Telewizja wysokiej rozdzielczości

Telewizja wysokiej rozdzielczości ( HD lub HDTV ) opisuje system telewizyjny , który zapewnia znacznie wyższą rozdzielczość obrazu niż technologie poprzedniej generacji. Termin ten jest używany od 1936 roku; w ostatnich czasach odnosi się do generacji następującej po telewizji standardowej (SDTV), często w skrócie HDTV lub HD-TV . Jest to obecny de facto standardowy format wideo używany w większości programów: telewizji naziemnej , telewizji kablowej , telewizję satelitarną i dyski Blu-ray .

formaty

HDTV może być transmitowane w różnych formatach:

  • 720p (1280 pikseli w poziomie × 720 linii): 921 600 pikseli
  • 1080i (1920×1080) z przeplotem : 1 036 800 pikseli (~ 1,04 MP).
  • 1080p (1920×1080): 2 073 600 pikseli (~ 2,07 MP).
    • W niektórych krajach stosowana jest również niestandardowa rozdzielczość CEA, na przykład 1440×1080i: 777 600 pikseli (~ 0,78 MP) na pole lub 1 555 200 pikseli (~ 1,56 MP) na klatkę

Przy transmisji z prędkością dwóch megapikseli na klatkę, HDTV zapewnia około pięć razy więcej pikseli niż SD (telewizja o standardowej rozdzielczości). Zwiększona rozdzielczość zapewnia wyraźniejszy, bardziej szczegółowy obraz. Ponadto skanowanie progresywne i wyższa liczba klatek na sekundę zapewniają obraz z mniejszym migotaniem i lepszym odwzorowaniem szybkiego ruchu. HDTV, jak wiadomo dzisiaj, po raz pierwszy oficjalnie rozpoczęło nadawanie w 1989 roku w Japonii, w MUSE /Hi-Vision. HDTV był szeroko stosowany na całym świecie pod koniec 2000 roku.

Historia

Dalsze informacje: Analogowy system telewizji wysokiej rozdzielczości i historia telewizji

Termin wysoka rozdzielczość określał kiedyś serię systemów telewizyjnych pochodzących z sierpnia 1936 roku; jednak systemy te miały tylko wysoką rozdzielczość w porównaniu z wcześniejszymi systemami, które były oparte na systemach mechanicznych z zaledwie 30 liniami rozdzielczości. Trwająca konkurencja między firmami i narodami w celu stworzenia prawdziwej „HDTV” trwała przez cały XX wiek, ponieważ każdy nowy system osiągał wyższą rozdzielczość niż poprzedni. W 2010 roku wyścig ten był kontynuowany z 4K , 5K i 8K .

Brytyjska usługa telewizji wysokiej rozdzielczości rozpoczęła próby w sierpniu 1936 r., A regularną usługę 2 listopada 1936 r., Używając zarówno (mechanicznego) sekwencyjnego skanowania linii Baird 240 (później niedokładnie przemianowanego na „progresywny”), jak i (elektronicznego) Marconi-EMI 405 systemy z przeplotem liniowym . System Baird został wycofany w lutym 1937 r. W 1938 r. Francja wprowadziła własny 441 linii , którego warianty były również używane przez wiele innych krajów. Amerykański NTSC 525 linii dołączył w 1941 r. W 1949 r. Francja wprowadziła standard jeszcze wyższej rozdzielczości wynoszący 819 linii , system, który powinien być wysokiej rozdzielczości nawet według dzisiejszych standardów, ale był tylko monochromatyczny, a ograniczenia techniczne tamtych czasów uniemożliwiły mu osiągnięcie rozdzielczości, do której powinien był być zdolny. Wszystkie te systemy wykorzystywały przeplot i współczynnik proporcji 4: 3 z wyjątkiem systemu 240-liniowego, który był progresywny (właściwie opisywany w tamtym czasie przez technicznie poprawny termin „sekwencyjny”) oraz systemu 405-liniowego, który zaczynał się od 5: 4, a później został zmieniony na 4: 3. System 405-liniowy przyjął (w tamtym czasie) rewolucyjną ideę skanowania z przeplotem, aby przezwyciężyć problem migotania linii 240 z częstotliwością odświeżania 25 Hz. System 240-liniowy mógł podwoić liczbę klatek na sekundę, ale oznaczałoby to podwojenie przepustowości przesyłanego sygnału, co jest niedopuszczalną opcją, ponieważ przepustowość pasma podstawowego wideo nie powinna przekraczać 3 MHz.

Transmisje kolorowe rozpoczęły się przy podobnej liczbie linii, najpierw w amerykańskim systemie kolorów NTSC w 1953 r., Który był kompatybilny z wcześniejszymi systemami monochromatycznymi i dlatego miał te same 525 linii na klatkę. Standardy europejskie pojawiły się dopiero w latach 60. XX wieku, kiedy to do monochromatycznych programów 625-liniowych dodano systemy kolorów PAL i SECAM .

