|
|
HD ŽINYNAS
Jei apsilankėte šioje HDTVLietuva projekto dalyje, tuomet, norite daugiau sužinoti apie skaitmeninės televizijos technologijas. Čia mes detaliai apžvelgsime įvairius techninius terminus. Daug ką pateiksime lentelėse ir bandysime išnagrinėti kiek galima daugiau technologinių terminų, susijusių su HDTV.
Pristatome Jums trumpą HDTV žinyną.
Skaitmeninis vaizdas –
matematinio
skaičiavimo rezultatas, kuriame
vienas iš pagrindinių parametrų yra skaičius taškų, kurie nustato
erdvinę raišką. Kiekvienam taškui priskiriama tam tikra signalo
ryškumo ir spalvos kategorijos, išreikštos bitais, reikšmė. Kuo
aukštesnė raiška ir kuo didesnė
spalvų gradacija bei ryškumo lygis, tuo geresnės kokybės bus
galutinis vaizdas
(taip pat bus ir didesni kiekiai skaitmeninės
informacijos). Gaunant aukštos raiškos vaizdą, visa vaizdo
informacija vaizdo kamerų galvutėse apdirbama ir išvedama HD arba
HDV signalų formoje analogiškai taip pat, kaip tai vyksta paprastose
vaizdo kamerose.
Jei PAL formato vaizdo kamera įrašinėja signalus, gaunamus su paprasta pakaitine skleistine, tai HD formato kameros duoda galimybę pasirinkti tarp pakaitinės (interlaced) ir progresyvinės (progressive) skleistinės formato. Įrašymo formato pasirinkimas turi įtakos galutinei vaizdo kokybei. Jei pasirenkamas pakaitinis skleistinės rėžimas, tuomet vaizdo kamera naudoja filtrą, dirbantį vertikalia kryptimi ir sumažinantį vertikalią raišką. Filtracija būtina, nes priešingu atveju naudojant CRT televizorius nebūtų įmanoma susitvarkyti su drebančiomis vaizdo eilutėmis. Filmuojant vaizdą su progresyvine skleistine, tokių problemų nėra ir filtras nereikalingas. Be to, progresyvinės skleistinės naudojimas įrašymo metu garantuoja geresnę judančių vaizdų raišką, nes visos vaizdo linijos įrašomos per vieną kartą. (žr. Kadrų kaita). Būtent dėl šių priežasčių vaizdas, įrašytas naudojant progresyvinę skleistinę esant vienodam vaizdo linijų skaičiui, yra daug ryškesnis nei vaizdai su pakaitine skleistine.
Pagal savo darbo principą visa nauja vaizdo įranga, tokia kaip projektoriai, plazminiai ir LCD televizoriai naudoja progresyvinę skleistinę. Jei šiai įrangai paduodamas pakaitinis signalas, tai tokį signalą visų pirma reikia „išlaisvinti“ iš pakaitinės skleistinės struktūros (de-interlace). Ši procedūra pakankamai sudėtinga ir reikalauja papildomo apdirbimo, o ir galutinis rezultatas nevisada sėkmingas. Progresyvinės skleistinės vaizdo signalai vaizduojami tiesiogiai ir jų nereikia „išlaisvinti“. Todėl netolimoje ateityje progresyvinės skleistinės vaizdo formatas bus vyraujantis.
Duomenų perdavimo sparta arba skaitmeninio srauto dydis, arba bit rate – parametras, apibūdinantis vizualios ir garso informacijos apimtį per laiko tarpą. Prie to paties skaitmeninės medžiagos kompresijos tipo didesnė duomenų perdavimo sparta padidins ir perduodamo signalo kokybę. Naudojant įvairius kompresijos būdus, kokybė bus nustatoma atsižvelgiant į duomenų perdavimo spartą ir į kompresijos būdą. Pavyzdžiui, MPEG-2 signalas garantuos aukštesnę vaizdo kokybę nei DV signalas, naudojantis tą pačią duomenų perdavimo spartą, kadangi MPEG-2 kompresijos būdas dirba daug efektyviau.
Vaizdo duomenų kompresija – tai suliejimas panašių vaizdo taškų, kurie išsidėstę viename arba šalia esančiame vaizdo kadre. Panašios vizualinės struktūros skirtinguose vaizdo kadruose analizės pagalba kondensuojasi iš tam tikro kadrų skaičiaus GOP (Group of Pictures). Garso signalų kompresijos metu panaikinama „negirdima“ informacija.
MPEG
– bendras technologinės platformos pavadinimas, kuris buvo sukurtas
ISO (International Standards Organisation) ir IEC (International
Electrotechnical Commission) organizacijų. IEC sukurė daug
vaizdo ir garso signalų kodavimo standartų, kurie įgavo bendrą
pavadinimą MPEG. MPEG – tai Motion Pictures Experts Group, ką
išvertus į lietuvių kalbą gautume: „Judančio vaizdo ekspertų grupė“.
MPEG grupė užsiima kompresijos metodų standartizavimu.
MPEG
standartai formuojami pagal bendrą bazinę struktūrą, suteikiančią
ganėtinai daug laisvės konfigūracijai ir turinčiai keletą lygių.
