Co
to jest Telewizja cyfrowa - jest to metoda transmisji sygnału
telewizyjnego w postaci sygnału cyfrowego do Państwa odbiorników,
np. telewizorów i dekoderów satelitarnych. Dzięki cyfrowej kompresji
obrazu i dźwięku (w systemie MPEG-2 oraz MPEG-4) umożliwia przesłanie
od 4- do 16-krotnie więcej programów telewizyjnych, niż w przypadku
telewizji analogowej przy wykorzystaniu podobnego pasma. Dodatkowo
transmisja cyfrowa umożliwiła łatwe dodanie szeregu usług dodatkowych,
takich jak:
* informacje o programach (EPG - Elektroniczny Przewodnik po Programach),
* automatyczne wyszukiwanie programów,
* kilka wersji językowych możliwych do wyboru na jednym kanale telewizyjnym,
* wybór trybu audio (mono, stereo, AC-3 itp.)
* napisy ekranowe
* kodowanie kanałów (telewizja płatna),
* telewizja interaktywna,
* przeprowadzanie ankiet, telebanking itp. dzięki kanałowi zwrotnemu,
* kontrola rodzicielska.
W zależności od wykorzystywanego medium transmisyjnego, telewizja
cyfrowa może być nadawana jako: telewizja satelitarna (DVB-S, DVB-S2),
telewizja naziemna (DVB-T, DVB-T2), telewizja kablowa (DVB-C), telewizja
mobilna (DVB-H). Dzięki ograniczeniu niezbędnego do przekazu pasma,
realną stała się transmisja programów w standardzie HD.
Co to jest HDTV (ang. High Definition TV)
- telewizja wysokiej rozdzielczości. Jest ogólnym określeniem sygnału
telewizyjnego o rozdzielczości większej niż standardowa (czyli PAL,
SECAM lub NTSC). Skrót HDTV oznacza telewizję lub
sygnał wysokiej rozdzielczości (High Definition TV). Standard HDTV
zaczął zdobywać uznanie od początku pojawienia się na światowych
rynkach, czyli od lat 90-tych XX wieku. Ten nowy typ telewizji z
roku na rok zyskuje nowych zwolenników,ponieważ telewizja HD przewyższa
znacznie telewizje analogową pod względem jakości. HDTV w porównaniu
do tradycyjnego analogowego systemu odznacza się wieloma zaletami,
a m.in.:
- lepszym, wielokrotnie wyraźniejszym sygnałem bez efektu szumu
i innych zakłóceń,
- większą liczbą pixeli, co wiąże się ze wzrostem jakości obrazu,
- eliminacją zniekształceń oglądanego obrazu (wszystko oglądamy
w formacie 16:9).
Do odbioru sygnału cyfrowego niezbędny jest odpowiedni odbiornik
telewizyjny. Warto już teraz sprawdzić, czy Państwa dekoder i telewizor
posiada taką możliwość wyświetlania obrazu, ponieważ za kilka lat
będziemy tylko i wyłącznie oglądać filmy i programy w trybie HDTV,
a telewizja analogowa zostanie wyłączona w lipcu 2013.
Co to jest Rozdzielczości HDTV
* 720p -> 1280×720 pikseli
lub
*
1080i oraz 1080p -> 1920×1080 pikseli
Oznaczenia:
*literka i (interlaced) - obraz z przeplotem składa
się z linii (na zmianę wyświetlane są linie parzyste i nieparzyste),
po symbolu i czasami podawana jest ilość pól (ang. fields, półobrazów)
na sekundę, np. 1080i60. Niektórzy zamiast tego podają ilość pełnych
wyświetlanych w ciągu sekundy obrazów, która jest o połowę niższa
(powyższy przykład byłby opisany 1080i30).
*literka p (progressive scan) - obraz bez przeplotu;
progresywne wybieranie czyli skanowanie progresywne - jest to technika
nagrań wideo, w której obraz (w przeciwieństwie do wybierania skanowania
międzyliniowego) jest skanowany w całości. Dzięki temu obraz pojawia
się w całości na ekranie telewizora. Technika ta w znaczący sposób
zwiększa jakość obrazu oraz niweluje zmęczenie oczu spowodowane
migotaniem obrazu. Po symbolu p podawana jest czasami ilość klatek
(ang. frames, pełnych obrazów) na sekundę, np. 720p60.
