Standard de descompunere , format de scanare - o caracteristică a unui standard de difuzare de televiziune și înregistrare video care determină numărul de linii de imagine, rata de cadre ( câmpuri ) și modul de scanare. Scanarea televiziunii este utilizată nu numai în televiziune , ci și în alte domenii care necesită afișarea informațiilor, inclusiv monitoarele computerului . Prin urmare, standardele de descompunere se aplică graficii computerizate și interfețelor video digitale. Rezoluția imaginii rezultate și lățimea de bandă ocupată de canalele de televiziune depind de standardul de descompunere .
Standardul de descompunere este caracterizat de numărul de linii, rata de cadre și tipul de scanare utilizat.
Principalele standarde de descompunere sunt considerate a fi europeanul 625/50 , aprobat de CCIR în 1952 [1] , și americanul 525/60 , adoptat în SUA în 1941 de comisia națională NTSC-I convocată de FCC în 1940 . [Nota 1] . În prima, imaginea este transmisă folosind 625 de linii în 2 semicadre (288 în partea activă a cadrului) cu o rată de repetiție de 50 Hz [2] , iar în a doua, cu 525 de linii la o frecvență de 60 câmpuri pe secundă. Standardele de descompunere care există până în prezent datează din era tuburilor catodice și poartă marca acestor tehnologii. Acestea conțin o zonă de golire , astfel încât numărul de linii din fiecare standard depășește numărul de linii implicate efectiv în construcția imaginii. O parte din linii a fost generată de o bobină de deviere orizontală inactivă în timpul cursei inverse a scanării verticale și a fost forțată să fie inclusă în standard, care reflectă de fapt numărul total de perioade de scanare orizontală pe o perioadă de scanare verticală. În standardul european de descompunere, adoptat în Rusia conform GOST 7845-79 [3] , din 625 de linii transmise, doar 576 sunt active, prin urmare, în grafica computerizată, acest standard de descompunere corespunde unei rezoluții de 576i ( 480i în americanul ). standard).
Numărul de linii ale sistemelor de televiziune analogică a fost ales pe baza faptului că la scanarea întrețesată ar trebui să fie impar, iar la scanarea progresivă să fie par [4] . Proiectarea sistemelor de scanare orizontală și verticală implică un raport multiplu al frecvențelor lor de operare pentru o funcționare stabilă. Cu astfel de rapoarte, corespunzătoare numerelor prime , frecvența liniei poate fi obținută folosind lanțuri relativ simple de multiplicare secvențială a cadrului. Această abordare presupune o relație matematică strictă între numărul de linii și rata de cadre a standardului, prin urmare, la crearea majorității standardelor, s-au folosit produse de numere întregi care nu depășesc 7. în diferite țări cu parametri diferiți ai industriei energetice .
Ultimele patru rapoarte sunt relevante pentru televiziunea analogică de înaltă definiție, care a funcționat în unele țări înainte de apariția standardelor HDTV digitale moderne [14] . Sistemele moderne de televiziune digitală de înaltă definiție, bazate pe cele analogice anterioare, iau în considerare doar 720 și 1080 de linii active. În plus, multiplicitatea numerică mărește confortul codificării în standardele digitale.
La alegerea unei rate de cadre, dezvoltatorii standardelor de descompunere au fost ghidați de caracteristicile fiziologice ale analizorului vizual uman și de standardul global pentru frecvența de filmare și proiecție, egală cu 24 de cadre pe secundă [15] . Rata de cadre a sistemelor de televiziune a fost aleasă cât mai aproape de standardele cinematografice pentru comoditatea proiecției telecine . În același timp, împletirea majorității standardelor analogice a reprezentat un compromis între vizibilitatea pâlpâirii ecranului și lățimea de bandă ocupată de semnalul video. Dublarea frecvenței de pâlpâire în comparație cu frecvența cadrului, care se află sub pragul fiziologic de vizibilitate, a fost realizată prin transmiterea secvențială a liniilor pare și impare în două câmpuri în loc de un cadru [15] . Frecvența câmpului în sistemele 625/50 și 525/60 este, de asemenea, dictată de tehnologia fasciculului de electroni. S-a considerat mai convenabil să se proiecteze generatoare verticale cu o frecvență apropiată de frecvența curentului alternativ industrial . Prin urmare, în standardul american de descompunere există o frecvență de jumătate de cadru de 60 Hz, iar în cel european - 50. În același timp, ambele standarde oferă aproximativ aceeași lățime de bandă a semnalului video datorită frecvențelor de scanare orizontale similare: 15625 Hz și 15734 Hz, respectiv [Nota 4] . Odată cu apariția sistemului de televiziune color NTSC , rata de cadre a standardului american de descompunere utilizat împreună cu acest sistem a fost redusă la 29,97 cadre pe secundă. Acest lucru a fost necesar din cauza naturii NTSC, a cărui frecvență subpurtătoare trebuie să fie un multiplu al ratei de cadre și nu a afectat compatibilitatea cu televizoarele alb-negru proiectate pentru 30 de cadre [16] .
