Чем определяется формат кадра современной телевизионной системы 16 9

Опубликовано: 22.04.2024

Почему даже на широкоформатном телевизоре 16:9 художественный фильм воспроизводится с горизонтальными рамками? Почему на некоторых фильмах эти рамки больше, а на других меньше? Все дело в различных способах съемки фильма и в способах его переноса на цифровой носитель. Для того чтобы понять почему это происходит, сначала нужно подробнее рассмотреть все существующие форматы записи. Итак:

Cinerama

Cinerama - бывает с соотношением сторон 3:1, 2.77:1, 2.75:1 и 2.59:1. Когда видео переводится в полноценное широкоформатное, то этот формат дает самый большой эффект "леттербокса". При этом методе съемки используется три камеры, после чего изображение со всех 3х камер склеиваются.
В качесте примера рассмотрим фильм "How The West Was Won", который был снят именно в этом формате. Если вы приглядитесь, то заметите линии в местах склейки и разницу в цветах между кадрами.

CinemaScope

CinemaScope - бывает 2.66:1, 2.55:1 и 2.35:1. Изначальное соотношение сторон 2.66:1 затем превратилось в 2.55:1, когда понадобилось добавить саундтрек. Это был один из самых распространенных методов съемки фильмов, потому что основное требование - специальные одноименные линзы для проектора, были практически в каждом кинотеатре. Формат был создан компанией 20th Century Fox, но больше не используется. Panavision заменил CinemaScope в начале 70х.
В качестве примера: слева вы видите "20,000 Leagues Under The Sea" на кинопленке, затем в оригинальном формате 2.55:1, то есть, экран шире в 2.55 раза по ширине, чем по высоте, а справа видите результат "Pan and Scan"- с соотношением сторон 1.33:1 (4:3), обрезанных "чтобы вписать изображение в экран вашего ТВ".

VistaVision

VistaVision - 1.96:1, 1.85:1 и 1.66:1. В этом формате съемки производятся специальной камерой и для воспроизведения нужен специальный проектор, но зато изображение выигрывает в качестве, по сравнению с обычным 35мм. "Vertigo", "To Catch a Thief" и "North by Northwest" были сняты в этом формате. Формат используется и в наши дни, но только для съемок кадров со спецэффектами, потому что обеспечивает высокое разрешение, которое особенно необходимо при добавлении компьютерной графики. "Apollo13", "Contact" и "Twister" являются тому подтвержением.

Todd-AO

Todd-AO - 2.35:1, 2.20:1. Здесь используются 65мм негативы, отпечатанные на 70мм пленке, с шестиканальным звуком, как результат - очень высокое качество изображения. Многие эпики и мюзиклы 50х и 60х сняты в этом формате. "Oklahoma", "South Pacific" и "Around the World in 80 Days" сняты в 2.20, а фильмы 70х и 80х, как, например, "2001 A Space Odyssey", "Dune" и "Logans Run" используют соотношение сторон 2.35:1.
Пример: слева вы видите "Around the World in 80 Days" в оригинальном формате "2.20:1", а справа тот же фильм, но пансканированный до 1.33:1.

Technirama

Technirama - меняющееся соотношение сторон. Процесс был разработан "Technicolor Corporation" в борьбе с Eastman Color. Для него необходима специальная камера (как и для VistaVision) и широкоформатные линзы (как для CinemaScope). "Night Passage", "Disney’s Sleeping Beauty" и "Spartacus" сняты в этом формате.
Пример: слева "Disney's Sleeping Beauty" в оригинальном формате 2.35:1, справа - пансканированный вариант, в котором потеряна парочка героев и один "порезан пополам".

Ultra Panavision 70

Ultra Panavision 70 - соотношение сторон 2.76:1. MGM'овская камера 65 использует те же материалы, что и для Todd-AO. Всего 2 фильма были сняты с использованием анаморфного сжатия на 70мм пленке. Другие 70мм записи были сделаны с оптических 70мм пленок с устранением сжатия или с использованием системы "quasi-Cinerama 70mm". После "Raintree County" и "Ben-Hur", в которых использовались 35мм пленки с леттербоксингом сверху и снизу для сохранения оригинального формата 2.76:1, все другие фильмы использовали 35мм анаморфированные пленки с размерностями, совместимыми с CinemaScope.
Пример: слева вы видите "Ben Hur" в оригинальном формате 2.76:1. А справа пансканированный вариант формата 1.33:1, как видите - более половины кадра просто потеряно.

