Что такое чересстрочная развертка?

Визуализируйте себя на больничном из учебы или работы. В ступоре вы впервые за несколько месяцев щелкаете выключателем. Вы забыли, насколько ужасно дневное телевидение в то время, когда вы вдали от дома, будучи взрослым. Все эти игровые шоу и мыльные оперы выглядят ужасно, не так ли?

За каждым разочаровывающим сериалом стоит одна исторически важная опора вещания: чересстрочная развертка. Есть причина, по которой смотреть ваши любимые фильмы намного интереснее.

Что такое чересстрочная развертка?

На заре появления вещательных СМИ перед инженерами стояла совершенно новая задача: найти наиболее экономичный способ доставить одно и то же в миллион разных домов по всей стране.

Предшественник индустрии, театральная выставка, использовала физические прогрессивные изображения вместо чересстрочного видео. Многие узнают эти изображения как катушку дискретных пленочных ячеек. Доставка вещательных СМИ одним и тем же методом была непрактичной, поскольку это повлекло бы за собой отправку каждой семье в стране идентичного пакета физических носителей. Это противоположно намерениям настоящих вещательных СМИ, особенно в их первоначальном контексте.

Удаление части широковещательного сигнала облегчает нагрузку. Он также удваивает так называемую частоту повторения видеопотока по вертикали без ущерба для разрешения. В любом другом случае тем, кто производит сигнал, нужно будет либо значительно уменьшить разрешение своего предложения, либо для начала транслировать гораздо более крупный и тяжелый сигнал.

Как работает чересстрочная развертка?

Подумайте об этом так: с прогрессивно отображаемым видео каждый кадр состоит ровно из одного кадра отснятого материала с точки зрения временной длины. Однако кадр видео с чересстрочной разверткой этого не делает. Вместо этого чересстрочный кадр равен двум полукадрам; простите нас за скупость слов, но разница глубокая.

Первое поле первого кадра совпадает со вторым полем кадра, показанного ранее. Второе поле первого кадра идет вместе с первым полем кадра, который следует сразу за ним. Обе пары полей составляют ровно один исходный кадр отснятого материала.

Каждый кадр с чересстрочной разверткой по отдельности содержит половину двух последовательных кадров, которые были в исходном материале с прогрессивной разверткой. Постоянство зрения объединяет эти два асинхронных сигнала визуально с нашими человеческими глазами, что приводит к качеству видео, которое переносит нас туда, используя гораздо меньшую полосу пропускания сигнала.

Что такое чересстрочные линии сканирования?

Полоса пропускания сигнала – это термин, относящийся исключительно к среде передачи данных; размер груза зависит от ширины туннеля, по которому он должен пройти.

Пленочная камера или камера, использующая магнитную DV-ленту, естественно, будет производить одно полное и непрерывное изображение за кадр. Чтобы обеспечить передачу этого изображения, каждый широковещательный кадр должен быть разбит на более мелкие и простые части, которые легче преобразовать в аналоговый сигнал. Отправка каждого исходного агрегированного кадра целиком была бы невозможна с точки зрения логистики при обстоятельствах того времени.

Их решение: горизонтальные линии развертки. Каждая горизонтальная линия развертки изображения отправлялась в приемник, где изображение затем реконструировалось на земле.

Стандарт NTSC требует, чтобы каждый кадр разбивался на 525 горизонтальных строк развертки, по 262,5 строк в каждом поле. Порядок полей определяет, какое поле поступает первым: четное или нечетное. Обычно поле с четным номером будет первым, которое будет сгенерировано в месте назначения сигнала. Делается это последовательно, сверху вниз.

То же самое происходит при передаче видеосигнала с прогрессивной разверткой. Единственное отличие состоит в том, что каждая горизонтальная линия развертки является частью только одного непрерывного поля; это поле состоит из всего изображения.

Вертикальная частота повторения

Одно верно в общем смысле: трансмиссия стоит недешево. Передача больших объемов данных требует пропорционально больших объемов ресурсов, поскольку увеличивается объем перемещаемых данных и расширяется физическая широта области передачи. Чередование – один из способов смягчения этой проблемы, при этом позволяя транслировать изображение, достаточно большое для просмотра.

Эффект мерцания преследовал инженеров с момента зарождения индустрии. Многие факторы влияют на этот аспект восприятия зрителя, в том числе такие вещи, как эффективная частота кадров видео и даже условия окружающего освещения в комнате, которые потребляет зритель.