În diferite standarde de descompunere, pot fi utilizate atât scanări întrețesate, cât și cele progresive . Primele sisteme de televiziune, în special cele mecanice, foloseau scanarea progresivă. Interlacing a apărut pentru prima dată în sistemul american 343/60 timpuriu și de atunci a devenit standardul pentru toate sistemele de difuzare. Cu toate acestea, alături de avantajele evidente la transmiterea pe un canal limitat, scanarea întrețesată are o serie de dezavantaje fatale care degradează calitatea imaginii și vederea anvelopei. Apariția sistemelor de televiziune de înaltă definiție și îmbunătățirea HDTV au făcut posibilă în multe cazuri abandonarea scanării întrețesute în favoarea uneia progresive mai avansate. Utilizarea acestora din urmă duce la o dublare a cantității de informații transmise și nu este întotdeauna acceptabilă pentru difuzare. În schimb, interfețele video ale computerului folosesc doar scanarea progresivă pentru a reduce oboseala în timpul utilizării prelungite a computerului .
| Standard | Anul introducerii | Numărul de linii |
Frecvența cadrelor , Hz |
Lățimea de bandă video , MHz |
Modulație video | Modulație purtătoare audio |
Sistem tradițional de culoare |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 1936 | 405 | 25 | 3 | pozitiv | amplitudine | alb/negru |
| B | 1950 | 625 | 25 | 5 | negativ | frecvență | PAL / SECAM |
| C | 1953 | 625 | 25 | 5 | pozitiv | amplitudine | alb/negru |
| D | 1948 | 625 | 25 | 6 | negativ | frecvență | PAL / SECAM |
| E | 1949 | 819 | 25 | zece | pozitiv | amplitudine | alb/negru |
| F | 819 | 25 | 5 | pozitiv | amplitudine | alb/negru | |
| G | 625 | 25 | 5 | negativ | frecvență | PAL / SECAM | |
| H | 625 | 25 | 5 | negativ | frecvență | PAL | |
| eu | 1962 | 625 | 25 | 5.5 | negativ | frecvență | PAL |
| J | 1953 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativ | frecvență | NTSC |
| K | 625 | 25 | 6 | negativ | frecvență | PAL / SECAM | |
| K' | 625 | 25 | 6 | negativ | frecvență | SECAM | |
| L | anii 1970 | 625 | 25 | 6 | pozitiv | amplitudine | SECAM |
| M | 1941 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativ | frecvență | NTSC , PAL (Brazilia) |
| N | 1951 | 625 | 25 | 4.2 | negativ | frecvență | PAL |
Unele standarde, care au apărut concomitent cu cele actuale, nu au putut concura cu cele mai comune și au încetat să mai existe. Deci, în Marea Britanie din 1936 până în 1985, standardul BBC-1 a fost folosit cu o descompunere de 405 linii și întrețesere la o frecvență de 50 de câmpuri pe secundă [1] . După adoptarea de către Regatul Unit în 1964 a standardului modern pan-european de 625 de linii, ambele sisteme au existat în paralel în Marea Britanie, Irlanda și unele rețele de cablu din Hong Kong până la epuizarea duratei de viață a televizoarelor lansate pentru vechiul standard. În Franța, din 1949, a fost adoptat un standard de descompunere pentru 819 linii cu aceeași frecvență de cadre pentru scanarea întrețesată [12] . Numărul de linii active a fost 737, astfel încât denumirea sa modernă 737i este uneori găsită. Acest standard a fost folosit în televiziunea alb-negru până în 1984 în Franța de către canalul TF-1 și în Monaco și a fost primul standard de înaltă definiție din lume. În prezent, standardele menționate nu sunt aplicate din cauza incompatibilității cu cea paneuropeană. În plus, numărul de linii din standardul francez nu are un singur multiplu al ratei de cadre, ceea ce reduce stabilitatea sistemului.
