Точечное сканирование

Увеличенная деталь из видеоисточника, демонстрирующая размытие точек. Обратите внимание на характерный шахматный узор на вертикальных краях между желтыми и синими областями.

Сканирование точек (также известное как сканирование цветности или перекрестная яркость ) ^[1]^[2] Это визуальный дефект стандартов цветного аналогового видео, когда сигналы передаются как композитное видео , как в наземном телевещании . Он состоит из движущихся шахматных узоров, которые появляются вдоль горизонтальных цветовых переходов (вертикальных краев). Это происходит в результате интермодуляции или перекрестных помех между компонентами цветности и яркости сигнала, которые несовершенно мультиплексированы в частотной области . ^[2]

Этот термин больше связан с NTSC . системой аналогового цветного телевидения ^[3] но также присутствует в PAL (см. Цветовые точки ). Хотя интерференционные картины немного различаются в зависимости от используемой системы , они имеют одну и ту же причину и применяются одни и те же общие принципы. ^[4] Сопутствующий эффект — растекание цвета или артефакты радуги — обсуждается ниже. ^[5]

Описание

Проблемы интермодуляции или перекрестных помех принимают две формы:

вмешательство цветности в яркость (цветность интерпретируется как яркость),
Яркостная интерференция в цветности.

Сползание точек наиболее заметно, когда цветность передается с широкой полосой пропускания , так что ее спектр хорошо попадает в полосу частот, используемую сигналом яркости в композитном видеосигнале. Это приводит к тому, что высокочастотные детали цветности при цветовых переходах интерпретируются как детали яркости. ^[1]

Некоторые (в основном старые) игровые консоли и домашние компьютеры используют нестандартные фазы цветовой синхронизации , в результате чего создается сканирование точек, которое выглядит совсем иначе, чем в вещании NTSC или PAL . В этих случаях эффект более заметен из-за насыщенных цветов и мелких деталей в пикселях, которые обычно присутствуют в компьютерной графике. ^{[ нужна ссылка ]}

Противоположная проблема — яркостная интерференция в цветности — появление цветного шума в областях изображения с высоким уровнем детализации. Это происходит из-за того, что высокочастотные детали яркости пересекают частоты, используемые каналом цветности, и создают ложную окраску, известную как растекание цвета или радужные артефакты . ^[5] Вылет за обрез также может затруднить чтение текста с узкими интервалами. Некоторые компьютеры, такие как Apple II или IBM PC с графикой CGA, использовали это для генерации цвета (см. Составные цвета артефактов ).

История

Сканирование точек уже давно признано профессионалами проблемой с момента создания композитного видео . Когда в 1950-х годах был принят стандарт NTSC, телевизионные инженеры поняли, что теоретически возможно разработать фильтр для правильного разделения сигналов яркости и цветности. Однако электроника того времени на основе электронных ламп не позволяла использовать какой-либо экономически эффективный метод реализации гребенчатого фильтра . Таким образом, первые цветные телевизоры использовали только режекторные фильтры , которые отсекали яркость на частоте 3,5 МГц. Это эффективно уменьшило полосу пропускания яркости (обычно 4 МГц) до ширины полосы цветности, что привело к значительному растеканию цветов. ^{[ почему? ]}.

Гребенчатые фильтры

К 1970-м годам в телевизорах начала использоваться полупроводниковая электроника , и появились первые гребенчатые фильтры. Это совпадает с появлением лазерных дисков и других высококачественных носителей, которые делают проблему заметной для общественности. Однако гребенчатые фильтры были дорогими, и их использовали только телевизоры высокого класса, в то время как в большинстве цветных телевизоров продолжали использоваться режекторные фильтры.

К 1990-м годам произошло дальнейшее развитие с появлением трехлинейных цифровых гребенчатых фильтров. ^[6] Фильтр этого типа использует компьютер для анализа сигнала NTSC по трем строкам сканирования за раз и определения наилучшего места для размещения цветности и яркости. ^[7] В этот период цифровые фильтры стали стандартом для телевизоров высокого класса, в то время как старые аналоговые фильтры начали появляться в более дешевых моделях (хотя режекторные фильтры все еще широко использовались). Современные телевизоры высокой четкости и устройства захвата изображения гораздо лучше справляются с устранением ползания точек, чем традиционные ЭЛТ-телевизоры и более ранние ЖК-телевизоры .

Однако ни один гребенчатый фильтр не может полностью устранить артефакты NTSC, и единственное комплексное решение проблемы обхода точек — это не использовать композитное видео NTSC или PAL, поддерживать сигналы отдельно, используя вместо этого соединения S-Video или компонентного видео , или кодировать сигнал цветности иначе, как в SECAM или любом современном стандарте цифрового видео , при условии, что исходное видео никогда не обрабатывалось с использованием какой-либо видеосистемы, уязвимой для сканирования точек.