Kiekvienas lygis aprašo tam tikras kompresijos
MPEG-2 – kompresijos metodas, realizuotas visuose DVD diskų grotuvuose, taip pat visose skaitmeninės televizijos sistemose. Aukštos raiškos (HD) skaitmeninės televizijos platformos naudoja MPEG2 kompresiją MP@HL (Main Profile at High Level), kuri naudoja šią duomenų perdavimo spartą: 15 Mb/s 720p50 formate ir 19 Mb/s 1080i25 formate. Progresyvinės skleistinės signalas lengviau pasiduoda kompresijai, todėl 720p50 formatas, neprarasdamas kokybės, realizuojamas žymiai mažesne duomenų perdavimo sparta. Todėl EBU (European Broadcast Unijon) pasiūlė naudoti būtent 720p50 formatą aukštos raiškos televizijos Europoje transliavimui. (žr. EBU)
MPEG-4 – naujas kompresijos standartas, naudojamas bet kokiai Multimedia informacijos kompresijai. Perduodant HDTV formato signalus, naudojama kompresijos schema MPEG-4/H.264, taip pat žinoma kaip AVC (Advanced Video Coding). Perėjimas nuo MPEG-2 standarto į MPEG-4 padės 30% sumažinti duomenų perdavimo spartą. Naudojant MPEG-4 standartą, HD signalo perdavimo sparta bus 3-10 Mb/s
Windows Media 9 (VC1) – žinomas kaip SMPTE VC1/WM9 standartas. Palaiko HD raišką ir daugiakanalį garso signalą (nuo 5.1 iki 6 kanalų). Taip pat turi DRM (Digital Rights Management System) sistemą, kuri veikia kaip integruota skaitmeninė sistema, apsauganti nuo medžiagos kopijavimo. Duomenų perdavimo sparta HD signalo transliacijos metu – nuo 6 iki 10 Mb/s.
MPEG4/H.264 ir VC1 naudoja daug sudėtingesnius kompresijos algoritmus nei MPEG-2 standartas, todėl toks kompresijos dekodavimas reikalauja žymiai didesnių resursų. Jei 3 Ghz dažnyje galima be problemų dekoduoti MPEG2 HDTV srautus, tai tam, kad dekoduotume MPEG4/H.264 formato signalus, teks 3.4 Ghz dažnį praplėsti net du kartus.
Kaip
taisyklė, jei kalba vyksta apie HDTV technologijas, tai užsimenama
ir apie daugiakanales garso sistemas. Dažniausiai minima
Dolby
Digital 5.1 sistema, sudaryta iš penkių
garso kanalų ir vieno žemų
dažnių garso kanalo. Tokiu būdu
Dolby Digital 5.1 sistemoje
naudojamos šešios garso kolonėlės, kurios pastatomos aplink
klausytoją tam, kad sukurtų erdvinio garso efektą. Garso kolonėlės
pastatomos tokiu principu: priekyje per centrą – dialogams, priekyje
iš dešinės ir kairės – muzikai (kaip įprasta stereo sistemai), gale
iš dešinės ir kairės – specialiems garsiniams efektams, o žemų
dažnių kolonėlė statoma gale per centrą. Dėka tokio kolonėlių
išdėstymo, klausytojui ir žiūrovui suteikiamas įspūdis lyg per
kambario centrą pravažiuotų traukinys ar kažkur už nugaros įvyktų
sprogimas. Dolby Digital sistema taip pat žinoma kai AC-3 (Audio
Codec 3). Tai audio formatas, naudojantis aušto lygio suspaudimą
ir aprašomas DVB standarto rėmuose.
Naudojant specialias kompresijos schemas, Dolby 5.1 duomenų srautus galima perdaryti į „ekonominį“ variantą Dolby-E.
Įrašyti vaizdo ir garso 5.1 informaciniai srautai kartu gali būti laikomi Digital Beta arba HDCAM vaizdo kasetėse. Vienoje „master“ kasetėje įmanoma įrašyti du atskirus garso takelius Dolby Digital formate ir du Dolby Surround formate.
DV tai Digital Video (skaitmeninis vaizdas). DV – tai visiems gerai žinomas vaizdo formatas, kuris naudojamas įrašant vaizdo medžiagą standartinėje raiškoje į vaizdo kameros kasetę. Dėka aukštos vaizdo kokybės ir vaizdo technikos gamintojų palaikymo, kurių 1990 metais buvo net 50, šis skaitmeninis formatas paplito labai plačiai. Maža DV vaizdo kasetės kaina tinka ekonominiam HDTV vaizdo įrašymui. Būtent todėl HDV vaizdo signalų įrašinėjimui buvo pasirinktas juostinis informacijos nešėjas.
HD-DVD ir Blu-ray – du nauji DVD diskų formatai, skirti aukštos raiškos vaizdo medžiagos talpinimui. Abu formatai naudoja žymiai trumpesnes lazerio spindulio bangas, o lazerio spindulys gali būti geriau sufokusuotas, ko pasėkoje atsiranda galimybė informaciją nuo disko paviršiaus įrašyti ir nuskaityti iš žymiai siauresnių disko struktūrų. Dėl to, kad Blu-ray disko informacinis sluoksnis yra labai arti paviršiaus, atsiranda galimybė dirbti su dar plonesnėmis struktūromis ir tai turi įtakos didesnei Blu-ray diskų talpai.
Šie diskai labiau paveikiami išorinių veiksmų, t.y. juos greičiau galima pažeisti subraižant ar supurvinant. Taip pat, norint užsiimti jų gamyba, reikia reorganizuoti visas senas diskų gamybos linijas.
HD-DVD – tai formatas, išsivystęs iš AOD (Advanced Optical Disc) diskų formato, tik turi truputį mažesnės talpos galimybes nei Blu-ray diskų formatas. Informacinis sluoksnis nuo disko paviršiaus yra 0,6 mm, tiek pat kaip paprastuose seno formato DVD diskuose, todėl šie diskai žymiai atsparesni išoriniams subraižymo ar purvo poveikiams. Dėl HD-DVD diskų struktūros, kuri panaši į DVD diskų struktūrą, DVD diskus gaminantys gamintojai gali modernizuoti savo gamybos linijas ir, investavę gana mažus resursų kiekius, pradėti naujos kartos informacijos nešėjų gamybą.