NHK (Japan Broadcasting Corporation) rozpoczęła badania mające na celu „odblokowanie podstawowego mechanizmu interakcji wideo i dźwięku z pięcioma ludzkimi zmysłami” w 1964 roku, po igrzyskach olimpijskich w Tokio. NHK postanowił stworzyć system HDTV, który uzyskał znacznie wyższy wynik w subiektywnych testach niż poprzednio nazwany przez NTSC „HDTV”. Ten nowy system, NHK Color, stworzony w 1972 roku, obejmował 1125 linii, współczynnik proporcji 5:3 i częstotliwość odświeżania 60 Hz. Towarzystwo Inżynierów Filmowych i Telewizyjnych (SMPTE), kierowane przez Charlesa Ginsburga, stało się organem testującym i badającym technologię HDTV w międzynarodowym teatrze. SMPTE testowało systemy HDTV różnych firm z każdej możliwej perspektywy, ale problem łączenia różnych formatów nękał tę technologię przez wiele lat.

W późnych latach siedemdziesiątych SMPTE przetestowało cztery główne systemy HDTV, aw 1979 roku grupa badawcza SMPTE opublikowała studium systemów telewizji wysokiej rozdzielczości :

  • Monochromatyczny EIA: współczynnik proporcji 4:3, 1023 linie, 60 Hz
  • Kolor NHK: współczynnik proporcji 5:3, 1125 linii, 60 Hz
  • Monochromatyczny NHK: współczynnik proporcji 4:3, 2125 linii, 50 Hz
  • Kolor BBC: współczynnik proporcji 8:3, 1501 linii, 60 Hz

Od czasu formalnego przyjęcia szerokoekranowych trybów transmisji HDTV cyfrowej transmisji wideo (DVB) w połowie do końca 2000 roku; 525-liniowe NTSC (i PAL-M ), a także europejskie systemy PAL i SECAM z 625 liniami są obecnie uważane za systemy telewizyjne o standardowej rozdzielczości .

Systemy analogowe

Główny artykuł: Analogowy system telewizji wysokiej rozdzielczości

Wczesne nadawanie HDTV wykorzystywało technologię analogową , ale obecnie jest transmitowane cyfrowo i wykorzystuje kompresję wideo .

W 1949 r. Francja rozpoczęła nadawanie z systemem 819 linii (z 737 liniami aktywnymi). System był tylko monochromatyczny i był używany tylko na VHF dla pierwszego francuskiego kanału telewizyjnego. Został przerwany w 1983 roku.

W 1958 roku Związek Radziecki opracował Тransformator ( rosyjski : Трансформатор , co oznacza Transformator ), pierwszy system telewizyjny o wysokiej rozdzielczości (rozdzielczości), zdolny do wytworzenia obrazu złożonego z 1125 linii rozdzielczości, mającego na celu zapewnienie telekonferencji dla dowództwa wojskowego. Był to projekt badawczy, a system nigdy nie został wdrożony ani przez wojsko, ani przez nadawców konsumenckich.

W 1986 roku Wspólnota Europejska zaproponowała HD-MAC , analogowy system HDTV z 1152 liniami. Publiczna demonstracja odbyła się przed Letnimi Igrzyskami Olimpijskimi 1992 w Barcelonie. Jednak HD-MAC został złomowany w 1993 roku i powstał projekt Digital Video Broadcasting (DVB), który przewidywał rozwój cyfrowego standardu HDTV.

Japonia

W 1979 roku japoński nadawca publiczny NHK po raz pierwszy opracował konsumencką telewizję wysokiej rozdzielczości ze współczynnikiem proporcji obrazu 5:3. System, znany jako Hi-Vision lub MUSE od kodowania wielokrotnego próbkowania sub-Nyquista (MUSE) do kodowania sygnału, wymagał około dwukrotnie większej przepustowości niż istniejący system NTSC, ale zapewniał około czterokrotnie większą rozdzielczość (linie 1035i/1125). W 1981 roku system MUSE został po raz pierwszy zademonstrowany w Stanach Zjednoczonych, wykorzystując ten sam współczynnik proporcji 5: 3, co system japoński. Po wizycie na demonstracji MUSE w Waszyngtonie prezydent USA Ronald Reagan był pod wrażeniem i oficjalnie ogłosił, że wprowadzenie HDTV w USA jest „sprawą interesu narodowego”. NHK nagrała Letnie Igrzyska Olimpijskie 1984 kamerą Hi-Vision o wadze 40 kg.

Satelitarne transmisje testowe rozpoczęły się 4 czerwca 1989 r., pierwsze codzienne programy w wysokiej rozdzielczości na świecie, a regularne testy rozpoczęły się 25 listopada 1991 r., czyli „Dzień Hi-Vision” - datowany dokładnie tak, aby odnosił się do rozdzielczości 1125 linii. Regularne nadawanie BS -9ch rozpoczęło się 25 listopada 1994 r. I obejmowało programy komercyjne i NHK.

Zaproponowano kilka systemów jako nowy standard dla Stanów Zjednoczonych, w tym japoński system MUSE, ale wszystkie zostały odrzucone przez FCC ze względu na ich wyższe wymagania dotyczące przepustowości. W tym czasie liczba kanałów telewizyjnych szybko rosła, a przepustowość była już problemem. Nowy standard musiał być bardziej wydajny, wymagając mniejszej przepustowości dla HDTV niż istniejący NTSC.