Dificultățile de a transmite un semnal de televiziune pe distanțe lungi și complexitatea generatoarelor de scanare orizontală și verticală au făcut inutilă fabricarea de dispozitive multi-standard capabile să reproducă semnale video de diferite standarde de descompunere. Înainte de apariția dispozitivelor de ieșire digitală, toate televizoarele acceptau un singur standard de rezoluție, iar pentru a vizualiza un semnal video conform altui standard, era necesar un monitor de același standard. În caz contrar, în locul imaginii de pe ecran erau afișate dungi pâlpâitoare. Studiourile de televiziune, redifuzând un semnal TV sau cumpărând o înregistrare video într-un standard străin, le-au transpus în propriile lor, inițial folosind conversia optică, ceea ce a înrăutățit semnificativ calitatea imaginii [18] [19] . Apariția tehnologiilor de interpolare electronică bazate pe linii de întârziere cu cuarț sau pe memorie de ferită a făcut posibilă îmbunătățirea calității conversiei, deoarece nu a necesitat reînregistrarea imaginii optice [18] . În orice caz, doar semnalul video corespunzător standardului local de difuzare ar putea fi difuzat.
Probleme nu mai puțin grave de compatibilitate a diferitelor standarde de descompunere au existat cu înregistrarea video magnetică analogică . Indiferent de metoda de înregistrare - linie încrucișată sau linie oblică - fiecare câmp de televiziune este înregistrat de un multiplu al numărului de capete magnetice . În cele mai comune formate de uz casnic VHS și Betamax , un câmp a fost înregistrat cu un cap pe jumătate de tură a tamburului capului video. Ca urmare, o secundă de videoclip al standardului european de descompunere este înregistrată pe 50 de piese, „desenate” de capete pe o bandă magnetică pentru 25 de rotații ale tamburului. Un semnal video standard american de lungime egală necesită 60 de piste de aceeași lățime. Prin urmare, vitezele de mișcare a benzii magnetice în VCR -uri de același format, dar concepute pentru standarde diferite, au fost diferite. De exemplu, în formatul video VHS , viteza standard a benzii la 25 fps era de 2,339 cm/s, iar la 30 fps era de 3,335 cm/s. Consecința acestui lucru a fost o viteză diferită de rotație a BVG pentru diferite standarde de descompunere. Acesta din urmă este necesar pentru a respecta „principiul corelației liniare”, care implică aranjarea în fază a impulsurilor de sincronizare orizontale ale pistelor video adiacente [20] .
Ca urmare, majoritatea modelelor VCR au fost produse în două versiuni, concepute pentru o anumită regiune și complet incompatibile. Aceeași casetă video, când a fost înregistrată în standarde diferite, a fost suficientă pentru momente diferite. Casetele VHS au fost desemnate „E-180” pentru dispozitive „europene” și „T-120” pentru „americane”, conținând, respectiv, 3 și respectiv 2 ore de video pe o bandă de aproximativ aceeași lungime. În ciuda interschimbabilității complete a casetelor „albe” de același format, potrivite pentru înregistrarea cu orice dispozitiv, o înregistrare video realizată de un VCR proiectat pentru un standard de descompunere nu a putut fi redată de aceeași proiectată pentru alt standard. Același lucru este valabil și pentru toate aparatele de înregistrare video profesionale: de exemplu, în formatul Betakam , viteza benzii magnetice cu standardul european de descompunere este de 10,15 cm/s, în timp ce la cea americană este de 11,86 [21] . Diferențele mecanice în traseele benzilor au făcut imposibilă crearea de aparate video cu mai multe standarde, deși la începutul anilor 1980 , majoritatea dispozitivelor acceptau cu ușurință orice sistem de televiziune color . Acest lucru nu s-a aplicat standardelor de descompunere, iar problemele compatibilității lor au rămas nerezolvate până la apariția înregistrării video digitale [21] . Discurile video optice , bazate pe standarde digitale și lipsite de segmentarea înregistrării magnetice, pot fi redate de orice dispozitiv din formatul acestuia, indiferent de standardul de descompunere a imaginii înregistrate.
