A HDTV VILÁGA Tartalom HDTV TÖRTÉNELEM..............................................................................................3 NAGYFELBONTÁS, RÉSZLETGAZDAGABB KÉP – HD MEGJELENÍTŐK..........................5 HDTV KÖVETELMÉNYEK, FORMÁTUMOK................................................................8 HDTV FORMÁTUMOK ÖSSZEFOGLALÁSA..............................................................10 SZÍNTÉR, MINTASTRUKTÚRA, ADATSEBESSÉG......................................................10 HD RÖGZÍTÉSI FORMÁTUMOK ............................................................................13 HDCAM...........................................................................................................13 HDCAM SR...................................................................................................... 13 XDCAM HD......................................................................................................14 XDCAM-EX......................................................................................................14 XDCAM HD422................................................................................................14 P2 HD............................................................................................................. 14 DVCPRO HD.................................................................................................... 14 D-5 HD...........................................................................................................15 HDV................................................................................................................15 HDV SPECIFIKÁCIÓ ÖSSZEFOGLALÓ TÁBLÁZAT.................................................18 A HD MŰSORTERJESZTÉS ADATHORDOZÓI..........................................................19 HD VIDEÓ INTERFÉSZEK......................................................................................21 BROADCAST HD INTERFÉSZEK.............................................................................21 Kiindulási alap: az SDI.....................................................................................21 HD-SDI........................................................................................................... 21 Dual HD-SDI................................................................................................... 21 3G-SDI............................................................................................................22 FOGYASZTÓI HD INTERFÉSZEK............................................................................22 FIREWIRE.........................................................................................................22 HDMI............................................................................................................... 23 1
DVI..................................................................................................................25 NAGYOBB FELBONTÁS, NAGYOBB KÉPPONTSŰRŰSÉG, NAGYOBB KÉPZAJ...............26
2
BEVEZETÉS Közel 80 év telt el a televízió születése óta, a technológia pedig óriási utat tett meg ezen idő alatt a fekete-fehér zavaros képektől a tű éles valósághű megjelenítésig.
Manapság
egyre
jobban
elterjedőben
vannak
a
nagyfelbontású televíziók (HD: High Definition) az áruházak polcain, sőt ezek már többségben vannak normál felbontású (SD: Standard Definition) társaikhoz képest. Világos tehát, hogy új igények merültek fel a fogyasztók részéről, amivel a műsorgyártóknak is számolniuk kell. A HD Ready, HD Ready 1080p és fullHD megnevezések mára vevőcsalogató védjeggyé váltak. De mit is takar ez tulajdonképpen, mennyiben más, mint az SD világa, mikor éri meg váltani?
HDTV TÖRTÉNELEM A normál felbontású televízió két legelterjedtebb változata az amerikai fejlesztésű NTSC (National Television System Committee) és a később megjelent európai PAL (Phase Alternating Line) rendszer. Az előbbi ÉszakAmerikában, Dél-Amerika egy részén és Japánban terjedt el, az utóbbi PAL pedig Európában, Afrika nagy részén és Ausztráliában. A fennmaradó területeken a francia fejlesztésű SECAM rendszert használják. A PAL felbontása 720×576 aktív képpont, az NTSC rendszeré pedig 720×480. Alig hogy elterjedtek ezek a szabványok és a színes televíziók, Japánban máris elkezdték kifejleszteni nagyobb felbontású utódját. 1977ben az SMPTE (The Society of Motion Picture and Television Engineers) megalakította a HDTV-vel, vagyis a nagyfelbontású televízióval foglalkozó munkacsoportját,
majd
1980-ban
ki
is
adtak
egy
ajánlást,
amely
megfogalmazta, hogy a kép méretaránya „széles vásznú” kell, hogy legyen, a függőleges felbontás pedig 1100 sor. 1985-ben a műsorgyártók számára az 1125 soros, 60Hz félkép frekvenciájú formátumot javasolták. Európa viszont az 50Hz-es hálózati frekvencia miatt nem fogadta el ezt az ajánlást. Ezek után több HDTV javaslat is készült, 1991-ig kivétel nélkül mindegyik analóg 3
technológiára építve, ráadásul egy részük nem is teljesítette a korábban megfogalmazott
követelményeket.
Számos
változat
visszavonása
után
viszont már jelentős túlsúlyt kaptak a digitális változatok. 1992-re már csak 4 javaslat volt versenyben. Végül az SMPTE 1998-ban szabványosította a 1080i formátumot, majd 2001-ben a 720p rendszert. Közel 30 évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy széles körben elinduljon a nagyfelbontású készülékek és műsorok gyártása. Az első, még analóg műsorszórás ugyanis már a 80-as években elindult Japánban, a digitális változat pedig csak a 90-es évek végén indult az USA-ban és Ausztráliában. Az igények felmérése viszont nem volt pontos. A fogyasztók ugyanis úgy gondolták, nem veszik meg a nagyfelbontású HD készüléket, amíg nincs kielégítő
műsorkínálat,
amely
kihasználná
a
jobb
lehetőségeket,
a
műsorgyártók viszont nem akartak pénzt ölni a HD műsorok készítésébe, amíg
azoknak
biztosan
nincs
kiterjedt
nagy
közönsége,
akik
nagy
felbontásban meg is tudják jeleníteni azt. Emiatt a kezdet rendkívül nehézkes volt, röviddel később viszont „megjött a kedv” a nagyfelbontáshoz. Európában az első HD adás Euro 1080 néven kb. 5 évvel ez előtt indult, azóta viszont már sok országnak van legalább egy nagyfelbontásban sugárzó televíziója. A viszonylag gyors terjedést két fontos technológiai lépés segítette. Az egyik a síkképernyős televíziók megjelenése, a másik a műsorszórásban használható új tömörítési eljárások (MPEG 2 helyett a sokkal hatékonyabb AVC-H264) kidolgozása. Emellett megjelentek az otthoni felhasználásra szánt HD DVD és Blu-ray discek, amikkel könnyen lejátszható váltak a HD filmek a háztartásokban. A két formátumról bővebben a későbbiekben írok. A különböző kutatóintézetek eltérő számokat közölnek a jelenleg eladott és a jövőben várható HD készülékek eladásának számáról, azonban mindegyik rendkívül pozitív képet fest. 2007-ben több mint 23 millió HD Ready készülék volt forgalomban az Egyesült Királyságban, előrejelzések szerint ez a szám 2010-re 115 millió lesz.
4
Az
EICTA
(European
Information
&
Communications
Technology Industry Association - Európai Információ- és Kommunikáció-technológiai Ipari Szövetség) nevű digitális televíziózás terjedését segítő szervezethez köthető a HD Ready, HD Ready 1080p logók megjelenése a készülékeken. A HD Ready azokat a TV-ket jelöli, amelyek képesek az alacsonyabb, 720p felbontású HD képek megjelenítésére, a HD Ready 1080p (vagy FullHD) készülékek pedig a nagyobb, 1080p felbontást is fogadni tudják, és meg is jelenítik azt.
