Многоэтапный Кубок Ставропольского края

 

 

Digital TV, DTV

Способ организации ТВ-сигнала, при котором каждой единице изображения присваивается свой код, видеосигнал переводится в единицы компьютерной информации, а затем обратно в видеосигнал.

Главное достоинство цифрового ТВ в том, что оно обеспечивает компрессию сигнала и позволяет при компактности оборудования передавать большое к-во информации.

 

DTV – следствие развития техники. Разнообразие алгоритмов, схемных решений и технологической базы позволяют решать множество современных задач:

 

- повышение помехоустойчивости трактов передачи и записи телевизионных сигналов;

 

- уменьшение мощности передатчиков ТВ-вещания;

 

- существенное увеличение числа телевизионных программ, передаваемых в том же частотном диапазоне; (аналог – 1, цифра - >4)

 

- повышение качества изображения и звука в телевизионных приёмниках с обычным стандартом разложения;

 

- создания телевизионных систем с новыми стандартами разложения изображения (телевидение высокой чёткости – ТВЧ);

 

- расширение функциональных возможностей студийной аппаратуры, используемой при подготовке и проведении телевизионных передач;

 

- передача в телевизионном сигнале различной дополнительной информации, превращение телевизионного приёмника в многофункциональную информационную систему;

 

- создание интерактивных телевизионных систем, при пользовании которыми зритель получает возможность воздействовать на передаваемую программу.

 

Сжатие сигнала - компрессия – уменьшение пространства компьютерной памяти или пропускной способности канала, которые нужны для хранения или передачи заданного объема данных; метод сжатия телевизионного сигнала, в следствии которого он занимает меньшую полосу частот в спутниковом канале связи по сравнению с несжатым (аналоговым).

 

Алгоритм компрессии основан на том факте, что видеосигнал состоит из отдельных элементов изображения или пикселов. Каждый кадр содержит десятки тысяч пикселов. Видеосигнал компрессируется одним из двух способов: внутрикадровым или межкадровым. Внутрикадровая компрессия происходит внутри каждого отдельного кадра, а межкадровая использует последовательность кадров.

 

При внутрикадровой компрессии происходит сжатие отдельного кадра безотносительно ко всем остальным. Поскольку компрессия каждого кадра происходит заново, даже если изменения в следующем кадре минимальны, то степень сжатия информационного потока получается ограниченной (MPEG).

 

Межкадровая компрессия основана на том, что большая часть изображения остается неизменной от кадра к кадру. Аппаратура цифровой компрессии проводит сравнительный анализ кадровой последовательности и пересылает только информацию об изменениях в кадрах, а не сами кадры. Это позволяет значительно уменьшить цифровой поток и достигать больших коэффициентов компрессии по сравнению с внутрикадровым сжатием.

 

Стандарты сжатия.

 

MPEG – Motion Picture Expert Group

 

MPEG-4 — это международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и видео. Появился он в 1998 году, и включает в себя группу стандартов сжатия аудио и видео и смежные технологии, одобренные ISO — Международной Организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-4 в основном используется для вещания (потоковое видео), записи дисков с фильмами CD, видеотелефонии (видеотелефон), и широковещания, в которых активно используется сжатие цифровых видео и аудио.

 

MPEG-4 включает в себя многие функции MPEG-1, MPEG-2 и других подобных стандартов, добавляя такие функции как поддержка языка виртуальной разметки VRML для показа 3D объектов, объектно-ориентированные файлы, поддержка управления правами и разные типы интерактивного медиа. AAC (Advanced Audio Codec — или Улучшенный Аудио Кодек) был стандартизован как дополнение к MPEG-2 (часть 7), был также расширен и включен в MPEG-4.

 

(Стандарт MPEG-1, ориентированный в основном на запись кинофильмов и видеопрограмм на компьютерные лазерные диски с возможностью воспроизведения изображения и звука с помощью обычного персонального компьютера, был окончательно утверждён к декабрю 1993 г. Стандарт MPEG-2, предназначенный для систем телевизионного вещания как с обычным стандартом разложения, так и с увеличенным числом строк (ТВЧ), был утверждён в ноябре 1994 г.)