W metodzie p ( progressive ) bez przeplotu wyświetlane są kolejne
pełne klatki obrazu zawierające wszystkie linie. Na obrazku
poniżej ( na lewo - Klatka 1 ) wyświetlane są wszystkie
linie. Na prawym obrazku kolejna klatka ( Klatka
2 ) gdzie również są wyświetlone wszystkie linie. Częstotliwość
wyświetlania to 60 klatek na sekundę ( w tym przykładzie standard
wykorzystywany w USA )
W metodzie i ( interlaced ) z przeplotem naprzemiennie
wyświetlane są pola zawierające wyłącznie parzyste
( prawy obrazek ) i wyłącznie nieparzyste
( lewy obrazek ) linie obrazu i
dopiero
te dwa złożone pola tworzą kompletną klatkę obrazu.
Podobnie
jak wyżej częstotliwość wyświetlania to 60 klatek na sekundę ( w
tym przykładzie standard wykorzystywany w USA ). Ten mniej intuicyjny
system jest stosowany, ponieważ pozwala na podniesienie rozdzielczości
lub zwiększenie płynności ruchu przy tym samym zużytym paśmie/tej
samej ilości przesyłanych danych. Odbywa się to jednak pewnym
kosztem:
* Trudniej zmienić ilość linii w obrazie z przeplotem
* Trudniej prowadzić obróbkę obrazu z przeplotem
* Przed wyświetleniem na urządzeniu pracującym
bez przeplotu przeplot musi zostać usunięty, co nie jest prostym
procesem i często generuje artefakty (zniekształcenia obrazu).
* Obiekty poruszające się pionowo oddawane są z
średnio o 30%, a w najgorszym przypadku o 50% mniejszą ilością szczegółów
w pionie. Wynika to z tego, że (w najgorszym przypadku), gdy obiekt
porusza się z nieparzystą ilością linii na pole, parzyste i nieparzyste
linie kolejnych pól wyświetlają tę samą połowę linii składających
się na obiekt.
*Stopklatka
ma dwukrotnie mniejszą rozdzielczość pionową lub do jej wyświetlenia
konieczne jest usunięcie przeplotu.
Dlaczego 720p ( CYFRA + ) jest lepsze niż
1080i ( Telewizja n ) w HDTV
Pora już wreszcie postawić zasadnicze pytanie ! To co w
końcu jest lepsze: 720p czy 1080i ? Jest
to temat niekończących się dyskusji już od dłuższego czasu ! Gdyby
brać pod uwagę jedynie techniczne aspekty, odpowiedź byłaby zaskakująca
lecz prosta: 720p jest lepsze niż 1080i .
Powód
?
Mimo, że 1080i ma 1080 pionowych linii ( w przeciwieństwie do 720
linii w przypadku 720p ) i 1920 pikseli na linię ( w porównaniu
do 1280 pikseli w 720p ), fakt, że 1080i jest z przeplotem sprawia,
że całkowita rozdzielczość jest w praktyce niższa niż
w przypadku 720p.
Może to brzmieć niewiarygodnie, ale czytajcie proszę dalej. Jak
to możliwe, że sygnał 1920 x 1080 ma mniejszą rozdzielczość
niż 1280 x 720 ? Powodem tego jest sygnał
z przeplotem. Dlatego też w poprzednim zdaniu padło wyraźne sformułowanie
' w praktyce '.
Mimo, że istnieje format 720p30, stacje telewizyjne nadają 720p
HDTV w jego najwyższej wersji (720p60), dostarczając obrazy o rozdzielczości
1280 x 720 przy 60 klatkach na sekundę. Dlatego typowe skróty są
zbyt uproszczone i nie są w stanie w pełni oddać stanu
rzeczy.
Oto i kompromis. Poziome piksele (1280 w 720p i 1920 w 1080i) są
naprawdę pikselami na aktywną linię, a gdy proces przeplotu dzieli
obraz 1920 x 1080 na dwa pola, liczba poziomych linii na pole zredukowana
zostaje do 540. W wyniku tego pionowa rozdzielczość pola również
jest zmniejszana o połowę w stosunku do pierwotnej rozdzielczości
obrazu (klatki). W przypadku sygnału 1080i, rozdzielczość zmniejsza
się z 2 megapikseli klatki 1920x1080 do 1 megapiksela w polu 540i.
Dzieje się tak faktycznie, bo wielu nadawców 1080i proponowało nazywanie
formatu '540i'.
Jednak kluczem do dyskusji jest fakt, że patrzymy
na obrazy, które tworzą złudzenie ruchu. Z tego
właśnie powodu to nie rozdzielczość ma tak naprawdę
znaczenie, ale piksele na sekundę, które oglądamy,
znane także jako ' czasowa rozdzielczość '.
