравнению с типичными аналоговыми компьютерными видеорежимами «VGA» или более высокими. Вместо этого для воспроизведения чересстрочного видео с DVD, цифрового файла или аналоговой карты захвата на дисплее компьютера требуется определенная форма деинтерлейсинга в программном обеспечении проигрывателя и/или графическом оборудовании, которое часто использует очень простые методы 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 современных телевизорах используется система интеллектуальной экстраполяции дополнительной информации, которая будет присутствовать в прогрессивном сигнале полностью из чересстрочного оригинала. Теоретически: это должна быть 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 (обычно вещательное видео), поскольку они не одинаковы от поля к полю. С другой стороны, чересстрочные сигналы с высокой скоростью передачи данных, например, от видеокамер HD, работающих в режиме с самой высокой скоростью передачи данных, работают хорошо.

Алгоритмы деинтерлейсинга временно сохраняют несколько кадров чересстрочных изображений, а затем экстраполируют данные дополнительных кадров, чтобы создать плавное изображение без мерцания. Такое хранение и обработка кадров приводит к небольшой задержке отображения , которая заметна в бизнес-салонах с большим количеством выставленных различных моделей. В отличие от старого необработанного сигнала NTSC, не все экраны следят за движением идеально синхронно. Некоторые модели обновляются немного быстрее или медленнее, чем другие. Аналогично, звук может иметь эффект эха из-за различных задержек обработки.

История

Когда была разработана кинопленка, киноэкран должен был освещаться с высокой интенсивностью, чтобы предотвратить видимое мерцание . Точная необходимая частота зависит от яркости — 50 Гц (едва) приемлемо для небольших дисплеев с низкой яркостью в тускло освещенных помещениях, тогда как 80 Гц или более могут быть необходимы для ярких дисплеев, которые распространяются на периферийное зрение. Решение для фильма заключалось в том, чтобы проецировать каждый кадр пленки трижды с помощью трехлепесткового затвора: фильм, снятый со скоростью 16 кадров в секунду, освещал экран 48 раз в секунду. Позже, когда стала доступна звуковая пленка, более высокая скорость проецирования (24 кадра в секунду) позволила двухлопастному затвору производить освещение 48 раз в секунду — но только в проекторах, неспособных проецировать с более низкой скоростью.

Это решение нельзя было использовать для телевидения. Чтобы сохранить полный видеокадр и отобразить его дважды, требуется буфер кадров — электронная память ( ОЗУ ), достаточный для хранения видеокадра. Этот метод стал возможен только в конце 1980-х годов с появлением цифровых технологий. на экране, Кроме того, чтобы избежать интерференции вызванной студийным освещением, и ограничений технологии электронных ламп, необходимо, чтобы ЭЛТ для телевидения сканировались на частоте сети переменного тока . (Это было 60 Гц в США, 50 Гц в Европе.)

С 1914 года было предложено несколько различных патентов на чересстрочную развертку в контексте передачи неподвижных или движущихся изображений, но лишь немногие из них оказались практически осуществимыми. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} В 1926 году Улисес Арманд Санабриа продемонстрировал телевидение 200 000 человек, присутствовавших на Всемирной выставке радио в Чикаго. Система Санабрии сканировалась механически с использованием диска Нипкова «тройного чересстрочной развертки» с тремя смещенными спиралями и, таким образом, представляла собой схему 3:1, а не обычную 2:1. Он работал с передачей 45-строчных изображений со скоростью 15 кадров в секунду. При 15 кадрах в секунду и чересстрочной развертке 3:1 частота кадров составляла 45 полей в секунду, что давало (на тот момент) очень стабильное изображение. Он не подавал заявку на патент на свое чересстрочное сканирование до мая 1931 года. ^{[ 12 ]}

В 1930 году немецкий Telefunken инженер Фриц Шретер впервые сформулировал и запатентовал концепцию разделения одного кадра изображения на последовательные чересстрочные строки, основываясь на своих более ранних экспериментах с фототелеграфией. ^{[ 10 ]}^{[ 13 ]} В США RCA инженер Рэндалл К. Баллард запатентовал ту же идею в 1932 году, первоначально с целью переформатирования звукового фильма для телевидения, а не для передачи живого изображения. ^{[ 10 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} Коммерческое внедрение началось в 1934 году, когда экраны электронно-лучевых трубок стали ярче, увеличив уровень мерцания, вызванного прогрессивным (последовательным) сканированием. ^{[ 11 ]}

В 1936 году, когда Великобритания устанавливала аналоговые стандарты, ранняя электроника привода ЭЛТ на основе термоэмиссионных клапанов могла сканировать только со скоростью около 200 строк за 1/50 секунды (т.е. примерно с частотой повторения 10 кГц для сигнала пилообразного горизонтального отклонения). Используя чересстрочную развертку, можно наложить пару полей по 202,5 строки, чтобы получить более четкий кадр из 405 строк (примерно 377 строк используется для фактического изображения, и еще меньше их видно на рамке экрана; говоря современным языком, стандартом будет «377i»). ). Частота кадровой развертки осталась 50 Гц, но видимая детализация заметно улучшилась. В результате эта система заменила 240-строчную механическую систему прогрессивной развертки Джона Логи Бэрда , которая также проходила испытания в то время.