Panavision

Panavision - 2.35:1 и 1.85:1. Одноименная компания стала самым успешным поставщиком широкоформатных линз и в 70х годах их линзы стали стандартом "де-факто" для широкоформатных фильмов. CinemaScope остался за бортом, а Panavision до сих пор производит линзы для большинства крупных студий. Кроме этого компания делает линзы для фильмов, снимаемых в 3х4, для их перевода в широкий (не обязательно 2.35:1) формат. Также частенько Panavision использует 1.85:1, также известный как 16х9 - это также стандартный формат для HDTV. DVD формат имеет опцию 16х9, но для ее использования вам понадобится соответствуюший ТВ, к тому же если соотношение сторон фильма больше 1.85:1, вы все равно увидите черные полосы сверху и снизу, но они будут не такими широкими, как на обычном ТВ.
Пример: слева вы видите "Star Wars" в оригинальном формате 2.35:1, а справа тот же фильм, но обрезанный пансканированием до 4:3. Как видите, вырезали Бена и Хана, так что когда они начинают говорить, камере приходится перемещаться на них, а потом обратно на Люка.

Еще пример: слева "Lost World"в оригинальном формате 1.85:1, а справа его пансканированный вариант. Хоть изображение и не слишком пострадало во втором случае, все-таки это не то изображение, которое задумал режиссер.

Super 35

Super 35 - соотношение сторон 2.35:1, в процессе не используются широкоформатные линзы, однако, фильм загоняется в "рамку", чтобы получить нужное соотношение сторон. Сверху и снизу "рамка" убирается, получаем нужное изображение. Некоторые старые фильмы, снятые в этом формате, при переносе на видео не "теряют" рамку сверху и снизу, в результате мы видим изображение большей площади, чем в кинотеатре. Но стоит учитывать, что режиссер не собирался показывать зрителю эту часть изображения, так что о "правильности" этого варианта решать вам. "The Abyss", "Aliens", "Terminator 2", "True Lies" и "Titanic" были сняты в Super 35.
Пример: Джеймс Кэмерон снимает фильм с рассчетом на 2.35:1. После этого он переносит его с Super35 в цифровой формат высокого разрешения. Теперь из этого исходника легко получить широкоформатную версию для кинопроката и специальную пансканированную. Давайте посмотрим на оригинальную пленку в Super 35: красный квадрат - это широкоформатное изображение, которое видно оператору, а синий - пансканированный вариант, в котором картинка больше по вертикали, но меньше по горизонтали. Однако, стоит учесть, что пансканированный "квадрат" иногда перемещают по изображению "на лету", чтобы показать объекты, не попадающие одновременно на экран. Иногда Кэмерон увеличивает какую-то область, чтобы выделить какой-то аспект. Кроме того, не стоит забывать, что все сцены со спецэффектами снимаются в 2.1:1 и должны быть грамотно пансканированы. Слева пример широкоформатной версии, а справа - пансканированной.

Pan and Scan

Pan and Scan - 1.33:1 (он же 4:3). Пансканированный вариант вы увидите на большинстве видеокассет, во всех ТВ-сериалах и если вы смотрите фильм в этом формате - помните, что вы теряете около половины полезной видеоинформации, а в некоторых случаях и больше. Метод и называется "Pan and Scan"- потому что оператор вынужден перемещать "рамку пансканирования" на интересующий объект весь фильм. Иногда вместо пансканирования картинку растягивают по вертикали, искажают - но к хорошему это не приводит.
В любом случае (PAL/NTSC) - соотношение сторон у кадра считается 4:3 (или, что одно и то же, 1.33:1). Это то же соотношение сторон, что и у компьютерного ЭЛТ-монитора. Хотя, в отличие от монитора, пиксели на DVD не квадратные (ширина не равна высоте) - это нормальное явление в телевещании.

Что такое Анаморф?

Как было описано выше, кадры в фильмах совсем не ограничиваются форматом 1.33:1. Поэтому нужно было придумать какой-то способ записать кадр формата 2.35:1 на DVD с его кадром 4:3. Первый, и самый простой вариант - это записать его в леттербоксе (letterbox) - то есть с широкими чёрным полосами сверху и снизу:

Способ этот хоть и прост, но в плане качества - не лучший вариант. Например, если полный DVD-кадр формата PAL содержит 576 строк, то в 2.35:1 леттербоксе будут задействованы только 576 * 1.33 / 2.35 = 326 строк. Ещё хуже ситуация обстоит для NTSC, в котором из 480 строк будут задействованы только 480 * 1.33 / 2.35 = 272 строки. Кроме того, в кадре будет присутствовать и чёрные полосы, на которые будет потрачен определённый объём видеопотока.
Поэтому был придуман второй метод, называемый анаморфом. Суть его заключается в следующем: мы берём кадр размерности 2.35:1 и помещаем его в формат 16:9. При этом чёрные полосы сверху и снизу будут заметно меньше, чем в случае с леттербоксом. Затем полученный кадр (16:9) по горизонтали сжимается до формата 12:9, т.е. 4:3. При этом вся картинка визуально становится как бы вытянутой по вертикали. Вот, теперь мы получили кадр формата 4:3, который и подвергается сжатию:
Такой кадр называется анаморфированным. Обратите внимание, что полезная площадь, занимаемая картинкой в DVD-шном кадре, увеличилась на четверть. Кроме того, поскольку разрешение по вертикали у обоих кадров одинаковое, на долю анаморфированной картинки выпало большее число строк, а значит, её изображение будет чётче.