Spadek analogowych systemów HD

Ograniczona standaryzacja analogowej telewizji HDTV w latach 90. nie doprowadziła do globalnego przyjęcia HDTV, ponieważ ówczesne ograniczenia techniczne i ekonomiczne nie pozwalały HDTV na korzystanie z przepustowości większej niż zwykła telewizja. Wczesne komercyjne eksperymenty HDTV, takie jak MUSE NHK, wymagały ponad czterokrotnie większej przepustowości niż transmisja w standardowej rozdzielczości. Pomimo wysiłków podejmowanych w celu zmniejszenia analogowej telewizji HDTV do około dwukrotnie większej przepustowości niż SDTV, te formaty telewizyjne nadal były dostępne tylko przez satelitę. Również w Europie uznano, że standard HD-MAC nie jest technicznie wykonalny.

Ponadto nagrywanie i odtwarzanie sygnału HDTV było dużym wyzwaniem technicznym we wczesnych latach HDTV ( Sony HDVS ). Japonia pozostała jedynym krajem, w którym udało się nadawać publicznie analogową telewizję HDTV, z siedmioma nadawcami współużytkującymi jeden kanał. [ potrzebne źródło ]

Jednak system Hi-Vision / MUSE napotkał również problemy komercyjne, kiedy został wprowadzony na rynek 25 listopada 1991 r. Do tego dnia sprzedano tylko 2000 zestawów HDTV, zamiast entuzjastycznych szacunków 1,32 miliona. Zestawy Hi-Vision były bardzo drogie, do 30 000 USD każdy, co przyczyniło się do ich niskiego dostosowania przez konsumentów. Magnetowid Hi-Vision firmy NEC wydany w okresie świątecznym, sprzedawany w sprzedaży detalicznej za 115 000 USD. Ponadto Stany Zjednoczone postrzegały Hi-Vision/MUSE jako system przestarzały i już dały jasno do zrozumienia, że ​​opracują system w pełni cyfrowy. Eksperci uważali, że komercyjny system Hi-Vision w 1992 roku został już przyćmiony przez technologię cyfrową rozwijaną w USA od 1990 roku. Było to amerykańskie zwycięstwo nad Japończykami pod względem dominacji technologicznej. Do połowy 1993 roku ceny odbiorników sięgały nawet 1,5 miliona jenów (15 000 USD).

23 lutego 1994 roku czołowy administrator nadawania w Japonii przyznał się do awarii swojego analogowego systemu HDTV, mówiąc, że amerykański format cyfrowy byłby bardziej prawdopodobnym światowym standardem. Jednak to ogłoszenie wywołało gniewne protesty nadawców i firm elektronicznych, które dużo zainwestowały w system analogowy. W rezultacie następnego dnia wycofał swoje oświadczenie, mówiąc, że rząd będzie nadal promował Hi-Vision/MUSE. W tym samym roku NHK rozpoczął rozwój telewizji cyfrowej , próbując dogonić Amerykę i Europę. Doprowadziło to do powstania ISDB format. Japonia rozpoczęła cyfrowe nadawanie satelitarne i HDTV w grudniu 2000 roku.

Powstanie kompresji cyfrowej

  Telewizja cyfrowa o wysokiej rozdzielczości nie była możliwa w przypadku nieskompresowanego wideo , które wymaga przepustowości przekraczającej 1 Gbit / s dla cyfrowego wideo HD studyjnej jakości . Cyfrowa telewizja HDTV była możliwa dzięki opracowaniu kompresji wideo z dyskretną transformacją kosinusową (DCT) . Kodowanie DCT to stratna technika kompresji obrazu , która została po raz pierwszy zaproponowana przez Nasira Ahmeda w 1972 r., A później została zaadaptowana do algorytmu DCT z kompensacją ruchu dla standardów kodowania wideo takie jak formaty H.26x od 1988 r. i formaty MPEG od 1993 r. Kompresja DCT z kompensacją ruchu znacznie zmniejsza szerokość pasma wymaganą dla cyfrowego sygnału telewizyjnego. Do 1991 roku osiągnął współczynniki kompresji danych od 8: 1 do 14: 1 dla transmisji HDTV o jakości zbliżonej do studyjnej, do 70–140 Mbit / s . W latach 1988-1991 kompresja wideo DCT była szeroko stosowana jako standard kodowania wideo w implementacjach HDTV, umożliwiając rozwój praktycznej cyfrowej telewizji HDTV. Dynamiczna pamięć o dostępie swobodnym ( DRAM ) została również przyjęta jako półprzewodnikowa pamięć bufora ramki , wraz ze wzrostem produkcji przemysłu półprzewodnikowego DRAM i obniżeniem cen, co jest ważne dla komercjalizacji HDTV.

Od 1972 roku sektor telekomunikacji radiowej Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego ( ITU-R ) pracował nad stworzeniem globalnej rekomendacji dla Analog HDTV. Zalecenia te nie mieściły się jednak w pasmach nadawczych, które mogły dotrzeć do użytkowników domowych. Standaryzacja MPEG-1 w 1993 roku doprowadziła do przyjęcia zaleceń ITU-R BT.709 . W oczekiwaniu na te standardy powstała organizacja Digital Video Broadcasting (DVB). Był to sojusz nadawców, producentów elektroniki użytkowej i organów regulacyjnych. DVB opracowuje i uzgadnia specyfikacje, które są formalnie znormalizowane przez ETSI .

