Högupplöst video - High-definition video

HD-video ( HD-video ) är video med högre upplösning och kvalitet än standarddefinition . Även om det inte finns någon standardiserad betydelse för HD , anses i allmänhet alla videobilder med betydligt mer än 480 vertikala skanningslinjer (Nordamerika) eller 576 vertikala linjer (Europa) vara högupplösta. 480 skanningslinjer är i allmänhet minimum även om majoriteten av systemen överstiger det. Bilder med standardupplösning som tagits snabbare än normalt (60 bilder/sekund Nordamerika, 50 fps Europa), med en höghastighetskamera kan i vissa sammanhang betraktas som högupplöst. Vissa tv-serier som spelats in i HD-video är gjorda för att se ut som om de har spelats in på film , en teknik som ofta kallas att filma .

Historia

Det första elektroniska skanningsformatet, 405 rader , var det första "high definition" -TV -systemet, eftersom de mekaniska systemen som det ersatte hade mycket färre. Från 1939 försökte Europa och USA 605 och 441 linjer tills FCC mandat 525 för USA 1941 . I Frankrike under kriget testade René Barthélemy högre upplösningar, upp till 1042. I slutet av 1949 började officiellt franska sändningar med 819 . 1984 övergavs dock denna standard för 625-raders färg på TF1- nätverket.

Analog

Moderna HD-specifikationer dateras till början av 1980-talet, då japanska ingenjörer utvecklade HighVision 1 125-linjers interlaced TV-standard (även kallad MUSE ) som gick med 60 bilder per sekund. Den Sony HDVS systemet presenterades vid ett internationellt möte av TV ingenjörer i Alger , april 1981 och Japans NHK presenterade sin analog high-definition television (HDTV) systemet vid en schweizisk konferens 1983.

NHK -systemet standardiserades i USA som Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) standard #240M i början av 1990 -talet, men övergavs senare när det ersattes av en analog DVB -standard. HighVision -video är fortfarande användbar för HDTV -videoutbyte, men det finns nästan ingen modern utrustning tillgänglig för att utföra denna funktion. Försök att implementera HighVision som en 6 MHz sändningskanal var för det mesta misslyckade. Alla försök att använda detta format för marksänd TV-överföring övergavs i mitten av 1990-talet.

Europa utvecklade HD-MAC (1 250 linjer, 50 Hz), en medlem av MAC- familjen av hybrid analoga/digitala videostandarder; det tog dock aldrig fart som ett markbaserat videoöverföringsformat. HD-MAC har aldrig utsetts för videoutbyte utom av European Broadcasting Union .

Digital

Högupplöst digital video var inte möjlig med okomprimerad video på grund av opraktiskt höga krav på minne och bandbredd , med en bithastighet som överstiger 1 Gbit/s för full HD- video. Digital HDTV möjliggjordes av utvecklingen av diskret cosinustransformation (DCT) videokomprimering . DCT är en förlustförlustkomprimeringsteknik som först föreslogs av Nasir Ahmed 1972, och anpassades senare till en rörelsekompenserad DCT-algoritm för videokodningsstandarder som H.26x- format från 1988 och framåt och MPEG- format från 1993 och framåt. Rörelsekompenserad DCT-komprimering minskade avsevärt mängden minne och bandbredd som krävs för digital video, vilket kan uppnå ett datakomprimeringsförhållande på cirka 100: 1 jämfört med okomprimerad video. I början av 1990 -talet hade DCT -videokomprimering använts i stor utsträckning som videokodningsstandard för HDTV.  

De nuvarande högupplösta videostandarderna i Nordamerika utvecklades under den avancerade tv-process som initierades av Federal Communications Commission 1987 på begäran av amerikanska programföretag. I huvudsak var slutet av 1980 -talet en dödsstöt för de flesta analoga högupplösta tekniker som hade utvecklats fram till den tiden.