Чтобы отобразить анаморфный кадр, потребуется совершить обратную операцию. Поэтому кадр сначала разжимается, затем растягивается до соотношения 16:9, и мы получаем нормальное соотношение сторон.
Примечание: преимущество анаморфа перед леттербоксом проявляется в первую очередь на широкоэкранных устройствах - плазме, ТВ 16:9 и так далее. Однако подойдут и полноэкранные ТВ, поддерживающие так называемый "режим 16:9". В этом режиме телевизор получает деформированный кадр и сам сжимает его до нормальных пропорций. Достигается это сжатием растра (уменьшением расстояний между строками), поэтому картинка будет плотной и чёткой. Если же в телевизоре такой режим не предусмотрен, он не сможет отобразить анаморфный кадр без искажений, и плееру для показа придётся преобразовывать анаморф в леттербокс. Это приводит к тому, что картинка становится менее чёткой - в леттербоксе она содержит на четверть меньшее число строк. Более того, чаще всего такое преобразование делается простым выбрасыванием каждой четвёртой строки, что приводит к "зазубринам" в изображении. По этой причине наличие режима 16:9 исключительно важно для просмотра кино на полноэкранном ТВ.
Иногда на дисках встречаются анаморфные релизы с невыставленным флагом анаморфа, и плеер показывает их "как есть", с нарушением пропорций - т.е. с вытянутыми лицами, так называемыми "лошадиными мордами". Типичный пример: «Водный мир» («Water World») от DDV (сигнатура DW-0042B) или же лицензионный «Громобой» («Thunderbird») от Twister. Однако, бывают и более курьёзные случаи - на леттербоксной картинке ставят флаг анаморфа. В результате картинка становится слишком сплюснутой. Такое можно увидеть на диске «Правдивая ложь» («True Lies») с сигнатурой PL-DVD-GLN-290310.

Для тех, кто не совсем понимает, что такое 4х3 и 16х9, расскажу в двух словах: 4х3 означает 4 "части" по горизонтали и 3 - по вертикали (если ширина экрана 40 см, то его высота будет 30 см), ну а 16х9 - это, к примеру, 160 см на 90 (или 80х45 см. ), тоесть 16 частей к 9. Тут, главное, запомнить то, что 16х9 гораздо ширше (или ширее )

А вот "его величество" 21х9:

Несоответствие форматов

Под этим следует понимать несоответствие форматов телевизионного сигнала и самого телевизора. Если Вы смотрите простое кабельное или "эфирку", то получаете (в сигнале) формат 4х3, большинство новых телевизоров имеют формат экрана 16х9

Теперь давайте посмотрим, что будет с изображением, если входной сигнал в формате 4х3, а телевизор - 16х9. Для начала, поставим на нашем телевизоре нужный формат изображения: 4х3

Как видите, при таком выборе, остаются достаточно большие "чёрные полосы" по бокам (неиспользуемая часть экрана), при таком раскладе новый телевизор кажется совсем маленьким Поэтому, мы все ставим, как минимум, полноэкранный режим. При этом, само изображение растягивается по горизонтали (чтобы занять всю площадь экрана), как это отражается на геометрии и чёткости, смотрим ниже:

Посмотрите, что происходит, на примере смайлика:

Как Вам "чёткость"? А откуда ей взяться, если теперь, вместо одной положенной "точки" телевизору нужно прописать "полторы"? Можно, конечно, поставить "увеличение", чтоб геометрия правильной осталась (просто края потеряются), но и при этом режиме, чёткость. впрочем, смотрите сами:

Скажу по секрету, если на мониторе, за которым мы сидим, выставлено неправильное разрешение экрана, то не только картинки, ну и текст получается весьма размазанным, так что не забудьте убедится, что у Вас с этим всё в порядке (а то, как придёшь в интернет-клуб, так создаётся такое впечатление, что об этом вообще никто не знает, из 20 компов максимум на двух - трёх оно выставлено правильно)

Для того, чтобы центр экрана казался более-менее правильным, с точки зрения геометрии, в телевизоре может быть специальный фильтр, который искуственно сжимает растянутый центр, а края делает ещё шире, тогда читать бегущую строку с новостями или субтитрами вообще прикольно: вылазят толстенные буквы, к центру сжимаются и опять расширяются ко второму краю Тоже происходит и с людьми, если они двигаются, а не стоят на месте: их то растягивает, то сжимает (колбасит, короче). Я думаю понятно, что смотреть такое "изображение" не очень приятно, а уж наши глаза точно не скажут нам "спасибо" за это

