Hajotusstandardi , skannausmuoto - televisiolähetys- ja videotallennusstandardin ominaisuus, joka määrittää kuvarivien lukumäärän, kuvanopeuden ( kentät ) ja skannaustilan. Televisioskannausta ei käytetä vain televisiossa , vaan myös muilla tietojen näyttämistä vaativilla alueilla, mukaan lukien tietokonenäytöt . Siksi hajoamisstandardit koskevat tietokonegrafiikkaa ja digitaalisia videoliitäntöjä. Tuloksena olevan kuvan resoluutio ja televisiokanavien käyttämä kaistanleveys riippuvat hajotusstandardista .
Hajotusstandardia kuvaavat juovien määrä, kuvanopeus ja käytetyn skannauksen tyyppi.
Tärkeimmät hajoamisstandardit ovat CCIR :n vuonna 1952 hyväksymä eurooppalainen 625/50 [1] ja amerikkalainen 525/60 , jonka FCC :n vuonna 1940 koolle kutsunut kansallinen NTSC-I-komissio hyväksyi Yhdysvalloissa vuonna 1941 . [Huomautus 1] . Ensimmäisessä kuva lähetetään 625 juovalla 2 puolikehyksessä (288 ruudun aktiivisessa osassa) toistotaajuudella 50 Hz [2] ja toisessa 525 juovalla 60 taajuudella. kenttiä sekunnissa. Hajotusstandardit, jotka ovat olemassa tähän päivään asti, ovat peräisin katodisädeputkien aikakaudelta, ja niissä on näiden tekniikoiden merkki. Ne sisältävät tyhjennysalueen , joten kunkin standardin rivien määrä ylittää kuvan rakentamiseen todellisuudessa osallistuvien rivien määrän. Osa linjoista muodostettiin vaakasuuntaisen käämin tyhjäkäynnillä pystypyyhkäisyn käänteisen iskun aikana, ja ne pakotettiin sisällyttämään standardiin, joka itse asiassa heijastaa vaakasuuntaisten pyyhkäisyjaksojen kokonaismäärää yhtä pystypyyhkäisyjaksoa kohti. Venäjällä GOST 7845-79 [3] mukaisesti hyväksytyssä eurooppalaisessa hajotusstandardissa 625 lähetetystä rivistä vain 576 on aktiivisia, joten tietokonegrafiikassa tämä hajottelustandardi vastaa resoluutiota 576i ( amerikkalaisessa 480i standardi).
Analogisten televisiojärjestelmien juovien lukumäärä valittiin sen perusteella, että lomitetulla pyyhkäisyllä sen tulisi olla pariton ja progressiivisella pyyhkäisyllä parillinen [4] . Vaaka- ja pystyskannausjärjestelmien suunnitteluun liittyy niiden toimintataajuuksien moninkertainen suhde vakaan toiminnan takaamiseksi. Tällaisilla suhteilla, jotka vastaavat alkulukuja , juovataajuus voidaan saada käyttämällä suhteellisen yksinkertaisia kehyksen peräkkäisten kertolaskujen ketjuja. Tämä lähestymistapa olettaa tiukan matemaattisen suhteen rivien lukumäärän ja standardin kehysnopeuden välillä, joten useimpia standardeja luotaessa käytettiin kokonaislukujen tuloja, jotka eivät ylitä 7. eri maissa, joilla on erilaiset energiateollisuuden parametrit .
Neljä viimeistä suhdetta koskevat analogista teräväpiirtotelevisiota, joka toimi joissakin maissa ennen nykyaikaisten digitaalisten HDTV-standardien tuloa [14] . Nykyaikaiset teräväpiirto-digitaalitelevisiojärjestelmät, jotka perustuvat aikaisempiin analogisiin, ottavat huomioon vain 720 ja 1080 aktiivista linjaa. Lisäksi numeerinen monikertaisuus lisää koodauksen mukavuutta digitaalisissa standardeissa.