FCC-processen, ledd av Advanced Television Systems Committee (ATSC) antog en rad standarder från sammanflätade 1 080-raders video (en teknisk ättling till det ursprungliga analoga NHK 1125/30 Hz-systemet) med en maximal bildhastighet på 30 Hz, ( 60 fält per sekund) och 720-linjers video, gradvis skannad, med en maximal bildhastighet på 60 Hz. I slutändan antogs dock DVB -standarden för upplösningar (1080, 720, 480) och respektive bildhastigheter (24, 25, 30) i samarbete med européerna som också var inblandade i samma standardiseringsprocess. FCC antog officiellt ATSC -överföringsstandarden 1996 (som inkluderade både HD- och SD -videostandarder).

I början av 2000 -talet såg det ut som om DVB skulle vara videostandarden långt in i framtiden. Men både Brasilien och Kina har antagit alternativa standarder för högupplöst video som utesluter den driftskompatibilitet som man hoppades på efter decennier av i stort sett icke-interoperabel analog TV-sändning.

Tekniska detaljer

Det här diagrammet visar de vanligaste bildskärmsupplösningarna , med färgen på varje upplösningstyp som indikerar visningsförhållandet (t.ex. rött anger ett 4: 3 -förhållande)

Högupplöst video (förinspelning och sändning) definieras trefaldigt av:

• Antalet rader i den vertikala skärmupplösningen . HD-upplösning (HD) är 1 080 eller 720 rader. Däremot är vanlig digital -tv (DTV) 480 linjer (på vilka NTSC baseras, 480 synliga skanningslinjer av 525) eller 576 linjer (på vilka PAL/SECAM baseras, 576 synliga skanningslinjer av 625). Men eftersom HD sänds digitalt sammanfaller dess introduktion ibland med introduktionen av DTV. Dessutom är den aktuella DVD-kvaliteten inte högupplöst, även om HD-skivsystemen Blu-ray Disc och HD DVD är.
• Skanningssystemet: progressiv skanning (p) eller sammanflätad skanning (i) . Progressiv skanning (p) ritar om en bildram (alla dess rader) när varje bild uppdateras, till exempel 720p/1080p. Interlaced scanning (i) ritar bildfältet varannan rad eller "udda-numrerade" rader under den första bilduppdateringsoperationen, och ritar sedan de återstående "jämna numrerade" raderna under en andra uppdatering, till exempel 1080i. Interlaced scanning ger bildupplösning om motivet inte rör sig, men förlorar upp till hälften av upplösningen och drabbas av "kammande" artefakter när motivet rör sig.
• Antalet bildrutor eller fält per sekund ( Hz ). I Europa mer vanligt (50 Hz) tv -sändningssystem och i USA (60 Hz) . 720p60 -formatet är 1 280 × 720 pixlar , progressiv kodning med 60 bilder per sekund (60 Hz). 1080i50/1080i60 -formatet är 1920 × 1080 pixlar, sammanflätad kodning med 50/60 fält, (50/60 Hz) per sekund. Två sammanflätade fält formulerar en enda ram, eftersom de två fälten i en ram skiftas tidsmässigt. Frame rullgardins och segmenterade ramar är speciella tekniker som gör det möjligt att överföra hela bilder med hjälp av interlaced video.

Ofta härleds hastigheten från kontexten, vanligtvis antagen vara antingen 50 Hz (Europa) eller 60 Hz (USA), förutom 1080p , vilket betecknar 1080p24, 1080p25 och 1080p30, men också 1080p50 och 1080p60.

En bild- eller fälthastighet kan också anges utan upplösning. Till exempel betyder 24p 24 progressiva skanningsramar per sekund och 50i betyder 25 progressiva bildrutor per sekund, bestående av 50 sammanflätade fält per sekund. De flesta HDTV -system stöder vissa standardupplösningar och bild- eller fälthastigheter. De vanligaste anges nedan. Högupplösta signaler kräver en HD-TV eller datorskärm för att kunna ses. Högupplöst video har ett bildförhållande på 16: 9 (1,78: 1). Bildförhållandet för vanlig widescreen -filminspelning idag är vanligtvis 1,85: 1 eller 2,39: 1 (ibland traditionellt citerat på 2,35: 1). Standarddefinitions-TV (SDTV) har ett bildförhållande 4: 3 (1,33: 1), även om många programföretag de senaste åren har överfört program "klämda" horisontellt i 16: 9 anamorft format , i hopp om att tittaren har ett 16: 9- format uppsättning som sträcker ut bilden till normala proportioner, eller en uppsättning som "klämmer" bilden vertikalt för att presentera en "brevlåda" -vy av bilden, igen med korrekta proportioner.

