Dekompoziční standard , formát skenování – charakteristika standardu televizního vysílání a záznamu videa , která určuje počet řádků obrazu, snímkovou frekvenci ( polí ) a režim skenování. Televizní skenování se využívá nejen v televizi , ale i v dalších oblastech, které vyžadují zobrazování informací, včetně počítačových monitorů . Proto se na počítačovou grafiku a digitální video rozhraní vztahují standardy rozkladu. Rozlišení výsledného obrazu a šířka pásma obsazená televizními kanály závisí na standardu rozkladu .
Dekompoziční standard je charakterizován počtem řádků, snímkovou frekvencí a typem použitého skenování.
Za hlavní rozkladové standardy jsou považovány evropské 625/50 , schválené CCIR v roce 1952 [1] , a americké 525/60 , přijaté v USA v roce 1941 národní komisí NTSC-I svolanou FCC v roce 1940 [Poznámka 1] . V prvním je obraz přenášen pomocí 625 řádků ve 2 půlsnímcích (288 v aktivní části snímku) s opakovací frekvencí 50 Hz [2] , a ve druhém s 525 řádky při frekvenci 60 polí za sekundu. Normy rozkladu, které existují dodnes, pocházejí z éry katodových trubic a nesou značku těchto technologií. Obsahují zaslepovací oblast , takže počet řádků v každém standardu převyšuje počet řádků skutečně zahrnutých do konstrukce obrazu. Část čar byla generována naprázdno horizontální vychylovací cívkou při zpětném zdvihu vertikálního snímání a byla nucena být zahrnuta do standardu, který ve skutečnosti odráží celkový počet horizontálních snímacích period na jednu vertikální snímací periodu. V evropském standardu rozkladu, přijatém v Rusku podle GOST 7845-79 [3] , z 625 přenášených řádků je aktivních pouze 576, proto v počítačové grafice tento standard rozkladu odpovídá rozlišení 576i ( 480i v americkém Standard).
Počet řádků analogových televizních systémů byl zvolen na základě skutečnosti, že při prokládaném snímání by měl být lichý a při progresivním snímání sudý [4] . Konstrukce horizontálních a vertikálních skenovacích systémů zahrnuje vícenásobný poměr jejich pracovních frekvencí pro stabilní provoz. S takovými poměry, odpovídajícími prvočíslům , lze získat frekvenci linky pomocí relativně jednoduchých řetězců sekvenčního násobení rámce. Tento přístup předpokládá přísný matematický vztah mezi počtem řádků a snímkovou frekvencí normy, proto při tvorbě většiny norem byly použity součiny celých čísel nepřesahujících 7 v různých zemích s různými parametry energetiky .
Poslední čtyři poměry jsou relevantní pro analogovou televizi s vysokým rozlišením, která fungovala v některých zemích před příchodem moderních digitálních standardů HDTV [14] . Moderní digitální televizní systémy s vysokým rozlišením, založené na předchozích analogových, berou v úvahu pouze 720 a 1080 aktivních linek. Numerická násobnost navíc zvyšuje pohodlí kódování v digitálních standardech.
Při volbě snímkové frekvence se vývojáři standardů rozkladu řídili fyziologickými charakteristikami lidského vizuálního analyzátoru a globálním standardem pro filmování a promítací frekvenci, která se rovná 24 snímkům za sekundu [15] . Snímková frekvence televizních systémů byla zvolena co nejblíže kinematografickým standardům pro pohodlí telecine projekce . Současně bylo prokládání většiny analogových standardů kompromisem mezi viditelností blikání obrazovky a šířkou pásma obsazeného video signálem. Zdvojnásobení frekvence blikání oproti snímkové frekvenci, která leží pod fyziologickým prahem viditelnosti, bylo dosaženo sekvenčním přenosem sudých a lichých čar ve dvou polích namísto jednoho snímku [15] . Frekvence pole v systémech 625/50 a 525/60 je také diktována technologií elektronového paprsku. Bylo považováno za vhodnější navrhnout vertikální rozmítací generátory s frekvencí blízkou frekvenci průmyslového střídavého proudu . Proto je v americkém dekompozičním standardu poloviční snímková frekvence 60 Hz a v evropském - 50. Oba standardy zároveň poskytují přibližně stejnou šířku pásma videosignálu díky podobným horizontálním snímacím frekvencím: 15625 Hz a 15734 Hz, respektive [Poznámka 4] . S příchodem barevného televizního systému NTSC se obnovovací frekvence amerického standardu rozkladu používaného ve spojení s tímto systémem snížila na 29,97 snímků za sekundu. To bylo vyžadováno kvůli povaze NTSC, jejíž frekvence pomocné nosné musí být násobkem snímkové frekvence, a neovlivnilo to kompatibilitu s černobílými televizory určenými pro 30 snímků [16] .