Появились полосы

Да-да, те самые полоски, которые большинство замечает только после ремонта своего телевизора и искренне говорят, что раньше их никогда не было, а сейчас - картинка заужена. Странно, но то, что логотип канала или субтитры перекрывают эти полосы или идут прямо на них - не замечается, давайте разберёмся, откуда же они берутся

Если исходный материал (фильм) был снят в формате 16х9, а трансляция идёт в 4х3, то его нужно чем-то дополнить по вертикали, иначе произойдёт нарушение геометрии. Этим дополнением являются "чёрные полосы" вверху и внизу экрана. Очень часто на нижней полосе передают субтитры (удобно и картинку не закрывают). Для наглядности, они выделены серым цветом:

А вот что произойдёт, если этот "фильм" смотреть на широкоформатном телевизоре:

Мало того, что изображение растянуто на весь экран (все стали толстенькими и пухленькими), так ещё и полосы остались. Конечно они останутся, ведь эти "полоски" - часть телевизионного сигнала (они являются частью изображения, передаваемого кабельным или эфирной антенной ), в таком случии следует в телевизоре поставить формат: "Увеличенный" (он есть, как правило, на всех ТВ формата 16х9). Тогда изображение немного "вытянется", полосы уйдут, правильная геометрия восстановится, а чёткость. на аналоговом сигнале или "пиратском диске" будет примерно такой:

Для того, чтобы получить максимально качественное изображение на экране телевизора, формат входного сигнала (кабельного, спутникового, с DVD или интернета) должен соответствовать формату экрана Вашего телевизора

Следом за переходом с аналогового на цифровое телевидение , в 2019 произошла плавная трансформация всех федеральных телеканалов на формат вещания 16:9 вместо устаревшего 4:3.

16:9 современный формат

Формат 16:9 — соотношение сторон экрана с шириной 16 единиц и высотой 9. Все ценности и достоинства широкого формата были не доступны даже зрителям цифрового телевидения . Квадратные телевизоры формата 4:3 давно вышли из моды, а вместе с этим и с производства, и с продажи. А на современном телевизоре или мониторе программа в квадратном формате, дополняется по бокам кадра черными полосами до прямоугольника с соотношением сторон 16 к 9.

16:9 современный формат

Другими словами эти параметры можно назвать актуальными в данный момент, а в некоторых случаях и необходимыми. Сообразно выпуску очередных моделей телевизионных камер и телевизионных приемников, соблюдаемых соразмерность сторон 16:9, телеканалы и киностудии преобразовали систему эфира и видеосъемки под новый формат. Всё следовало привести к соответствию нормам новых экранов. Для первоклассной широкоформатной картинки, идентичные соотношения сторон должны быть, как при съемке сюжета так и при воспроизведение видео. Федеральное телевидение, в частности каналы входящие в три мультиплекса бесплатного эфирного цифрового пакета, выполнили перевод своего эфира на формат 16:9. Это пришлось сделать и всем местным региональным телеканалам которые выполняют врезку на ОТР .

Всё что нужно знать о формате 16:9

При вещание с телекомпании, в видео сигнал встраивается WSS (widescreen signaling) — дополнительный импульс особого назначения. Его функция заключается в передаче команды телевизору для автоматического определения правильного соотношения сторон. Сигнал WSS помещен в 23 — ю телевизионную строку (для формата 576i) и содержит 14 бит информации. Зрительно WSS представлен в таком виде (см. картинку).

Сигнал WSS в 23 строке

На контрольный телеприемник должен быть подан аналоговый низкочастотный сигнал CVBS — PAL с выхода сервера или сигнал, полученный при преобразовании SD SDI с выхода сервера в CVBS (PAL/SECAM). Поскольку телевизоры не поддерживают декодирование WSS в составе HDMI, преобразования SDI-HDMI для проверки использовать не следует (строчка с WSS будет видна, но переключения не произойдет).

Проблемы с форматом 16:9

Наиболее популярным выбором для домашнего кинотеатра сейчас является проектор и экран с поддержкой 16:9. Но некоторые зрители для кого важен кинематографический вид , до сих пор остаются приверженцами классического формата 4:3, так как вся классика кино до 1953 г. была сделана именно в этом формате. Существует также большой интерес к системам в специальном суперширокоформатном соотношении сторон картинки 2.35:1. У каждой из этих трех конфигураций есть свои определенные уникальные преимущества, а также отдельные недостатки, которые следует рассмотреть, прежде чем сделать окончательный выбор.

Формат кадра 4:3 — достоинства и недостатки

Достоинства: Если вы хотите смотреть преимущественно классические фильмы, телесериалы или специальные материалы подобные демонстрируемым в кинотеатрах IMAX, формат кадра 4:3 в данном случае наиболее удобен, в сравнении с 16:9. Используя вертикальное электронное маскирование, можно легко перекрыть верхнюю и нижнюю части экрана, когда кто-то захочет посмотреть материалы формата 16:9 или 2.35:1, и открыть экран на полную вертикальную высоту для просмотра материалов формата 4:3.

