Dekomponeringsstandard , scanningsformat - en karakteristik af en tv-udsendelses- og videooptagelsesstandard , der bestemmer antallet af billedlinjer, billedhastigheden ( felter ) og scanningstilstanden. Tv-scanning bruges ikke kun i tv , men også i andre områder, der kræver visning af information, herunder computerskærme . Derfor gælder dekomponeringsstandarder for computergrafik og digitale videogrænseflader. Opløsningen af det resulterende billede og båndbredden optaget af tv-kanaler afhænger af dekomponeringsstandarden .
Nedbrydningsstandarden er kendetegnet ved antallet af linjer, billedhastigheden og den anvendte type scanning.
De vigtigste nedbrydningsstandarder anses for at være den europæiske 625/50 , godkendt af CCIR i 1952 [1] og den amerikanske 525/60 , vedtaget i USA i 1941 af den nationale NTSC-I-kommission indkaldt af FCC i 1940 [Note 1] . I det første transmitteres billedet ved hjælp af 625 linjer i 2 halve billeder (288 i den aktive del af billedet) med en gentagelseshastighed på 50 Hz [2] , og i det andet med 525 linjer med en frekvens på 60 felter i sekundet. Nedbrydningsstandarder, der eksisterer den dag i dag, går tilbage til katodestrålerørs æra og bærer præg af disse teknologier. De indeholder et blankingsområde , så antallet af linjer i hver standard overstiger antallet af linjer, der faktisk er involveret i konstruktionen af billedet. En del af linjerne blev genereret af en vandret afbøjningsspole i tomgang under det omvendte slag af den lodrette scanning og blev tvunget til at blive inkluderet i standarden, som faktisk afspejler det samlede antal vandrette scanningsperioder pr. en vertikal scanningsperiode. I den europæiske dekomponeringsstandard, vedtaget i Rusland i henhold til GOST 7845-79 [3] , ud af 625 transmitterede linjer er kun 576 aktive, derfor i computergrafik svarer denne dekomponeringsstandard til en opløsning på 576i ( 480i i den amerikanske standard).
Antallet af linjer i analoge tv-systemer blev valgt ud fra det faktum, at det med interlaced scanning skulle være ulige, og med progressiv scanning skulle det være lige [4] . Designet af horisontale og vertikale scanningssystemer involverer et multiplum forhold mellem deres driftsfrekvenser for stabil drift. Med sådanne forhold, svarende til primtal , kan linjefrekvensen opnås ved brug af relativt simple kæder af sekventiel multiplikation af rammen. Denne tilgang forudsætter et strengt matematisk forhold mellem antallet af linjer og standardens billedhastighed, og derfor, når de fleste standarder blev oprettet, blev produkter med heltal på højst 7 brugt i forskellige lande med forskellige kraftindustriparametre .
De sidste fire forhold er relevante for analogt højopløsnings-tv, som fungerede i nogle lande før fremkomsten af moderne digitale HDTV-standarder [14] . Moderne high-definition digitale tv-systemer, baseret på tidligere analoge, tager kun hensyn til 720 og 1080 aktive linjer. Derudover øger numerisk multiplicitet bekvemmeligheden ved kodning i digitale standarder.