Kuvataajuutta valitessaan hajoamisstandardien kehittäjät ohjasivat ihmisen visuaalisen analysaattorin fysiologisia ominaisuuksia ja globaalia kuvaamisen ja projisointitaajuuden standardia, joka vastaa 24 kuvaa sekunnissa [15] . Televisiojärjestelmien kuvataajuus valittiin mahdollisimman lähelle elokuvastandardeja telefilmiprojektoinnin mukavuuden vuoksi . Samaan aikaan useimpien analogisten standardien lomitus oli kompromissi näytön välkkymisen näkyvyyden ja videosignaalin käyttämän kaistanleveyden välillä. Välkyntätaajuuden kaksinkertaistuminen verrattuna kehystaajuuteen, joka on fysiologisen näkyvyyden kynnyksen alapuolella, saavutettiin siirtämällä parillisia ja parittomia juovia peräkkäin kahdessa kentässä yhden kehyksen sijasta [15] . Myös 625/50- ja 525/60-järjestelmien kenttätaajuus määräytyy elektronisuihkutekniikan avulla. Pidettiin kätevämpää suunnitella pystysuuntaisia pyyhkäisygeneraattoreita , joiden taajuus on lähellä teollisuuden vaihtovirran taajuutta . Siksi amerikkalaisessa hajottelustandardissa puolikehyksen taajuus on 60 Hz ja eurooppalaisessa - 50. Samanaikaisesti molemmat standardit tarjoavat suunnilleen saman videosignaalin kaistanleveyden samanlaisten vaakasuuntaisten pyyhkäisytaajuuksien vuoksi: 15625 Hz ja 15734 Hz [Huom. 4] . NTSC - väritelevisiojärjestelmän käyttöönoton myötä tämän järjestelmän yhteydessä käytetyn amerikkalaisen hajottelustandardin kehysnopeus pieneni 29,97 kuvaan sekunnissa. Tämä vaadittiin NTSC:n luonteen vuoksi, jonka apukantoaallon taajuuden on oltava kehystaajuuden kerrannainen, eikä se vaikuttanut yhteensopivuuteen 30 kehykselle suunniteltujen mustavalkotelevisioiden kanssa [16] .
Erilaisissa hajotusstandardeissa voidaan käyttää sekä lomitettua että progressiivista skannausta. Ensimmäiset televisiojärjestelmät, erityisesti mekaaniset, käyttivät progressiivista pyyhkäisyä. Lomitus ilmestyi ensimmäisen kerran varhaisessa amerikkalaisessa 343/60-järjestelmässä, ja siitä on sittemmin tullut standardi kaikille lähetysjärjestelmille. Rajoitettua kanavaa pitkin lähetettävien ilmeisten etujen ohella lomitetulla skannauksella on kuitenkin useita kohtalokkaita haittoja, jotka heikentävät kuvanlaatua ja renkaiden näkökykyä. Teräväpiirtotelevisiojärjestelmien tulo ja HDTV :n parantaminen mahdollistivat monissa tapauksissa lomitetun skannauksen luopumisen edistyneemmän progressiivisen järjestelmän hyväksi. Jälkimmäisen käyttö johtaa lähetettävän tiedon määrän kaksinkertaistumiseen, eikä se ole aina hyväksyttävää lähetykseen. Sitä vastoin tietokoneen videoliitännät käyttävät vain progressiivista skannausta vähentämään väsymystä tietokoneen pitkäaikaisen käytön aikana .
| Vakio | Esittelyvuosi | Rivien lukumäärä |
Kuvataajuus , Hz |
Videon kaistanleveys , MHz |
Videomodulaatio | Äänikantoaallon modulaatio _ |
Perinteinen värijärjestelmä |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 1936 | 405 | 25 | 3 | positiivinen | amplitudi | b/w |
| B | 1950 | 625 | 25 | 5 | negatiivinen | taajuus | PAL / SECAM |
| C | 1953 | 625 | 25 | 5 | positiivinen | amplitudi | b/w |
| D | 1948 | 625 | 25 | 6 | negatiivinen | taajuus | PAL / SECAM |
| E | 1949 | 819 | 25 | kymmenen | positiivinen | amplitudi | b/w |
| F | 819 | 25 | 5 | positiivinen | amplitudi | b/w | |
| G | 625 | 25 | 5 | negatiivinen | taajuus | PAL / SECAM | |
| H | 625 | 25 | 5 | negatiivinen | taajuus | PAL | |
| minä | 1962 | 625 | 25 | 5.5 | negatiivinen | taajuus | PAL |
| J | 1953 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negatiivinen | taajuus | NTSC |
| K | 625 | 25 | 6 | negatiivinen | taajuus | PAL / SECAM | |
| K' | 625 | 25 | 6 | negatiivinen | taajuus | SECAM | |
| L | 1970-luku | 625 | 25 | 6 | positiivinen | amplitudi | SECAM |
| M | 1941 | 525 | 30 (29,97) | 4.2 | negatiivinen | taajuus | NTSC , PAL (Brasilia) |
| N | 1951 | 625 | 25 | 4.2 | negatiivinen | taajuus | PAL |
Jotkut standardit, jotka ilmestyivät samanaikaisesti nykyisten kanssa, eivät voineet kilpailla yleisimpien kanssa ja lakkasivat olemasta. Niinpä Isossa- Britanniassa vuosina 1936-1985 käytettiin BBC - 1-standardia 405 rivin hajotuksella ja lomituksella 50 kentän taajuudella sekunnissa [1] . Kun Iso-Britannia hyväksyi vuonna 1964 nykyaikaisen yleiseurooppalaisen 625 juovan standardin, molemmat järjestelmät olivat rinnakkain Isossa-Britanniassa, Irlannissa ja joissakin kaapeliverkoissa Hongkongissa , kunnes vanhalle standardille julkaistujen televisioiden käyttöikä oli lopussa. Ranskassa on vuodesta 1949 lähtien otettu käyttöön hajottelustandardi 819 juovalle samalla kuvanopeudella lomitetun skannauksen osalta [12] . Aktiivisia linjoja oli 737, joten sen nykyaikainen nimitys 737i löytyy joskus. Tätä standardia käytettiin mustavalkotelevisiossa vuoteen 1984 asti Ranskassa TF-1- kanavalla ja Monacossa , ja se oli maailman ensimmäinen teräväpiirtostandardi. Tällä hetkellä mainittuja standardeja ei sovelleta, koska ne eivät ole yhteensopivia yleiseurooppalaisen standardin kanssa. Lisäksi ranskalaisen standardin rivimäärällä ei ole yhtä kuvanopeuden kerrannaista, mikä heikentää järjestelmän vakautta.