Недостатки: Большинство, если не все, продаваемые сегодня высококачественные проекторы для домашнего кинотеатра поддерживают естественный формат кадра 16:9. Достаточно трудно найти проектор кадрового формата 4:3, который в системе домашнего кинотеатра может посоперничать с проекторами 16:9 в качестве изображения. А поскольку большинство проекторов 4:3 поддерживают разрешения 800×600, 1024×768, 1400×1050 это означает, что все видеоматериалы должны масштабироваться в соответствии с естественным разрешением проектора.

Формат кадра 16:9 — достоинства и недостатки

Достоинства: Для HDTV, широкоэкранных DVD, и Blu-ray фильмов логичным выбором является проектор с кадровым форматом 16:9. Все материалы с поддержкой HDTV вещания в формате 16:9 будут отображаться в полной красе, без черных полос сверху и снизу экранной картинки. Множество материалов сегодня выполнены именно в формате 16:9, наметилась тенденция перевода на этот формат кадра и телепрограмм. На полках магазинов много проекторов формата 16:9 и многие из них разработаны специально для высококачественных систем домашнего кинотеатра.

Недостатки: Хотя экран в формате 16:9 выглядит и великолепно, отображаемые на нем материалы формата 4:3 сосредоточены по центру и могут оказаться совсем маленькими, зажатыми с боков широкими черными вертикальными полосами. В более дорогих проекторах может быть использована система видеообработки, чтобы охватить всю поверхность экрана в любом демонстрируемом формате. Изображение при этом искусственно преобразовывается. Если вы не хотите проблем в виде такой электронной маскировки за дополнительные деньги, то должны смириться с черными полосами на экране во всех форматах кроме 16:9. К счастью, в современных проекторах для домашнего кинотеатра значительно снижен уровень черного , по сравнению с моделями прошлых лет, что делает эти черные полосы менее заметными в затемненном помещении и снижает потребность в электронной маскировке.

Формат кадра 2.40:1 — достоинства и недостатки

Достоинства: Но есть фильмы и шире, чем 16:9. Сегодня многие из наиболее популярных фильмов на DVD и Blu-ray дисках сделаны в кадровом формате 2.35 или 2.40:1, а не 1.78:1. Если много ваших любимых картин сделано с соотношением сторон кадра 2.35:1, то хорошим выбором будет система 2.35:1 с постоянной высотой изображения. Традиционный метод проекции снятых в формате 2.35:1 фильмов предполагает использование с проектором 16:9 дополнительной анаморфной линзы x1.33, чтобы растянуть изображение 2.35:1 (1.78 умноженное на 1.33 =2.35). Для просмотра материалов 16:9 и 4:3, необходимо удалить анаморфную линзу из объектива. С другой стороны, хорошим бюджетным вариантом может стать покупка проектора с зум-объективом с увеличением 1.3:1 и экрана 2.35:1, с последующим использованием системы увеличения для переключения между проекциями 16:9 и 2.35:1. Автоматизировать этот процесс позволяет управляемый зум-объектив с системой памяти. Какой бы метод вы ни выбрали, такая система позволит насладиться широкоэкранным кино.

Недостатки: Вариант с отдельной линзой стоит дорого. Кроме того, для переключения между форматами фильмов 2.35 и материалами 16:9 или 4:3 необходимо использовать ручную или автоматическую систему управления анаморфной линзой. Наиболее легко это сделать с помощью моторизованной системы, но такой вариант может серьезно увеличить стоимость системы. Дешевые анаморфные линзы могут несколько ухудшить качество изображения . Можно также использовать электронные системы преобразования, чтобы устранить на экране темные полосы при просмотре материалов 16:9 или 4:3, что опять же увеличивает стоимость системы. Вариант с зум-объективом не добавляет особых расходов, но он требует тщательного монтажа проектора и снижает освещенность экрана примерно на 25%. C некоторыми проекторами это может привести к несколько тусклому или размытому изображению.

Разрешение экрана является очень важной характеристикой телевизора. Производители вкладывают большие деньги в разработку экранов с высоким разрешением. Такие разработки дорого стоят и не все производители телевизоров являются и производителями жк матриц. Многие из них покупают экраны у фирм, занимающихся давно производством жк матриц, и затем применяют их в своих телевизорах.

Для нормальной работы телевещания в разных регионах и соответственно возможности продавать свои телевизоры в разных странах требуется от фирм-производителей согласования своих разработок в области повышения разрешения экранов.

Поэтому международные организации согласовали различные разработки в области телевидения высокой четкости и на сегодня существуют несколько стандартов, которых все и придерживаются.