Når de valgte en billedhastighed, blev udviklerne af nedbrydningsstandarder styret af de fysiologiske karakteristika af den menneskelige visuelle analysator og den globale standard for film- og projektionsfrekvens, svarende til 24 billeder i sekundet [15] . Billedhastigheden for tv-systemer blev valgt så tæt som muligt på filmstandarder for at gøre det nemmere for telecineprojektion . Samtidig var sammenfletningen af de fleste analoge standarder et kompromis mellem synligheden af skærmflimmer og båndbredden optaget af videosignalet. Fordoblingen af flimmerfrekvensen sammenlignet med rammefrekvensen, som ligger under den fysiologiske tærskel for synlighed, blev opnået ved sekventiel transmission af lige og ulige linjer i to felter i stedet for én frame [15] . Feltfrekvensen i 625/50 og 525/60 systemerne er også dikteret af elektronstråleteknologi. Det blev anset for mere bekvemt at designe vertikale sweep -generatorer med en frekvens tæt på frekvensen af industriel vekselstrøm . Derfor er der i den amerikanske dekomponeringsstandard en halv-frame-frekvens på 60 Hz, og i den europæiske - 50. Samtidig giver begge standarder omtrent samme videosignalbåndbredde på grund af lignende horisontale scanningsfrekvenser: 15625 Hz og 15734 Hz, henholdsvis [Note 4] . Med fremkomsten af NTSC -farve-tv- systemet blev billedhastigheden af den amerikanske nedbrydningsstandard, der blev brugt i forbindelse med dette system, reduceret til 29,97 billeder i sekundet. Dette var påkrævet på grund af karakteren af NTSC, hvis underbærefrekvens skal være et multiplum af billedhastigheden og påvirkede ikke kompatibiliteten med sort-hvide tv'er designet til 30 billeder [16] .
I forskellige dekomponeringsstandarder kan både interlaced og progressive scanninger anvendes. De første tv-systemer, især mekaniske, brugte progressiv scanning. Interlacing dukkede først op i det tidlige amerikanske 343/60-system og er siden blevet standarden for alle broadcast-systemer. Men sammen med de åbenlyse fordele ved transmission over en begrænset kanal har interlaced scanning en række fatale ulemper, som forringer billedkvaliteten og trættende syn. Fremkomsten af high-definition tv- systemer og forbedringen af HDTV gjorde det i mange tilfælde muligt at opgive interlaced scanning til fordel for en mere avanceret progressiv. Brugen af sidstnævnte fører til en fordobling af mængden af transmitteret information og er ikke altid acceptabel til udsendelse. I modsætning hertil bruger computervideogrænseflader kun progressiv scanning for at reducere træthed under længere tids brug af computeren .
Standard | Introduktionsår | Antal linjer |
Billedhastighed , Hz |
Videobåndbredde , MHz |
Video modulering | Lydbærermodulation _ _ |
Traditionelt farvesystem |
---|---|---|---|---|---|---|---|
EN | 1936 | 405 | 25 | 3 | positiv | amplitude | s/h |
B | 1950 | 625 | 25 | 5 | negativ | frekvens | PAL / SECAM |
C | 1953 | 625 | 25 | 5 | positiv | amplitude | s/h |
D | 1948 | 625 | 25 | 6 | negativ | frekvens | PAL / SECAM |
E | 1949 | 819 | 25 | ti | positiv | amplitude | s/h |
F | 819 | 25 | 5 | positiv | amplitude | s/h | |
G | 625 | 25 | 5 | negativ | frekvens | PAL / SECAM | |
H | 625 | 25 | 5 | negativ | frekvens | PAL | |
jeg | 1962 | 625 | 25 | 5.5 | negativ | frekvens | PAL |
J | 1953 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativ | frekvens | NTSC |
K | 625 | 25 | 6 | negativ | frekvens | PAL / SECAM | |
K' | 625 | 25 | 6 | negativ | frekvens | SECAM | |
L | 1970'erne | 625 | 25 | 6 | positiv | amplitude | SECAM |
M | 1941 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativ | frekvens | NTSC , PAL (Brasilien) |
N | 1951 | 625 | 25 | 4.2 | negativ | frekvens | PAL |
Nogle standarder, som dukkede op samtidig med de nuværende, kunne ikke konkurrere med de mest almindelige og ophørte med at eksistere. Så i Storbritannien fra 1936 til 1985 blev BBC-1-standarden brugt med en dekomponering på 405 linjer og interlacing med en frekvens på 50 felter i sekundet [1] . Efter vedtagelsen af Det Forenede Kongerige i 1964 af den moderne paneuropæiske standard på 625 linjer, eksisterede begge systemer parallelt i Storbritannien, Irland og nogle kabelnetværk i Hong Kong, indtil levetiden for fjernsyn udgivet til den gamle standard var opbrugt. I Frankrig er der siden 1949 blevet vedtaget en dekomponeringsstandard for 819 linjer med samme billedhastighed for interlaced scanning [12] . Antallet af aktive linjer var 737, så dens moderne betegnelse 737i findes nogle gange. Denne standard blev brugt i sort/hvid-tv indtil 1984 i Frankrig af TF-1- kanalen og i Monaco , og var verdens første high definition-standard. På nuværende tidspunkt anvendes de nævnte standarder ikke på grund af uforenelighed med den paneuropæiske. Derudover har antallet af linjer i den franske standard ikke et enkelt multiplum af billedhastigheden, hvilket reducerer systemets stabilitet.