DVB jako pierwszy stworzył standard cyfrowej telewizji satelitarnej DVB-S , cyfrowej telewizji kablowej DVB-C oraz cyfrowej telewizji naziemnej DVB-T . Te systemy nadawcze mogą być używane zarówno w przypadku telewizji SDTV, jak i HDTV. W Stanach Zjednoczonych Wielki Sojusz zaproponował ATSC jako nowy standard dla SDTV i HDTV. Zarówno ATSC, jak i DVB bazowały na MPEG-2 , chociaż systemy DVB mogą być również wykorzystywane do transmisji wideo z wykorzystaniem nowszego i wydajniejszego H.264/MPEG-4 AVC standardy kompresji. Wspólne dla wszystkich standardów DVB jest stosowanie wysoce wydajnych technik modulacji w celu dalszego zmniejszenia szerokości pasma, a przede wszystkim zmniejszenia wymagań sprzętowych odbiornika i anteny. [ potrzebne źródło ]

W 1983 r. sektor telekomunikacji radiowej Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU-R) powołał grupę roboczą (IWP11/6) w celu ustanowienia jednego międzynarodowego standardu HDTV. Jedna z trudniejszych kwestii dotyczyła odpowiedniej częstotliwości odświeżania klatki/pola, ponieważ świat już podzielił się na dwa obozy, 25/50 Hz i 30/60 Hz, głównie ze względu na różnice w częstotliwości sieci . Grupa robocza IWP11/6 rozważała wiele poglądów i przez całe lata 80. zachęcała do rozwoju w wielu obszarach cyfrowego przetwarzania wideo, w szczególności do konwersji między dwiema głównymi szybkościami klatek/pola przy użyciu wektorów ruchu , co doprowadziło do dalszego rozwoju w innych obszarach. Chociaż ostatecznie nie ustalono kompleksowego standardu HDTV, osiągnięto porozumienie w sprawie współczynnika proporcji. [ potrzebne źródło ]

Początkowo głównym kandydatem był istniejący współczynnik proporcji 5:3, ale ze względu na wpływ kina szerokoekranowego współczynnik proporcji 16:9 (1,78) ostatecznie okazał się rozsądnym kompromisem między 5:3 (1,67) a powszechnym 1,85 szerokoekranowy format kinowy. Współczynnik proporcji 16:9 został należycie uzgodniony na pierwszym spotkaniu grupy roboczej IWP11/6 w badawczo-rozwojowym BBC w Kingswood Warren. Wynikające z tego zalecenie ITU-R ITU-R BT.709-2 („ Rec. 709 ”) obejmuje współczynnik proporcji 16:9, określoną kolorymetrię i tryby skanowania 1080i (1080 linii rozdzielczości z aktywnym przeplotem) i 1080p (1080 linii ze skanowaniem progresywnym ). Brytyjskie wersje próbne Freeview HD wykorzystywały MBAFF, który zawiera zarówno treści progresywne, jak i treści z przeplotem w tym samym kodowaniu. [ potrzebne źródło ]

Zawiera również alternatywny format skanowania 1440×1152 HDMAC . (Według niektórych raportów, dyskutowany format 750 linii (720p) (720 linii skanowanych progresywnie) był postrzegany przez niektórych w ITU jako ulepszony format telewizyjny, a nie prawdziwy format HDTV, więc nie został uwzględniony, chociaż 1920 × 1080i i systemy 1280 × 720p dla zakresu szybkości klatek i pól zostały zdefiniowane przez kilka amerykańskich standardów SMPTE .) [ Potrzebne źródło ]

Inauguracyjna transmisja HDTV w Stanach Zjednoczonych

Technologia HDTV została wprowadzona w Stanach Zjednoczonych na początku lat 90 . _ _ i Massachusetts Institute of Technology . Testy terenowe HDTV w 199 miejscach w Stanach Zjednoczonych zakończono 14 sierpnia 1994 r. Pierwsza publiczna transmisja HDTV w Stanach Zjednoczonych miała miejsce 23 lipca 1996 r., Kiedy stacja telewizyjna WRAL-HD w Raleigh w Północnej Karolinie rozpoczęła nadawanie z istniejącego wieża WRAL-TV na południowy wschód od Raleigh, wygrywając wyścig o pierwsze miejsce ze stacją HD Model Station w Waszyngtonie , która rozpoczęła nadawanie 31 lipca 1996 r. ze znakiem wywoławczym WHD-TV, opartym na obiektach stacji będącej własnością i obsługiwanej przez NBC WRC TV . Amerykanin Komitetu ds. Zaawansowanych Systemów Telewizyjnych (ATSC) miał swoją publiczną premierę 29 października 1998 r. podczas transmisji na żywo z misji powrotnej astronauty Johna Glenna w kosmos na pokładzie promu kosmicznego Discovery . Sygnał był transmitowany od wybrzeża do wybrzeża i był widziany przez publiczność w ośrodkach naukowych i innych teatrach publicznych specjalnie wyposażonych do odbioru i wyświetlania transmisji.

