Телевидение высокой четкости - High-definition television

Телевидение высокой четкости ( HD или HDTV ) описывает телевизионную систему, обеспечивающую значительно более высокое разрешение изображения, чем технологии предыдущего поколения. Этот термин используется с 1936 года, но в настоящее время относится к поколению, которое следует за телевидением стандартной четкости (SDTV), часто сокращенно до HDTV или HD-TV . Это текущий де-факто стандартный видеоформат, используемый в большинстве передач: наземное вещательное телевидение , кабельное телевидение , спутниковое телевидение и диски Blu-ray .

Форматы

HDTV может передаваться в различных форматах:

  • 720p (1280 пикселей по вертикали × 720 строк по горизонтали): 921600 пикселей
  • 1080i (1920 × 1080) чересстрочная развертка: 1036800 пикселей (~ 1,04 МП).
  • Построчная развертка 1080p (1920 × 1080): 2073600 пикселей (~ 2,07 МП).
    • В некоторых странах также используется нестандартное разрешение CEA, например 1440 × 1080i: 777 600 пикселей (~ 0,78 МП) на поле или 1555 200 пикселей (~ 1,56 МП) на кадр.

При передаче с разрешением 2 мегапикселя на кадр HDTV обеспечивает примерно в пять раз больше пикселей, чем SD (телевидение стандартной четкости). Повышенное разрешение обеспечивает более четкое и детальное изображение. Кроме того, прогрессивная развертка и более высокая частота кадров приводят к уменьшению мерцания изображения и лучшему рендерингу быстрого движения. HDTV, как известно сегодня, впервые начало официальное вещание в Японии в 1989 году в рамках аналоговой системы MUSE / Hi-Vision. HDTV получил широкое распространение во всем мире в конце 2000-х годов.

История

Термин « высокое разрешение» однажды описал серию телевизионных систем, появившихся в августе 1936 года; однако эти системы имели только высокое разрешение по сравнению с более ранними системами, основанными на механических системах с разрешением всего 30 строк. Постоянная конкуренция между компаниями и странами за создание настоящего «HDTV» охватывала весь 20-й век, поскольку каждая новая система становилась более четкой, чем предыдущая. В 2010-х годах эта гонка продолжилась с системами 4K , 5K и 8K .

Британская служба телевидения высокой четкости начала испытания в августе 1936 года и начала регулярную службу 2 ноября 1936 года, используя как (механическую) 240-строчную последовательную развертку Baird (позже ошибочно переименованную в `` прогрессивную '') и (электронную) Marconi-EMI 405. линия чересстрочной системы. Система Байрда была прекращена в феврале 1937 года. В 1938 году Франция разработала свою собственную систему из 441 строки , варианты которой также использовались рядом других стран. В 1941 году к нему присоединилась система NTSC с 525 строками в США. В 1949 году Франция представила еще более высокий стандарт разрешения на 819 строк , систему, которая должна была иметь высокое разрешение даже по сегодняшним стандартам, но была только монохромной, и технические ограничения того времени не позволили. это от достижения определения, на которое он должен был быть способен. Все эти системы использовали чересстрочную развертку и соотношение сторон 4: 3, за исключением 240-строчной системы, которая была прогрессивной (фактически описывалась в то время технически правильным термином «последовательный»), и 405-строчной системы, которая начиналась как 5: 4 и позже изменился на 4: 3. Система с 405 строками приняла (в то время) революционную идею чересстрочной развертки, чтобы преодолеть проблему мерцания 240 строк с частотой кадров 25 Гц. Система с 240 строками могла бы удвоить свою частоту кадров, но это означало бы, что передаваемый сигнал удвоился бы в полосе пропускания, что является неприемлемым вариантом, поскольку ширина полосы основной полосы видеосигнала должна была быть не более 3 МГц.

Цветное вещание началось с аналогичного количества строк, сначала с цветовой системы США NTSC в 1953 году, которая была совместима с более ранними монохромными системами и, следовательно, имела те же 525 строк на кадр. Европейские стандарты не соблюдались до 1960-х годов, когда цветовые системы PAL и SECAM были добавлены к монохромным 625-строчным трансляциям.