 

 

H.264, MPEG-4 Part 10, или AVC (Advanced Video Coding) — стандарт сжатия видео, предназначенный для достижения высокой степени сжатия видеопотока при сохранении высокого качества. Он был создан ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) совместно с ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) в рамках совместной программы Joint Video Team (JVT). ITU-T H.264 стандарт и ISO/IEC MPEG-4 Part 10 стандарт (формально, ISO/IEC 14496-10) технически полностью идентичны. Финальный черновой вариант первой версии стандарта был закончен в мае 2003 года. Используется в цифровом телевидении высокого разрешения (HDTV); как основной кодек для видеозаписей Министерством обороны США, компанией Apple (в том числе видеоролики для плееров iPod) и многих других областях цифрового видео.

 

Стандарт H.264/AVC/MPEG-4 Part 10 содержит ряд новых возможностей, позволяющих значительно повысить эффективность сжатия видео по сравнению с предыдущими (такими, как ASP) стандартами, обеспечивая также большую гибкость применения в разнообразных сетевых средах.

 

В стандартном ТВ используется соотношение сторон кадра 4:3. В широкоэкранном ТВ используется соотношение 16:9.

 

Преимущество 16:9 в том, что в большинстве изображений самая нижняя и самая верхняя части кадра не представляют особого интереса, но информация о них все равно занимает часть полосы пропускания канала (для телевидения) или часть системы хранения (для фильмов). Таким образом, 16:9 более эффективно использует ресурсы.

 

Телевизионный кадр в форматах PAL и NTSC имеет пропорцию, близкую к 4:3. Телевидение высокой четкости (HDTV) использует пропорцию 16:9.

 

Разрешение экрана. SD и HD

 

SD

Стандарт SD (Standard Definition – Стандартное разрешение) относится к категории «традиционных» старых систем видео- просмотра, хранения и передачи сигналов – таких как PAL, SECAM и NTSC. Когда появилось DV (Digital Video - Цифровое видео), эти традиционные системы были представлены пиксельной решеткой (PIcture(X) ELement),преобразующей содержимое видео в цифровой сигнал. В связи со своей «традиционностью», данные системы ограничены частотой обновления кадров, характерной для PAL и NTSC (25 кадров/с и 29,97 кадров/с соответственно), низкой полосой частот (количество информации, пропускаемое за единицу времени) в диапазоне 4 - 6 МГц, а также ограничены количеством строк развертки (625 и 525 соответственно для PAL и NTSC).

 

По причине ограничений, которые были в 1950-60-х, не все эти строки развертки несут визуальную информацию. В связи с этим было введено понятие так называемой «Чересстрочной развертки» (”Interlacing”), которая была разработана для того, чтобы позволить отправлять больше визуальных деталей на ограниченную полосу частот. При чересстрочном видео вместо использования всей визуальной информации кадра, кадр в действительности разложен на две составляющие, отображаемые в два такта. А именно, в первом отрезке времени (первом такте) отображаются четные строки развертки, во втором - нечетные. Когда это отображается на экране, мы видим как четные, так и нечетные линии одновременно и не осознаем, что один комплект слегка отстает от другого (на определенный период времени). Перемежевывая полукадры, проще создать иллюзию более сглаженной и отчетливой картинки, нежели отображая полный кадр с более низкой частотой представления, от чего могут появиться мерцания или отрывистые движения. Однако даже сегодня при наличии более широкой полосы частот и более высокой частоты обновления (чтобы вытаскивать информацию), не все чересстрочные развертки плохи, и, конечно, их преимущества могут быть использованы во многих ситуациях.

 

Таким образом, для системы PAL используется сетка 720х576 пикселей с частотой 25 кадров в секунду (для NTSC соответственно 720х480 с частотой 29,97 кадров/с). В связи с тем, что используется чересстрочная развертка, применяется не 25 кадров, а 50 полукадров для PAL, и 60 полукадров для NTSC. Как правило, для обозначения используется 576i или 576/50i, чтобы указать на 576 пикселей по вертикали (576 строк развертки, несущих визуальную информацию, из 625 линий PAL) и чересстрочную развертку 50 полей или полукадров в секунду. Соответственно для системы NTSC это будет выглядеть как 480i или 480/60i. Эти цифровые технические показатели используются для MiniDV, Digital8, DVD-камер, а также для DVD видео плееров сегодняшнего поколения.