Europejskie transmisje HDTV

W latach 1988-1991 kilka europejskich organizacji pracowało nad cyfrowymi standardami kodowania wideo opartymi na dyskretnej transformacji kosinusowej (DCT) zarówno dla SDTV, jak i HDTV. W ramach projektu EU 256 CMTT i ETSI, wraz z badaniami włoskiego nadawcy RAI , opracowano kodek wideo DCT , który nadaje transmisję HDTV o jakości zbliżonej do studyjnej z szybkością około 70–140 Mbit/s . Pierwsze transmisje HDTV w Europie, choć nie bezpośrednio do domu, rozpoczęły się w 1990 r., kiedy RAI transmitowało Mistrzostwa Świata FIFA 1990 przy użyciu kilku eksperymentalnych technologii HDTV, w tym cyfrowego kodeka EU 256 opartego na DCT, mieszanej analogowo-cyfrowej technologii HD-MAC oraz analogowej technologii MUSE . Mecze pokazywane były w 8 kinach we Włoszech, gdzie rozgrywany był turniej, oraz w 2 kinach w Hiszpanii. Połączenie z Hiszpanią zostało nawiązane za pośrednictwem łącza satelitarnego Olympus z Rzymu do Barcelony , a następnie łącza światłowodowego z Barcelony do Madrytu . Po niektórych transmisjach HDTV w Europie, standard został porzucony w 1993 roku i zastąpiony formatem cyfrowym z DVB .

Pierwsze regularne transmisje rozpoczęły się 1 stycznia 2004 roku, kiedy to belgijska firma Euro1080 uruchomiła kanał HD1 z tradycyjnym Wiedeńskim Koncertem Noworocznym . Transmisje testowe były aktywne od wystawy IBC we wrześniu 2003 r., Ale transmisja noworoczna oznaczała oficjalne uruchomienie kanału HD1 i oficjalne rozpoczęcie bezpośredniej telewizji HDTV w Europie.

Euro1080, oddział byłej, a obecnie zbankrutowanej belgijskiej firmy świadczącej usługi telewizyjne Alfacam, nadaje kanały HDTV, aby przełamać paneuropejski impas, zgodnie z którym „brak transmisji w jakości HD oznacza brak kupionych telewizorów HD oznacza brak transmisji w jakości HD…” i wzbudzić zainteresowanie HDTV w Europie. Kanał HD1 był początkowo niekodowany i obejmował głównie wydarzenia sportowe, dramatyczne, muzyczne i inne wydarzenia kulturalne nadawane z wielojęzyczną ścieżką dźwiękową w systemie ciągłym trwającym 4 lub 5 godzin dziennie. [ potrzebne źródło ]

Te pierwsze europejskie transmisje HDTV wykorzystywały format 1080i z kompresją MPEG-2 na sygnale DVB-S z satelity Astra 1H firmy SES . Transmisje Euro1080 zmieniono później na kompresję MPEG-4 / AVC na sygnale DVB-S2 zgodnie z kolejnymi kanałami nadawczymi w Europie. [ potrzebne źródło ]

Pomimo opóźnień w niektórych krajach, liczba europejskich kanałów HD i widzów stale rośnie od czasu pierwszych transmisji HDTV, a coroczne badanie rynku monitorów satelitarnych SES za rok 2010 wykazało, że ponad 200 kanałów komercyjnych nadaje w jakości HD z satelitów Astra, 185 milionów telewizorów obsługujących HD sprzedanych w Europie (60 mln GBP w samym 2010 r.), a 20 mln gospodarstw domowych (27% wszystkich gospodarstw domowych z cyfrową telewizją satelitarną w Europie) ogląda programy satelitarne HD (16 mln za pośrednictwem satelitów Astra).

W grudniu 2009 r. Wielka Brytania jako pierwszy kraj europejski wdrożyła treści wysokiej rozdzielczości przy użyciu nowego standardu transmisji DVB-T2 , określonego w D-booku Digital TV Group (DTG) w naziemnej telewizji cyfrowej. [ potrzebne źródło ]

Usługa Freeview HD zawiera obecnie 13 kanałów HD (stan na kwiecień 2016 r.) i została wdrożona w poszczególnych regionach Wielkiej Brytanii zgodnie z procesem przejścia na nadawanie cyfrowe , a ostatecznie została zakończona w październiku 2012 r. Jednak Freeview HD nie jest pierwszą usługą HDTV nad naziemną telewizją cyfrową w Europie; Włoski Rai HD rozpoczął nadawanie w rozdzielczości 1080i 24 kwietnia 2008 r. przy użyciu standardu transmisji DVB-T . [ potrzebne źródło ]

W październiku 2008 r. Francja wdrożyła pięć kanałów wysokiej rozdzielczości wykorzystujących standard transmisji DVB-T w cyfrowej dystrybucji naziemnej. [ potrzebne źródło ]

Notacja

Systemy transmisji HDTV są identyfikowane za pomocą trzech głównych parametrów:

  • Rozmiar klatki w pikselach jest definiowany jako liczba pikseli poziomych × liczba pikseli pionowych , na przykład 1280 × 720 lub 1920 × 1080 . Często liczba poziomych pikseli wynika z kontekstu i jest pomijana, jak w przypadku 720p i 1080p .
  • System skanowania jest oznaczony literą p dla skanowania progresywnego lub i dla skanowania z przeplotem .
  • Liczba klatek na sekundę jest identyfikowana jako liczba klatek wideo na sekundę. W przypadku systemów z przeplotem należy określić liczbę klatek na sekundę, ale nierzadko zdarza się, że zamiast tego nieprawidłowo używana jest szybkość pola.