NHK (Японская радиовещательная корпорация) начал проводить исследования , чтобы «открыть фундаментальный механизм видео и звуковое взаимодействие с пятью человеческими чувствами» в 1964 году, после Олимпийских игр в Токио. NHK намеревалась создать систему HDTV, которая в итоге получила гораздо более высокие баллы в субъективных тестах, чем система NTSC, ранее называвшаяся «HDTV». Эта новая система NHK Color, созданная в 1972 году, включала 1125 строк, соотношение сторон 5: 3 и частоту обновления 60 Гц. Общество инженеров кино и телевидения (SMPTE), возглавляемое Чарльзом Гинзбургом, стало органом по тестированию и изучению технологии HDTV в международном театре. SMPTE будет тестировать системы HDTV от разных компаний со всех мыслимых точек зрения, но проблема комбинирования различных форматов преследовала технологию многие годы.

В конце 1970-х SMPTE протестировала четыре основные системы HDTV, а в 1979 году исследовательская группа SMPTE выпустила исследование систем телевидения высокой четкости :

  • Монохромный EIA: соотношение сторон 4: 3, 1023 строки, 60 Гц
  • Цвет NHK: соотношение сторон 5: 3, 1125 строк, 60 Гц
  • Монохромный NHK: соотношение сторон 4: 3, 2125 строк, 50 Гц
  • Цвет BBC: соотношение сторон 8: 3, 1501 строка, 60 Гц

С момента официального принятия широкоэкранных режимов передачи HDTV цифрового видеовещания (DVB) в середине-конце 2000-х годов; системы NTSCPAL-M ) с 525 строками , а также европейские системы PAL и SECAM с 625 строками теперь считаются телевизионными системами стандартной четкости .

Аналоговые системы

Раннее вещание HDTV использовало аналоговую технологию, но сегодня оно передается в цифровом виде и использует сжатие видео .

В 1949 году Франция начала свои передачи с системой из 819 линий (с 737 активными линиями). Система была только монохромной и использовалась только на УКВ для первого французского телеканала. Производство было прекращено в 1983 году.

В 1958 году Советский Союз разработал Трансформатор ( русский язык : Трансформатор , что означает « Трансформатор» ), первую телевизионную систему с высоким разрешением (четкости), способную воспроизводить изображение, состоящее из 1125 строк разрешения, предназначенное для обеспечения телеконференцсвязи для военного командования. Это был исследовательский проект, и система никогда не использовалась ни в военных, ни в потребительском радиовещании.

В 1986 году Европейское сообщество предложило HD-MAC , аналоговую систему HDTV с 1152 линиями. Публичная демонстрация проходила на летних Олимпийских играх 1992 года в Барселоне. Однако в 1993 году HD-MAC был отменен, и был сформирован проект цифрового видеовещания (DVB), который предусматривал развитие цифрового стандарта HDTV.

Япония

В 1979 году японская общественная телекомпания NHK впервые разработала потребительское телевидение высокой четкости с соотношением сторон экрана 5: 3. Система, известная как Hi-Vision или MUSE после ее многократного кодирования выборки суб-Найквиста (MUSE) для кодирования сигнала, требовала примерно в два раза большей полосы пропускания, чем существующая система NTSC, но обеспечивала примерно в четыре раза большее разрешение (1035i / 1125 строк). В 1981 году система MUSE была впервые продемонстрирована в Соединенных Штатах с тем же соотношением сторон 5: 3, что и японская система. Посетив демонстрацию MUSE в Вашингтоне, президент США Рональд Рейган был впечатлен и официально заявил, что внедрение HDTV в США является «вопросом национальных интересов». NHK записала на пленку летние Олимпийские игры 1984 года с помощью камеры Hi-Vision, весившей 40 кг.

Спутниковые тестовые передачи начались 4 июня 1989 года, это были первые ежедневные программы с высоким разрешением в мире, с регулярным тестированием, начинающимся 25 ноября 1991 года, или в "День Hi-Vision" - приуроченный именно к разрешению в 1125 строк. Регулярное вещание BS- 9ch началось 25 ноября 1994 года, в котором использовались коммерческие программы и программы NHK.

Несколько систем были предложены в качестве нового стандарта для США, в том числе японская система MUSE, но все они были отклонены FCC из-за их более высоких требований к пропускной способности. В то время количество телевизионных каналов быстро росло, и проблема с пропускной способностью уже была. Новый стандарт должен был быть более эффективным, требуя меньшей полосы пропускания для HDTV, чем существующий NTSC.