Vanskelighederne ved at transmittere et fjernsynssignal over lange afstande og kompleksiteten af horisontale og vertikale scanningsgeneratorer gjorde det meningsløst at fremstille multi-standardenheder, der er i stand til at gengive videosignaler med forskellige dekomponeringsstandarder. Før fremkomsten af digitale outputenheder understøttede alle fjernsyn kun én opløsningsstandard, og for at se et videosignal, der var i overensstemmelse med en anden standard, krævedes en skærm af samme standard. Ellers blev der vist flimrende striber i stedet for billedet på skærmen. Tv-studier, genudsendelse af et tv-signal eller køb af en videooptagelse i en udenlandsk standard, oversatte dem til deres egen, i første omgang ved hjælp af optisk konvertering, hvilket væsentligt forværrede billedkvaliteten [18] [19] . Fremkomsten af elektroniske interpolationsteknologier baseret på kvartsforsinkelseslinjer eller på ferrithukommelse har gjort det muligt at forbedre kvaliteten af konverteringen, da det ikke krævede genoptagelse af det optiske billede [18] . Under alle omstændigheder kunne kun det videosignal, der svarer til den lokale udsendelsesstandard, komme i luften.
Ikke mindre alvorlige problemer med kompatibilitet mellem forskellige dekomponeringsstandarder eksisterede med analog magnetisk videooptagelse . Uanset optagemetoden - krydslinje eller skrå linje - optages hvert fjernsynsfelt med et multiplum af antallet af magnethoveder . I de mest almindelige husholdnings - VHS- og Betamax -formater blev der optaget et felt med et hoved pr. halv omgang af videohoved-tromlen. Som et resultat optages et sekund af video af den europæiske standard for nedbrydning på 50 spor, "tegnet" af hovederne på et magnetbånd for 25 omdrejninger af tromlen. Et videosignal af samme længde amerikansk standard kræver 60 spor af samme bredde. Derfor var hastighederne for at flytte magnetbåndet i videobåndoptagere af samme format, men designet til forskellige standarder, forskellige. For eksempel i VHS -videoformatet var standardbåndhastigheden ved 25 fps 2,339 cm/s, og ved 30 fps var den 3,335 cm/s. Konsekvensen af dette var en anden rotationshastighed af BVG for forskellige standarder for nedbrydning. Sidstnævnte er nødvendigt for at overholde det "lineære korrelationsprincip", som indebærer i-fase arrangement af horisontale synkroniseringsimpulser af tilstødende videospor [20] .
Som et resultat blev de fleste VCR-modeller produceret i to versioner, designet til en bestemt region og fuldstændig inkompatible. Den samme videokassette, når den blev optaget i forskellige standarder, var nok til forskellige tidspunkter. VHS-kassetter blev betegnet "E-180" for "europæiske" enheder og "T-120" for "amerikansk", indeholdende henholdsvis 3 og 2 timers video på et bånd af omtrent samme længde. På trods af den fuldstændige udskiftelighed af "blanke" kassetter af samme format, egnet til optagelse af enhver enhed, kunne en videooptagelse lavet af en videobåndoptager designet til en dekomponeringsstandard ikke afspilles med den samme, der er designet til en anden standard. Det samme gælder for alle professionelle videooptagere: For eksempel i Betakam -formatet er magnetbåndets hastighed med den europæiske dekomponeringsstandard 10,15 cm/s, mens den med den amerikanske er 11,86 [21] . Mekaniske forskelle i båndveje gjorde oprettelsen af multi-standard videobåndoptagere umulige, selvom i begyndelsen af 1980'erne , understøttede de fleste enheder nemt ethvert farve-tv- system . Dette gjaldt ikke dekomponeringsstandarder, og problemerne med deres kompatibilitet forblev uløste indtil fremkomsten af digital videooptagelse [21] . Optiske videodiske , baseret på digitale standarder og uden segmentering af magnetisk optagelse, kan afspilles af enhver enhed i dets format, uanset standarden for dekomponering af det optagede billede.