Начиная с 1940-х годов, усовершенствования в технологиях позволили США и остальной Европе внедрить системы, использующие все более высокие частоты строчной развертки и большую полосу пропускания радиосигнала для получения большего количества строк при той же частоте кадров, тем самым достигая лучшего качества изображения. Однако в основе всех этих систем лежали основы чересстрочной развертки. США приняли 525-строчную систему, позже включив в нее составной цветовой стандарт, известный как NTSC , Европа приняла 625-строчную систему, а Великобритания перешла от своей своеобразной 405-строчной системы к (намного более похожей на американскую) 625, чтобы избежать необходимости разработки (полностью) уникальный метод цветного телевидения. Франция перешла со своей столь же уникальной монохромной системы с 819 строками на более европейский стандарт - 625. Европа в целом, включая Великобританию, затем приняла стандарт кодирования цвета PAL , который по существу был основан на NTSC, но инвертировал фазу несущей цвета с каждой строкой. (и кадр), чтобы нейтрализовать фазовые сдвиги, искажающие оттенки, которые преследуют передачи NTSC. Вместо этого Франция приняла свою собственную уникальную систему с двумя FM-несущими. Система SECAM , 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 основного видеостандарта — NTSC для 525i/60, PAL/SECAM для 625i/50 — существует несколько случаев инверсий или других модификаций; например, цвет PAL используется в других 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 волнового диапазона вещания NTSC, или NTSC расширяется до 4,43 МГц PAL.

Чересстрочная развертка была повсеместно распространена 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 прогрессивное, так и чересстрочное изображение независимо от их первоначального назначения, при условии, что горизонтальные и вертикальные частоты совпадают, поскольку техническая разница заключается просто в том, что либо начинается/заканчивается цикл вертикальной синхронизации на полпути вдоль строки развертки. каждый второй кадр (чересстрочная развертка) или всегда синхронизироваться прямо в начале/конце строки (прогрессивная развертка). Чересстрочная развертка по-прежнему используется для большинства телевизоров стандартной четкости и 1080i стандарта вещания HDTV , но не для ЖК-дисплеев , микрозеркал ( DLP ) или большинства плазменных дисплеев ; эти дисплеи не используют растровое сканирование для создания изображения (их панели по-прежнему могут обновляться в режиме сканирования слева направо и сверху вниз, но всегда постепенно, и не обязательно с той же скоростью, что и входной сигнал), и поэтому не может извлечь выгоду из чересстрочной развертки (когда более старые ЖК-дисплеи используют систему «двойного сканирования» для обеспечения более высокого разрешения с технологией более медленного обновления, вместо этого панель разделена на две части). соседние половины, которые обновляются одновременно ): на практике они должны управляться сигналом прогрессивной развертки. Схема деинтерлейсинга для получения прогрессивной развертки обычного чересстрочного телевизионного сигнала может увеличить стоимость телевизора с такими дисплеями. В настоящее время на рынке HDTV доминируют прогрессивные дисплеи.

Интерлейс и компьютеры

В 1970-х годах компьютеры и домашние видеоигровые системы начали использовать телевизоры в качестве устройств отображения. На тот момент 480-строчный сигнал NTSC значительно превосходил графические возможности недорогих компьютеров, поэтому в этих системах использовался упрощенный видеосигнал, в котором каждое видеополе сканировалось непосредственно поверх предыдущего, а не каждой строки между двумя строками. предыдущего поля, а также относительно небольшое количество пикселей по горизонтали. Это ознаменовало возвращение прогрессивной развертки , невиданной с 1920-х годов. Поскольку каждое поле само по себе стало полным кадром, в современной терминологии это будет называться 240p для наборов NTSC и 288p для PAL . Хотя потребительским устройствам было разрешено создавать такие сигналы, правила вещания запрещали телевизионным станциям 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 позволило более прямое соединение между графической системой компьютера и ЭЛТ.