Форматы разрешения

На сегодня международные организации, такие как американская ATSC, европейская ETSI, определили стандарты распространения телевидения высокой четкости.

Производители телевизоров ввели эти стандарты и в телеприемники для совместимости со всеми регионами.

Сейчас основными стандартами являются:

720р (HD) . Разрешение 1280х720 пикселей, построчная развертка, частота кадров может быть 50 или 60 Гц, формат кадра 16:9.
1080i . Разрешение 1920х1080 пикселей, чересстрочная развертка, формат кадра 16:9, частота 50 или 60 полукадров в секунду, что соответствует 25 или 30 кадрам.
1080р (Full HD) . Разрешение 1920х1080 пикселей (2,07 Мп), построчная развертка, формат кадра 16:9, частота кадров 24, 25, 30, 50, 60 Гц.
2160p (Ultra HD) 4K UHD . Разрешение 3840х2160 пикселей (8,3 Мп).
4320p (Ultra HD) 8K UHD . Разрешение 7680×4320 пикселей (33,17 Мп).

Различие в стандартах

Стремление к получению наиболее качественного сигнала на телевизоре при передаче на расстояние привело к появлению различных стандартов разложения теле сигнала в разных странах.

Основными характеристиками разложения сигнала являются количество строк, частота кадров и вид кадровой развертки.

Основными стандартами передачи телевизионного сигнала являются европейские PAL и SECAM, а так же американская система NTSC.

В европейских системах применяется 625 строк, а в американской - 525 строк. Эти стандарты были изобретены в начале эпохи ЭЛТ телевизоров, и нужно учитывать этот факт. Например, количество строк 625 не используется полностью для формирования изображения на кинескопном экране. Ведь в системе отклоняющих катушек нужно предусмотреть время на обратное движение луча и поэтому реально для формирования видимого кадра использовались только 576 строк. Именно это число и показывается в разрешении экрана цифрового телевидения 720х576.

Частота кадров в старых телевизорах выбиралась в зависимости от частоты тока в сети электроснабжения. Для Европы 50 Гц, а для Америки 60 Гц. При таком выборе легче строить генераторы развертки телевизора.

Все эти ограничения на стандарты разложения существуют и сегодня, ведь приходится реализовать совместимость старых и новых телевизоров.

Но для цифровых аппаратов (жк и OLED) такие ограничения не нужны из-за их конструктивных особенностей.

А новый стандарт телевидения высокой четкости HDTV использует только цифровую передачу сигнала и ему не нужно использовать строки для служебных импульсов, поэтому, сколько строк указано в названии стандарта столько и формирует картинку на экране. Этот стандарт разложения сигнала содержит 720 или 1080 строк, частота кадров 50 или 60 Гц, вид развертки может быть чересстрочный или прогрессивный.

При обозначении стандарта используется запись, где указывается количество строк сигнала, вид развертки прогрессивный («р») или чересстрочный («і»), через косую черту может быть указана частота кадров. Прогрессивная развертка означает, что все строки изображения записываются на экран одновременно, а чересстрочная развертка означает, что сначала обновляются четные строки, а в другой полукадр обновляются нечетные строки. Прогрессивная развертка лучше, она в основном и используется сегодня.

Виды телевизионного сигнала

За все время развития телевидения были использованы такие виды разложения телевизионного сигнала:

LDTV — телевидение пониженной четкости (240р, 288р);
SDTV – телевидение стандартной четкости (480i - NTSC, 576i – PAL);
EDTV – телевидение повышенной четкости (480р, 576р, 720р);
HDTV – телевидение высокой четкости (1080i, 1080p);
4К UHDTV – телевидение сверхвысокой четкости (2160р).
8К UHDTV – телевидение сверхвысокой четкости (4320р).

Начало телевидения высокой четкости

Разработки в области повышения разрешения телевизионной картинки появились с введением электронных методов обработки сигнала. И произошло это еще в 30-х годах прошлого века. Тогда отказались от механического сканирования, и появилась возможность увеличить количество строк на экране. Но в промышленных масштабах развитие телевидения высокой четкости (ТВЧ) началось с введением широкоформатного кино.

Это произошло в 1950-х годах, когда телевидение развивалось большими темпами и, боясь конкуренции, киноиндустрия перешла на широкоформатные фильмы для своей защиты, ведь их удобнее смотреть в кинотеатре. Такие фильмы плохо отображались на простых кинескопных телеэкранах и тогда, производители телевизоров начали развивать телевидение высокой четкости, которое могло прекрасно передавать широкий формат на телеэкраны.

Но в то время развитие остановилось из-за необходимости применения кинескопных экранов с большой диагональю. Производство таких дисплеев для массового покупателя было не выгодным экономически. И только с развитием технологии жидкокристаллических и плазменных экранов в 2000 годах стало возможным практическое применение наработок в области телевидения высокой четкости (ТВЧ).