En interessant kendsgerning er, at VHS og S-VHS er de eneste formater med den samme mekanik for både 25 og 30 fps standarder, det vil sige, for at afspille den tilsvarende optagelse, er det nok at ændre båndhastigheden og hastigheden af BVG. Multi-standard (525/30 og 625/25) VHS videobåndoptagere var ikke ualmindelige i Europa, men helt ukendte i USA .
Fremkomsten af digitale videooptagere og videodiske til forbrugere, uden kompatibilitetsstandarderne for dekomponeringsstandarder, krævede alsidigheden af fjernsyn, hvorpå optagede film ses. Alle moderne tv'er og skærme er produceret multi-standard, det vil sige, at de automatisk genkender indgangsvideosignalets dekomponeringsstandard og skifter til den tilstand, der svarer til denne standard [22] . De er velegnede til at se analoge og digitale tv-programmer med enhver opløsningsstandard. Indtil nu kan udsendelser i et bestemt område dog kun udføres i den nedbrydningsstandard, der er vedtaget af de relevante love og regler [3] . Derfor bliver ethvert videosignal, der ikke overholder den accepterede dekomponeringsstandard, nødvendigvis konverteret til denne standard, før det går i luften [17] .
I nutidens digitale tidsalder holdes udsendelsesstandarderne og videobølgeformen for analogt tv de samme for at tillade tv'er, der bruger CRT'er, at modtage billeder. Ud over antallet af linjer og felter sørger udvidelsesstandarden faktisk også for antallet og formen af synkroniseringsimpulser og quenching-impulser, som kræves af scanningsgeneratorerne på sådanne tv'er. De seneste dekomponeringsstandarder, der er vedtaget i HDTV high-definition tv, giver kun digital billedtransmission, men sørger stadig for transmission af blanking og synkroniseringsimpulser, der optager en del af signalet. Denne del kaldes det digitale blanking-område. De to store HDTV-standarder indeholder 720 og 1080 linjer ved halv-frame-hastigheder på 50 og 60 Hz [13] . Derudover er der muligheder med interlaced og progressiv (progressiv) scanning.
High Definition og Ultra High Definition digitalt tv-nedbrydningsstandarderDekomponeringsstandard | Scan | Opløsning, pixels |
Aspektforhold | Billedhastighed, Hz | Ansøgning | |
---|---|---|---|---|---|---|
ramme | pixel | |||||
720p | progressiv | 1280x720 | 16:9 | 1:1 | 24, 50, 59,94 | HDTV , BD , HD DVD , HDV |
960 x 720 | 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 | sammenflettet | 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 | progressiv | 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 | progressiv | 3840×2160 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 120 | HDTV 1 |
4320p | progressiv | 7680×4320 | 16:9 | 1:1 | 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 120 | UHDTV2 , Super Hi Vision |
For at angive dekomponeringsstandarder i digitalt tv og video bruges en kort notation, der angiver antallet af linjer i signalet, scanningstilstanden ("p" eller "i") og nogle gange billedhastigheden gennem en skråstreg . For eksempel betyder 1080i/25, at et billede er sammenflettet i 1080 aktive linjer ved en felthastighed på 50 Hz og en billedhastighed på 25 Hz eller 720p/50, hvilket betyder, at et billede er flettet ind i 720 aktive linjer med en billedhastighed på 50 Hz.