V různých standardech rozkladu lze použít prokládané i progresivní skenování. První televizní systémy, zejména mechanické, používaly progresivní skenování. Prokládání se poprvé objevilo v raném americkém systému 343/60 a od té doby se stalo standardem pro všechny vysílací systémy. Avšak spolu se zřejmými výhodami při přenosu přes omezený kanál má prokládané skenování řadu fatálních nevýhod, které zhoršují kvalitu obrazu a zrak pneumatiky. Nástup televizních systémů s vysokým rozlišením a zdokonalení HDTV umožnily v mnoha případech opustit prokládané skenování ve prospěch pokročilejšího progresivního. Použití posledně jmenovaného vede ke zdvojnásobení množství přenášených informací a není vždy přijatelné pro vysílání. Naproti tomu počítačová video rozhraní používají pouze progresivní skenování ke snížení únavy při dlouhodobém používání počítače .
| Standard | Rok uvedení | Počet řádků |
Snímková frekvence, Hz |
Šířka pásma videa , MHz |
Video modulace | Modulace zvukového
nosiče |
Tradiční barevný systém |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 1936 | 405 | 25 | 3 | pozitivní | amplituda | č/b |
| B | 1950 | 625 | 25 | 5 | negativní | frekvence | PAL / SECAM |
| C | 1953 | 625 | 25 | 5 | pozitivní | amplituda | č/b |
| D | 1948 | 625 | 25 | 6 | negativní | frekvence | PAL / SECAM |
| E | 1949 | 819 | 25 | deset | pozitivní | amplituda | č/b |
| F | 819 | 25 | 5 | pozitivní | amplituda | č/b | |
| G | 625 | 25 | 5 | negativní | frekvence | PAL / SECAM | |
| H | 625 | 25 | 5 | negativní | frekvence | KAMARÁD | |
| já | 1962 | 625 | 25 | 5.5 | negativní | frekvence | KAMARÁD |
| J | 1953 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativní | frekvence | NTSC |
| K | 625 | 25 | 6 | negativní | frekvence | PAL / SECAM | |
| K' | 625 | 25 | 6 | negativní | frekvence | SECAM | |
| L | 70. léta 20. století | 625 | 25 | 6 | pozitivní | amplituda | SECAM |
| M | 1941 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negativní | frekvence | NTSC , PAL (Brazílie) |
| N | 1951 | 625 | 25 | 4.2 | negativní | frekvence | KAMARÁD |
Některé standardy, které se objevily současně s těmi současnými, nedokázaly konkurovat těm nejběžnějším a přestaly existovat. Takže ve Velké Británii od roku 1936 do roku 1985 byl standard BBC-1 používán s rozkladem 405 řádků a prokládáním při frekvenci 50 polí za sekundu [1] . Poté, co Spojené království v roce 1964 přijalo moderní celoevropský standard 625 linek, existovaly oba systémy paralelně v Británii, Irsku a některých kabelových sítích v Hongkongu, dokud nebyla vyčerpána životnost televizorů uvolněných pro starý standard. Ve Francii byl od roku 1949 přijat standard rozkladu pro 819 řádků se stejnou snímkovou frekvencí pro prokládané skenování [12] . Počet aktivních linek byl 737, takže se někdy vyskytuje jeho moderní označení 737i. Tento standard byl používán v černobílé televizi až do roku 1984 ve Francii kanálem TF-1 a v Monaku a byl prvním standardem s vysokým rozlišením na světě. V současné době se uvedené normy neuplatňují z důvodu nekompatibility s tou celoevropskou. Počet řádků francouzského standardu navíc nemá ani jeden násobek snímkové frekvence, což snižuje stabilitu systému.
Potíže s přenosem televizního signálu na dlouhé vzdálenosti a složitost generátorů horizontálního a vertikálního skenování způsobily, že bylo zbytečné vyrábět vícestandardní zařízení schopná reprodukovat video signály různých standardů rozkladu. Před příchodem digitálních výstupních zařízení podporovaly všechny televizory pouze jeden standard rozlišení a pro sledování video signálu, který odpovídal jinému standardu, byl vyžadován monitor stejného standardu. Jinak se místo obrazu na obrazovce zobrazily blikající pruhy. Televizní studia, převysílání TV signálu, nebo koupě videozáznamu v cizím standardu, je překládala do svého, zpočátku pomocí optické konverze, což výrazně zhoršovalo kvalitu obrazu [18] [19] . Nástup technologií elektronické interpolace založených na křemenných zpožďovacích linkách nebo na feritové paměti umožnil zlepšit kvalitu převodu, protože nevyžadoval nové snímání optického obrazu [18] . Do éteru se každopádně mohl dostat pouze videosignál odpovídající místnímu vysílacímu standardu.
Neméně závažné problémy s kompatibilitou různých standardů rozkladu existovaly u analogového magnetického záznamu videa . Bez ohledu na způsob záznamu – křížové nebo šikmé – je každé televizní pole zaznamenáno násobkem počtu magnetických hlav . V nejběžnějších formátech VHS a Betamax pro domácnost bylo nahráno jedno pole s jednou hlavou na půl otáčky bubnu videohlavy. Výsledkem je, že jedna sekunda videa evropského standardu rozkladu je nahrána na 50 stop, „nakreslených“ hlavami na magnetickou pásku na 25 otáček bubnu. Videosignál stejné délky podle amerického standardu vyžaduje 60 stop stejné šířky. Proto se rychlosti pohybu magnetické pásky ve videorekordérech stejného formátu, ale navržených pro různé standardy, lišily. Například u video formátu VHS byla standardní rychlost pásku při 25 fps 2,339 cm/s a při 30 fps 3,335 cm/s. Důsledkem toho byla různá rychlost otáčení BVG pro různé standardy rozkladu. Ten je nutný pro dodržení "principu lineární korelace", který implikuje fázové uspořádání horizontálních synchronizačních impulzů sousedních video stop [20] .