Уменьшение аналоговых HD-систем

Ограниченная стандартизация аналогового HDTV в 1990-х годах не привела к глобальному распространению HDTV, поскольку технические и экономические ограничения в то время не позволяли HDTV использовать полосы пропускания, превышающие обычное телевидение. Ранние коммерческие эксперименты HDTV, такие как MUSE от NHK, требовали более чем в четыре раза большей полосы пропускания, чем стандартное вещание. Несмотря на предпринятые усилия по сокращению аналогового HDTV примерно до двух полос пропускания по сравнению с SDTV, эти телевизионные форматы по-прежнему распространялись только через спутник. В Европе стандарт HD-MAC тоже считался технически нежизнеспособным.

Кроме того, запись и воспроизведение сигнала HDTV были серьезной технической проблемой в первые годы существования HDTV ( Sony HDVS ). Япония осталась единственной страной с успешным общественным вещанием аналогового телевидения высокой четкости, при этом семь вещательных компаний использовали один канал.

Однако система Hi-Vision / MUSE также столкнулась с коммерческими проблемами, когда она была запущена 25 ноября 1991 года. К тому времени было продано всего 2000 телевизоров высокой четкости, а не по восторженной оценке в 1,32 миллиона. Наборы Hi-Vision были очень дорогими, до 30 000 долларов США каждый, что способствовало их низкой потребительской адаптации. Видеомагнитофон Hi-Vision от NEC, выпущенный к Рождеству, продавался по цене 115 000 долларов США. Кроме того, Соединенные Штаты считали Hi-Vision / MUSE устаревшей системой и уже дали понять, что разработают полностью цифровую систему. Эксперты считали, что коммерческая система Hi-Vision в 1992 году уже затмила цифровые технологии, разработанные в США с 1990 года. Это была победа Америки над японцами с точки зрения технологического превосходства. К середине 1993 года цены на приемники все еще составляли 1,5 миллиона иен (15 000 долларов США).

23 февраля 1994 года главный администратор вещания в Японии признал отказ своей аналоговой системы HDTV, заявив, что цифровой формат США, скорее всего, станет мировым стандартом. Однако это заявление вызвало гневные протесты со стороны вещателей и электронных компаний, которые вложили значительные средства в аналоговую систему. В результате на следующий день он отозвал свое заявление, сказав, что правительство продолжит продвигать Hi-Vision / MUSE. В том же году NHK начала разработку цифрового телевидения, пытаясь догнать Америку и Европу. Это привело к формату ISDB . Япония начала цифровое спутниковое вещание и вещание в формате HDTV в декабре 2000 года.

Рост цифрового сжатия

Цифровое телевидение высокой четкости было невозможно с несжатым видео , которое требует пропускной способности, превышающей 1 Гбит / с для цифрового видео HD студийного качества . Цифровое HDTV стало возможным благодаря развитию сжатия видео с дискретным косинусным преобразованием (DCT) . Кодирование DCT - это метод сжатия изображений с потерями , который был впервые предложен Насиром Ахмедом в 1972 году, а затем был адаптирован в алгоритм DCT с компенсацией движения для стандартов кодирования видео, таких как форматы H.26x с 1988 года и форматы MPEG с 1993 года. . Сжатие DCT с компенсацией движения значительно сокращает полосу пропускания, необходимую для цифрового ТВ-сигнала. К 1991 году он достиг коэффициентов сжатия данных от 8: 1 до 14: 1 для передачи ТВЧ почти студийного качества до 70–140  Мбит / с . Между 1988 и 1991 годами сжатие видео DCT было широко принято в качестве стандарта кодирования видео для реализаций HDTV, что позволило разработать практическое цифровое HDTV. Динамическая память с произвольным доступом ( DRAM ) также была принята в качестве полупроводниковой памяти с кадровым буфером, поскольку в полупроводниковой промышленности DRAM увеличилось производство и снизились цены, что важно для коммерциализации HDTV.  

С 1972 года сектор радиосвязи Международного союза электросвязи ( ITU-R ) работал над созданием глобальной рекомендации для аналогового телевидения высокой четкости. Эти рекомендации, однако, не соответствовали диапазонам вещания, доступным для домашних пользователей. Стандартизация MPEG-1 в 1993 году привела к принятию рекомендаций ITU-R BT.709 . В ожидании этих стандартов была создана организация цифрового видеовещания (DVB). Это был союз вещателей, производителей бытовой электроники и регулирующих органов. DVB разрабатывает и согласовывает спецификации, которые формально стандартизированы ETSI .