NAGYFELBONTÁS, RÉSZLETGAZDAGAB B KÉP – HD MEGJELENÍTŐK A HD megnövelt felbontását
csak az annak
megfelelő számú
képponttal rendelkező megjelenítőkön élvezhetjük. Ezek lehetnek LCD TV-k, plazma TV-k, HD projektorok, LCD vagy CRT stúdió monitorok, esetleg számítógép monitorok. A fogyasztók közül bizonyára sokan találkoznak azzal a jelenséggel, hogy az áruházban gyönyörű, kristálytiszta képet mutató HD készülék otthon az SD kábel TV hálózatra kötve siralmas minőséget produkál, a kép „szétesik”. Szerencsére egyre jobban terjednek a HD felbontásban sugárzott műsorok, 2008-ban Európában a HDTV adások száma már 100 felett volt. Ha HD felbontásra képes televíziót vásárolunk, érdemes jól megnézni, annak valós felbontása a szabványos HD felbontások valamelyikének megfelel-e, vagy esetleg annál kevesebb/több képpontot tartalmaz. Ez utóbbi esetben ugyanis a képet további jelfeldolgozásnak kell alávetni a megjelenítéshez, ami a minőségre bizonyára nem lesz jó hatással. Ezt egyszerűen
ellenőrizheti
mindenki,
amennyiben
számítógépéhez
LCD
monitort használ. Ezeknél a monitoroknál mindig megadják a maximális, natív felbontást. Ajánlott ezt a beállítást használni, ekkor kapjuk a legtisztább képet. Ha a felbontást csökkentjük, az élek elmosódottabbak lesznek, a minőség érezhetően romlik. További lényeges paraméter a pixel kitöltés, ami azt adja meg, hogy a képernyő felület milyen arányban 5
tartalmaz aktív pixeleket, ahol valóban meg is jelenik a videó. Ez a paraméter 1-es érték esetén lenne ideális, 0-hoz közelítve egyre gyengébb minőségről kell beszélnünk. Forgalomban vannak olyan készülékek is, amelyek bár képesek a HDTV jel fogadására, azonban azt nem képesek teljes mértékben megjeleníteni, vagyis annak felbontását lecsökkentik. Ezeket javított felbontású TV-knek nevezzük (EDTV-nek rövidítve: Enhanced-Definition TV), általában a plazma megjelenítésű készülékek között fellelhetőek. Ezek jellemző felbontása 852x480. Bár az újabb technológiákat mindig a mérnökök fejlesztik, azokat a marketingesek adják el, akik a nagy versenyhelyzetben szeretik a nagy számokkal felhívni a figyelmet az általuk képviselt termékre. Így van ez például a megapixelekkel a digitális fényképezőgépek és kamerák esetén, és ilyen a kontrasztarány is a síkképernyős HD televíziók és monitorok esetén. Néhány manapság gyakran hallott érték 3.000.000:1 a legújabb LED technológiát használó készülékeknél, 150.000:1 az LCD TV-k esetén, és 2.000.000:1
a
plazma
megjelenítőknél.
A
kontraszt
arány
a
kép
legvilágosabb és legsötétebb pontjának fénysűrűség aránya. Kétféle arányról kell beszélnünk. A statikus kontraszt arány értéket akkor kapjuk, ha a képernyőn lehetséges legsötétebb és legvilágosabb pontokat egy időben jelenítjük meg, és ezek fénysűrűség arányát vesszük. Ezzel szemben a dinamikus kontraszt az arányt nem azonos időben megjelenített sötét és világos pontokra vizsgálja. Ez utóbbi nagyobb számokat produkál, és valóban jobb képminőség érzetet kelthet. A gyártók ráadásul kétféle teszttel dolgozhatnak a kontraszt arány megállapításához. Az egyik a teljes ki/bekapcsoláson alapul, vagyis a teljesen fehér, majd a teljesen fekete kép fénykibocsátásának arányát használják. A másik az ANSI kontraszt arány mérés, ahol egy fekete-fehér négyzetekből álló tesztábrán vizsgálják
a
fekete és a fehér négyzetek átlagos fénykibocsátásának arányát. Ez utóbbi közelebb áll a valós szituációhoz, tehát pontosabb értéket ad. Projektorok esetén a feltűntetett kontraszt arány érték csak teljesen sötét szobában nézve helytálló. Ha akár csak egy gyertya fénye is bevilágítja a szobát, a 6
szemünk nem lesz képes különbséget tenni az 1000:1 és akár a 10.000:1 kontraszt arányok között, nem érdemes tehát csak ezért több pénzt szánni az eszközre. Érzékeltetésképpen a világ egyik legelterjedtebb digitális mozifilm projektorának, a Christie CP2000 2K 3-chip DMD DLP Cinema™nak ANSI kontraszt aránya mindössze 500:1. Az emberi szem pedig számos faktort figyelembe véve, kb. 1000:1 kontraszt arányt képes egy időben érzékelni.
De miért is jó, ha nagyobb a felbontás? A fenti arányaiban helyes ábrán összehasonlítható a HD formátumok felbontása az SD-hez képest. A képfelbontással összefügg a nézőtávolság, vagyis milyen messze kell mennünk a megjelenítőnktől, hogy a legkevésbé vegyük észre a különálló képpontokat. Ezt a legegyszerűbben úgy fogalmazhatnánk meg, hogy a kijelző egymás alatti soraiból a szemünkbe érkező fénysugarak által bezárt szögnek
kisebbnek
kell
lennie,
mint
a
látásunk
szögfelbontása.
A
nagyméretű, 100cm képátló körüli készülékek esetén tehát meglehetősen messzire kell ülnünk a készülékünktől (a képmagasság hatszorosára), ha azon normál felbontású (SDTV) adást nézünk, ekkor ugyanis az egyes képpontok távolsága már igen nagy lehet. A felbontás növelésével viszont a néző és a kijelző távolsága közelíthető, ezáltal az jobban kitölti a látóteret, 7
ami jobb élményt biztosít a fogyasztónak. A következő táblázat összefoglal néhány jellemző megjelenítő felbontást. Felbontás 1280×72 0 960×108 0 1440×10 80 1280×10 80 1920×10 80 3840×21 60
Képpontszá Képarány és pixel m oldalarány 921,6 1,036,800 1,555,200 1,382,400
16:9 16:9 (nem négyzet alakú pixelek) 16:9 16:9 (nem négyzet alakú pixelek)
2,073,600
16:9
8,294,400
16:9
Felhasználás 720p—HDTV szabványos formátum 1080p 1080i 1080p 1080i/p—HDTV szabványos formátum 2160p 4k Digitális mozifilm formátum (4096×2160)
HDTV KÖVETELMÉNYEK, FORMÁTUMOK A HDTV-vel szemben általánosan megfogalmazható követelmények, hogy mind a függőleges, mind a vízszintes felbontás legalább duplája az SDhez képest, a képméretarány pedig minimum 16:9-es. A kijelzés lehet váltott-soros vagy progresszív is. A HDTV rendszerek külön kezelik a kép világosságtartalmát és a színinformációt, így kivédve a két összetevő vevőben történő téves szétválasztásából adódó minőségi problémákat. Az átvitelnek sokcsatornás minimálisan CD minőségű hangot kell tartalmaznia. A jelenleg elfogadott 1080i és 720p formátumok közötti legnagyobb különbség, hogy az előbbi váltott-soros, az utóbbi progresszív (egész képes) megjelenítésű. Mindegyik gyártó a saját maga által támogatott formátumot ajánlja. Mindkettőnek megvan a maga előnye és természetesen a hátránya is a másikkal szemben. A 1080i formátum nagyobb felbontással rendelkezik, ami elméletben még jobb képminőséget és még nagyobb kijelző méretet tesz lehetővé. A 720p megoldás viszont a progresszív képmegjelenítésnek köszönhetően mentes a váltott-soros képletapogatás problémáitól, nincs gyors mozgásoknál jelentkező időbeli elcsúszás két félkép között, emiatt pl. 8
sportesemények közvetítésére alkalmasabb, ráadásul a nagyfelbontású LCD és Plazma televíziók mind progresszív megjelenítésűek, nincs tehát szükség a váltott sorossá alakításra. A progresszív formátum az előbbiek mellett még egy lényeges előnnyel rendelkezik: hatékonyabban is tömöríthető. Az EBU (European Broadcasting Union) teszteredményei szerint MPEG-2 tömörítés esetén a 1080i/25 átviteléhez 22Mbit/s, míg a 720p/50 továbbításához 18Mbit/s adatátviteli sebesség mellett a kompresszió hatása még nem észrevehető. A gyakorlati tapasztalatok
szerint
ennél
kisebb
adatsebesség
is
elegendő,
az
MPEG-4/AVC, VC-1 vagy Wavelet alapú tömörítéssel pedig még jobb a helyzet.