Для реализации ТВЧ разработали передатчики и приемники, создали экраны с высоким разрешением, были разработаны носители HD DVD и Blu-Ray, интерфейсы передачи данных HDMI и DVI-D. По принятому в России стандарту к телевидению высокой четкости относятся сигналы широкоформатного изображения 16:9 с разрешением 1920х1080. Если кадр имеет соотношение 4:3, то разрешение будет составлять 1536х1152 пикселей. Так и появился стандарт HDTV.

К другим особенностям наблюдения изображения относят расстояние, которое должно быть не менее 2 м. При меньших расстояниях могут возникнуть головные боли, особенно от движущихся объектов. В этих условиях, при угле наблюдения 30x20°, минимальный размер изображения составляет 1x0,7 м.

Конечно, эффект присутствия известен давно, работы по его применению, в частности на телевидении, проводились и ранее. Они возобновились во многих странах после успешных многочисленных демонстраций, осуществленных японскими специалистами на действующем оборудовании. Изображение имело формат 5:3, размер 3 х1,8 м и более; число строк разложения – около 1000, что необходимо для сохранения незаметности строчной структуры ТВ изображения при увеличении его размеров. Такие системы получили название "Телевидение высокой четкости" – ТВЧ, или ТВВЧ.

В 1986 г. на очередном заседании Пленарной ассамблеи МСЭ было высказано мнение о возможности принятия рекомендации, касающейся параметров системы ТВВЧ с разложением 1125 строк. Отмечалось, что, поскольку ни в одном государстве ТВВЧ еще не введено, имеется возможность принятия единого стандарта для всех стран (вспомним – это не удалось сделать при выборе систем как черно-белого, так и цветного телевидения).

Двойное увеличение числа строк разложения, по сравнению с действующими стандартами, сопряжено с учетверением полосы частот видеосигнала, что делает несовместимой систему ТВВЧ с действующими системами ТВ вещания. В связи с этим ряд стран высказался против принятия предлагаемого стандарта ТВВЧ, и было решено продолжить изучение проблемы – как параметров системы, так и порядка организации вещания по этой системе.

В то же время общим стало мнение, что следующий этап развития средств ТВ вещания – внедрение системы типа ТВВЧ. Она должна иметь примерно удвоенное число строк разложения, по сравнению с действующими, формат изображения 16:9 и 1920 отсчетов на строку. Была согласована необходимость принятия единого студийного стандарта для упрощения производства и международного обмена программами с последующим преобразованием сигналов в соответствующем интерфейсе в вещательный стандарт страны. Параметры единого вещательного стандарта разложения пока не определены.

В процессе изучения вопросов выбора параметров и порядка внедрения ТВВЧ было предложено несколько промежуточных систем, обеспечивающих более высокое качество, по сравнению с действующими, и получивших название "Телевидение повышенного (или улучшенного) качества" – ТПК. Это более пяти разновидностей системы типа МАК, система PAL-плюс и др. Сигналы этих систем можно передавать по действующей вещательной сети, но требуются специальные приемники. Некоторые из этих систем используются для опытного вещания.

Впервые в области ТВ вещания было принято решение о целесообразности унификации (гармонизации) параметров с невещательными системами типа ТВВЧ.

Принятие рекомендации по формату изображения 16:9 и колориметрическим параметрам позволяет производителям осуществлять разработку и выпуск ТВ приемников нового формата до принятия параметров разложения и до начала вещания по системе ТВВЧ. Имеется в виду возможность использования телевизоров для приема сигналов действующих стандартов форматов 4:3. В этом случае свободная часть экрана может служить для передачи дополнительной информации – телетекста либо других (до трех) вещательных программ для текущей информации об их содержании. Последнее получило название "полиэкран".

Разработка полиэкрана привела к созданию приемников форматом 4:3, у которых дополнительное изображение размещается в пределах основного – "изображение в изображении". Дополнительное изображение зритель может перемещать по растру.

Имеется много других методов сочетания изображений форматом 4:3 и 16:9 на телевизионных экранах приемников обоих стандартов. В некоторых случаях само изображение режиссером формируется таким образом, чтобы его можно было рассматривать на экране как форматом 4:3, так и 16:9, с сохранением нормального зрительного восприятия, без потери основного сюжета. На рисунке показаны варианты совмещения изображений разных форматов и с разным растром: 1 – изображение А и растр формата 4:3; 2 – изображение Б и растр формата 16:9; 3 и 4 – варианты совмещения изображений форматов 4:3 и 16:9 с растрами форматов 16:9 и 4:3; 5 – изображение В в изображении А; 6 – полиэкран; Г, Д, Е – дополнительные изображения.