Televisiosignaalin pitkien etäisyyksien lähettämisen vaikeudet ja vaaka- ja pystypyyhkäisygeneraattoreiden monimutkaisuus teki tarpeettomaksi valmistaa monistandardilaitteita, jotka pystyvät toistamaan eri hajoamisstandardien videosignaaleja. Ennen digitaalisten lähtölaitteiden tuloa kaikki televisiot tukivat vain yhtä resoluutiostandardia, ja toisen standardin mukaisen videosignaalin katsomiseen vaadittiin saman standardin mukainen näyttö . Muuten näytöllä näkyi välkkyviä raitoja kuvan sijaan. Televisiostudiot, jotka lähettävät uudelleen TV-signaalia tai ostavat videotallenteen vieraalla standardilla, käänsivät ne omakseen, aluksi käyttämällä optista muuntamista, mikä heikensi kuvanlaatua merkittävästi [18] [19] . Kvartsiviivelinjoihin tai ferriittimuistiin perustuvien elektronisten interpolointitekniikoiden tulo on mahdollistanut muuntamisen laadun parantamisen, koska se ei vaatinut optisen kuvan uudelleenkuvaamista [18] . Joka tapauksessa vain paikallista yleisradiostandardia vastaava videosignaali voisi päästä lähetykseen.
Analogisen magneettisen videotallenteen kanssa ei ollut vähemmän vakavia ongelmia eri hajoamisstandardien yhteensopivuuden suhteen . Riippumatta tallennustavasta - poikkiviiva tai vino viiva - jokainen televisiokenttä tallennetaan magneettipäiden lukumäärän kerrannaisella . Yleisimmissä kotitalouksien VHS- ja Betamax -formaateissa yksi kenttä tallennettiin yhdellä videopäärummun puolikierroksella. Seurauksena on, että sekunti eurooppalaisen hajoamisstandardin mukaista videota tallennetaan 50 raidalle, jotka on "piirretty" päillä magneettinauhalle rummun 25 kierrosta varten. Samapituinen amerikkalaisen standardin mukainen videosignaali vaatii 60 saman levyistä raitaa. Siksi magneettinauhan siirtonopeudet saman formaatin, mutta eri standardeille suunnitelluissa videonauhureissa vaihtelivat. Esimerkiksi VHS -videomuodossa nauhan vakionopeus 25 fps:llä oli 2,339 cm/s ja 30 fps:llä 3,335 cm/s. Tämän seurauksena BVG:n erilainen pyörimisnopeus eri hajoamisstandardien mukaan. Jälkimmäinen on välttämätön "lineaarisen korrelaatioperiaatteen" noudattamiseksi, mikä tarkoittaa vierekkäisten videoraitojen horisontaalisten tahdistuspulssien samanvaiheista järjestelyä [20] .
Tämän seurauksena useimmat VCR-malleista valmistettiin kahdessa versiossa, jotka on suunniteltu tietylle alueelle ja jotka olivat täysin yhteensopimattomia. Sama videokasetti riitti eri standardeilla äänitettynä eri aikoihin. VHS-kasetit saivat nimen "E-180" "eurooppalaisille" laitteille ja "T-120" "amerikkalaisille". Ne sisälsivät vastaavasti 3 ja 2 tuntia videota suunnilleen samanpituisella nauhalla. Huolimatta saman formaatin "tyhjien" kasettien täydellisestä vaihtokelpoisuudesta, joka soveltuu millä tahansa laitteella nauhoitettaviksi, yhdelle hajotusstandardille tarkoitetulla videonauhurilla tehtyä videotallennusta ei voitu toistaa samalla toista standardia varten tarkoitetulla videonauhurilla. Sama koskee kaikkia ammattivideonauhureita: esimerkiksi Betakam- muodossa magneettinauhan nopeus eurooppalaisella hajoamisstandardilla on 10,15 cm / s, kun taas amerikkalaisella se on 11,86 [21] . Nauhareittien mekaaniset erot tekivät monistandardisten videonauhurien luomisen mahdottomaksi, vaikka 1980-luvun alussa useimmat laitteet tukivat helposti mitä tahansa väritelevisiojärjestelmää . Tämä ei koskenut dekompositiostandardeja, ja niiden yhteensopivuusongelmat jäivät ratkaisematta digitaalisen videotallenteen tuloon asti [21] . Optisia videolevyjä , jotka perustuvat digitaalisiin standardeihin ja joilla ei ole magneettisen tallennuksen segmentointia, voidaan toistaa millä tahansa muotoisella laitteella riippumatta tallennetun kuvan hajottamista koskevasta standardista.