Vanliga HD-videolägen

Ultra högupplösta videolägen

Obs: ¹ bild är antingen en ram eller, vid interlaced -skanning, två fält (EVEN och ODD).

Det finns också mindre vanliga men fortfarande populära UltraWide -upplösningar , till exempel 2560 × 1080p (1080p UltraWide). Det finns också ett WQHD+ -alternativ för några av dessa.

HD -innehåll

Högupplösta bildkällor inkluderar marksändning, satellit med direktutsändning, digital kabel, HD-skiva ( BD ), digitalkameror, nedladdningar från Internet och spelkonsoler.

• De flesta datorer har HD eller högre upplösning över VGA , DVI , HDMI och/eller DisplayPort .
• Den optiska skivans standard Blu-ray-skiva kan ge tillräckligt med digital lagring för att lagra timmar med HD-videoinnehåll. Digitala mångsidiga skivor eller DVD-skivor (som rymmer 4,7 GB för ett enda lager eller 8,5 GB för ett dubbelskikt) klarar inte alltid utmaningen med dagens HD-uppsättningar (HD). För att lagra och spela upp HD-filmer krävs en skiva som innehåller mer information, till exempel en Blu-ray-skiva (som rymmer 25 GB i enlagersform och 50 GB för dubbelskikt) eller de nu nedlagda High Definition Digital Versatile Discs (HD DVD-skivor) som innehöll 15 GB eller 30 GB i varianter i enskilda respektive dubbla lager.

Blu-ray-skivor utvecklades gemensamt av 9 initiala partners inklusive Sony och Phillips (som gemensamt utvecklade CD-skivor för ljud) och Pioneer (som utvecklade sin egen Laser-skiva tidigare med viss framgång) bland andra. HD-DVD-skivor utvecklades främst av Toshiba och NEC med viss stöd från Microsoft, Warner Bros., Hewlett Packard och andra. Den 19 februari 2008 meddelade Toshiba att det övergav formatet och skulle avbryta utveckling, marknadsföring och tillverkning av HD-DVD-spelare och enheter.

Typer av inspelade medier

Den högupplösta fotografiska filmen som används för bioprojektion exponeras med en hastighet av 24 bilder per sekund men projiceras vanligtvis vid 48, varje ram projiceras två gånger för att minimera flimmer. Ett undantag från detta var kortfilmen Momentum från National Film Board 1986 , som kort experimenterade med både filmning och projicering med 48 bildrutor/s, i en process som kallas IMAX HD .

Beroende på tillgänglig bandbredd och mängden detaljer och rörelser i bilden är det optimala formatet för videoöverföring antingen 720p24 eller 1080p24. När den visas på TV i PAL -systemländer måste filmen projiceras med en hastighet på 25 bilder per sekund genom att accelerera den med 4,1 procent. I NTSC-standardländer är projektionshastigheten 30 bilder per sekund med en teknik som kallas 3: 2 pull-down. En filmram hålls i tre videofält (1/20 av en sekund), och nästa hålls i två videofält (1/30 sekund) och sedan upprepas processen och uppnår därmed rätt filmprojektionshastighet med två filmramar som visas på en tolfte sekund.

Äldre (pre-HDTV) inspelningar på videoband som Betacam SP finns ofta antingen i formen 480i60 eller 576i50. Dessa kan uppkonverteras till ett format med högre upplösning, men att ta bort sammanflätningen för att matcha det vanliga 720p -formatet kan förvränga bilden eller kräva filtrering som faktiskt minskar upplösningen för den slutliga utmatningen.