Считается, что именно широкоформатные телевизоры для приема сигналов стандарта 4:3 будут иметь сбыт. Одновременно приемная сеть будет подготавливаться к внедрению системы ТВВЧ.

Одним из важнейших результатов изучения проблемы внедрения ТВВЧ явилась интенсификация исследований в области цифровой техники применительно к ТВ вещанию, в первую очередь, с целью сокращения спектра видеосигнала. Имеются технические решения в области цифрового сжатия спектра сигнала ТВВЧ до его совместимости с действующими стандартами при полосе 6; 7; 8 МГц. Попутно были разработаны способы сжатия сигналов действующих стандартов и обеспечена передача нескольких ТВ программ по одному стандартному каналу, что вылилось в самостоятельное направление развития телевизионной техники.

Цифровая форма ТВ сигнала позволяет изменить принцип построения наземной передающей сети. Это обусловлено возможностью одновременного приема нескольких несовпадающих, в определенных пределах, сигналов, без видимых повторных изображений, что особенно важно для условий установки ТВ приемника в автомашине и подтверждено работой опытной передающей сети в Берлине, где для трансляции одной программы использовались пять передатчиков, работавших на одной частоте.

В России предложены оригинальные решения (патенты) №2007877 и №2016994 "Способ передачи и приема рефлексно-модулированных сигналов" и "Телевизионная система", позволяющие передавать в одном стандартном канале сигналы трех ТВ программ с качеством не ниже SECAM и PAL или одной программы ТВВЧ.

Существенными достоинствами "рефлексной модуляции" являются простота и дешевизна декодирующего устройства, относительно цифровой системы, что делает доступной установку соответствующего блока в стандартном ТВ приемнике. "Рефлексная модуляция" обеспечивает преобразование сигнала в более узкополосный и при формировании сигналов цифровых систем позволяет удвоить пропускную способность канала связи.

Таким образом, исследования в области телевидения, в частности ТВВЧ, стимулировали разработку ряда направлений, имеющих значение не только в области ТВ вещания.

Уже в ближайшие годы должны быть согласованы и приняты недостающие параметры разложения и передачи сигналов ТВВЧ по действующим сетям, а с конца текущего столетия начнется внедрение ТВВЧ с цифровой формой сигналов. Но еще длительное время вещание будет осуществляться в мире параллельно по двум системам – действующим и ТВВЧ. Этому способствует имеющаяся разветвленная, налаженная, исправно действующая сеть ТВ вещания, и задержка с ее заменой на ТВВЧ или другую, принципиально новую, систему не вызовет недовольства многочисленных зрителей.

Конечно, поиски продолжаются, и не исключено появление принципиально новых идей и практических решений, которые могут изменить ситуацию.
====================================================
От себя добавлю такое - истинным есть только то ,
что формат 16:9 не является как бы СТАНДАРТОМ в полном разумении этого слова . Отсюда есть множество версий и решений многих фирм производителей .
Единственно максимально обобщающим высказыванием в выше приведенной статье есть -
"Сигналы этих систем можно передавать по действующей вещательной сети, но требуются специальные приемники."
ТРЕБУЮТСЯ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИЕМНИКИ !
Наиболее развитыми - есть решения телеприемников фирмы Philips .
И только в разряде моделей с 100 герцовой кадровой разверткой .
С применением процессоров ShowWiew , систем шумопонижения в видео и др технические решения - которые как я считаю пока не общеприняты и единственным подчинением - есть источник сигнала PAL+ (плюс) .
Прилеплена картинка имеющая отношение к вышеприведенной статьи о формате 16:9 и формировании дополнительного изображения на таком екране .
Отсюда из моих личных наблюдениях и сравнениях моделей с кинескопом 16:9 - могу сказать личное ИМХО :
Телевизоры с 50 Гц кадровой разверткой - только ИМИТАТОР или СИМУЛЯТОР изображения этого стандарта . Есть некоторые весьма не новые например Telefunken модели ТВ приемников с кином 4:3 - но с истинной поддержкой стандарта PAL+ и истинной обработкой такого по синхронизации ! При том что тогда еще не было самих кинов 16:9 .
Наиболее реально и еффективно идея реализуется только в современных ТВ приемников с мощными процессорными обработками сигнала и соответсвенно ПРАВИЛЬНОГО отображения
РЕАЛЬНЫХ возможностей и НАБЛЮДЕНИЕ ВООЧИЮ еффэкта формата 16:9 .
Пока истинным источником формата как сигнала - есть только цифровые тюнеры спутникового приема . И то каналы - там идут в переменку и далеко не все в соответсвии с стандатом PAL+ .
В инфомации о передаче на транспондере канала иногда есть подробная информация о ее формате и характеристиках .
Кроме того добавлю - современные ТВ приемники с мощными процессорами "разпознают" титры или субтитры - и автоматически
определяют размер во временном отрезке отображения на екране .

Читайте также: