Журнал "Компьютерра" №756

При приеме аналогового ТВ на цифровой монитор приходится как-то превращать чересстрочную развертку в прогрессивную - или, как говорят, производить деинтерлейсинг (deinterlacing). Лобовое решение заключается в объединении двух полукадров (полей) в один полный кадр, который и выводится на экран. Но такое простое решение на деле оказывается самым плохим и более-менее проходит лишь для небольших экранов (порядка 14 дюймов и менее). Дело в том, что при даже не слишком быстром движении объекта в поле зрения камеры соседние полукадры начинают отличаться друг от друга: начало первого полукадра от начала второго при 25 fps отстоит по времени на 40 мс; легко подсчитать, что при скорости объекта 1 м/c (спокойно идущий человек), он успевает за это время сдвинуться на 4 см. Поэтому простое объединение полей приводит к образованию так называемой гребенки на границах движущихся объектов, особенно заметной в динамичных сценах.

По этим причинам устройства преобразования чересстрочной развертки в прогрессивную (деинтерлейсеры) используют различные способы сглаживания: простейшим из них является усреднение между полукадрами (Motion Adaptive Deinterlacing), в более продвинутых системах используется способы синтеза изображений с предсказанием движения. Это особенно важно при демонстрации фильмов, где на все эти проблемы накладывается еще и необходимость как-то синхронизировать 24-герцовую частоту повторения кинокадров с 60-герцовой (или более высокой) частотой обновления экрана дисплея. Соответствующая "технология распознавания фильмов" в технических характеристиках телевизоров обозначается, как "режим 3/2 - 2/2 Motion Pull Down".

Все эти ухищрения ничего хорошего в смысле качества картинки не приносят - любой способ деинтерлейсинга и подгонки частоты кадров размывает изображение и приводит к потере четкости.[Кроме всего прочего, в свете сказанного становится понятной бессмысленность приобретения широко рекламируемых 100-герцовых телевизоров: все равно исходные полукадры идут с частотой 50/60 Гц, а преобразования лишь ухудшают картинку даже при самом современном аппаратном обеспечении, причем в том, что в каждый такой телевизор установлено именно "самое современное аппаратное обеспечение", существуют понятные сомнения.] Соответствующие исследования показали, что человеческое зрение лучше приспособлено к четким стробоскопичным изображениям, которые показываются друг за другом с достаточной скоростью, чем к постепенно перетекающим друг в друга размытым картинкам (это, кстати, объясняет феномен ухудшения качества движущихся изображений на ЖК-дисплеях по сравнению с ЭЛТ, даже если время реакции ячейки формально достаточно для отображения кадров с частотой 50 или 60 Гц). В современные видеопроцессоры даже закладывают возможность синхронного выключения подсветки между кадрами или отображения каждого второго кадра темным - как показали эксперименты, это значительно увеличивает четкость, хотя, естественно, порождает иные проблемы: снижение яркости, стабильности цветопередачи и т. п.

Заметим, что 1080i и 720p при одинаковой частоте повторения полей дают примерно одинаковый поток данных: в 1080i 1920 точек по ширине дают 2-мегапиксельную картинку на каждый кадр, получается примерно 1 мегапиксел на каждое поле; в 720р по горизонтали укладывается 1280 точек, что также дает около 1 мегапиксела, и с этой точки зрения они одинаковы. Однако есть формальный критерий, так называемый kell-фактор, согласно которому разрешение i-режима по вертикали составляет 70% от номинального. То есть для 1080i фактическое разрешение составит около 750 строк! Кроме того, эксперименты показали, что с увеличением степени сжатия MPEG, качество изображения формата 1080i деградирует быстрее, чем 720p. Потому в конечном счете 1080i однозначно выигрывает в качестве только для неподвижных изображений, а в динамичных сценах 720р оказывается даже впереди, с учетом несовершенства существующих систем деинтерлейсинга.

По этим причинам выбор между чересстрочным стандартом 1080i и прогрессивным 720p оказывается, мягко говоря, неоднозначным. Очевидный с точки зрения повышения качества режим 1080p используется фактически лишь на носителях Blu-ray (и не факт, что во всех записях), а в эфирном вещании в обозримом будущем придется выбирать из двух зол. И не глупо ли усложнять аппаратуру всякими "чересстрочностями", если компьютерные дисплеи изначально были заточены под прогрессивную развертку?

Оказывается, нет, для кое-кого совсем не глупо - как и в случае с мегапикселами фотоматриц или - еще недавно - с гигагерцами тактовой частоты процессоров, большая цифра лучше продается. И хотя Европейский союз вещателей (EBU) рекомендовал для использования в Европе HD-формат 720p, считая это наиболее эффективным и экономически оправданным, большинство вещателей выбрали формат 1080i.

Еще хуже обстоят дела с так называемым up conversion - преобразованием стандартного чересстрочного ТВ-сигнала с 525 или 625 строками в 1080 строк современных приемников. Большинство имеющихся на рынке плоских телевизоров выполняют такое преобразование, особенно при приеме эфирного сигнала, из рук вон плохо, в результате чего без особого раздражения на них можно лишь воспроизводить DVD, а новости лучше посмотреть на кухонной ЭЛТ-малютке десятилетнего возраста. И пока цифровое ТВ не станет реальностью, данной нам в ощущениях, для просмотра только лишь эфирных программ приобретать HD-телевизор с большим экраном нет никакого смысла (и тем более это касается недоносков с логотипом "HDTV Ready").

Теперь вернемся с цифровому телевидению, как таковому - как мы уже говорили, без сжатия его использовать нереально даже в случае обычного SDTV, а для HDTV все объемы и скорости еще в 3–6 раз выше. Для начала разработчики методов сжатия попытались урезать ТВ-картинку вдвое по вертикали и горизонтали[При переходе от аналогового к цифровому ТВ оригинальные PAL 625 и NTSC 525 были усечены до 576 и 480 строк соответственно, что соответствует реально показываемому количеству строк в аналоговом ТВ.] (что сокращает количество данных вчетверо), в результате чего возникло два стандарта под общим названием SIF: 352х240, 30 fps и 352х288, 25 fps (второй используется чаще). Но как вы уже могли убедиться, это не решает проблему принципиально: первым носителем цифровых форматов ТВ был обычный компакт-диск, в котором скорость чтения данных в те времена была ограничена 150 Кбайт/с (1,2 Мбит/с).