DVB первым создал стандарт для цифрового спутникового телевидения DVB-S, цифрового кабельного телевидения DVB-C и цифрового наземного телевидения DVB-T . Эти системы вещания могут использоваться как для SDTV, так и для HDTV. В США Grand Alliance предложил ATSC в качестве нового стандарта для SDTV и HDTV. И ATSC, и DVB были основаны на стандарте MPEG-2 , хотя системы DVB также могут использоваться для передачи видео с использованием более новых и более эффективных стандартов сжатия H.264 / MPEG-4 AVC . Общим для всех стандартов DVB является использование высокоэффективных методов модуляции для дальнейшего уменьшения полосы пропускания и, прежде всего, для снижения требований к аппаратному обеспечению приемника и антеннам.

В 1983 году сектор радиосвязи Международного союза электросвязи (ITU-R) учредил рабочую группу (IWP11 / 6) с целью установления единого международного стандарта HDTV. Одна из самых сложных проблем касалась подходящей частоты обновления кадра / поля, мир уже разделился на два лагеря, 25/50 Гц и 30/60 Гц, в основном из-за различий в частоте сети . Рабочая группа IWP11 / 6 рассмотрела множество точек зрения и на протяжении 1980-х годов способствовала развитию ряда областей цифровой обработки видео, не в последнюю очередь преобразованию между двумя основными частотами кадров / полей с использованием векторов движения , что привело к дальнейшим разработкам в других областях. Хотя всеобъемлющий стандарт HDTV в конце концов не был установлен, соглашение о соотношении сторон изображения было достигнуто.

Первоначально существующее соотношение сторон 5: 3 было основным кандидатом, но из-за влияния широкоэкранного кино соотношение сторон 16: 9 (1,78) в конечном итоге оказалось разумным компромиссом между 5: 3 (1,67) и обычным 1,85. широкоформатный киноформат. Соотношение сторон 16: 9 было должным образом согласовано на первом заседании рабочей группы IWP11 / 6 в научно-исследовательском центре BBC в Кингсвуд Уоррен. Результирующая Рекомендация МСЭ-R ITU-R BT.709-2 (« Рек. 709 ») включает соотношение сторон 16: 9, заданную колориметрию и режимы сканирования 1080i ( разрешение 1080 строк с активной чересстрочной разверткой ) и 1080p (1080 строк). строки с прогрессивной разверткой ). В испытаниях British Freeview HD использовался MBAFF , который содержит как прогрессивный, так и чересстрочный контент в одной и той же кодировке.

Он также включает альтернативный формат сканирования 1440 × 1152 HDMAC . (По некоторым данным, обсуждаемый формат 750 строк (720p) (720 строк с прогрессивной разверткой) рассматривался некоторыми в ITU как расширенный телевизионный формат, а не как настоящий формат HDTV, и поэтому не был включен, хотя 1920 × 1080i и системы с разрешением 1280 × 720 пикселей для диапазона частот кадров и полей были определены несколькими стандартами SMPTE США .)

Первая трансляция HDTV в США

Технология HDTV была представлена ​​в Соединенных Штатах в начале 1990-х годов и официально принята в 1993 году Digital HDTV Grand Alliance , группой компаний в области телевидения, электронного оборудования и связи, состоящей из AT&T Bell Labs , General Instrument , Philips , Sarnoff , Thomson , Zenith. и Массачусетский технологический институт . Полевые испытания HDTV на 199 объектах в США были завершены 14 августа 1994 года. Первая публичная трансляция HDTV в Соединенных Штатах произошла 23 июля 1996 года, когда телевизионная станция WRAL-HD в Роли, Северная Каролина, начала вещание с существующей вышки. из WRAL-ТВ юго - Raleigh, выиграв гонку , чтобы быть первым с Типовым станции HD в Вашингтоне, округ Колумбия , который начал вещание 31 июля 1996 с позывным WHD-ТВ, на основе из средств NBC владеет и управляет станцией WRC -TV . Система HDTV Американского комитета по передовым телевизионным системам (ATSC) была публично запущена 29 октября 1998 года во время прямой трансляции обратной миссии астронавта Джона Гленна в космос на борту космического корабля " Дискавери" . Сигнал передавался от побережья к побережью и был замечен публикой в ​​научных центрах и других общественных театрах, специально оборудованных для приема и отображения трансляции.