Ez
hatalmas
eredmény,
hiszen
a
tömörítetlen
HD
videó
adatsebessége akár 3000Mbit/s is lehet, de még a rögzített formátum (pl. HDCAM, HDCAM SR, XDCAM HD, DVCPRO HD) is 100-450Mbit/s-mal dolgozik. Ebből a műsorsugárzás céljára már megfelelő, 10-20Mbit/s sebességű adatfolyamot a képen belüli tömörítés mellett a képek közötti redundanciát kihasználó inter-frame kódolással érik el. Nem maradt ki a sorból a 1080 soros progresszív 50/60Hz képfrekvenciájú formátum sem, az SMPTE ezt is definiálta. Ez viszont a nagy adatsebesség miatt csak nehezebben implementálható, a formátumot támogató eszközök jóval drágábbak, mint a 1080i vagy 720p formátumú társaik, ráadásul kevesebb program küldését teszi lehetővé a műsorszóró társaságok számára. Ami viszont mellette szól, hogy ha nem is ebben a formátumban történik a műsorsugárzás, a műsorokat mégis érdemes így készíteni, hiszen ekkor a 720p és 1080i formátumokba történő konverzió sokkal egyszerűbb és nem jár minőségromlással. Erre az átalakításra márpedig szükség lehet, akár még ugyan azon a műsornál is, ha pl. azt adásba is szeretnék küldeni, és emellett optikai adathordozón (pl. Blu-ray Disc) is ki szeretnék adni, vagy egyszerűen csak műsorcsere történik eltérő HD formátummal dolgozó társaságok között. A műsorcserét egyébként az ITU (International Telecommunication Union) BT 709 számú ajánlása próbálja segíteni. A Javasolt közös formátum 9
(Common Image Format, CIF) az 1920×1080 képfelbontás, a 16:9-es oldalarány és 1:1 pixel oldalarány. A letapogatás módját és a képfrekvenciát azonban nem határozták meg.
HDTV FORMÁTUMOK ÖSSZEFOGLALÁSA A jelenleg élő HDTV formátumok száma a többféle kép/félkép frekvencia miatt elég nagy még így is, hogy alapvetően csak kétféle felbontásról beszélünk. A könnyű átláthatóság érdekében a formátumok összefoglalása az alábbi ábrán látható: HDTV formátumok
720p A formátumot definiáló szabvány: SMPTE 296M Képfelbontás: 1280x720
60 Hz 59,95 Hz 50 Hz 30 Hz 29,97 Hz 25 Hz 24 Hz 23,98 Hz
1080i/p A formátumot definiáló szabvány: SMPTE 274M Képfelbontás: 1920x1080
1080i 60 Hz 59,94 Hz 50 Hz
1080p 60 Hz 59,94 Hz 50 Hz 30 Hz 29,97 Hz 25 Hz 24 Hz 23,98 Hz
A 24, 25 és 23,98 Hz-es frekvencia a mozifilmekről történő átírás miatt lényeges, hiszen azok ilyen frame rátával készülnek. Így nincs szükség ilyen jellegű konverzióra a digitális videó formátumra történő átíráshoz.
SZÍNTÉR, MINTASTRUKTÚRA, ADATSEBE S S É G A digitális videó esetén fontos paraméter a színtér és a mintavételi struktúra,
ezek is befolyásolják az
adatfolyam bitrátáját.
Azért
kell
adatfolyamot, és nem videó-adatfolyamot mondanunk, mert a digitális videóban is ugyan úgy megtalálható a sorkioltási időszak, ahogy az analóg videóban. Ezen idő alatt nem történik aktív videó átvitel. Ebben a periódusban vagy a fekete szintet reprezentáló bitsorozat kerül átküldésre, 10
vagy felhasználható kiegészítő adatok, pl. beágyazott audió jelek átvitelére is. Visszatérve a színtér és a mintavételi struktúra fogalmához, ezek is magyarázatra szorulnak. Színtérnek nevezzük az érzékelhető színek által alkotott háromdimenziós teret. Ezek minden esetben előállíthatóak három alapszín kombinációjaként. Ez a három alapszín a CIE (International Commission on Illumination) definíciója szerint a 700nm hullámhosszú vörös, az 546,1nm-es zöld és a 435,8nm-es kék színek. Ha a videónk RGB színterű, az annyit jelent, hogy abban minden képpont e három alapszín kombinációjaként
írható
le.
Vagyis
mindhárom
alapszínt
azonos
sávszélességgel kell továbbítanunk a helyes színvisszaadáshoz. A mintavételi struktúránk ilyenkor mindenképpen 4:4:4, vagyis a videó minden sor minden képpontjának mindhárom alapszínét mintavételezzük. Ez még normál felbontású (SD) videó esetén is, de HD esetén főleg hatalmas adatsebességet eredményez. Egy nagyfelbontású (HD) 1080p, 4:4:4 mintastruktúrájú, egyenként 10 bites mintákból álló videó-adatfolyamnál a másodpercenként átküldött bitek száma 2,97 Gbit. Az RGB mellett gyakran a kulcsolásra szolgáló Alfa csatornát is átvisszük, ilyenkor 4:4:4:4 mintastruktúráról beszélünk. Az RGB mellett használatos még a belőle származtatott YCBCR színtér is. A származtatás egy egyszerű matematikai művelet eredménye, melyet a kamerába épített mátrix áramkör végez el. Ez a színtér kihasználja az emberi látás
azon
tulajdonságát,
miszerint
az
jóval
érzékenyebb
a
világosságinformációra, mint a színinformációra, tehát ha színinformációt „tömörítéssel” visszük át, az nem okoz látható minőségbeli változást. Jelen esetben a tömörítés a színekhez tartozó minták egy részének elhagyását jelenti.