 

HD

Стандарт HD (High Definition – Высокое разрешение) – это новый улучшенный стандарт видео. Существует много форматов, но основных стандартов установлено два: 1080i и 720p. Оба эти стандарта значительно превосходят стандарт SD в цвете и разрешающей способности (резкость изображения и детали). Почти всё HD оборудование изначально рассчитано на «широкоформатное» изображение 16:9.

 

Стандарт 1080i с чересстрочной разверткой предусмотрен для сетки вплоть до 1920х1080 пикселей. В некоторых разработках используют 1440 «широких» пикселей (1440х1080), которые смотрятся, однако, значительно лучше, чем широкий экран стандарта SD.

 

Поскольку на сегодняшний день обработка видеоинформации стала лучше (и дешевле благодаря цифровому электронному оборудованию), отпала необходимость делать чересстрочное видео. Мы получаем полное изображение для каждого кадра, и это называется «прогрессивной» разверткой, так как каждая линия развертки сканируется прогрессивно (линия за линией) в каждом кадре. 720p обозначает пиксельную решетку 1260х720 высокого разрешения с прогрессивной разверткой. Сама разрешающая способность немного ниже, чем в стандарте 1080i, но есть достаточно ощутимые преимущества при использовании прогрессивного кадра вместо чересстрочного полукадра, такие как, например, запись высокоскоростных движений, которые в дальнейшем потребуется просмотреть в замедленном движении или сделать фотоснимок, стоп-кадр.

 

Частота обновления HD варьируется, но для 720p обычно составляет 24p (что очень похоже на кино), 25p, 30p, 50p и 60p для прогрессивного видео (полный кадр), и 25i, 30i, 50i и 60i для 1080i (чересстрочное видео). Коммутирование может происходить только через интерфейс HDMI с устройствами отображения с маркировкой “HD ready” или “full HD”.

 

 

Форматы

 

D-1 (Ампекс): 4 высококачественных канала; магнитная лента 19 мм, 3 вида кассет.

D-2: запись полного сигнала NTSC, PAL; 20 последовательных копий без ухудшения качества, независимый монтаж изображения и 4-х звуковых каналов; несколько скоростей; просмотр в цвете; цифровой поток до 154 Мбит/сек.

D-3 (Эн-Эйч-Кей+Панасоник):1991, разработка сразу продана ВВС; широкая лента – 12,5 мм – компактные ВМ; высокая плотность записи – 13,7 Мбит/кв см; первая цифровая камерная головка; 3 типа кассет;расширение видеомонтажа – один и тот же аппарат можно использовать и как источник, и как мастер.

D-5: скорость движения ленты увеличена вдвое; не используются системы сжатия информации – цифровой поток может достигать 360 Мбит в сек, записывается без сокращения; резерв для перехода к формату изображения 16:9.

D-6 (Тошиба+Ти-Би-Эс):1994; позволяет записывать цифровые сигналы ТВЧ в соответствии с форматом изображения 16:9; высокая пропускная способность – до 1,2 Гбит в сек; встроенная система коррекции ошибок; первый ВМ этого формата – DCR-6000.

Betacam Digital (Сони): позволяет перейти от аналогового типа записи к полностью цифровому комплексу; первая проверка – Зимние олимпийские игры в Норвегии в 1992 году; двукратное сжатие информации.

Betacam SX: цифровое качество видеосигнала и звука; оборудование позволяет монтировать материал на месте съемки и предавать его с высокой скоростью без потери качества; оборудование совместимо с аналоговой аппаратурой формата Betacam и Betacam SP.

Digital-S (Джи-Ви-Си): монтажный ВМ с функцией предварительного чтения и воспроизводящий кассеты S-VHS. Сжатие MPEG-2, время записи – 3 часа.

DVCAM: 1996, многократная запись без потери качества, запись до 3-х часов, ВМ - проигрывание кассет любительского формата DV, коэффициент компрессии – 5:1!; кассеты – стандартные и мини.

Серия DSR – ВМ разнообразные возможности монтажа, системная гибкость, цифровая совместимость, встроенные средства диагностики, система коррекции ошибок.

 

Многоэтапный Кубок Ставропольского края