Европейские трансляции HDTV

Между 1988 и 1991 годами несколько европейских организаций работали над стандартами кодирования цифрового видео на основе дискретного косинусного преобразования (DCT) как для SDTV, так и для HDTV. В рамках проекта EU 256 CMTT и ETSI, наряду с исследованиями итальянской вещательной компании RAI , был разработан видеокодек DCT, который транслирует передачи HDTV почти студийного качества со скоростью около 70–140  Мбит / с . Первые передачи HDTV в Европе, хотя и не прямо на дом, начались в 1990 году, когда RAI транслировал чемпионат мира по футболу 1990 года с использованием нескольких экспериментальных технологий HDTV, включая цифровой кодек EU 256 на основе DCT, смешанный аналого-цифровой HD- Технология MAC и аналоговая технология MUSE . Матчи были показаны в 8 кинотеатрах Италии, где проходил турнир, и 2 в Испании. Связь с Испанией осуществлялась через спутниковую линию Olympus из Рима в Барселону, а затем через оптоволоконную связь из Барселоны в Мадрид . После некоторых передач HDTV в Европе в 1993 году от стандарта отказались, заменив его цифровым форматом DVB .

Первые регулярные трансляции начались 1 января 2004 года, когда бельгийская компания Euro1080 запустила канал HD1 с традиционного Венского новогоднего концерта . Тестовые передачи были активны после выставки IBC в сентябре 2003 года, но новогодняя трансляция ознаменовала официальный запуск канала HD1 и официальное начало прямого телевидения высокой четкости в Европе.

Euro1080, подразделение бывшей, а ныне обанкротившейся бельгийской телекомпании Alfacam, транслировало каналы HDTV, чтобы выйти из общеевропейского тупика, когда «отсутствие HD-вещания означает, что отсутствие HD-телевизоров означает отсутствие HD-вещания ...» и стимулировало интерес к HDTV. в Европе. Канал HD1 изначально был бесплатным и в основном включал спортивные, драматические, музыкальные и другие культурные мероприятия, транслируемые с многоязычным саундтреком по скользящему графику из 4 или 5 часов в день.

Эти первые европейские трансляции HDTV используется формат 1080i со сжатием MPEG-2 на DVB-S сигнала от SES «с Astra 1H спутника. Передачи Euro1080 позже были изменены на сжатие MPEG-4 / AVC для сигнала DVB-S2 в соответствии с последующими каналами вещания в Европе.

Несмотря на задержки в некоторых странах, количество европейских HD-каналов и зрителей неуклонно росло с момента появления первых HDTV-трансляций. Ежегодное исследование рынка спутниковых мониторов SES за 2010 год показало, что более 200 коммерческих каналов транслируются в HD со спутников Astra, а также 185 миллионов HD-телевизоров. продано в Европе (60 миллионов фунтов стерлингов только в 2010 году), и 20 миллионов домашних хозяйств (27% всех европейских домов с цифровым спутниковым телевидением) смотрят спутниковые передачи HD (16 миллионов через спутники Astra).

В декабре 2009 года Соединенное Королевство стало первой европейской страной, которая развернула контент высокой четкости с использованием нового стандарта передачи DVB-T2 , как указано в D-book Digital TV Group (DTG) , для цифрового наземного телевидения.

Freeview HD службы в настоящее время содержит 13 каналов высокой четкости (по состоянию на апрель 2016 года) и была развернута с разбивкой по регионам в Великобритании в соответствии с цифровым переключающего процесса, наконец , завершается в октябре 2012 г. Однако, Freeview HD не первый сервис HDTV по цифровому наземному телевидению в Европе; Итальянский канал Rai HD начал вещание в формате 1080i 24 апреля 2008 года в стандарте передачи DVB-T .

В октябре 2008 года Франция развернула пять каналов высокой четкости с использованием стандарта передачи DVB-T для наземного цифрового распространения.