Jeśli używane są wszystkie trzy parametry, są one określone w następującej postaci: [rozmiar klatki][system skanowania][liczba klatek lub pól] lub [rozmiar klatek]/[szybkość klatek lub pól][system skanowania] . Często można pominąć rozmiar klatki lub liczbę klatek na sekundę, jeśli ich wartość wynika z kontekstu. W takim przypadku najpierw określany jest pozostały parametr numeryczny, a następnie system skanowania. [ potrzebne źródło ]

Na przykład 1920×1080p25 określa format skanowania progresywnego z 25 klatkami na sekundę, przy czym każda klatka ma 1920 pikseli szerokości i 1080 pikseli wysokości. Notacja 1080i25 lub 1080i50 identyfikuje format skanowania z przeplotem z 25 klatkami (50 pól) na sekundę, przy czym każda klatka ma szerokość 1920 pikseli i wysokość 1080 pikseli. Notacja 1080i30 lub 1080i60 identyfikuje format skanowania z przeplotem z 30 klatkami (60 pól) na sekundę, przy czym każda klatka ma szerokość 1920 pikseli i wysokość 1080 pikseli. 720p60 _ notacja identyfikuje format skanowania progresywnego z 60 klatkami na sekundę, przy czym każda klatka ma wysokość 720 pikseli; Zakłada się 1280 pikseli w poziomie. [ potrzebne źródło ]

Systemy korzystające z 50 Hz obsługują trzy szybkości skanowania: 50i, 25p i 50p, podczas gdy systemy 60 Hz obsługują znacznie szerszy zestaw częstotliwości klatek: 59,94i, 60i, 23,976p, 24p, 29,97p, 30p, 59,94p i 60p. W czasach telewizji standardowej ułamkowe stawki często zaokrąglano w górę do liczb całkowitych, np. 23,976 pensów często nazywano 24 pensami, a 59,94i często nazywano 60i. Telewizja HD Sixty Hertz obsługuje zarówno ułamkowe, jak i nieco inne współczynniki liczb całkowitych, dlatego wymagane jest ścisłe stosowanie notacji, aby uniknąć niejasności. Niemniej jednak 29,97p/59,94i jest prawie powszechnie nazywane 60i, podobnie 23,976p nazywane jest 24p. [ potrzebne źródło ]

W przypadku komercyjnego nazewnictwa produktu liczba klatek na sekundę jest często pomijana i wynika z kontekstu (np. telewizor 1080i ). Szybkość klatek można również określić bez rozdzielczości. Na przykład 24p oznacza 24 klatki skanowania progresywnego na sekundę, a 50i oznacza 25 klatek z przeplotem na sekundę.

Nie ma jednego standardu obsługi kolorów HDTV. Kolory są zazwyczaj nadawane przy użyciu przestrzeni kolorów YUV (10 bitów na kanał) , ale w zależności od podstawowych technologii generowania obrazu odbiornika są następnie konwertowane na przestrzeń kolorów RGB przy użyciu standardowych algorytmów. W przypadku transmisji bezpośrednio przez Internet kolory są zazwyczaj wstępnie konwertowane na 8-bitowe kanały RGB w celu dodatkowej oszczędności pamięci przy założeniu, że będą one wyświetlane tylko w trybie ( sRGB ) ekran komputera. Jako dodatkową korzyść dla pierwotnych nadawców, straty wynikające z wstępnej konwersji zasadniczo sprawiają, że pliki te nie nadają się do profesjonalnej ponownej transmisji telewizyjnej. [ potrzebne źródło ]

Większość systemów HDTV obsługuje rozdzielczości i szybkości klatek określone w tabeli 3 ATSC lub w specyfikacji EBU. Najczęstsze są wymienione poniżej. [ potrzebne źródło ]

Wyświetl rozdzielczości

Obsługiwany format wideo [rozdzielczość obrazu] Rozdzielczość natywna [rozdzielczość wewnętrzna] (szer. × wys.) piksele Współczynnik proporcji (szer.: wys.) Opis
Rzeczywisty Reklamowane (megapiksele) Obraz Piksel


720p (przystosowany do HD) 1280×720
1024×768 XGA 		786432 0,8 4:3 1:1 Zazwyczaj rozdzielczość komputera ( XGA ); także natywna rozdzielczość na wielu podstawowych wyświetlaczach plazmowych z pikselami niekwadratowymi.
1280×720
 921600 0,9 16:9 1:1 Standardowa rozdzielczość HDTV i typowa rozdzielczość komputera PC ( WXGA ), często używana przez wysokiej klasy projektory wideo ; używany również do wideo 750-liniowego, zgodnie z definicją w SMPTE 296M, ATSC A/53, ITU-R BT.1543.

