Стандартное разрешение 576i: особенности и применение.

Введение

Стандартный режим видео с цифровым разрешением

576i — это стандартный цифровой видеорежим, изначально использовавшийся для оцифровки аналогового телевидения в большинстве стран мира с частотой электросети 50 Гц. В связи с тесной связью с устаревшими системами цветового кодирования, он часто называется PAL, PAL/SECAM или SECAM в отличие от его 60 Гц (обычно, см. PAL M) аналога, кодированного по NTSC, 480i. Обозначение 576i указывает на вертикальное разрешение в 576 строк, а буква "i" – на разностную развертку. Стандарт SMPTE 259M, в частности, включает частоту кадров, например, 576i/25.

Операция

В аналоговом телевидении полный растр использует 625 линий, из которых 49 линий не содержат изображения, чтобы обеспечить время для обратного хода луча в кинескопе к следующему кадру (см. интервал обратного хода). Эти невидимые линии могут использоваться для передачи телетекста или других служб. В цифровой области учитываются только видимые 576 линий. Аналоговые телевизионные сигналы не имеют пикселей; они непрерывны вдоль растровых линий развертки, но ограничены доступной полосой пропускания. Максимальная полоса пропускания базового сигнала составляет около 6 МГц, что, согласно теореме Котельникова-Найквиста, соответствует примерно 720 пикселям. Этого значения достаточно для захвата всей исходной информации. В цифровых приложениях количество пикселей в строке является произвольным выбором. Значения выше примерно 500 пикселей на строку обеспечивают воспринимаемое качество, эквивалентное аналоговому эфирному телевидению; DVB-T, DVD и DV позволяют использовать более высокие значения, такие как 704 или 720 (соответствующие максимальному теоретическому разрешению исходной аналоговой системы). Цветовая информация хранится с использованием цветового пространства YCbCr (независимо от исходной цветовой системы PAL или SECAM) с субдискретизацией 4:2:2 и в соответствии с Rec. 601 колориметрией.

Прогрессивные источники

Когда 576i используется для передачи контента, изначально состоящего из 25 полных прогрессивных кадров в секунду (576p25 или 576p/25), сначала передается нечетное поле кадра (это обратный порядок по отношению к 480i). Системы, восстанавливающие прогрессивные кадры или выполняющие транскодирование видео, должны обеспечивать соблюдение этого порядка полей, иначе восстановленный кадр будет состоять из полей разных кадров, что приведет к появлению артефактов, характерных для гребенчатого разложения. Такой прогрессивный контент может быть идентифицирован с помощью флагов кодирования, например, на DVD или в других медиафайлах на основе MPEG2.