Ilyenkor
ugyanis
különválik
a
kép
világosságtartalma,
és
színezetinformációja. Az előbbi az Y jel, az utóbbi a korrigált CB CR színkülönbségi jelek. Ezt alapvetően sávszélesség megtakarítás céljából dolgozták ki. A mintastruktúra ilyenkor 4:2:2, 4:1:1 vagy 4:2:0. A különböző rögzítési formátumok ezek valamelyikét használják, természetesen további 11
bitsebesség csökkentő eljárások mellett. Megjegyzendő, hogy YC BCR esetén is előfordul a 4:4:4 szerinti mintavételezés. Összefoglalva tehát az YCBCR színtérre a mintavételi struktúrákat: -
4:4:4. Az Y, a CB és a CR minták a kép vagy félkép minden sorában egyformán mintavételezettek, vagyis egy világosság mintára jut egy CB és egy CR minta.
- 4:2:2. A világosságtartalmat minden képpontban mintavételezzük, de a két színkülönbségi jel mintáit csak minden második pixelnél. - 4:1:1.
A
világosságtartalom
mintavételezett,
a
továbbra
színkülönbség
is
jelek
minden viszont
képpontban
csak
minden
negyedik pixel esetén. -
4:2:0.
A
képpontokat
egy
mátrix
elemeiként
elképzelve,
a
világosságtartalom minden sor minden oszlopában mintavételezett, a színkülönbségi jelek viszont csak a mátrix minden második sorában és oszlopában. A következő táblázatban összefoglalom az EBU által ajánlott HD formátumokat és adatsebességeket, 4:2:2, 10 bites mintákat feltételezve:
12
Felbontás 1280x720
Kép/félkép frekvencia 50
Progresszív vagy váltott soros p
Adatsebesség, Mbit/s 921,6
1920x1080
50
i
1036,8
1920x1080
25
p
1036,8
1920x1080
50
p
2073,6
HD RÖGZÍTÉSI FORMÁTUMOK Külön kell választanunk a HD rögzítési formátumok által használt tömörítési módokat, ill. a HD műsorsugárzásra szánt kompressziós eljárásokat. Először a rögzített HD videóról lesz szó. Korábban már szóba került néhány HD rögzítési formátum. A tömörítetlen HD videó adatsebességét több paraméter is befolyásolja, ahogy ezt a fenti táblázatban láthatjuk. Egy 1920×1080 soros progresszív videó közel 3Gbit/s bitrátájú is lehet. Ezt jelenleg egyetlen szalagos adathordozóra sem írható fel közvetlenül. Emiatt a HD videót minden esetben tömöríteni kell. Az utómunka lehetősége miatt fontos a rögzített anyag frame-pontos editálása, vagyis, hogy a videó nyersanyag minden képkockájához hozzáférjünk. Ez csak úgy lehetséges, ha kizárólag képen belül tömörítünk, két képkocka között semmilyen redundanciát nem keresve. Mint látni fogjuk, e követelmény alól azért léteznek kivételek. HDCAM
1997-ben mutatták be először, mint a Digital Betacam HD felbontású utódját. A HDCAM 8 bites DCT (discrete cosine transform) tömörítést alkalmaz.
Ennek
lényege,
hogy
a
képet
8x8-as
blokkokra
osztva
időtartományból frekvencia tartományba transzformáljuk, szétválasztjuk a jelet alacsony és magasabb frekvenciájú összetevőkre, majd a magasabb frekvenciájú összetevőket durvább felbontásban továbbítjuk, vagyis azok pontosságát csökkentjük. Ezáltal lényegesen csökken a videó továbbításához szükséges sávszélesség. A formátum 1440×1080 képpontot rögzít, amiből lejátszásnál 1080i kompatibilis videót ad a kimenetén. A rögzített videó bitsebessége 144Mbit/s. A HDCAM egyszerre 4 db 48kHz-es 20 bites audió csatornát tud rögzíteni. HDCAM SR
A formátumot 2003-ban mutatták be. Képes rögzíteni a 10 bites 4:2:2 vagy 4:4:4 mintastruktúrájú RGB videót. A videó bitrátája 440Mbit/s, míg a teljes adatsebesség audió és kiegészítő adatokkal kb. 600Mbit/s. A tömörítés itt MPEG-4 Simple Studio Profile. Az MPEG-4-es tömörítést használja az interneten elterjedt DivX és Xvid formátum is. Ezt eredetileg olyan alkalmazásokhoz fejlesztették ki, ahol nagyon kritikus a sávszélesség-igény, annak minél alacsonyabbnak kell lennie, pl. videó konferencia rendszerek. 13
Később terjesztették ki a nagyfelbontású HD videók tömörítésére, ez lett a Simple Studio Profile. A HDCAM SR 12 db 48kHz-es 24 bites hangcsatornát képes rögzíteni. XDCAM HD
A Sony fejlesztette ki. A tömörítés változó bitsebességű MPEG 2 long GoP (Group of Picture), erről a HDV-ről szóló részben még lesz szó. A formátum 1080 soros videót rögzít 59,94i, 50i, 29,97p, 25p vagy 23,98p kép/félkép frekvenciával, és legfeljebb 35Mbit/s adatsebességgel. Az adathordozó itt optikai lemez, melyre a rögzítés file-alapon történik. A felvehető időtartam kb. 2 óra, a Sony PFD23 nevű 12cm-es egyrétegű korongjával. A videó mellett 4 db 48kHz-es 16 bites audió csatorna fér el. XDCAM- EX
Az előbbi formátum SxS memóriakártyára történő átültetése. SP módban 1440×1080 képpontot rögzít 25Mbit/s konstans bitsebességgel (CBR), HQ módban 1920×1080 képpontot 35Mbit/s változó bitsebességgel (VBR). A rögzítés itt is file alapú, de MP4 keretformátumban. Ezt a formátumot használja a Sony PMW-EX1-es kamkordere is. A kamera a kimenetén 4:2:2es jelet szolgáltat, de a kártyára 4:2:0 MPEG-2 long GoP kódolással rögzít. XDCAM HD422
Az XDCAM formátum legújabb változata. 4:2:2 MPEG-2 kódolást használ, a színfelbontása kétszerese az előző generációknak. A rögzített videó bitsebessége 50Mbit/s. P2 HD
A Panasonic SD és HD kamkordereinek valamint digitális magnóinak egyik 2004-ben megjelent rögzítési rendszere, amely több formátumot is képes tárolni
(DVCPRO,
memóriakártya.
A
DVCPRO50, rögzítés
DVCPRO
MXF
file
HD).
alapon
Az
adathordozó
történik,
amik
itt
azonnal
editálhatóak, ha rendelkezünk a megfelelő vágóállomással. Jelenleg 8, 16, 32 és 64GB-os kártyák elérhetőek. DVCPRO HD
A
Panasonic
megnevezéssel 14
fejlesztette is,
ami
ki.