Качество видеосигнала, конечно же, имеет наибольшее значение. Видеосигнал без мерцания обычно требует от сорока до шестидесяти световых вспышек большой площади в секунду. Эти большие световые вспышки возникают каждый раз, когда новый кадр заменяет предыдущий на экране.

Частота повторения по вертикали описывает, сколько из этих резких изменений происходит за определенный период времени. Эти изменения ответственны за запуск биофизического фи-феномена, на который опирается чересстрочное видео.

Как упоминалось ранее, изначальное начало телевидения было ограничено технологиями той эпохи. Чтобы оставаться ниже предела того, что реально может транслироваться в этих элементарных условиях, телевизионным инженерам нужно было разработать способ более частого обновления изображения без увеличения количества кадров, отправляемых на расстояние.

Поля в секунду против кадров в секунду

Каждый сигнал переменного поля каскадно проходит через следующий за ним. Они отображаются в тандеме, но остаются полностью отдельными в техническом смысле, вместо двух сигналов, сначала визуализируемых вместе, а затем отображаемых для просмотра. Однако наши глаза воспринимают эти дополнительные вспышки с большой площадью, даже если скорость отображения остается прежней.

Те, кто стоял у руля этого движения, понимали, что для получения четкого видеопотока необходимо не менее четырехсот строк развертки с разрешением на кадр. В Северной Америке NTSC – единственный тип аналогового видеосигнала, который наша инфраструктура будет поддерживать в полном объеме. Это связано с тем, как производится электричество (с частотой 60 Гц), в отличие от большей части остального мира (со скоростью 50 Гц).

Физически скорость передачи данных напрямую зависит от скорости потребления энергии, используемой для их передачи. Именно здесь и NTSC, и PAL получают свою характеристическую частоту кадров.

Принимая во внимание эту неизбежность, чересстрочный американский сигнал, передаваемый с частотой 60 Гц, будет иметь эффективную частоту кадров примерно 29,97 кадров в секунду после его приема. С другой стороны, чересстрочный сигнал PAL будет восприниматься зрителем со скоростью 25 кадров в секунду.

Разница между полями в секунду и кадрами в секунду во многом связана с тем, как эти дополнительные световые вспышки большой площади отличаются от «реальных» временных делений, которые разделяют каждый видеокадр во время захвата. В результате глаз более тщательно привлекает видеопоток, который кажется гораздо более динамичным, чем есть на самом деле.

Хотя истинное «разрешение» каждого кадра, отображаемого на экране, составляет ровно половину исходного изображения, эта потеря не окажет чрезмерного воздействия на аудиторию при определенных обстоятельствах. Благодаря настойчивости видения шоу продолжается без сбоев.

Общие проблемы, связанные с чересстрочным видео

Линии развертки являются заветной визитной карточкой старых видеокамер DV и архивных материалов с первых дней существования средств массовой информации. Эти артефакты возникают, когда кадры с чересстрочной разверткой обрабатывались после синдицирования или в видеоматериале, который в некоторой степени подвергся естественной деградации. То же самое может произойти при цифровом рендеринге видео с определенными формами сжатия.

Это может привести к неприятному «дрожанию», в результате которого элементы на экране остаются визуально «зажатыми» между двумя соседними позициями. Эффект обычно будет более очевидным, когда видео оценивается по кадру. Объекты, быстро движущиеся по кадру, наиболее подвержены появлению подобных артефактов. Это особенно актуально, если движущийся объект контрастирует с фоном позади него.

Восстановление чересстрочного видео для восстановления его ранее прогрессивного состояния может привести к появлению этих артефактов. Одна из причин этого может заключаться в том, что средства возврата не соответствовали протоколу порядка полей исходного сигнала.

Когда вырезание углов написано прямо в книге

Переплетение – одна из тех вдохновляющих историй о смертельной победе над тиранией железного господства природы. Когда законы физики говорят вам расслабиться, требуется особый тип преобразователя, который все равно просто протолкнет свое шоу по конвейеру. И, мальчик, привет, они когда-нибудь были.

Так редко в жизни нам разрешают воспользоваться такими ярлыками. Множество современных применений чересстрочной развертки – свидетельство стойкости поистине горизонтального отклонения мышления в любой отрасли.