К середине 1980-х годов компьютеры переросли эти видеосистемы и нуждались в более совершенных дисплеях. Большинство домашних и простых офисных компьютеров страдали от использования старого метода сканирования, при котором максимальное разрешение дисплея составляло около 640x200 (или иногда 640x256 в регионах с частотой 625 строк и 50 Гц), что приводило к сильному искажению формы высоких и узких пикселей , что делало отображение текста высокого разрешения рядом с изображениями реалистичных пропорций затруднено (режимы логических «квадратных пикселей» были возможны, но только при низких разрешениях 320x200 или меньше). Решения разных компаний сильно различались. Поскольку сигналы монитора ПК не нужно было транслировать, они могли потреблять гораздо большую полосу пропускания, чем 6, 7 и 8 МГц , которыми ограничивались сигналы NTSC и PAL. IBM Адаптер монохромного дисплея и адаптер расширенной графики , а также видеокарта Hercules и оригинальный компьютер Macintosh генерировали видеосигналы с разрешением от 342 до 350p, частотой от 50 до 60 Гц и полосой пропускания примерно 16 МГц, некоторые улучшенные клоны ПК , такие как AT&T 6300 (также известный как Olivetti M24 ), а также компьютеры, изготовленные для внутреннего рынка Японии, вместо этого управляли частотой 400p на частоте около 24 МГц, а Atari ST увеличила эту частоту до 71 Гц с полосой пропускания 32 МГц - все это требовало выделенного высокочастотного (и обычно одномодовые, т.е. не «видео»-совместимые) мониторы из-за их повышенной скорости передачи данных. Вместо этого Commodore Amiga создавала настоящий чересстрочный сигнал RGB 480i60/576i50 со скоростью вещательного видео (и с полосой пропускания 7 или 14 МГц), подходящий для кодирования NTSC/PAL (где он плавно прореживался до 3,5 ~ 4,5 МГц). Эта способность (плюс встроенная генлокация ) привела к тому, что Amiga доминировала в области видеопроизводства до середины 1990-х годов, но режим чересстрочного отображения вызывал проблемы с мерцанием в более традиционных приложениях для ПК, где требуется однопиксельная детализация, с «устранением мерцания». «Периферийные устройства с удвоением сканирования и высокочастотные мониторы RGB (или собственный специализированный монитор Commodore с преобразованием сканирования A2024) являются популярными, хотя и дорогими покупками среди опытных пользователей. В 1987 году было представлено VGA , на котором вскоре были стандартизированы ПК, а также линейка Apple Macintosh II , которая предлагала дисплеи с аналогичным, а затем превосходящим разрешением и глубиной цвета, при этом конкуренция между этими двумя стандартами (а позже и квазистандартами ПК, такими как XGA и SVGA) быстро набирала обороты. Качество отображения доступно как профессиональным, так и домашним пользователям.

В конце 1980-х и начале 1990-х производители мониторов и видеокарт представили новые стандарты высокого разрешения, которые снова включали чересстрочную развертку. Эти мониторы работали на более высоких частотах сканирования, обычно допуская частоту поля от 75 до 90 Гц (т.е. частоту кадров от 37,5 до 45 Гц), и, как правило, использовали люминофоры с более длительным послесвечением в своих ЭЛТ, все из которых были предназначены для устранения проблем с мерцанием и мерцанием. . Такие мониторы оказались в целом непопулярными, за исключением специализированных приложений сверхвысокого разрешения, таких как CAD и DTP , которые требовали как можно большего количества пикселей, при этом чересстрочная развертка была неизбежным злом и лучше, чем попытка использовать эквиваленты с прогрессивной разверткой. Хотя мерцание часто не было сразу заметно на этих дисплеях, напряжение глаз и отсутствие фокусировки, тем не менее, становились серьезной проблемой, а компромиссом в пользу более длительного послесвечения было снижение яркости и плохая реакция на движущиеся изображения, оставляющие после себя видимые и часто бесцветные следы. . Эти цветные следы были незначительным раздражением для монохромных дисплеев и, как правило, более медленными обновлениями экранов, используемых для целей проектирования или запросов к базе данных, но гораздо более неприятными для цветных дисплеев и более быстрых движений, присущих все более популярным оконным операционным системам, поскольку а также полноэкранная прокрутка в текстовых процессорах WYSIWYG, электронных таблицах и, конечно же, в динамичных играх. Кроме того, регулярные тонкие горизонтальные линии, характерные для ранних графических интерфейсов, в сочетании с низкой глубиной цвета, что означало, что элементы окна, как правило, были высококонтрастными (действительно, часто совершенно черно-белыми), делали мерцание еще более очевидным, чем при видео с более низкой частотой кадров. приложения. Поскольку быстрый технологический прогресс сделал его практичным и доступным, всего через десять лет после появления первых обновлений чересстрочной развертки сверхвысокого разрешения для IBM PC, обеспечивающих достаточно высокие тактовые частоты пикселей и скорость горизонтальной развертки для режимов прогрессивной развертки высокого разрешения в первых профессиональных а затем и дисплеев потребительского уровня, от этой практики вскоре отказались. До конца 1990-х годов мониторы и видеокарты вместо этого отлично играли в том, что их самые высокие заявленные разрешения были «не чересстрочными», даже там, где общая частота кадров едва ли была выше, чем в чересстрочных режимах (например, SVGA при 56p). по сравнению с 43i по 47i), и обычно включает 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 полосы пропускания сигнала. Благодаря этому опыту индустрия ПК сегодня выступает против чересстрочной развертки в HDTV, лоббирует стандарт 720p и продолжает настаивать на принятии 1080p (с частотой 60 Гц для стран с устаревшей системой NTSC и 50 Гц для PAL); тем не менее, 1080i остается наиболее распространенным разрешением вещания HD, хотя бы по соображениям обратной совместимости со старым оборудованием HDTV, которое не может поддерживать 1080p, а иногда даже 720p, без добавления внешнего масштабатора, аналогично тому, как и почему большинство ориентированных на SD-изображений устройств. цифровое вещание по-прежнему опирается на устаревшие MPEG2, Стандарт встроенный, например, в DVB-T .