Другие решения

Некоторые консоли, такие как PlayStation 3, имеют встроенный фильтр, который практически полностью подавляет сканирование точек и «эффект радуги». ^[8] Так что технически возможно без использования встроенного ТВ-фильтра убрать этот негативный эффект в композитном видеосигнале как в сигналах NTSC, так и в PAL.

Аналогичным образом Colour-plus , технология, являющаяся частью стандарта PALplus, представленного в 1993 году, обеспечивает более чистое разделение яркости и цветности в приемнике PALplus. Он используется с сигналами с высокими частотами горизонтальной яркости (3 МГц), которые имеют общий спектр с сигналами цветности. Улучшено цветное изображение как на стандартных приемниках, так и на приемниках PALplus. ^[9]

Восстановление цвета

На монохромных пленочных записях программ цветного телевидения может наблюдаться сканирование точек, и начиная с 2008 года это используется для восстановления исходной информации о цвете в процессе, называемом восстановлением цвета . ^[10]^[11]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б «Точечное сканирование» . Атлас артефактов AV . 20 июля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Определение точечного сканирования» . ПКМАГ .
^ Ли, Джи Вон; Ли, Хён Сын; Пак, Рэ-Хонг; Ким, Сонхи (26 мая 2007 г.). «Уменьшение точечных и радужных артефактов в видео NTSC» . Транзакции IEEE по бытовой электронике . 53 (2): 740–748. дои : 10.1109/TCE.2007.381754 . S2CID 24729029 – через IEEE Xplore.
^ Демщина, Михаил. «Видеоартефакты — точечное сканирование» . www.michaeldvd.com.au .
^ Jump up to: ^а ^б Вон, ЛИ Джи; Хён Сын, ЛИ; Рэ-Хонг, Пак; Сонхи, КИМ (26 мая 2007 г.). «Уменьшение точечных и радужных артефактов в видео NTSC» . Транзакции IEEE по бытовой электронике . 53 (2): 740–748. дои : 10.1109/TCE.2007.381754 . S2CID 24729029 — через jglobal.jst.go.jp.
^ «Основы декодирования NTSC (часть 4)» . Экстрон .
^ Брайан, Огилви (1997). «Метод устранения сканирования точек на телевизионных мониторах NTSC» . патенты.google.com .
^ Сони. «Фильтр перекрестного уменьшения цвета» . Руководство пользователя PlayStation 3 . Проверено 24 июля 2023 г.
^ «Все, что вы хотели знать о PALplus, но боялись спросить» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.
^ «Восстановление цвета PAL из черно-белых телезаписей » . Уильям Эндрю Стир, techmind.org. 08 мая 2008 г. Проверено 18 мая 2009 г.
^ Нортон, Чарльз (6 марта 2008 г.). «Вернем румянец щекам Доктора» . Хранитель . Лондон . Проверено 18 мая 2009 г.

См. также

[:0-1] Jump up to: ^а ^б «Точечное сканирование» . Атлас артефактов AV . 20 июля 2021 г.

[:1-2] Jump up to: ^а ^б «Определение точечного сканирования» . ПКМАГ .

[3] Ли, Джи Вон; Ли, Хён Сын; Пак, Рэ-Хонг; Ким, Сонхи (26 мая 2007 г.). «Уменьшение точечных и радужных артефактов в видео NTSC» . Транзакции IEEE по бытовой электронике . 53 (2): 740–748. дои : 10.1109/TCE.2007.381754 . S2CID 24729029 – через IEEE Xplore.

[4] Демщина, Михаил. «Видеоартефакты — точечное сканирование» . www.michaeldvd.com.au .

[:2-5] Jump up to: ^а ^б Вон, ЛИ Джи; Хён Сын, ЛИ; Рэ-Хонг, Пак; Сонхи, КИМ (26 мая 2007 г.). «Уменьшение точечных и радужных артефактов в видео NTSC» . Транзакции IEEE по бытовой электронике . 53 (2): 740–748. дои : 10.1109/TCE.2007.381754 . S2CID 24729029 — через jglobal.jst.go.jp.

[6] «Основы декодирования NTSC (часть 4)» . Экстрон .

[7] Брайан, Огилви (1997). «Метод устранения сканирования точек на телевизионных мониторах NTSC» . патенты.google.com .

[8] Сони. «Фильтр перекрестного уменьшения цвета» . Руководство пользователя PlayStation 3 . Проверено 24 июля 2023 г.

[autogenerated2-9] «Все, что вы хотели знать о PALplus, но боялись спросить» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года.

[techmind1-10] «Восстановление цвета PAL из черно-белых телезаписей » . Уильям Эндрю Стир, techmind.org. 08 мая 2008 г. Проверено 18 мая 2009 г.

[guardian_dw-11] Нортон, Чарльз (6 марта 2008 г.). «Вернем румянец щекам Доктора» . Хранитель . Лондон . Проверено 18 мая 2009 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]