Обозначение

Системы вещания HDTV идентифицируются по трем основным параметрам:

  • Размер кадра в пикселях определяется как количество пикселей по горизонтали × количество пикселей по вертикали , например 1280 × 720 или 1920 × 1080 . Часто количество горизонтальных пикселей подразумевается из контекста и опускается, как в случае 720p и 1080p .
  • Система сканирования обозначается буквой p для прогрессивной развертки или i для чересстрочной развертки .
  • Частота кадров определяется как количество видеокадров в секунду. Для систем с чересстрочной разверткой следует указать количество кадров в секунду, но нередко можно увидеть, что вместо этого неправильно используется частота полей.

Если используются все три параметра, они указываются в следующей форме: [размер кадра] [система сканирования] [частота кадров или полей] или [размер кадра] / [частота кадров или полей] [система сканирования] . Часто размер кадра или частота кадров могут быть опущены, если их значение подразумевается из контекста. В этом случае сначала указывается оставшийся числовой параметр, а затем система сканирования.

Например, 1920 × 1080p25 определяет формат прогрессивной развертки с 25 кадрами в секунду, каждый кадр имеет ширину 1920 пикселей и высоту 1080 пикселей. В 1080i25 или 1080i50 обозначения идентифицирует формат с чересстрочной разверткой с частотой 25 кадров (50 полей) в секунду, каждый кадр будучи 1920 пикселей в ширину и 1,080 пикселей в высоту. В 1080i30 или 1080i60 обозначения идентифицирует формат с чересстрочной разверткой с частотой 30 кадров (60 полей) в секунду, каждый кадр будучи 1920 пикселей в ширину и 1,080 пикселей в высоту. 720p60 обозначение идентифицирует формат прогрессивной развертки с частотой 60 кадров в секунду, каждый кадр будучи 720 пикселей высокими; Подразумевается 1280 пикселей по горизонтали.

Системы, использующие 50 Гц, поддерживают три скорости сканирования: 50i, 25p и 50p, в то время как системы 60 Гц поддерживают гораздо более широкий набор частот кадров: 59,94i, 60i, 23,976p, 24p, 29,97p, 30p, 59,94p и 60p. Во времена телевидения стандартной четкости дробные ставки часто округлялись до целых чисел, например, 23,976p часто называли 24p, а 59,94i часто называли 60i. Телевидение высокой четкости с частотой 60 Гц поддерживает дробные и несколько разные целочисленные скорости, поэтому во избежание двусмысленности требуется строгое использование обозначений. Тем не менее, 29.97p / 59.94i почти всегда называют 60i, а 23.976p - 24p.

Для коммерческого наименования продукта частота кадров часто снижается и подразумевается из контекста (например, телевизор 1080i ). Частоту кадров также можно указать без разрешения. Например, 24p означает 24 кадра с прогрессивной разверткой в ​​секунду, а 50i означает 25 кадров с чересстрочной разверткой в ​​секунду.

Единого стандарта для поддержки цвета HDTV не существует. Цвета обычно транслируются с использованием цветового пространства YUV (10 бит на канал), но, в зависимости от базовых технологий генерации изображения приемника, затем преобразуются в цветовое пространство RGB с использованием стандартизованных алгоритмов. При передаче напрямую через Интернет цвета обычно предварительно конвертируются в 8-битные каналы RGB для дополнительной экономии памяти при условии, что они будут просматриваться только на экране компьютера ( sRGB ). В качестве дополнительного преимущества для исходных вещателей потеря предварительного преобразования по существу делает эти файлы непригодными для профессионального ретрансляции ТВ.

Большинство систем HDTV поддерживают разрешения и частоту кадров, определенные либо в таблице 3 ATSC, либо в спецификации EBU. Наиболее распространенные из них указаны ниже.