Gdy wykonacie obliczenia, zobaczycie, że 1080i60 (a także 1080p30)
dostarcza tylko 12% więcej pikseli na sekundę niż
720p60. Dlatego też większość ludzi nie jest w stanie odróżnić
nadania 1080i od 720p - ponieważ ich oczy i mózg widzą praktycznie
tę samą liczbę pikseli na sekundę.
Jedynie gdy wyświetlane są nieruchome obrazy lub niewielkie zmiany
w scenie zauważalna jest poprawa 1080i w stosunku do 720p w nadaniu
HDTV. Jeśli skupicie wzrok na szybko przesuwającym się obrazie,
720p będzie wyglądać tak dobrze, lub nawet lepiej, niż 1080i. To
właśnie dlatego ten format jest wybierany do relacji sportowych.
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę, że progresywna metoda jest lepsza
od tej z przeplotem. Po pierwsze, skanowanie progresywne nigdy
nie wywołuje efektu migania, a także nie zachodzi potrzeba
przeprowadzania procesu składania obrazu. Przeciwnie, sygnały z
przeplotem zawsze wymagają procesu składania obrazu na pewnym etapie,
albo przez nadawcę sygnału,
albo
przez jego odbiorcę.
Nie istnieją ani warianty 1080p50 ani 1080p60, będące jedynymi formatami
1080 linii, które (w praktyce) przewyższają 720p60. Powodem tego
jest fakt, że 1080p50 i 1080p60 przewyższyłyby pasmo 19Mbit/s,
wyznaczone w 6Mhz kanale, jak wymaga tego standard ATSC.
Najwyższe formaty HDTV, które nie przekraczają tego limitu (a w
rzeczywistości są bardzo blisko niego) to 720p60, 1080p30 i 1080i60.
Podsumowując, ATSC pozwala na nadawanie 1080p przy maksymalnej liczbie
klatek na poziomie 30 na sekundę ze względu na wymagania pasma.
Wideo 720p może osiągać 60 klatek na sekundę przy tej samej przepustowości.
Formaty 1080 linii mogą osiągać najwyżej 60 pól na sekundę (1080i60)
lub 30 klatek na sekundę (1080p30). Zarówno formaty 720 jak i 1080
linii, stosowane w nadaniach ATSC, dostarczają praktycznie tę samą
liczbę pikseli na sekundę.
HD
ready
Producenci
sprzętu audio-wideo wprowadzili także oznaczenie HD ready,
które określa zgodność danego sprzętu ze standardem HDTV. Nie oznacza
to jednak, że dany sprzęt zagwarantuje nam wykorzystanie pełni możliwości
odbieranego sygnału. Zazwyczaj oznaczenie to sugeruje jedynie podwyższoną
rozdzielczość. Teoretycznie pełną zgodność posiadają
urządzenia oznaczone Full HD.
Dobra
wiadomość dla posiadaczy HD READY
Ciekawostką
jest, że wiele telewizorów Full HD nie za dobrze radzi sobie
z wyświetlaniem sygnału 1080i, w którym nadawane są niektóre kanały
HD. Jak dowodzą testy przeprowadzone przez fachowe magazyny (m.in.
Home Theater), niektóre telewizory, w szczególności te
sprzed kilku lat, oferują w tym trybie ilość detali odpowiadającą
zaledwi e nieco ponad pięciuset liniom obrazu! Jest to przede wszystkim
skutek usunięcia przeplotu (matryce zdolne są do wyświetlania obrazu
jedynie w trybie progresywnym) oraz interpolacji.
Jak zawsze diabeł tkwi ... jednak w szczegółach
Otóż
na telewizorze HD Ready obraz z gry może wyglądać na ostrzejszy
i bardziej szczegółowy niż na odbiorniku Full HD. Jednak
w przypadku sygnału o odpowiednich parametrach (np. wydania filmu
na Blu-ray nakręconego w prawdziwej rozdzielczości 1080p
- ciekawe tylko ile znacie takich filmów ? :-)
, i przy odpowiednim skonfigurowaniu TV, na matrycy Full HD obraz
z oczywistych względów zawsze będzie lepszy niż na odbiorniku HD
Ready. Inna sprawa, że przy mniejszej przekątnej możemy tej różnicy
w ogóle nie dostrzec bez wnikliwego przyglądania się ekranowi.
Poniżej
celowo powiększony obrazek z prezentacją - różnica jest subtelna
i w zasadzie niezauważalna - ale już od około 50 cali w
górę, ( to oczywiście zależy od jakości matrycy telewizora) będzie
coraz bardziej widoczna ...