1366×768 WXGA 		1 049 088 1.0
683:384 (ok. 16:9) 		1:1 Typowa rozdzielczość komputera PC ( WXGA ); używany również przez wiele HD ready opartych na technologii LCD .


1080p/1080i (pełna rozdzielczość HD) 1920×1080 		1920×1080
 2 073 600 2.1 16:9 1:1 Standardowa rozdzielczość HDTV, używana przez wyświetlacze telewizyjne Full HD i HD ready 1080p, takie jak wysokiej klasy telewizory LCD, plazmowe i z tylną projekcją , oraz typowa rozdzielczość komputera PC (niższa niż WUXGA ); używany również do wideo 1125-liniowego, zgodnie z definicją w SMPTE 274M, ATSC A/53, ITU-R BT.709;
Obsługiwany format wideo Rozdzielczość ekranu (szer. × wys.) piksele Współczynnik proporcji (szer.: wys.) Opis
Rzeczywisty Reklamowane (megapiksele) Obraz Piksel


720p (gotowy do HD) 1280×720
1248×702 Czysta przysłona 		876,096 0,9 16:9 1:1 Używany do wideo 750-liniowego z szybszą kompensacją artefaktów/overscan, zgodnie z definicją w SMPTE 296M.


1080i (Full HD) 1920×1080
1440×1080 HDCAM / HDV 		1 555 200 1.6 16:9 4:3 Używany do anamorficznego wideo 1125-liniowego w formatach HDCAM i HDV wprowadzonych przez Sony i zdefiniowanych (również jako macierz podpróbkowania luminancji) w SMPTE D11 .


1080p (Full HD) 1920×1080
1888×1062 Wyczyść przysłonę 		2 005 056 2.0 16:9 1:1 Używany do wideo 1124-liniowego z szybszą kompensacją artefaktów/overscan, zgodnie z definicją w SMPTE 274M.

HDTV ma co najmniej dwukrotnie większą rozdzielczość liniową niż telewizja o standardowej rozdzielczości (SDTV), dzięki czemu wyświetla więcej szczegółów niż telewizja analogowa lub zwykłe DVD . Standardy techniczne dotyczące nadawania HDTV obsługują również o proporcjach 16:9 bez stosowania letterboxingu lub rozciągania anamorficznego , zwiększając w ten sposób efektywną rozdzielczość obrazu.

Źródło o bardzo wysokiej rozdzielczości może wymagać większej przepustowości niż dostępna, aby mogło być przesyłane bez utraty wierności. Kompresja stratna stosowana we wszystkich cyfrowych systemach przechowywania i transmisji HDTV zniekształci odbierany obraz w porównaniu z nieskompresowanym źródłem.

Standardowe stawki klatek lub pól

ATSC i DVB definiują następujące szybkości klatek do użytku z różnymi standardami nadawania:

  • 23,976 Hz (liczba klatek podobna do filmu, zgodna ze standardami szybkości zegara NTSC )
  • 24 Hz (międzynarodowy film i materiał o wysokiej rozdzielczości ATSC)
  • 25 Hz (film PAL, materiał DVB w standardowej i wysokiej rozdzielczości)
  • 29,97 Hz (film NTSC i materiał w standardowej rozdzielczości)
  • 30 Hz (film NTSC, materiał o wysokiej rozdzielczości ATSC)
  • 50 Hz (materiał wysokiej rozdzielczości DVB)
  • 59,94 Hz (materiał o wysokiej rozdzielczości ATSC)
  • 60 Hz (materiał o wysokiej rozdzielczości ATSC)

Optymalny format transmisji zależy od rodzaju użytego nośnika zapisu wideo oraz charakterystyki obrazu. Aby uzyskać najlepszą wierność źródła, przesyłany współczynnik pola, linie i liczba klatek na sekundę powinny być takie same jak w źródle.

Częstotliwości klatek PAL, SECAM i NTSC dotyczą technicznie tylko telewizji analogowej o standardowej rozdzielczości, a nie transmisji cyfrowych lub transmisji o wysokiej rozdzielczości. Jednak wraz z wprowadzeniem nadawania cyfrowego, a później nadawania HDTV, kraje zachowały swoje tradycyjne systemy. HDTV w byłych krajach PAL i SECAM działa z częstotliwością 25/50 Hz, podczas gdy HDTV w byłych krajach NTSC działa z częstotliwością 30/60 Hz.

Rodzaje mediów

Źródła obrazu o wysokiej rozdzielczości obejmują transmisję naziemną , bezpośrednią transmisję satelitarną, telewizję kablową, IPTV , dyski wideo Blu-ray (BD) i pliki do pobrania z Internetu.