Разрешение дисплея

Поддерживаемый формат видео [разрешение изображения] Собственное разрешение [собственное разрешение] (Ш × В) Пикселей Соотношение сторон (Ш: В) Описание
Действительный Рекламируемое (мегапикселей) Изображение Пиксель
720p
(готовность к HD)
1280 × 720
1024 × 768
XGA
786 432 0,8 4: 3 1: 1 Обычно разрешение ПК ( XGA ); также естественное разрешение для многих плазменных дисплеев начального уровня с неквадратными пикселями.
1280 × 720
921 600 0,9 16: 9 1: 1 Стандартное разрешение HDTV и стандартное разрешение ПК ( WXGA ), часто используемое видеопроекторами высокого класса ; также используется для видео 750 строк, как определено в SMPTE 296M, ATSC A / 53, ITU-R BT.1543.
1366 × 768
WXGA
1 049 088 1.0 683: 384
(прибл. 16: 9)
1: 1 Типичное разрешение ПК ( WXGA ); также используется во многих телевизионных дисплеях с поддержкой HD, основанных на ЖК- технологии.
1080p / 1080i
(Full HD)
1920 × 1080
1920 × 1080
2 073 600 2.1 16: 9 1: 1 Стандартное разрешение HDTV, используемое телевизорами с разрешением Full HD и HD ready 1080p, такими как ЖК-дисплеи высокого класса, плазменные телевизоры и телевизоры с обратной проекцией , а также стандартное разрешение ПК (ниже, чем WUXGA ); также используется для видео с 1125 строками, как определено в SMPTE 274M, ATSC A / 53, ITU-R BT.709;
Поддерживаемый формат видео Разрешение экрана (Ш × В) Пикселей Соотношение сторон (Ш: В) Описание
Действительный Рекламируемое (мегапикселей) Изображение Пиксель
720p
(готовность к HD)
1280 × 720
1248 × 702
Чистая диафрагма
876 096 0,9 16: 9 1: 1 Используется для 750-строчного видео с более быстрой компенсацией артефактов / переразвертки, как определено в SMPTE 296M.
1080i
(Full HD)
1920 × 1080
1440 × 1080
HDCAM / HDV
1 555 200 1.6 16: 9 4: 3 Используется для анаморфного 1125-строчного видео в форматах HDCAM и HDV, введенных Sony и определенных (также как матрица субдискретизации яркости) в SMPTE D11 .
1080p
(Full HD)
1920 × 1080
1888 × 1062
Чистая диафрагма
2 005 056 2.0 16: 9 1: 1 Используется для 1124-строчного видео с более быстрой компенсацией артефактов / переразвертки, как определено в SMPTE 274M.

Как минимум, HDTV имеет линейное разрешение в два раза выше, чем у телевидения стандартной четкости (SDTV), таким образом, показывая большую детализацию, чем аналоговое телевидение или обычный DVD . Технические стандарты для телевещания HDTV также обрабатывают изображения с соотношением сторон 16: 9 без использования почтового ящика или анаморфного растяжения, тем самым увеличивая эффективное разрешение изображения.

Источнику с очень высоким разрешением может потребоваться более широкая полоса пропускания, чем доступна для передачи без потери точности. Сжатия с потерями , который используется во всех цифровых запоминающих и передачах HDTV систем исказят получили картину, по сравнению с несжатым источником.

Стандартная частота кадров или полей

ATSC и DVB определяют следующие частоты кадров для использования с различными стандартами вещания:

  • 23,976 Гц (частота кадров кинофильма совместима со стандартами тактовой частоты NTSC )
  • 24 Гц (международные фильмы и материалы высокой четкости ATSC)
  • 25 Гц (фильм PAL, материал DVB стандартной и высокой четкости)
  • 29,97 Гц (пленка NTSC и материал стандартной четкости)
  • 30 Гц (пленка NTSC, материал высокой четкости ATSC)
  • 50 Гц (материал высокой четкости DVB)
  • 59,94 Гц (материал высокой четкости ATSC)
  • 60 Гц (материал высокой четкости ATSC)

Оптимальный формат трансляции зависит от типа используемого носителя видеографической записи и характеристик изображения. Для наилучшего соответствия источнику соотношение передаваемого поля, строк и частота кадров должны соответствовать таковым у источника.

Частота кадров PAL, SECAM и NTSC технически применима только к аналоговому телевидению стандартной четкости, но не к цифровым трансляциям или трансляциям высокой четкости. Однако с развертыванием цифрового вещания, а затем и телевещания высокой четкости, страны сохранили свои традиционные системы. HDTV в странах бывшего PAL и SECAM работает с частотой кадров 25/50 Гц, тогда как HDTV в странах бывшего NTSC работает с частотой 30/60 Гц.

Типы СМИ

Источники изображения высокой четкости включают наземное вещание , прямое спутниковое вещание, цифровой кабель, IPTV , видеодиски Blu-ray (BD) и загрузки из Интернета.