Telewizory
Full
HD teoretycznie powinny oferować lepszą jakość obrazu, niż
HD ready. Czy tak rzeczywiście jest? Istnienie tych dwóch standartów
telewizji wysokiej rozdzielczości budzi gorące spory. Zasadnicze
pytanie brzmi: czy przeciętny człowiek jest w stanie dostrzec
z odległości dwóch-trzech metrów różnicę w jakości obrazów nadawanych
w rozdzielczości 720p i 1080i?
Minimalne
wymagania, jakie musi spełnić telewizor HD to możliwość wyświetlania
obrazu o rozdzielczości 1280 na 720 pikseli, ekran o proporcjach
16:9, analogowe złącze komponentowe i cyfrowe złącze DVI/HDMI
z obsługą kodowania HDCP ( zabezpieczenie przed
kopiowaniem obrazu ). Odbiorniki takie są zwykle oznaczane nalepką
HD ready i dają możliwość obsługi sygnału 1080i czyli takiej, w
jakiej nadaje programy
HD większość operatorów telewizji cyfrowych np. kablowych
, czy satelitarnych (choć nie są w stanie takiej rozdzielczości
pokazać ponieważ matryca wyświetlająca ma mniejszą rozdzielczość).
Wyższa
rozdzielczość 1920 na 1080 pikseli została stworzona z myślą o dużych
ekranach z przekątnymi powyżej 55 cali. Szybko jednak ten standard,
znany jako Full HD, trafił też do mniejszych odbiorników. I wtedy
zaczął się niekończący do dziś spór ? Czy np. na 42 calowych ekranach
odbiorników HD ready i Full HD będzie widać różnicę przy oglądaniu
programu HDTV ?
Teoretycznie
taka różnica powinna być widoczna co najmniej z dwóch powodów .
Pierwszy to oczywiście szczegółowość oglądanego obrazu rozumiana
jako ilość pikseli wyświetlanych na centymetr
kwadratowy ekranu. Druga to konwersja obrazu z rozdzielczości
Full HD do HD ready, która wiąże się z ryzykiem straty jakości.
Jak jednak jest w praktyce ?
Trochę
podobnie, jak w przypadku cyfrowej fotografii. Jeśli drukujemy zdjęcie
z aparatu fotograficznego w niewielkim formacie, nie ma znaczenia
, czy ma ono rozdzielczość 180 czy 300 dpi. Dopiero przy powiększaniu
do większego formatu różnica rozdzielczości jest widoczna w postaci
dużych pikseli i wychodzi na jaw. Podobnie przy konwersji zdjęcia
z dużej do małej rozdzielczości, przy pomocy zaawansowanych programów,
straty jakości są w zasadzie niezauważalne.
Jednak
niektórzy ludzie są w stanie dostrzec różnice już na pierwszy rzut
oka. I to nie tylko profesjonaliści zajmujący się grafiką cyfrową
a także tacy, którzy nie mieli wcześniej do czynienia z filmami
wysokiej rozdzielczości. Podobnie jak słuch muzyczny, wzrok jest
indywidualną cechą każdego człowieka i dlatego przy wyborze telewizora
trzeba kierować się przede wszystkim własnymi odczuciami. Jeśli
widzimy różnicę, bierzmy telewizor Full HD. Jeśli nie, nie warto
przepłacać, nawet jeśli sprzedawcy czy eksperci będą chcieli nam
za wszelką cenę udowodnić, ze się mylimy.
Telewizję standardowej rozdzielczości ( SDTV ) w
systemie PAL określa się jako system 576i50 (576
linii wyświetlanych, metoda wyświetlania i, częstotliwość 50 Hz).
Tak więc w ciągu 1/50s wyświetlone są linie nieparzyste, a w następnej
1/50s linie parzyste. W efekcie w ciągu sekundy wyświetla się 25
pełnych obrazów. Podobnie jak w przypadku 1080i60
(patrz niżej) sygnał 576i50 jest często w rzeczywistości
sygnałem bez przeplotu poddanym bezstratnej konwersji.
Sygnał przesyłany w rozdzielczości 1080i60 często (w przypadku filmów
niemal zawsze) jest w istocie sygnałem 1080p24
poddanym bezstratnej konwersji. Można więc przeprowadzić na nim
odwrotną bezstratną konwersję, by uzyskać sygnał 1080p24
(w odbiornikach tego wymagających często robione jest to automatycznie).