Icke-filmiska HDTV-videoinspelningar spelas in antingen i 720p- eller 1080i- format. Det format som används ställs in av sändaren (om det är tv -sändning). I allmänhet är 720p mer exakt med snabb handling, eftersom den gradvis skannar ramar, istället för 1080i, som använder sammanflätade fält och därmed kan försämra upplösningen för snabba bilder.

720p används mer för Internetdistribution av HD-video, eftersom datorskärmar gradvis skannar; 720p-video har lägre lagringskodningskrav än antingen 1080i eller 1080p. Detta är också mediet för högupplösta sändningar runt om i världen och 1080p används för Blu-ray- filmer.

HD i filmskapande

Film som medium har inneboende begränsningar, till exempel svårigheter att se filmer under inspelning, och har andra problem som orsakas av dålig filmutveckling/bearbetning eller dåliga övervakningssystem. Med tanke på att det finns en ökad användning av datorgenererade eller datorförändrade bilder i filmer, och att redigering av bildsekvenser ofta görs digitalt, har vissa regissörer spelat in sina filmer med HD-format via avancerade digitala videokameror. Även om kvaliteten på HD -video är mycket hög jämfört med SD -video och erbjuder förbättrade signal/brusförhållanden mot jämförbar känslighetsfilm, kan filmen fortfarande lösa fler bilddetaljer än nuvarande HD -videoformat. Dessutom har vissa filmer ett större dynamiskt omfång (förmåga att lösa extrema mörka och ljusa områden i en scen) än till och med de bästa HD -kamerorna. Således är de mest övertygande argumenten för användning av HD för närvarande kostnadsbesparingar på filmlager och enkel överföring till redigeringssystem för specialeffekter.

Beroende på år och format för filminspelning kan den exponerade bilden variera mycket i storlek. Storlekarna sträcker sig från så stora som 24 mm × 36 mm för VistaVision / Technirama 8 perforeringskameror (samma som 35 mm stillbildsfilm) och ner till 18 mm × 24 mm för Silent Films eller Full Frame 4 perforeringskameror till så små som 9 mm × 21 mm i Academy Sound Aperture -kameror modifierade för perforeringsformatet Techniscope 2. Filmer produceras också med andra filmmätare , inklusive 70 mm filmer (22 mm × 48 mm) eller de sällan använda 55 mm och CINERAMA .

De fyra stora filmformaten ger pixelupplösningar (beräknade från pixlar per millimeter) ungefär så här:

• Academy Sound (ljudfilmer före 1955): 15 mm × 21 mm (1.375) = 2160 × 2970
• Akademikamera US Widescreen: 11 mm × 21 mm (1,85) = 1605 × 2970
• Nuvarande Anamorphic Panavision ("omfattning"): 17,5 mm × 21 mm (2,39) = 2485 × 2970
• Super-35 för anamorfa tryck: 10 mm × 24 mm (2,39) = 1420 × 3390

I processen att göra utskrifter för utställning kopieras detta negativa till annan film (negativ → interpositiv → internegativ → utskrift) vilket gör att upplösningen reduceras med varje emulsionskopieringssteg och när bilden passerar genom ett objektiv (till exempel på en projektor). I många fall kan upplösningen reduceras till 1/6 av den ursprungliga negativets upplösning (eller sämre). Observera att upplösningsvärdena för 70 mm film är högre än de som anges ovan.

HD på World Wide Web/HD -streaming

Ett antal online -videostreaming/on -demand och digitala nedladdningstjänster erbjuder HD -video, bland dem YouTube , Vimeo , dailymotion , Amazon Video On Demand , Netflix Watch Omedelbart , Hulu , HBO Max och andra. På grund av kraftig komprimering är bilddetaljerna som produceras av dessa format långt under den för broadcast HD, och ofta till och med sämre än DVD-Video (3-9 Mbit/s MP2) uppskalade till samma bildstorlek. Följande är ett diagram över många onlinetjänster och deras HD -erbjudande:

World Wide Web HD -upplösningar

HD i videoövervakning

Sedan slutet av 2000 -talet har ett betydande antal tillverkare av säkerhetskameror börjat producera HD -kameror. Behovet av hög upplösning, färgtrohet och bildhastighet är akut för övervakningsändamål för att säkerställa att kvaliteten på videoutgången är av en acceptabel standard som kan användas både för förebyggande övervakning och för bevisändamål.