Gyakran
utalás
a
találkozhatunk maximális
a
DVCPRO100
100Mbit/s-os
videó
adatsebességre (a normál felbontású DV négyszerese). A tömörítést úgy is felfoghatjuk, mint 4 párhuzamosan dolgozó DV kódolót. A mintavételi struktúra az SD felbontású DVCPRO50-hez hasonlóan 4:2:2. A formátum a rögzítésnél
a
szabványos
HDTV
felbontásoknál
kevesebb
képponttal
dolgozik: 960×720 a 720p-nek megfelelő, 1280×1080 a 1080i 59,94Hznak megfelelő, és 1440×1080 a 1080i 50Hz-nek megfelelő felbontás. A kompatibilitás biztosítása érdekében a lejátszás a szabványos formátumok valamelyikére felkonvertálva történik. A formátum szalagos médiumot használ, azonban a feljebb említett P2 kártyára is rögzíthető, MXF (Material Exchange Format) keret-file formátumban. D-5 HD
A Panasonic fejlesztése, a 1994-ben bemutatott D-5 utódja, ami nevéhez hűen már HD anyagokat is tud rögzíteni, támogatja a 1080i és 1035i formátumokat, 60 és 59,94 félkép frissítéssel, továbbá a 720p formátumot, ill. a 1080p felbontást 24, 25 és 30Hz-es képfrekvenciával. Az alkalmazott kódolás intra frame, tehát csak képen belüli. Képes rögzíteni 4 db 48kHz-es 20 bites, vagy 8 db 48kHz-es 24 bites audió csatornát. A rögzített adat sebessége az előbb felsorolt formátumok függvénye, legfeljebb 323Mbit/s. HDV
Az
előző
formátumokat
mind
professzionális
célokra szánták. De nem maradhattak ki a HD-ből az
otthoni
felhasználók
rendelkeznek
sem,
akik
nagyfelbontású
ha
már
televízióval,
szeretnék, ha erre a kamerájuk is képes lenne. Erre alkalmas a HDV. Az otthoni felhasználók mellett persze az alacsony gyártási költségekkel dolgozó professzionális stúdiók is rátaláltak a formátumra, mert
segítségével
költséghatékonyan
tudtak
kielégítő
minőségű
nagyfelbontású anyagokat készíteni. Emellett alkalmazása fellelhető olyan körülmények között is, ahol nagyobb méretű HD kamera használata nem lenne lehetséges.
15
A HDV formátumot a JVC dolgozta ki, majd csatlakozott hozzá a Sony, a Canon és a Sharp. A négy cég által alapított konzorcium 2003-ban jött létre. A támogató gyártók száma gyorsan növekedett, jelenleg 63 cég szerepel a listán. A formátumnak két fő változata létezik, a HDV 720p és a HDV 1080i. Ez utóbbi opcionálisan magában rejti a 1080 soros progresszív képek rögzítésének lehetőségét, emiatt gyakran csak HDV 1080-ként szerepel a szakirodalomban. A rögzítés a HDV esetében MiniDV vagy DV kazettára történik, olyanra, amit az SD DV kamerák is használnak. A felvételi idő is megegyezik a normál felbontású társáéval. A DV kazetta három változatban terjedt el, a szalag szélessége mindhárom esetben 6,35mm. -
MiniDV.
Elsősorban
amatőr
felhasználásra
szánták,
de
professzionális célokra is alkalmazzák. A felvételi idő legfeljebb 60 perc, egyes Sony kameráknál 40 perc. - A közepes méretű kazetta a Panasonic termékeiben használatos, ismertebb megnevezése a DVCPRO. Sok Panasonic kamera a DVCPRO kazetta mellett képes MiniDV szalagra is rögzíteni. -
Nagy méretű DV kazetta, a Sony megnevezésében DVCAM. A gyártó legtöbb professzionális szalagos kamkordere ezt a formátumot használja, de emellett gyakran elfogadja a MiniDV kazettát is. DVCAM esetében a maximális rögzítési idő 184 perc.
A 720p formátumú HDV-t gyakran HDV720p-nek nevezik és 720 soros progresszív videót, a 1080i formátum pedig 1080 sor felbontású váltott soros videót rögzít. A HDV kódolása MPEG-2 long GoP, Main Profile at High 1440 Level (MP@H-14), így az ráfér a DV szalagra is. A tömörítési technika hasonló a DV-hez, de itt jóval nagyobb arányban kell azt megtenni. A HDV tömörítést két részre oszthatjuk, az inte-frame (képek közötti) és az intra-frame (képen 16
belüli) kódolásra. Az inter-frame kompresszió a képek egy csoportjára terjed ki, ez a GoP (Group of Picture). Az első kép minden csoportban egy ún. I frame, vagyis önmagában kódolt kép. Ezt két B frame követ. A B frame az előtte és utána lévő I vagy P képet használja referenciaként. A B képek az önmagában
kódolt
I
képeknél
lényegesen
kevesebb
információt
tartalmaznak, de az eredeti minőséget megtartva. A képszekvenciában soron következő kép a P frame, ami hasonló a B képhez, de ez csak az előtte lévő I képet használja referenciaként. Így ez az I-nél kevesebb, de a B-nél több információt tartalmaz. Ez után a két B frame és a P frame ismétlődik, amíg a képek száma el nem éri a 12-t. Ez így egy 12-es GoP. A következő képcsoport megint egy I képpel kezdődik. A HDV audió MPEG-1 Layer 2 (MP2) tömörítést használ, így az audió bitráta 385kbit/s. A képek közötti kódolás miatt a HDV anyag editálása nagyobb processzor teljesítményt igényel,
mint
egy
tisztán
képen
belüli
tömörítést
alkalmazó
videó
formátumnál, emiatt gyakran az MPEG 2 file-t egy ún. intermediate (köztes) formátumba alakítják, és utána editálják. Ennek egyetlen hátránya, hogy az eredetihez képest nagyobb file mérettel kell számolni. A szalagra rögzített videó bitsebessége SD DV esetén 25Mbit/s, a HDV 720p esetén pedig 19,7Mbit/s. A bitsebesség a szalagos adathordozó miatt konstans (egy optikai lemeznél lehetőség van változó bitsebességgel felírni az adatokat, de szalag sebessége a magnóban mindig állandó, ezért a bitsebesség sem változhat). A konstans bitsebesség nem teszi lehetővé, hogy a kevésbé részlet gazdag képek lassabb, míg a részlet dús képek nagyobb bitsebességgel kerüljenek a szalagra. Emiatt ebben az esetben a minőség gyengébb, ami gyors mozgásoknál blokkosodáshoz hasonló formában meg is jelenhet a DV-re rögzített anyagnál. A HDV 1080 soros váltott soros változatát elsősorban a Sony támogatta. A HDV1080i azonban sávszélességi megfontolások miatt (hogy a DV szalagra is rögzíteni lehessen) az 1920×1080 formátumhoz képest vízszintesen
csökkentett
felbontással
dolgozik,
pontosan
1440×1080
képponttal. Azért, hogy a képarány megmaradjon a szabványos 1080-as felbontásnak megfelelő, a pixel oldal arány itt nem négyzetes, hanem 1,33. 17
Bár a váltott soros letapogatású megjelenítők kihalóban vannak, a technika még mindig él, ugyanis segítségével jelentősen csökkenthető a videó rögzítéséhez szükséges adatsebesség, miközben a minőség nem romlik észrevehetően (legalábbis lassabb mozgások esetén). Mivel a mai síkképernyős plazma, LCD kijelzők, vagy a számítógép monitorok mind progresszív megjelenítésűek, ezért a váltott soros videót előbb át kell alakítanunk. Ezt az eljárást az angol szakirodalom deinterlacingnek nevezi. A síkképernyős progresszív televíziók tartalmazzák az ezt végrehajtó áramkört, számítógépen nézve viszont gyakran jelentkezik a kép szétcsúszásának jelensége, amit az okoz, hogy a két félkép készítésének időpillanata között is történt mozgás a jelenetben. Ezt ilyenkor szoftveresen kell korrigálni a helyes megjelenítéshez. A HDV720p paraméterei megfelelnek a 1280×720 felbontású HD szabványnak. Az első piacon megjelent HDV kamkorderek csak a 24, 25 és 30 kép/másodperccel tudtak rögzíteni, később megjelentek az 50/60 Hz képfrekvenciás változatok. A digitális mozi és a webes videók elterjedésével megjelent az igény a progresszív letapogatású videókra, emiatt a HDV is befogadta a 1080p formátumot. A formátum rögzítése vagy visszajátszása azonban csak opció, nem
minden
HDV
eszköz
támogatja,
továbbá
24
és
25
vagy
30
frame/másodperc a képfrissítési képessége.