Taki
sygnał nie wykazuje obniżonej rozdzielczości podczas pionowego ruchu
obiektów, nie wykazuje również zwiększonej płynności, zaś przesyłany
jest w standardzie 1080i60 głównie dla zachowania
kompatybilności. Jeszcze prościej, po przyśpieszeniu z 24 do 25
klatek na sekundę, można przekonwertować bezstratnie dowolny sygnał
p25 do formatu i50, rozdzielając
każdą klatkę na dwa pola.
Obecnie odchodzi się od sygnału z przeplotem. Znaczna część sygnałów
przesyłanych z przeplotem jest tak naprawdę sygnałem bez przeplotu
po bezstratnej, odwracalnej konwersji.
Porównując standardy 1080i50/60 i 720p50/60,
pierwszy wykazuje dokładniejsze odwzorowanie szczegółów przedmiotów
nieporuszających się w pionie i wyższą rozdzielczość poziomą. 720p50/60
oferuje z kolei większą płynność ruchów. W związku z tym by zmaksymalizować
jakość w zastosowaniach ogólnych stosuje się zazwyczaj 1080i50/60,
natomiast kanały sportowe przesyła się w 720p50/60.
W przypadku gdy źródłowy sygnał nagrany był w 1080p24, jak większość
filmów, lepszą jakość obrazu zapewni bezwzględnie 1080i50/60
po bezstratnej konwersji niż 720p50/60 po konwersji
stratnej.
I
na koniec - to co potocznie nazywamy MPEG-4,
jest w istocie na wskutek rezultatów badań nad udoskonalaniem formatu
H.263, prowadzonych przez grupę JVT (Joint Video Team), łączącą
zespoły ekspertów z organizacji ISO oraz ITU, nowym formatem
o nazwie H.264/AVC
AVC (ang. Advanced Video Coding) - standard kodowania sekwencji
wizyjnych przyjęty w roku 2003 jako 10. część standardu ISO MPEG-4
oraz jako rekomendacja ITU-T H.264. Projekt x264 zajmuje się stworzeniem
otwartej implementacji tego kodera.
Efektywność kompresji formatu AVC dzięki wprowadzeniu nowych rozwiązań
jest o wiele większa niż poprzednich standardów: MPEG-1, MPEG-2
czy MPEG-4 część 2 (popularne implementacje to DivX i Xvid).
Obecnie standard kodowania H.264/AVC wykorzystywany
jest do transmisji telewizji wysokiej rozdzielczości w wielu cyfrowych
platformach satelitarnych, oraz, między innymi, jako jeden z podstawowych
formatów w oprogramowaniu QuickTime.
Głównym konkurentem H.264/AVC jest WMV
firmy Microsoft, przyjęty przez amerykańskie stowarzyszenie SMPTE
jako standard VC-1, oraz AVS opracowany przez konsorcjum stworzone
przez rząd chiński.
Polski Komitet Normalizacyjny opracował polskie tłumaczenie normy
ISO/IEC 14496-10:2004 (standardu kodowania H.264/AVC).
Pamiętaj
również, że jakość obrazu uzyskiwana w poszczególnych formatach
zależy od rozdzielczości matrycy konkretnego
odbiornika. Jeśli jest ona inna niż rozdzielczość
nadawanego obrazu telewizyjnego, to obraz jest przeskalowywany przez
odbiornik do jego własnej ( czyli natywnej ) rozdzielczości
ekranu.
Znakomitą
ilustracją rozdzielczości matrycy telewizora jest przedstawienie
pojedyńczego obrazka rastrowego ( fotografia tarczy Księżyca ) zapisanego
w różnych rozdzielczościach.
Samo
powiększanie obrazka rastrowego nie jest w stanie zwiększyć
ilości dostrzegalnych szczegółów. Pojedyncze piksele będą reprezentowane
przez jednobarwne kwadraty lub prostokąty. Każdy z występujących
niżej obrazków został przedstawiony dwukrotnie:
raz w naturalnej skali wynikającej z wielkości
pliku graficznego, a drugi raz po powiększeniu
do rozmiaru wspólnego dla wszystkich próbek.
1. Obrazy w skali naturalnej ( wielkość obrazka jest identyczna
z wielkością plkiku )
2.
Te same obrazy o różnych rozdzielczościach sprowadzone
do tego samego rozmiaru prezentacyjnego przez powiększenie
(zwróć uwagę na ilość widocznych
szczegółów na kolejnych obrazkach )
Poniżej
przegląd używanych pasm częstotliwości |