См. также

1080i : телевидение высокой четкости (HDTV) в цифровом формате со стандартным соотношением сторон 16:9 (широкоэкранное).
480i : чересстрочное видео стандартной четкости, обычно используемое в традиционно NTSC странах (Север и некоторые его части).
576i : стандартной четкости чересстрочное видео традиционно использующих PAL и SECAM . , обычно используемое в странах Южной Америки и Японии,
Деинтерлейсинг : преобразование чересстрочного видеосигнала в не чересстрочный.
Поле (видео) : в чересстрочном видео одно из множества неподвижных изображений отображается последовательно, чтобы создать иллюзию движения на экране.
Федеральный стандарт 1037C : определяет чересстрочную развертку.
Прогрессивная развертка : противоположность чересстрочной развертки; изображение отображается построчно.
Прогрессивный сегментированный кадр : схема, предназначенная для получения, хранения, изменения и распространения видео с прогрессивной разверткой с использованием чересстрочного оборудования и носителей.
Telecine : метод преобразования частоты кадров фильма в частоту кадров телевидения с использованием чересстрочной развертки.
Форматы движущихся изображений
Разрыв экрана
Вобуляция : вариант чересстрочной развертки, используемый в DLP-дисплеях.

Ссылки

^ «Чересстрочное сканирование», Рудольф Ф. Граф (редактор), «Современный словарь электроники», Говард В. Сэмс, 1968
^ «Переплетение» . Видеогид Люка. Архивировано из оригинала 5 апреля 2014 года . Проверено 5 апреля 2014 г.
^ «EBU R115-2005: БУДУЩИЕ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ» (PDF) . ЭБУ. Май 2005 г. Архивировано (PDF) из оригинала 26 марта 2009 г. Проверено 24 мая 2009 г.
^ Jump up to: ^а ^б «10 вещей, которые вам нужно знать о… 1080p/50» (PDF) . ЭБУ. Сентябрь 2009 года . Проверено 26 июня 2010 г.
^ Филип Лавен (25 января 2005 г.). «Технический обзор EBU № 300 (октябрь 2004 г.)» . ЭБУ. Архивировано из оригинала 7 июня 2011 года.
^ Филип Лавен (26 января 2005 г.). «Технический обзор EBU №301» . ЭБУ. Архивировано из оригинала 16 июня 2006 года.
^ «Руководство по деинтерлейсингу» . Ручной тормоз . Архивировано из оригинала 11 мая 2012 г. Проверено 12 июля 2012 г.
^ «HDTV и Министерство обороны» . Архивировано из оригинала 18 октября 1999 года . Проверено 14 марта 2019 г.
^ Хоффманн, Ганс; Итагаки, Такебуми; Вуд, Дэвид; Алоис, Бок (4 декабря 2006 г.). «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) . Транзакции IEEE по радиовещанию, Vol. 52, № 4 . Проверено 8 сентября 2011 г. 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 видеосигналов с прогрессивной разверткой по сравнению с чересстрочной разверткой.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Янкович, Марек (2023), «Чересстрочная развертка: первый метод сжатия видео» , Медиа-эпиграфия сжатия видео , Чам: Springer International Publishing, стр. 77–119, номер документа : 10.1007/978-3-031-33215-9_3 , ISBN 978-3-031-33214-2 , получено 23 ноября 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б Р.В. Бернс, Телевидение: Международная история лет становления , ИЭПП, 1998, стр. 425. ISBN 978-0-85296-914-4 .
^ Jump up to: ^а ^б Маршалл, Пол. «Чересстрочная развертка – скрытая история технологии сжатия видео 1920-х годов» . Группа сохранения радиовещательной техники . Проверено 28 февраля 2023 г.
^ Зарегистрировано патентным бюро Германской империи, патент №. 574085.
^ «Пионер в электронике» . Коллекция Дэвида Сарнова . Архивировано из оригинала 21 августа 2006 г. Проверено 27 июля 2006 г.
^ Патент США 2152234 . Уменьшение мерцания занимает лишь четвертое место в списке задач изобретения.

