Scanare intercalată

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Pagini de îmbinat
Această pagină despre subiectul tehnologiei pare să trateze subiecte care pot fi combinate cu pagina Deinterlacing .
Puteți contribui prin fuzionarea conținutului într-o singură pagină. Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Scanarea intercalată , sau intercalarea , a fost un sistem de scanare a imaginilor video care presupunea împărțirea liniilor de scanare în două părți, numite câmpuri sau câmpuri, împărțite în linii pare și impare. Această tehnică a permis ochiului uman să perceapă o calitate a afișajului mai bună, fără a fi nevoie să crească lățimea de bandă a transmisiei .

Un televizor standard PAL , de exemplu, afișa 50 de câmpuri pe secundă (25 par și 25 impare). Prin urmare, a fost desenată o imagine completă de 25 de ori pe secundă.

Origini istorice

Tehnica de întrețesere a fost inventată în anii treizeci de către inginerul RCA Randall C. Ballard [1] ( ( EN ) US2,152,234 , United States Patent and Trademark Office , Statele Unite ale Americii. ), Spre deosebire de scanarea progresivă a lui John Logie Baird . Începând cu formatul de 405 linii al BBC , această tehnică a fost adoptată de toate standardele de televiziune până la sfârșitul anilor '90.

Monitoarele cu raze catodice pentru televiziune au fost întotdeauna intercalate până la sfârșitul anilor 1970, când apariția computerelor personale și rezoluțiile aferente au dus la reintroducerea CRT-urilor cu scanare progresivă.

Îmbinarea a fost asigurată și de formate de înaltă definiție , mai ales 1080i . Televizoarele moderne cu plasmă și LCD sunt toate de natură progresivă, în timp ce monitoarele CRT întrețesute erau folosite profesional pentru echipamente de producție și control, unele monitoare LCD pot emula întrețeserea inserând linii negre în semnal, pentru a vă face o idee. tub catodic.

CRT-urile întrețesute, pentru a vizualiza semnalele de scanare progresivă, au trebuit să adopte tehnici adecvate de întrețesere; în timp ce CRT-urile progresive (monitoare de calculator CRT), pentru a afișa semnale întrețesute, trebuiau să adopte tehnici adecvate de dezentrelacere.

Principiile cinematografiei

Din punct de vedere tehnic, cinematografia constă dintr-o serie de fotografii proiectate în succesiune rapidă. Principiul proiecției cinematografice impune ca ecranul să fie luminat cu o viteză mare pentru a preveni o sclipire ( pâlpâire ) enervantă a imaginii. Viteza minimă exactă necesară variază în funcție de luminozitatea mediului înconjurător, 40 Hz este acceptabilă pentru camerele slab iluminate, iar 80 este necesară pentru ecranele mari în medii puternic iluminate. Deoarece viteza de derulare a filmului este limitată de limite mecanice, cel puțin în sistemele tradiționale de tragere, proiectoarele folosesc un obturator rotativ pentru a proiecta același cadru de mai multe ori. În cinema mut, un obturator cu trei lame proiectează fiecare cadru de film de trei ori, deoarece rulează la 16 cadre pe secundă, iluminând astfel ecranul de 48 de ori pe secundă. Odată cu apariția sunetului, viteza de proiecție mai mare (datorită calității audio) de 24 de cadre pe secundă a permis utilizarea unui obturator cu două lame, menținând în același timp rata de proiecție de 48 de ori pe secundă.

Diferențe conceptuale între cinema și televiziune

Este important să rețineți că imaginea filmului nu este scanată, ci fotografiată. Deci, compararea unei proiecții cinematografice cu o scanare progresivă modernă este inexactă: în proiecție, fiecare punct al filmului este proiectat pe ecran în același timp cu toate celelalte puncte ale aceluiași cadru.

Prin urmare, soluția obturatorului cu mai multe lame nu este utilizabilă pentru scanarea unei imagini de televiziune. Ar fi posibil să stocați un cadru video complet și să-l recitiți de două ori printr-o memorie de cadre , o tehnologie disponibilă doar de la sfârșitul anilor 1980 . Această tehnică este de fapt utilizată astăzi în televizoarele de 100 Hz.