Även om HD -kameror kan vara mycket effektiva inomhus, kräver speciella industrier med utomhusmiljöer ett behov av att producera mycket högre upplösningar för effektiv täckning. Den ständigt utvecklande bildsensortekniken gjorde det möjligt för tillverkare att utveckla kameror med 10-20 MP upplösningar, som därför har blivit effektiva instrument för att övervaka större områden.

För att ytterligare öka upplösningen för övervakningskameror utvecklade vissa tillverkare kameror med flera sensorer. Inom dessa enheter producerar flera sensor-linskombinationer bilderna, som senare slås samman under bildbehandling . Dessa övervakningskameror kan leverera till och med hundratals megapixlar med bildhastighet.

Sådana höga upplösningar kräver emellertid speciell teknik för inspelning, lagring och även videoströmvisning.

HD i videospel

Både PlayStation 3 -spelkonsolen och Xbox 360 kan mata in 1080p via HDMI- eller komponentkablar, men systemen har få spel som visas i 1080p; de flesta spel körs endast med 720p eller mindre, men kan uppskalas till 1080p. Den Wii kan utmata upp till 480p ( enhanced-definition ) över komponenten, vilket samtidigt inte HD, är mycket användbart för HDTV eftersom den undviker de-interlacing artefakter. Wii kan också mata ut 576i och 576p i PAL -regioner.

Visuellt ger native 1080p en skarpare och tydligare bild jämfört med uppskalad 1080p. Även om endast en handfull tillgängliga spel har den ursprungliga upplösningen på 1080p, kan alla spel på Xbox 360 och PlayStation 3 uppskalas till denna upplösning. Xbox 360- och PlayStation 3 -spel är märkta med utgångsupplösningen på baksidan av förpackningen, även om det på Xbox 360 indikerar den upplösning den kommer att uppskalas till, inte den inbyggda upplösningen i spelet.

I allmänhet är PC -spel endast begränsade av skärmens upplösning. Drivrutiner kan stödja mycket höga upplösningar, beroende på grafikkortets chipset. Många spelmotorer stöder upplösningar på 5760 × 1080 eller 5760 × 1200 (uppnås vanligtvis med tre 1080p-skärmar i en multi-monitor- installation) och nästan alla kommer att visa 1080p som minimum. 1440p och 4K stöds vanligtvis också för PC -spel.

För närvarande alla konsoler, Nintendos Wii U och Nintendo Switch , Microsofts Xbox One och Sonys PlayStation 4 -skärmspel 1080p inbyggt. Nintendo Switch är ett ovanligt fodral, på grund av dess hybridkaraktär som både hemmakonsol och handenhet: den inbyggda skärmen visar spel med max 720p, men konsolen kan naturligtvis visa bilder i 1080p när den är dockad. PlayStation 4 kan visas i 4K, men strikt bara för att visa bilder.

Se även

• ATSC -tuner
• Digital videosändning (DVB)
• DTV -kanalskyddsförhållanden
• HD klar
• HDTV -ingång och färgrymd ( YPbPr / YCbCr )
• Integrerade tjänster Digital sändning
• USA: s federala standard 1037C
• Vågformsmonitor

Referenser

Vidare läsning

• "Bildformat för HDTV" (PDF) . (549  KiB ) , artikel från EBU Technical Review.
• "High Definition for Europe - a progressive approach" (PDF) . (207  KiB ) , artikel från EBU Technical Review.
• "High Definition (HD) bildformat för tv -produktion" (PDF) . (117  KiB ) , teknisk rapport från EBU
• "Digital terrestrisk HDTV -sändning i Europa" (PDF) ., teknisk rapport från EBU

externa länkar

• ATSC