Внешние ссылки

Поля: почему видео существенно 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 PAL и NTSC и как оцифровываются PAL и NTSC.
100FPS.COM* – чересстрочная/деинтерлейсинг видео
Чересстрочная/прогрессивная развертка — компьютер или видео
Теория дискретизации и синтез чересстрочного видео
Чересстрочный против прогрессивного

[1] «Чересстрочное сканирование», Рудольф Ф. Граф (редактор), «Современный словарь электроники», Говард В. Сэмс, 1968

[2] «Переплетение» . Видеогид Люка. Архивировано из оригинала 5 апреля 2014 года . Проверено 5 апреля 2014 г.

[EBU_TR115-3] «EBU R115-2005: БУДУЩИЕ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ» (PDF) . ЭБУ. Май 2005 г. Архивировано (PDF) из оригинала 26 марта 2009 г. Проверено 24 мая 2009 г.

[EBU_No1_1080p50-4] Jump up to: ^а ^б «10 вещей, которые вам нужно знать о… 1080p/50» (PDF) . ЭБУ. Сентябрь 2009 года . Проверено 26 июня 2010 г.

[EBU_TR300-5] Филип Лавен (25 января 2005 г.). «Технический обзор EBU № 300 (октябрь 2004 г.)» . ЭБУ. Архивировано из оригинала 7 июня 2011 года.

[EBU_TR301-6] Филип Лавен (26 января 2005 г.). «Технический обзор EBU №301» . ЭБУ. Архивировано из оригинала 16 июня 2006 года.

[7] «Руководство по деинтерлейсингу» . Ручной тормоз . Архивировано из оригинала 11 мая 2012 г. Проверено 12 июля 2012 г.

[8] «HDTV и Министерство обороны» . Архивировано из оригинала 18 октября 1999 года . Проверено 14 марта 2019 г.

[EBU_Detailed_1080p50-9] Хоффманн, Ганс; Итагаки, Такебуми; Вуд, Дэвид; Алоис, Бок (4 декабря 2006 г.). «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) . Транзакции IEEE по радиовещанию, Vol. 52, № 4 . Проверено 8 сентября 2011 г. 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 видеосигналов с прогрессивной разверткой по сравнению с чересстрочной разверткой.

[:0-10] Jump up to: ^а ^б ^с Янкович, Марек (2023), «Чересстрочная развертка: первый метод сжатия видео» , Медиа-эпиграфия сжатия видео , Чам: Springer International Publishing, стр. 77–119, номер документа : 10.1007/978-3-031-33215-9_3 , ISBN 978-3-031-33214-2 , получено 23 ноября 2023 г.

[:1-11] Jump up to: ^а ^б Р.В. Бернс, Телевидение: Международная история лет становления , ИЭПП, 1998, стр. 425. ISBN 978-0-85296-914-4 .

[:2-12] Jump up to: ^а ^б Маршалл, Пол. «Чересстрочная развертка – скрытая история технологии сжатия видео 1920-х годов» . Группа сохранения радиовещательной техники . Проверено 28 февраля 2023 г.

[13] Зарегистрировано патентным бюро Германской империи, патент №. 574085.

[Ballard-14] «Пионер в электронике» . Коллекция Дэвида Сарнова . Архивировано из оригинала 21 августа 2006 г. Проверено 27 июля 2006 г.

[15] Патент США 2152234 . Уменьшение мерцания занимает лишь четвертое место в списке задач изобретения.

[avs-16] Jump up to: ^a ^b Also used in China's DVB-S/S2 network.

[mobaho-17] Jump up to: ^a ^b Defunct.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[note 1]

[note 2]