Ускорение PAL

Кинофильмы обычно снимаются на пленке с частотой 24 кадра в секунду. При телекиноконвертации и воспроизведении на PAL со стандартной частотой 25 кадров в секунду, фильмы проигрываются примерно на 4% быстрее. Это также относится к большинству телесериалов, снятых на пленку или в цифровом формате 24p. В отличие от системы телекиноконвертации NTSC, использующей 3:2 pulldown для преобразования 24 кадров в секунду в частоту кадров 30 кадров в секунду, ускорение PAL приводит к тому, что телекиноконвертированное видео оказывается на 4% короче оригинального фильма, а также эквивалентного видео, преобразованного по NTSC. В зависимости от используемой звуковой системы, это также незначительно повышает высоту звуковой дорожки на 70,67% полутона. В последнее время при цифровом преобразовании используются алгоритмы, сохраняющие исходную высоту звука, хотя преобразование частоты кадров все равно приводит к более быстрому воспроизведению. Существуют методы преобразования, позволяющие конвертировать видео с 24 кадрами в секунду в 25 кадров в секунду без увеличения скорости, однако при использовании таких преобразований страдает качество изображения. Этот метод чаще всего применяется при цифровой конвертации (например, с использованием компьютера и программного обеспечения, такого как VirtualDub) и используется в ситуациях, когда сохранение скорости видео важнее качества изображения. Многие киноманы предпочитают PAL стандарту NTSC, несмотря на ускорение первого, поскольку последний приводит к эффекту "телекино-дрожания" (telecine judder) – визуальному искажению, отсутствующему в ускоренном видео PAL. DVDLard утверждает: "большинство экспертов в этой области предпочитают PAL стандарту NTSC для качества воспроизведения DVD". Основатель MichaelDVD говорит: "Лично я считаю [3:2 pulldown] практически невыносимым и мне очень тяжело смотреть фильмы на DVD NTSC из-за этого". В обзоре DVD "Frequency" один из рецензентов отмечает: "из-за артефактов 3:2 pulldown, связанных с форматом NTSC, я предпочитаю PAL практически в любой день недели". Это не является проблемой для современных DVD-плееров с функцией повышения разрешения и персональных компьютеров, поскольку они воспроизводят видео, закодированное с частотой 23,97 кадра/с, в его реальной частоте кадров, без использования 3:2 pulldown. Ускорение PAL не происходит при воспроизведении видео, изначально снятого с частотой 25 кадров в секунду, например, европейских фильмов, снятых на видео, а не на пленку. Для тех, кто просматривает фильмы на 576i DVD на своих компьютерах, доступно программное обеспечение для коррекции ускорения, наиболее распространенным из которых является PAL TruSpeed от WinDVD. Однако этот метод предполагает повторную выборку звуковой дорожки, что приводит к незначительному ухудшению качества звука. Также существует DirectShow Filter для Windows под названием ReClock, разработанный RedFox (ранее SlySoft), который можно использовать в пользовательском графе DirectShow для переназначения опорных временных меток звука для коррекции смещения временных меток с использованием точного самоадаптирующегося алгоритма, эффективно устраняющего дрожание при панорамировании, вызванное PAL pulldown, включая коррекцию высоты звука посредством растяжения времени с использованием режимов WASAPI Exclusive Mode и SPDIF AC/3 кодирования вывода.

Motion pictures are typically shot on film at 24 frames per second. When telecined and played back at PAL's standard of 25 frames per second, films run about 4% faster. This also applies to most TV series that are shot on film or digital 24p. Unlike NTSC's telecine system, which uses 3:2 pulldown to convert the 24 frames per second to the 30 fps frame rate, PAL speed up results in the telecined video running 4% shorter than the original film as well as the equivalent NTSC telecined video. Depending on the sound system in use, it also slightly increases the pitch of the soundtrack by 70.67% of a semitone. More recently, digital conversion methods have used algorithms that preserve the original pitch of the soundtrack, although the frame rate conversion still results in faster playback. Conversion methods exist that can convert 24 frames per second video to 25 frames per second with no speed increase, however image quality suffers when conversions of this type are used. This method is most commonly employed through conversions done digitally (i. e. using a computer and software like VirtualDub), and is employed in situations where the importance of preserving the speed of the video outweighs the need for image quality. Many movie enthusiasts prefer PAL over NTSC despite the former's speed up, because the latter results in telecine judder, a visual distortion not present in PAL sped up video. DVDLard states "the majority of authorities on the subject favour PAL over NTSC for DVD playback quality". the founder of MichaelDVD says: "Personally, I find [3:2 pulldown] all but intolerable and find it very hard to watch a movie on an NTSC DVD because of it." In the DVD review of Frequency, one of his reviewers mentions: "because of the 3:2 pull down artefacts that are associated with the NTSC format ( ) I prefer PAL pretty much any day of the week". This is not an issue on modern upconverting DVD players and personal computers, as they play back 23.97 frame/s–encoded video at its true frame rate, without 3:2 pulldown. PAL speed up does not occur on native 25 fps video, such as European productions that are shot on video instead of film. Software that corrects the speed up is available for those viewing 576i DVD films on their computers, WinDVD's PAL TruSpeed being the most ubiquitous. However, this method involves resampling the soundtrack, which results in a slight decrease in audio quality. There is also a DirectShow Filter for Windows called ReClock developed by RedFox (formerly SlySoft) that can be used in a custom DirectShow Graph to remap the reference audio timing clock to correct the clock timing skew using an accurate self adaptive algorithm resulting in effective removal of judder during panning caused by PAL pulldown including audio pitch correction via time stretching with WASAPI Exclusive Mode and SPDIF AC/3 Encoding output modes.