W Stanach Zjednoczonych mieszkańcy w zasięgu wzroku anten nadawczych stacji telewizyjnych mogą odbierać bezpłatne programy naziemne z telewizora z tunerem ATSC za pośrednictwem anteny telewizyjnej . Przepisy zabraniają stowarzyszeniom właścicieli domów i władzom miejskim zakazu instalowania anten. [ potrzebne źródło ]

Standardowa klisza fotograficzna 35 mm używana do projekcji kinowych ma znacznie wyższą rozdzielczość obrazu niż systemy HDTV oraz jest naświetlana i wyświetlana z szybkością 24 klatek na sekundę (klatki/s). Aby być wyświetlanym w standardowej telewizji, w krajach systemu PAL film kinowy jest skanowany z szybkością TV 25 klatek na sekundę, co powoduje przyspieszenie o 4,1 procent, co jest ogólnie uważane za akceptowalne. W krajach z systemem NTSC szybkość skanowania telewizora wynosząca 30 klatek na sekundę spowodowałaby zauważalne przyspieszenie, gdyby podjęto taką samą próbę, a niezbędną korekcję przeprowadza się techniką zwaną 3: 2 pulldown : W każdej kolejnej parze klatek filmu jedna jest utrzymywana przez trzy pola wideo (1/20 sekundy), a następna przez dwa pola wideo (1/30 sekundy), co daje całkowity czas dla dwóch klatek 1/12 sekundy i tym samym osiągnięcie prawidłowej średniej szybkości klatek filmu.

Nagrania wideo HDTV w formacie innym niż kinowe przeznaczone do emisji są zazwyczaj nagrywane w formacie 720p lub 1080i, zgodnie z ustaleniami nadawcy. Rozdzielczość 720p jest powszechnie stosowana do internetowej dystrybucji wideo w wysokiej rozdzielczości, ponieważ większość monitorów komputerowych działa w trybie skanowania progresywnego. 720p nakłada również mniej uciążliwe wymagania dotyczące przechowywania i dekodowania w porównaniu z 1080i i 1080p. 1080p/24, 1080i/30, 1080i/25 i 720p/30 są najczęściej używane na płytach Blu-ray.

Nagrywanie i kompresja

Główny artykuł: Wstępnie nagrane multimedia i kompresja w wysokiej rozdzielczości

HDTV można nagrywać na D-VHS (Digital-VHS lub Data-VHS), W-VHS (tylko analogowe), na cyfrową nagrywarkę wideo obsługującą HDTV (na przykład cyfrową nagrywarkę wideo o wysokiej rozdzielczości DirecTV , Sky HD ' s dekoderów , odbiorniki Dish Network VIP 622 lub VIP 722 z cyfrowym rejestratorem wideo o wysokiej rozdzielczości (te dekodery umożliwiają HD na głównym telewizorze i SD na drugim telewizorze (TV2) bez dodatkowego dekodera na TV2 ), nagrywarki TiVo Series 3 lub HD) lub HTPC obsługujący HDTV . Niektóre dekodery telewizji kablowej mogą odbierać lub nagrywać jednocześnie dwie lub więcej audycji w formacie HDTV, a programy HDTV, niektóre wliczone w cenę miesięcznego abonamentu usługi kablowej, inne za dodatkową opłatą, można odtwarzać na urządzeniu operatora telewizji kablowej. cecha popytu. [ potrzebne źródło ]

Ogromna ilość danych wymagana do archiwizacji nieskompresowanych strumieni oznaczała, że ​​niedrogie nieskompresowane opcje przechowywania nie były dostępne dla konsumenta. W 2008 roku wprowadzono osobisty magnetowid Hauppauge 1212. To urządzenie akceptuje zawartość HD przez komponentowe wejścia wideo i zapisuje zawartość w formacie MPEG-2 w pliku .ts lub w pliku .m2ts w formacie kompatybilnym z Blu-ray na dysku twardym lub nagrywarce DVD komputera podłączonego do PVR przez interfejs USB 2.0. Nowsze systemy są w stanie nagrywać nadawany program w wysokiej rozdzielczości w formacie „jako transmisja” lub transkodować do formatu bardziej zgodnego z Blu-ray. [ potrzebne źródło ]

Magnetofony analogowe o przepustowości umożliwiającej nagrywanie analogowych sygnałów HD, takie jak magnetofony W-VHS, nie są już produkowane na rynek konsumencki i są zarówno drogie, jak i rzadkie na rynku wtórnym. [ potrzebne źródło ]

W Stanach Zjednoczonych, w ramach umowy FCC plug and play , firmy kablowe są zobowiązane do dostarczania na żądanie klientom wynajmującym dekodery HD dekodera z „funkcjonalnym” FireWire (IEEE 1394). Żaden z dostawców bezpośrednich transmisji satelitarnych nie oferował tej funkcji na żadnym z obsługiwanych urządzeń, z wyjątkiem niektórych telewizji kablowych firmy mają. Od lipca 2004 pudełka nie są objęte mandatem FCC. Ta zawartość jest chroniona przez szyfrowanie znane jako 5C. To szyfrowanie może zapobiec powielaniu treści lub po prostu ograniczyć liczbę dozwolonych kopii, skutecznie uniemożliwiając większość, jeśli nie całość, dozwolonego użytku treści. [ potrzebne źródło ]

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Historia
Adopcja europejska
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=High-definition_television&oldid=1138423194 ”