În plus, limitările tehnologiei tuburilor termionice au făcut necesară blocarea frecvenței scanărilor la frecvența rețelei de curent alternativ (60 Hz în SUA și 50 Hz în Europa ) pentru a evita interferențele.

Sistemul englezesc

În 1936, când s-au stabilit unele standarde de transmisie în Anglia, CRT-urile erau limitate la 200 de linii de scanare. Folosind intercalarea, o pereche de câmpuri de 202,5 ​​linii ar putea fi suprapuse pentru a oferi un cadru clar de 405 linii . Frecvența de scanare verticală a rămas la 50Hz, eliminând problema pâlpâirii și cu detalii vizibile îmbunătățite semnificativ, astfel încât BBC a numit sistemul de înaltă definiție . Acest sistem a înlocuit scanarea mecanică progresivă de 240 de linii a lui John Logie Baird , utilizată și la acea vreme.

Aplicații moderne

După cel de- al doilea război mondial , îmbunătățirile tehnologice au permis Statelor Unite și Europei să adopte sisteme cu lățime de bandă mai mare, capabile să aibă mai multe linii de scanare și, prin urmare, imagini mai bune. Principiul din spatele acestora a fost scanarea interconectată , deosebit de eficientă în ceea ce privește utilizarea lățimii de bandă în raport cu calitatea.

Statele Unite au adoptat sistemul de 525 linii la 60 Hz cunoscut sub numele de NTSC , Europa a dezvoltat un sistem de 625 linii la care s-a adaptat și Marea Britanie, pentru a evita să fie nevoit să dezvolte propriul sistem de televiziune. Franța , care dezvoltase un sistem de linii 819 , a trecut, de asemenea, la standardul european de 625 de linii. În ciuda calității excelente, acest sistem a fost destinat transmiterii în banda VHF și a avut o utilizare foarte ineficientă a spectrului.

Merită menționat faptul că termenul PAL , adesea folosit pentru a se referi la sistemul de scanare de linie 625, 50Hz, se referă de fapt doar la standardul de codare a culorilor. De fapt, Franța a adoptat propriul sistem SÉCAM , care a fost adoptat ulterior și în Rusia și în alte țări, în timp ce PAL este utilizat și în țări cu scanare 525/60, precum Brazilia și Argentina .

Aplicații

Îmbinarea este utilizată de toate sistemele actuale de difuzare TV analogice:

  • PAL : 50 de câmpuri pe secundă, 625 de linii, câmpuri impare desenate mai întâi
  • SÉCAM : 50 de câmpuri pe secundă, 625 de linii
  • NTSC : 59,94 câmpuri pe secundă, 525 linii, câmpuri uniforme desenate mai întâi

Este, de asemenea, utilizat în difuzarea digitală, indicată de obicei prin litera i după numărul de linii de scanare: 480i , 576i și 1080i .

Avantajele întrețeserii

În proiectarea unui sistem video, există compromisuri inevitabile. Unul dintre cei mai importanți factori de luat în considerare este lățimea de bandă pe care o ocupă semnalul, măsurată în megahertz (în cazul unui semnal analogic) sau în rata de biți (în cazul videoclipului digital ). Cu cât lățimea de bandă este mai mare, cu atât costul și complexitatea sistemului sunt mai mari. Împletirea este o tehnică deosebit de utilă pentru reducerea benzii de semnal cu un factor de doi, având în vedere un anumit număr de linii și o frecvență de afișare.

Alternativ, o lățime de bandă dată este suficientă pentru a furniza un semnal video întrețesut cu frecvența de afișare de două ori pentru un număr dat de linii. O rată de afișare ridicată reduce pâlpâirea în monitoarele CRT și îmbunătățește afișarea mișcării prin creșterea rezoluției de timp a sistemului de scanare. Sistemul vizual uman face o medie a cadrelor afișate rapid într-un videoclip și, prin urmare, artefactele generate de întrețesere nu sunt perceptibile atunci când sunt transmise la viteza corectă.