В США жители, находящиеся в зоне прямой видимости антенн телевещания, могут бесплатно принимать эфирные программы с телевизора с тюнером ATSC через телевизионную антенну . Законы запрещают ассоциациям домовладельцев и городским властям запрещать установку антенн.

Стандартная 35-миллиметровая фотопленка, используемая для проецирования в кино, имеет гораздо более высокое разрешение изображения, чем системы HDTV, и экспонируется и проецируется со скоростью 24 кадра в секунду (кадр / с). Для показа на стандартном телевидении в странах с системой PAL кинофильм сканируется со скоростью 25 кадров / с, что приводит к ускорению на 4,1 процента, что обычно считается приемлемым. В странах с системой NTSC скорость телевизионного сканирования 30 кадров / с приведет к заметному ускорению, если будет предпринята такая же попытка, и необходимая коррекция выполняется с помощью метода, называемого 3: 2 раскрытия : на каждую последующую пару кадров фильма по одному. удерживается для трех полей видео (1/20 секунды), а следующее удерживается для двух полей видео (1/30 секунды), давая общее время для двух кадров 1/12 секунды и, таким образом, достигая правильная средняя частота кадров фильма.

Некинематографические HDTV-видеозаписи, предназначенные для трансляции, обычно записываются в формате 720p или 1080i, как определено вещательной компанией. 720p обычно используется для распространения видео высокой четкости через Интернет, поскольку большинство компьютерных мониторов работают в режиме прогрессивной развертки. 720p также предъявляет менее жесткие требования к хранению и декодированию по сравнению с 1080i и 1080p. 1080p / 24, 1080i / 30, 1080i / 25 и 720p / 30 чаще всего используются на дисках Blu-ray.

Запись и сжатие

HDTV можно записывать в форматах D-VHS (Digital-VHS или Data-VHS), W-VHS (только аналоговый), на цифровой видеомагнитофон с поддержкой HDTV (например, цифровой видеомагнитофон высокой четкости от DirecTV , Sky HD ''. s телевизионная приставка, приемники цифрового видеомагнитофона высокой четкости VIP 622 или VIP 722 компании Dish Network (эти телеприставки (STB) позволяют использовать HD на основном телевизоре и SD на дополнительном телевизоре (TV2) без дополнительной коробки). на TV2), или рекордеры TiVo Series 3 или HD), или HTPC с поддержкой HDTV . Некоторые кабельные приставки способны принимать или записывать две или более трансляций одновременно в формате HDTV, а программы HDTV, некоторые из которых включены в ежемесячную стоимость подписки на кабельные услуги, некоторые за дополнительную плату, могут воспроизводиться с подключением кабельной компании. функция спроса.

Огромный объем хранилища данных, необходимый для архивации несжатых потоков, означал, что недорогие варианты несжатого хранилища были недоступны для потребителя. В 2008 году был представлен персональный видеорегистратор Hauppauge 1212. Это устройство принимает HD-контент через компонентные видеовходы и сохраняет контент в формате MPEG-2 в файле .ts или в файле .m2ts, совместимом с Blu-ray, на жестком диске или записывающем устройстве DVD компьютера, подключенного к PVR через Интерфейс USB 2.0. Более современные системы могут записывать вещательную программу высокой четкости в формате «как вещание» или транскодировать в формат, более совместимый с Blu-ray.

Аналоговые магнитофоны с полосой пропускания, способные записывать аналоговые сигналы HD, такие как записывающие устройства W-VHS, больше не производятся для потребительского рынка и являются дорогими и дефицитными на вторичном рынке.

В Соединенных Штатах в рамках соглашения FCC по подключению и подключению кабельные компании обязаны по запросу предоставлять клиентам, которые арендуют ТВ-приставки HD, телеприставки с «функциональным» FireWire (IEEE 1394). Ни один из спутниковых провайдеров прямого вещания не предлагал эту функцию ни на одном из поддерживаемых ими приставок, но некоторые компании кабельного телевидения это сделали. По состоянию на июль 2004 г. коробки не включены в мандат FCC. Этот контент защищен шифрованием, известным как 5C. Это шифрование может предотвратить дублирование контента или просто ограничить количество разрешенных копий, тем самым фактически отрицая большую часть, если не все, добросовестное использование контента.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки

История
Европейское усыновление