HDV SPECIFIKÁCIÓ ÖSSZEFOGLALÓ TÁBLÁZAT
Formátum Adathordozó Letapogatás
HDV 720p HDV 1080 DV vagy DVC kazetta progresszív
Kép méret arány
váltott soros
progresszív
16x9
Képpontok száma
1280 x 720
1440 x 1080
Pixel oldal arány
1.0
1.33
Videó
720p/60, 720p/30, 720p/
1080i/30
1080p/30
jelformátumok
24, 720p/50, 720p/25
(29.97),
(29.97),
18
1080p/24 1080i/25 Tömörítési eljárás A világosságjel
mintavételezése
MPEG2 Video (profile &
74.25 MHz
55.6875 MHz
level: MP@H-14/HL)
level: MP@H-14)
4:2:0
mintavételezése Kvantálási lépcsők
8 bit
száma
bitsebesség
1080p/25
MPEG2 Video (profile &
A színjelek
Tömörített videó
(23.98),
19.7 Mbit/s
25 Mbit/s
Audó tömörítési
HDV Audio MPEG-1 Audio Layer II,
eljárás
PCM
miintavételi
MPEG-1 Audio Layer II
48 kHz
frekvencia Kvantálási lépcsők
16 bit
száma Audió csatornák
Stereo (2 csatorna) 384 kbit/s, vagy 4 csatorna
száma, és bitrátája
egyenként 96kbit/s-mal
A HD MŰSORTERJE SZTÉS ADATHORDOZÓI
A
professzionális
területen
használt
szalagos megoldások és memóriakártyák nem igazán alkalmasak arra, hogy pl. HD felbontású filmeket ezeken kiadjanak, vagy az otthoni HD kamerával felvett videót hosszú távon ezen tároljuk, ugyanis ezek előállítása drága, ráadásul luxus lenne pl. egy újraírható kártyát egy filmre „elpazarolni”. Szerencsére az SDhez hasonlóan a HD felbontású videóhoz is létezik olcsón előállítható optikai 19
adathordozó. Ebből két féle jelent meg a piacon, az egyik a HD DVD, a másik a Blu-Ray Disc. A két formátum sokáig versengett egymással a nagyobb elterjedtségért. Végül 2008 elején úgy tűnt, a gyártók többsége a Blu-Ray disc mellett teszi le a voksát, a Toshiba be is jelentette, hogy abbahagyja a HD DVD lejátszók fejlesztését és gyártását. A nagyfelbontású videók optikai lemezen történő tárolását Shuji Nakamura, a College of Engineering, University of California, Santa Barbara (UCSB) professzorának fejlesztése, a kék lézer dióda tette lehetővé. Az eddigi lézereknél kisebb hullámhosszának köszönhetően a lemezen nagyobb adatsűrűség érhető el. A technológiát először a Sony kezdte el fejleszteni, és 2002-ben
Blu-ray
néven
mutatta
be
termékét. Meg
is alakult
egy
konzorcium, vagyis azon gyártók egyesülete, akik támogatják ezt a technológiát. 2009-ben 20 ilyen cég szerepel a listán, többek között az Apple Inc., a Dell Inc., Hitachi, Panasonic, Samsung, TDK, Sun Microsystems, Sharp Corporation, stb. Többeknek nem tetszett a Blu-Ray technológia, mivel ahhoz jóval költségesebb eszközök szükségesek, mint a DVD-hez, ráadásul attól teljesen különböző a formátum, ezért nincs átjárhatóság közöttük. Ezért a Warner Bros. és más mozgókép gyártók részvételével a Toshiba eldöntötte, hogy kifejlesztenek egy tömörítési technikát, amivel HD videó rögzíthető kétrétegű DVD-9 lemezre. Végül a Toshiba és a NEC közösen jelentették be az Advanced Optical Disc nevű terméket, ami aztán HD DVD-ként vonult be a köztudatba. A HD DVD és a Blu-ray disc egymással nem kompatibilisek, ez indította el a versengést, ami végül az utóbbi formátum győzelmét hozta. A két formátum összehasonlítását az alábbi táblázat mutatja. Blu-ray Disc Lézer hullámhossz
HD DVD 405nm
Tárolási kapacitás
25/50 GB
15/30 GB
Maximális adatsebesség
53,95Mbit/s
36,55Mbit/s
Maximális videó adat sebesség
40,0Mbit/s
29,4Mbit/s
Videó kódolás
H.264/MPEG-4 AVC / VC-1 / MPEG-2 Dolby Digital, DTS, Dolby Digital Plus, DTS-
Audió kódolás 20
HD, Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio
Képfelbontás
1920x1080
Kép/félkép ismétlés
24/25/30p, 50/60i
HD VIDEÓ INTERFÉSZEK Külön
kell
választanunk
a
professzionális
vagy
broadcast
területen
alkalmazott csatoló felületeket a fogyasztói piacra szánt interfészektől. Az SDI, HD-SDI, Dual HD-SDI és 3G-SDI az előbbi, míg a DVI, HDMI, Firewire az utóbbi csoportba tartozik.