Cu aceeași lățime de bandă și frecvență de scanare, videoclipul întrețesut permite o rezoluție spațială mai mare decât cea a scanării progresive. De exemplu, un semnal de înaltă definiție 1080i50, întrețesut cu rezoluție 1920x1080 și frecvență 50Hz, ocupă o bandă similară cu un semnal 720p50, scanare progresivă cu rezoluție 1280x720 și frecvență 50Hz. Rezoluție spațială cu 50% mai mare.

Rețineți, totuși, că aceste exemple presupun utilizarea semnalelor necomprimate . Tipul de compresie a datelor utilizat efectiv pentru definiția înaltă este mai puțin eficient pentru videoclipurile întrețesute și, prin urmare, economia efectivă a lățimii de bandă este mai mică de jumătate. De fapt, este un fapt că imaginile întrețesute sunt mai greu de comprimat decât cele progresive.

Probleme cauzate de întrețesere

Videoclipul întrețesut este conceput pentru a fi capturat, înregistrat, transmis și vizionat în timp ce rămâne întrețesut. Principala limitare a tehnicii de întrețesere este crearea de artefacte vizibile în timpul mișcărilor rapide, în special la acei subiecți care se mișcă suficient de repede pentru a fi în două poziții diferite în cele două câmpuri ale aceluiași cadru.

Artefactele sunt ușor de văzut atunci când redați imagini statice sau la viteze mai mici decât viteza nominală.

Deoarece monitoarele de computer sunt de natură progresivă, un semnal întrețesut va fi afișat pe ele cu prezența artefactelor. În special, utilizarea pe scară largă a software-ului de editare necesită adesea utilizarea unui hardware dedicat pentru a afișa corect videoclipurile întrețesute. Un monitor extern este utilizat foarte frecvent și este recomandat.

Pentru a minimiza artefactele vizibile pe un monitor de scanare progresivă, există o tehnică cunoscută sub numele de dezentrelacere . Videoclipul rezultat are adesea o rezoluție mai mică, în special în zonele cu obiecte în mișcare. Televizoarele cu plasmă sau LCD, care integrează un sistem de dezentrelacere, sunt adesea folosite pentru a afișa semnale întrețesute.

O altă problemă cauzată de întrețesere este efectul twitter , care este vizibil atunci când videoclipul conține un nivel de detaliu vertical apropiat de rezoluția orizontală a formatului. De exemplu, un model subțire cu dungi orizontale poate apărea neclar, ca și cum liniile se mișcau orizontal de la un câmp la altul. Aceasta este o problemă similară cu intermodularea cauzată de detalii fine în videoclipurile compozite . Oamenii care lucrează la televizor știu, de fapt, că este necesar să se evite îmbrăcămintea cu dungi subțiri atunci când filmează, chiar dacă camerele high-end integrează un filtru low-pass pentru a rezolva această problemă.

Interlacingani2.gif
Această animație arată efectul twitter. Cele două imagini întrețesute folosesc jumătate din lățimea de bandă a celei progresive. Imaginea întrețesută (a doua din stânga) o duplică perfect pe cea progresivă (prima), dar detaliile provoacă efectul twitter. Videoclipurile întrețesute sunt filtrate de obicei pentru a evita acest efect, dar în detrimentul clarității.

În a patra imagine puteți vedea efectul unui duplicator de linii, care elimină twitter-ul, dar nu este capabil să restabilească rezoluția originală. Notă - Datorită frecvenței reduse, pâlpâirea imaginilor întrețesute este foarte pronunțată.

Efectul pâlpâire este principalul motiv pentru care împletirea nu este utilizabilă pe monitoarele computerului. Citibilitatea textului este de fapt puternic compromisă din cauza nivelului de detaliu utilizat în mod normal de astfel de monitoare: un pixel este de obicei la fel de mare ca o linie de scanare și, prin urmare, ar fi afișat pentru un singur câmp, urmat de o perioadă egală de întuneric . Frecvența de scanare ar fi practic înjumătățită.