V důsledku toho se většina modelů videorekordérů vyráběla ve dvou verzích, určených pro konkrétní region a zcela nekompatibilních. Stejná videokazeta, když byla nahrána v různých standardech, stačila na různé časy. VHS kazety byly označeny „E-180“ pro „evropská“ zařízení a „T-120“ pro „americká“, obsahující 3 a 2 hodiny videa na pásce přibližně stejné délky. Navzdory úplné zaměnitelnosti „prázdných“ kazet stejného formátu, vhodných pro záznam jakýmkoliv zařízením, video záznam pořízený videorekordérem určeným pro jeden standard rozkladu nebylo možné přehrát stejným zařízením určeným pro jiný standard. Totéž platí pro všechny profesionální videorekordéry: například u formátu Betakam je rychlost magnetického pásku s evropským standardem rozkladu 10,15 cm/s, zatímco u amerického 11,86 [21] . Mechanické rozdíly v páskových cestách znemožnily vytvoření multi-standardních videorekordérů, ačkoli počátkem osmdesátých let většina zařízení snadno podporovala jakýkoli barevný televizní systém . To se nevztahovalo na standardy rozkladu a problémy s jejich kompatibilitou zůstaly nevyřešeny až do příchodu digitálního záznamu videa [21] . Optické video disky , založené na digitálních standardech a postrádající segmentaci magnetického záznamu, lze přehrávat jakýmkoli zařízením jeho formátu, bez ohledu na standard pro rozklad zaznamenaného obrazu.
Zajímavostí je, že VHS a S-VHS jsou jediné formáty se stejnou mechanikou pro standardy 25 i 30 fps, to znamená, že pro přehrání odpovídajícího záznamu stačí změnit rychlost pásku a rychlost BVG. Multistandardní (525/30 a 625/25) videorekordéry VHS nebyly v Evropě neobvyklé, ale v USA zcela neznámé .
Nástup spotřebitelských digitálních videorekordérů a videodisků, které postrádaly standardy kompatibility standardů rozkladu, si vyžádal všestrannost televizorů, na kterých lze sledovat nahrané filmy. Všechny moderní televizory a monitory jsou vyráběny multistandardně, to znamená, že automaticky rozpoznávají standard rozkladu vstupního videosignálu a přepnou se do režimu odpovídajícímu tomuto standardu [22] . Jsou vhodné pro sledování analogových i digitálních televizních programů s libovolným standardem rozlišení. Doposud však bylo možné v určité oblasti vysílat pouze v dekompozičním standardu přijatém příslušnými zákony a předpisy [3] . Každý video signál, který nevyhovuje přijatému standardu rozkladu, je proto před vysíláním nutně převeden na tento standard [17] .
V dnešním digitálním věku jsou vysílací standardy a obrazové vlny analogové televize zachovány, aby bylo možné přijímat obraz pomocí televizorů využívajících CRT. Kromě počtu čar a polí poskytuje expanzní standard také počet a tvar synchronizačních impulsů a zhášecích impulsů požadovaných generátory skenování takových televizorů. Nejnovější standardy rozkladu přijaté v televizi s vysokým rozlišením HDTV poskytují pouze digitální přenos obrazu, ale stále umožňují přenos zatemňovacích a synchronizačních impulsů, které zabírají část signálu. Tato část se nazývá digitální zatemňovací oblast. Dva hlavní standardy HDTV obsahují 720 a 1080 řádků při polovičních snímkových frekvencích 50 a 60 Hz [13] . Kromě toho existují možnosti s prokládaným a progresivním (progresivním) skenováním.
Standardy rozkladu digitální televize s vysokým rozlišením a ultra vysokým rozlišením| Dekompoziční standard | Skenovat | Rozlišení, pixely |
Poměr stran | Snímková frekvence, Hz | aplikace | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| rám | pixel | |||||
| 720p | progresivní | 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 | prokládaný | 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 | progresivní | 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 | progresivní | 3840×2160 | 16:9 | 1:1 | 23,976, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60, 120 | HDTV 1 |
| 4320p | progresivní | 7680 × 4320 | 16:9 | 1:1 | 23,976, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60, 120 | UHDTV2 , Super Hi Vision |
K označení standardů rozkladu v digitální televizi a videu se používá krátká notace udávající počet řádků v signálu, režim skenování („p“ nebo „i“) a někdy i snímkovou frekvenci přes lomítko . Například 1080i/25 znamená, že obraz je prokládán do 1080 aktivních řádků při frekvenci pole 50 Hz a snímkové frekvenci 25 Hz nebo 720p/50, což znamená, že obraz je prokládán do 720 aktivních řádků při snímkové frekvenci 50 Hz.