BROADCA ST HD INTERFÉSZEK Kiindulási alap: az SDI
A digitális SD stúdiók legelterjedtebb interfész formátuma az SDI, melyet az ITU és az SMPTE is szabványosított. Az SDI vagyis a soros digitális interfész a videót, audiót és egyéb kiegészítő adatokat egy bitsorozatként továbbítja egyetlen koaxiális kábelen, amely BNC csatlakozóval szerelt. Segítségével kiváltható a számos hátránnyal bíró párhuzamos átvitel (időzítési problémák a különböző csatornák bitjei között, rövid áthidalható távolság, drága csatlakozó). A normál felbontású videó soros digitális interfésze 270Mbit/s (16:9 képarány esetén 360Mbit/s) adatsebességgel dolgozik. HD-SDI
Az előbbi bitráta a HD felbontású videó továbbításához kevés, emiatt annak széles körű megjelenésekor kidolgozták e csatoló felület újabb, HD képes verzióját, a HD-SDI-t, melyet szintén szabványosított az SMPTE. Ennek névleges
adatátviteli
sebessége
1,5Gbit/s.
Az
interfészen
4:2:2
mintastruktúrájú komponens jelet továbbíthatunk. Dual HD-SDI
Amennyiben még jobb minőségre törekszünk, szeretnénk RGB videót 4:4:4es
mintavételezéssel
továbbítani,
esetleg
1080
soros
50/60Hz-es
progresszív forrásunk van, az előbbi HD-SDI 1,5Gbit/s-os adatsebessége kevés
lesz.
Ekkor
kell
használnunk
az
SMPTE
372M
szabványában
meghatározott Dual HD-SDI-t, ami felfogható két párhuzamosan futó HD21
SDI összeköttetésnek, ennek megfelelően az adatsebessége is duplája lesz annak, vagyis közel 3Gbit/s. Ez az interfész tehát minden jelenlegi HD formátumot kezel, ennek ára az összetettebb kábelezés és a drágább eszközök. Az interfész két BNC csatlakozóval szerelt koaxiális kábelen kommunikál. 3G-SDI
Mára kidolgozták, és az SMPTE szabványba is foglalta az előbbi interfész sávszélességét nyújtó, de csak egy kábelt használó átviteli megoldást, ennek neve az iparban 3G-SDI lett. A Dual HD-SDI-nál kábelezést tekintve egyszerűbb, de az interfészt támogató eszközök egyelőre jóval drágábbak. Adatsebessége a HD-SDI duplája, 3Gbit/s, így akár 4:4:4 mintavételezésű RGB videót, továbbá alfa csatornát is továbbíthatunk. Elterjedtsége még nem jelentős, de a közeljövőben várható, ugyanis a nagy gyártók sorra ígérik a 3G-SDI-t
támogató
eszközeik (kamkorderek, stúdiókamerák,
mixerek,
routerek, stb.) megjelenését.
FOGYASZTÓI HD INTERFÉSZEK FIREWIRE
Az IEEE 1394 szabványú csatlakozó és nagysebességű soros adatátviteli interfész már régóta jelen van a digitális videó világában. A csatoló felület az Apple által bevezetett FireWire névről lehet ismertebb, de a Sony ugyan ezt i.Linknek
nevezi.
Az
interfész
400
vagy
800Mbit/s
adatsebességű kapcsolatot tesz lehetővé. Ez utóbbi a FireWire
800
nevet
kapta,
full
duplex
(azonos
időben
kétirányú)
adatkapcsolatot használ, és külön 9 tűs csatlakozót is kidolgoztak hozzá, ami növeli az átvitel megbízhatóságát. Az áthidalható távolság akár 100 méter is lehet, szemben a 400-as verzió 4,5 méterével. A FireWire csatlakozó megtalálható
a
legtöbb
DV/HDV
kamerán,
az
ezeket
lejátszó
stúdiómagnókon és laptopokon, ezáltal könnyű, gyors utómunkát tesz lehetővé. Az interfész fejlődése nem áll meg, a szabvány már korábban 22
rögzítette a 3,2Gbit/s sebességű átvitelt is, ezt támogató eszközök azonban egyelőre nem készültek. HDMI
High-Definition
Multimedia
Interface,
vagyis
nagyfelbontású audió és videó átvitelt biztosító csatlakozás. Az analóg, normál felbontású PAL vagy NTSC televíziózásban a SCART interfész oldotta meg a VHS magnók, DVD lejátszók, játékkonzolok összeköttetését a megjelenítővel mind audió, mind videó, mind vezérlés síkon. A HDMI ehhez hasonló lehetőségeket nyújt, de digitális, ráadásul HD minőségben. Az interfésznek több változatát kidolgozták. Az eredeti 1.0-s verzió 2002ben jelent meg. 4,9 Gbit/s sebességű átvitelre képes, 8 db 192kHz-es 24 bites hangcsatornát továbbít. Később a sávszélességet tovább növelték, a 2006-ban bemutatott 1.3-as verzió már 10Gbit/s adatsebességre képes. Támogatja az akár 48 bites színmélységet, valamint a Dolby TrueHD és DTSHD Master Audio kódolást, ami már a digitális mozifilmekhez is kielégítő lenne, az ehhez szükséges felbontás növekedés viszont csak a legújabb, 1.4es
verzióban
jelent
meg.
Ennek
legnagyobb
felbontása
4096×2160
progresszív megjelenítés, 24 Hz-es mozifilmeknek megfelelő képismétlés mellett.
23
Paraméter
1.0
1.3
Maximális sávszélesség 165MHz Maximális adatsebesség
4.95Gbit
Maximális videó adatsebesség
3.96Gbit
/s /s
Legnagyobb színmélység
24 bit
1.4 340MHz (a lefelé kompatibilitás
340MHz
miatt)
10.2Gbit/s
10.2Gbit/s
8.16Gbit/s
8.16Gbit/s
36 bit (48 bit
48 bit
opcionálisan)
A HDMI négyféle csatlakozót használ: - Type
A:
a legelterjedtebb
változat,
a
csatlakozó
19
pines.
Elektromosan kompatibilis a single-link DVI-D interfésszel. Minden SD és HDTV formátum átvitelére alkalmas. -
Type B: 29 lábbal szerelt, sávszélessége az előző típus duplája. 3840×2400
felbontású
kép
átvitelére
képes.
Jelentősége
valószínűleg csak később lesz, ha a megfelelő megjelenítők elterjednek a piacon. - Type C: minicsatlakozó, ugyan úgy 19 pinnel, mint a Type A, de annál kisebb méretben. Elsősorban hordozható eszközöknél kap szerepet. A Type A és Type C csatlakozók közötti összeköttetéshez egy speciális kábelt kell használnunk, ugyanis a lábak sorrendje árnyékolási problémák miatt nem azonos. -
Type D: szintén kisméretű, de 19 pines csatlakozó. Csak a HDMI 1.4-es változata definiálja. Méretei a mini USB csatlakozóéhoz nagyon hasonlóak.
A HDMI HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) védelemmel ellátott,
24
vagyis
titkosítható
az
interfészen
áthaladó
adatfolyam.
Ez
lehetőséget biztosít a film forgalmazóknak a kiadott DVD-k vagy Blu-ray lemezek másolásvédelmének fokozására. DVI
Digital Visual Interface, ahogy a neve is mutatja, videó
átvitelre
tervezett
Kifejlesztésének
csatoló
felület.
célja,
kompromisszummentes
hogy
digitális
átvitelt
lehessen létrehozni a számítógép és annak monitora
között.