Mielenkiintoinen tosiasia on, että VHS ja S-VHS ovat ainoat formaatit, joissa on sama mekaniikka sekä 25 että 30 fps standardeille, eli vastaavan tallenteen toistamiseen riittää BVG:n nauhanopeuden ja nopeuden muuttaminen. Monistandardiset (525/30 ja 625/25) VHS-videonauhurit eivät olleet harvinaisia Euroopassa, mutta täysin tuntemattomia Yhdysvalloissa. .
Kuluttajille tarkoitettujen digitaalisten videonauhureiden ja videolevyjen ilmaantuminen, joilta puuttui hajoamisstandardien yhteensopivuusstandardit, vaati televisioiden monipuolisuutta, joilla tallennettuja elokuvia katsellaan. Kaikki nykyaikaiset televisiot ja näytöt valmistetaan monistandardeina, eli ne tunnistavat automaattisesti tulovideosignaalin hajoamisstandardin ja siirtyvät tätä standardia vastaavaan tilaan [22] . Ne soveltuvat analogisten ja digitaalisten televisio-ohjelmien katseluun millä tahansa resoluutiostandardilla. Toistaiseksi lähetys tietyllä alueella voidaan kuitenkin suorittaa vain asianomaisten lakien ja asetusten mukaisessa hajottelustandardissa [3] . Siksi mikä tahansa videosignaali, joka ei täytä hyväksyttyä hajoamisstandardia, muunnetaan välttämättä tälle standardille ennen lähettämistä [17] .
Nykypäivän digitaaliaikana analogisen television lähetysstandardit ja videoaaltomuoto pidetään samoina, jotta CRT-televisiot voivat vastaanottaa kuvia. Laajennusstandardi sisältää juovien ja kenttien määrän lisäksi myös tällaisten televisioiden pyyhkäisygeneraattoreiden vaatimien tahdistuspulssien ja sammutuspulssien lukumäärän ja muodon. Viimeisimmät HDTV-teräväpiirtotelevisiossa käyttöönotetut hajottelustandardit tarjoavat vain digitaalisen kuvansiirron, mutta mahdollistavat silti osan signaalista vievien sammutus- ja synkronointipulssien lähettämisen. Tätä osaa kutsutaan digitaaliseksi pimennysalueeksi. Kaksi suurta HDTV-standardia sisältävät 720 ja 1080 juovaa puolikuvataajuuksilla 50 ja 60 Hz [13] . Lisäksi on valittavissa lomitettu ja progressiivinen (progressiivinen) skannaus.
Teräväpiirto- ja Ultra High Definition -digitaalitelevision hajoamisstandardit| Hajoamisstandardi | Skannata | Resoluutio, pikselit |
Kuvasuhde | Kuvataajuus, Hz | Sovellus | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| kehys | pikseli | |||||
| 720p | progressiivinen | 1280x720 | 16:9 | 1:1 | 24, 50, 59,94 | HDTV , BD , HD DVD , HDV |
| 960x720 | 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 | lomitettu | 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 | progressiivinen | 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 | progressiivinen | 3840×2160 | 16:9 | 1:1 | 23,976, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60, 120 | HDTV 1 |
| 4320p | progressiivinen | 7680×4320 | 16:9 | 1:1 | 23,976, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60, 120 | UHDTV2 , Super Hi Vision |
Digitaalisen television ja videon hajoamisstandardien ilmaisemiseksi käytetään lyhyttä merkintää, joka ilmaisee signaalin juovien lukumäärän, pyyhkäisytilan ("p" tai "i") ja joskus kuvanopeuden kauttaviivalla . Esimerkiksi 1080i/25 tarkoittaa, että kuva on lomitettu 1080 aktiiviseen juovaan kenttätaajuudella 50 Hz ja kuvataajuudella 25 Hz tai 720p/50, mikä tarkoittaa, että kuva on lomitettu 720 aktiiviseen juovaan kuvataajuudella 50 Hz.