Pentru a evita această problemă, televizoarele normale nu afișează în mod normal detaliile prea brusc. Grafica generată de computer pentru utilizarea televiziunii trebuie să ia în considerare o rezoluție teoretică care este cu jumătate (sau chiar mai mică) decât cea reală. În acest fel, dimensiunea textului va fi astfel încât o linie orizontală să se încadreze în cel puțin o linie de scanare. Majoritatea fonturilor utilizate la televizor au bare mari și nu au grațiere .

Împletire și calculatoare

În anii 1970, computerele de acasă și consolele de jocuri video ar putea fi conectate la televizorul de acasă. La acea vreme, un semnal de linie 525 sau 625 depășea cu mult capacitățile grafice ale computerelor cu preț redus, așa că au implementat un sistem care a trasat fiecare linie pe aceeași linie ca și câmpul anterior, în loc să le intercaleze. De fapt, a fost o revenire la scanarea progresivă care nu mai este utilizată din anii 1920. Deoarece fiecare jumătate de cadru cuprindea un cadru video complet, în termeni moderni acest sistem ar fi cunoscut ca 240p pe televizoarele NTSC și 288p pe televizoarele PAL. Deși dispozitivele de uz casnic ar putea genera un astfel de semnal, această practică a ieșit din standard pentru standardele de difuzare.

Standardele video, cum ar fi CGA, au reprezentat o simplificare suplimentară, omițând modularea subpurtătorului de culoare și permițând o conexiune mai directă între computer și monitor.

Până la mijlocul anilor 1980, plăcile grafice erau mult îmbunătățite și era nevoie de monitoare noi. Apple IIGS a fost limitat, de exemplu, la o rezoluție maximă de 640 × 200, cu pixeli mari și îngustați și probleme în afișarea imaginilor realiste. Unele soluții implicau utilizarea unor monitoare dedicate. Fără a fi nevoie să fie transmise, semnalele ar putea ocupa mai multă lățime de bandă decât 6, 7 și 8 MHz cerute de standardele de televiziune. Apple a integrat un monitor 342p în Macintosh , iar standardul EGA pentru computerele compatibile IBM avea un format de 350p. Amiga ar putea genera în schimb un adevărat semnal NTSC sau PAL întrețesut (împreună cu unele variante RGB ). Din acest motiv, Amiga a dominat piața producției de televiziune până la mijlocul anilor 1990. Cu toate acestea, videoclipurile intercalate au creat probleme pentru vizualizarea aplicațiilor mai tradiționale.

În 1987 , a fost introdus standardul VGA , care a devenit în curând un standard pentru PC-uri. Apple l-a adoptat, de asemenea, doi ani mai târziu, când standardul a fost extins pentru sistemul său de culoare pe 24 de biți.

La începutul anilor '90 , producătorii de monitoare și plăci grafice au introdus noi standarde, implicând încă o dată intercalarea. Aceste monitoare au folosit rate de scanare foarte mari pentru a evita pâlpâirea. Acest tip de monitor nu a avut prea mult succes, deși pâlpâirea a fost foarte scăzută, lipsa de detalii și oboseala vizuală au fost o problemă serioasă. Îmbinarea a fost abandonată pentru monitoarele de computer, iar unii producători chiar au făcut publicitate pentru carduri cu rezoluții „neînvățate”. Acesta este motivul pentru care industria calculatoarelor s-a opus utilizării intercalării pentru înaltă definiție, în favoarea 720p .

Notă

  1. ^ (EN) Pionier în electronică , în colecția David Sarnoff. Adus la 27 iulie 2006 (arhivat din original la 21 august 2006) .

Bibliografie

  • Carlo Solarino, Pentru a face televiziune , Vertical 1995
  • Carlo Solarino, Producție video digitală , Vertical 1999

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Televiziune Portalul televiziunii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu televiziunea
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Interlaced_Scanning&oldid=107535297 ”