Un fapt interesant este că VHS și S-VHS sunt singurele formate cu aceeași mecanică atât pentru standardele de 25, cât și pentru 30 fps, adică pentru a reda înregistrarea corespunzătoare, este suficient să modificați viteza și viteza benzii BVG. VCR-urile VHS multi-standard (525/30 și 625/25) nu erau neobișnuite în Europa, dar complet necunoscute în SUA .
Apariția înregistratoarelor video digitale de consum și a discurilor video, lipsite de standardele de compatibilitate ale standardelor de descompunere, a cerut versatilitatea televizoarelor pe care sunt vizionate filme înregistrate. Toate televizoarele și monitoarele moderne sunt produse multi-standard, adică recunosc automat standardul de descompunere a semnalului video de intrare și trec la modul corespunzător acestui standard [22] . Sunt potrivite pentru vizionarea programelor de televiziune analogice și digitale cu orice standard de rezoluție. Cu toate acestea, până acum, difuzarea într-o anumită zonă poate fi efectuată numai în standardul de descompunere adoptat de legile și reglementările relevante [3] . Prin urmare, orice semnal video care nu respectă standardul de descompunere acceptat este neapărat convertit la acest standard înainte de a fi difuzat [17] .
În era digitală de astăzi, standardele de difuzare și forma de undă video ale televiziunii analogice sunt păstrate aceleași pentru a permite televizoarelor care folosesc CRT să primească imagini. Într-adevăr, pe lângă numărul de linii și câmpuri, standardul de expansiune prevede, de asemenea, numărul și forma impulsurilor de sincronizare și impulsurilor de stingere cerute de generatoarele de scanare ale unor astfel de televizoare. Cele mai recente standarde de descompunere adoptate în televiziunea HDTV de înaltă definiție oferă doar transmisie digitală a imaginii, dar încă prevăd transmiterea impulsurilor de golire și sincronizare care ocupă o parte a semnalului. Această parte se numește zona de golire digitală. Cele două standarde majore HDTV conțin 720 și 1080 de linii la rate de jumătate de cadru de 50 și 60 Hz [13] . În plus, există opțiuni cu scanare întrețesată și progresivă (progresivă).
Standarde de descompunere a televiziunii digitale de înaltă definiție și ultra înaltă definiție| Standard de descompunere | Scanează | Rezoluție, pixeli |
Raportul de aspect | Frecvența cadrelor, Hz | Aplicație | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| cadru | pixel | |||||
| 720p | progresivă | 1280x720 | 16:9 | 1:1 | 24, 50, 59,94 | HDTV , BD , HD DVD , HDV |
| 960x720 | 16:9 | 1.33:1 | 23.976, 24.25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60 | DVCPROHD | ||
| 4:3 | 1:1 | 25, 29.97 | DVCPRO HD | |||
| 1080i | împletit | 1920×1080 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24.25, 29.97, 30.50, 59.94, 60 | HDTV , BD , HD DVD , HDV |
| 1440×1080 | 16:9 | 1.33:1 | 25, 29.97 | HDCAM , HDV , DVCPROHD | ||
| 4:3 | 1:1 | 25, 29.97 | HDV | |||
| 1280×1080 | 16:9 | 1,5:1 | 29,97 | DVCPRO HD | ||
| 1080p | progresivă | 1920×1080 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24.25, 29.97, 30.50, 59.94, 60 | HDTV, BD, HD DVD, HDV |
| 1440×1080 | 4:3 | 1.33:1 | 24 (23,975), 25, 29,97 | HDCAM, HDV | ||
| 2160p | progresivă | 3840×2160 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 120 | HDTV 1 |
| 4320p | progresivă | 7680×4320 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 120 | UHDTV2 , Super Hi Vision |
Pentru a indica standardele de descompunere în televiziunea digitală și video, este utilizată o notație scurtă care indică numărul de linii din semnal, modul de scanare („p” sau „i”) și, uneori, rata de cadre printr-o bară oblică . De exemplu, 1080i/25 înseamnă că o imagine este întrețesă în 1080 de linii active la o rată de câmp de 50 Hz și o rată de cadre de 25 Hz sau 720p/50, ceea ce înseamnă că o imagine este întrețesă în 720 de linii active la o rată de cadre de 50 Hz.