Elsősorban
tehát
nagyfelbontású LCD monitorokhoz alakították ki, emiatt audió átvitelre nem alkalmas. Bizonyos változata kompatibilis a HDMI interfésszel, azonban a hangátvitelre
ilyenkor
egy
független
megoldás
szükséges.
A
DVI
sávszélessége single-link kapcsolat esetén a HDMI-hez hasonlóan 165MHz, amennyiben ez kevés, egy második link is átvihet biteket megosztva az elsővel. Így az adatsebesség már 1,65Gbit/s. A DVI négyféle csatlakozótípust definiál: - DVI-D: csak digitális adatátvitel - DVI-A: csak analóg jelátvitel (ekkor a megfelelő átalakítóval az analóg VGA bemenetű monitorokhoz is használható) - DVI-I:
mindkét
átvitelhez
szükséges
lábak
megtalálhatóak
a
csatlakozóban. - DVI-M1: az előzőeken túl még USB átvitelt is biztosít. A
csatlakozó
mindkét
(analóg
és
digitális)
átvitel
esetén
29
lábat
tartalmazhat. Ezek a három színnek megfelelő csatornák, tápellátás a monitor készenléti állapotához, órajel, árnyékolás, földelés, továbbá analóg szinkron, analóg földelés és a három analóg színcsatorna.
25
NAGYOBB FELBONTÁS, NAGYOBB KÉPPONTSŰRŰSÉ G, NAGYOBB KÉPZAJ Az
emberi
szem
képes
hozzászokni
az
erős
fényintenzitás
változáshoz, úgy, mint erős napfényből egy besötétített szobába történő átmenet. Rövid adaptáció után ugyan olyan jól látunk mindkét szituációban. Sőt, akár egyetlen lux megvilágítás mellett (ami kb. megfelel a telihold fényének) képesek vagyunk tájékozódni. A kamera ezzel szemben gyenge fényviszonyok között jóval kevésbé érzékel, a képe zajos lesz. Amennyiben a kamerán található erősítést (Gain) bekapcsoljuk, a helyzet még rosszabb lesz, ugyanis nem csak a hasznos beeső fény által generált elektromosságot, hanem vele együtt a képre kerülő zajok erősségét is növeljük. Minél nagyobb a kamera képérzékelőjének pixelsűrűsége, vagyis minél kisebbek az egyes képpontok, annál inkább kell számolnunk a gyenge megvilágításnál képre kerülő zajjal. Így van ez a filmes fotózás esetén is. A jelenségen
a
képérzékelő
fizikai
méretének
természetesen konstans képpontszám mellett.
növelésével
segíthetünk,
Erre gyakran a kamera
mérete vagy a képérzékelő árának növekedése miatt nincs lehetőség. Tipikusan HD kamerák esetén áll elő az a helyzet, hogy az SD kamera képérzékelőjével megegyező méretű, de sokkal több effektív képpontot tartalmazó CCD vagy újabban akár CMOS érzékelőt kell használnunk. Mivel ennek a fizikai mérete ugyan akkora, mint SD esetben, de jóval több képpontot tartalmaz, azok természetesen jóval sűrűbben helyezkednek el, ami azt jelenti, hogy kisebb lesz a méretük, kevesebb fény esik rájuk egységnyi idő alatt. Ebből adódóan a zajokra is sokkal érzékenyebb lesz egy HD felbontású kamera. Ha ilyennel dolgozunk, még fontosabb a megfelelő megvilágítás, hiszen gyenge fényviszonyok között esetenként nagyon rossz minőségű képet kaphatunk. A fogyasztói piacra szánt HD kamerákba ráadásul gyakran kisebb képérzékelőt építenek, hogy az árát leszorítsák, ami még extrémebb pixelsűrűséget eredményez, természetesen még jelentősebb képzaj mellett. 26
Az MPEG alapú tömörítési eljárások a kompresszió során felhasználják a képek közötti redundanciát. A képzaj viszont véletlenszerűen helyezkedik el a képen, emiatt a tömörítés során nem fog kiátlagolódni, hanem hozzáadódik a hasznos képtartalomhoz, rontva annak minőségét. A HD kameráknál gyenge megvilágítás esetén jelentkező képminőség romlás problémájára a Sony kidolgozta az Exmor R technológiát. Ennek segítségével a kamera még akár egy gyertya fényénél is megfelelő képminőséget ad. A technológia lényege a „hátulról megvilágított” CMOS struktúra. Ez a front megvilágítású CMOS érzékelőkhöz képest kb. kétszer érzékenyebb, de alacsonyabb képzaj mellett. A Sony 2009-ben mutatta be ilyen „back-illuminated” CMOS szenzorral szerelt kameráit, a HDR-XR500V-t és a HDR-XR520V-t. A
normál
„front”
megvilágítású
CMOS
érzékelő esetén az összegyűjtött fény több huzalozás rétegen halad keresztül, mire eléri
a
fotodiódákat,
feszültséggé. HD Front megvilágítású CMOS szenzor (www.sony.net)
ahol
átalakul
A
kamerák
esetén,
a
felbontás
növelésével csökken a képpontonkénti fényérzékeny terület mérete, ráadásul a fémhuzalozás pedig sűrűsödik,
hogy
a
megnövekedett
kiolvasási
sebességet biztosítani tudja. Emiatt az összegyűjtött fénynek csak kisebb hányada éri el a fotodiódákat. Az Exmor R technológiájú CMOS érzékelőkben az egyes rétegek felcserélve helyezkednek el. Ennek köszönhetően a beeső fényt nem gátolja a fémhuzalozás réteg, annak jóval nagyobb hányada éri el a fényérzékeny fotodiódákat. A technológia sok kihívás elé állította a fejlesztőket, pl. képzaj, gyenge jel/zaj arány vagy sötét áram. Ezeket később sikerült kiküszöbölni.
27
Hátsó megvilágítású CMOS szenzor (www.sony.net)
Az Exmor R mellett kidolgozták még az Exmor technológiát is, szintén a CMOS szenzorokhoz. Ennek lényege a kétszeres zajcsökkentés, azt az A/D átalakítás előtt, és után is elvégzi az elektronika, ezáltal sokkal jobb képminőséget biztosítva. Az Exmor technológiát alacsonyabb árú, HDV kamkorderekben is fellelhetjük, ilyen például a Sony HVR-Z7U.
Ahogy láthatjuk, a HD már a professzionális és az amatőr videós körökben is egyre jobban terjed, sorra jelennek meg a HD minőségben sugárzó televíziók, a műsorok jelentős része is így készül, ráadásul a filmes szakmában is megvetette a lábát. A nagyfelbontással járó technikai problémákra a gyártók sorra hozzák ki a megoldásokat, egyre jobb és jobb minőségű valósághű képrögzítést eredményezve ezzel. Szembe kell tehát néznünk a ténnyel, előbbutóbb nem kerülhetjük ki az átállást a HD-re, érdemes minél előbb utánajárni a lehetőségeknek.
28
