Telewizja cyfrowa - Telewizja wysokiej jakości (HDTV)

Jakość obrazu w eksploatowanych obecnie systemach telewizji programowej jest niska. Uzyskanie jakości dorównującej obrazowi filmowemu staje się obecnie technicznie możliwe. Obraz w telewizji wysokiej jakości (HDTV - High Definition Television) musi zapewniać uzyskanie nieporównywalnie większego niż dotychczas wrażenia realności. W tym celu musi on być wydłużony w poziomie, o znacznie większej powierzchni i zasadniczo zwiększonej rozdzielczości. Wymaga to zmiany podstawowych parametrów procesów analizy, transmisji i syntezy obrazu, a w szczególności zwiększania liczby linii (powyżej 1000), większej częstotliwości pola (ze względu na migotanie) i znacznie szerszego pasma sygnałów wizyjnych. Wprowadzenie telewizji wysokiej jakości musi więc być związane z całkowicie nowym, różnym od dotychczasowych standardem telewizyjnym.

Eksploatowane obecnie systemy telewizji programowej powstały (jako monochromatyczne) przed mniej więcej 40 laty. Przyjęte wtedy podstawowe parametry standardów telewizyjnych - przede wszystkim liczba linii , kształt obrazu, częstotliwość powtarzania i sposób wybierania - wynikały głównie z technicznych możliwości realizacji torów telewizyjnych, bardzo silnie ograniczonych ówczesnym stopniem rozwoju elektroniki. Parametry te zostały zachowane ze względu na kompatybilność w stosowanych współcześnie systemach telewizji kolorowej, co powoduje, że jakość obrazów telewizyjnych, które można oglądać na całym świecie, jest niska np. w porównaniu z jakością-również dwuwymiarowego-obrazu kinowego.

Oceniając jakość obrazu reprodukowanego porównujemy wrażenia, które wywołuje on w naszej świadomości, z wrażeniami, które odbieralibyśmy przy bezpośredniej obserwacji np. meczu piłkarskiego. Dlatego podstawowym ogólnym kryterium oceny powinno być tzw. wrażenie realności, które polega na tym, iż wydaje się nam, że uczestniczymy w wydarzeniach oglądanych na ekranie. Obraz oryginalny wypełnia całość naszego pola widzenia; ruchami głowy i oczu wybieramy aktualnie najbardziej interesujący nas fragment tego obrazu (np. ten, w którym znajduje się piłka). Dla uzyskania możliwie dobrego wrażenia realności reprodukowany obraz musi być dostatecznie duży, wystarczająco jasny, ostry (tj. umożliwiający dostrzeganie szczegółów), dostatecznie dobrze oddający barwy i ruch obiektów, stabilny, nie migoczący oraz pozbawiony zauważalnych zniekształceń geometrycznych i zakłóceń. Osiągnięcie wrażenia pełnej realności prawdopodobnie nigdy nie będzie możliwe. Jednak ogromne postępy w technologii i technice elektronicznej umożliwiają już obecnie tworzenie torów telewizyjnych zapewniających uzyskanie nieporównywalnie większego niż dotychczas wrażenia realności syntetyzowanych obrazów; niestety przetwarzanie informacji o świetle w takich torach nie może odbywać się zgodnie z zasadami istniejących standardów telewizyjnych.

Pole widzenia człowieka ocenia się kątowo: kąt widzenia w poziomie jest większy niż w pionie. Format obrazu określa się stosunkiem w jego szerokości w do wysokości h.

a - w telewizji standardowej, b - w telewizji panoramicznej, c - w szerokokątnej telewizji okularowej [18]

Tablica 11.1. Formaty obrazu; szerokość -w , wysokość -h [18]

Dla porównania w kinematografii wprowadzono film panoramiczny 35 mm z klatkami obrazów o stosunku w/h = 5,54/3 = 1,85, w telewizji proponuje się 5/3 = 1,67 (Japonia) i 43:32 = 16/9 = 1/78 (CCIR).

Obraz telewizyjny standardowy składa się z 576 czynnych (świecących) linii o określonej rozdzielczością szerokości. Linie te na dużym ekranie stają się widoczne nawet z dużej odległości na niepobudzanej do świecenia jego powierzchni. Większe rozmiary ekranu powodują, że linie pobudzane do świecenia przez plamkę elektronową kineskopu tracą na jasności w zależności od położenia u góry, w środku i u dołu ekranu. Powoduje to migotanie światła na obrazie. Zjawiska te obserwuje się wyraźniej na dużych ekranach kineskopów. Aby uniknąć tych efektów w obecnym standardzie telewizji 625 linii/ obraz i 25 obrazów /s stosuje się w odbiornikach z dużym kineskopem pionowe odchylanie z dwukrotnie większą (100 Hz) częstotliwością. Daje to odtwarzany obraz nie migotający z 2 x 576 liniami, przy czym każda linia jest powtórzona dwukrotnie (rozdzielczość pionowa obrazu odpowiada tylko 576 liniom czynnym). Dalszą poprawę jakości telewizji usiłuje się uzyskać przez stosowanie kineskopów z ekranem płaskim, prostokątnym o proporcjach 16:9, z dwukrotnym zwiększeniem rozdzielczości poziomej i pionowej przez zwiększenie liczby linii czynnych na obraz do 1152 (1250 wszystkich linii) i liczby obrazów na sekundę 25 lub 50. Taka telewizja nazywa się HDTV (ang. High Definition Television - telewizja o wielkiej rozdzielczości). Telewizja HDTV ma być cyfrową i pracować w systemie HD-MAC, różniącym się od systemów PAL i SECAM. Emisji HD-MAC nie można więc odbierać odbiornikami systemu PAL i SECAM.

W okresie przejściowym, od telewizji standardowej do telewizji HDTV, wprowadza się telewizję o ulepszonej rozdzielczości IDTV (ang. Improved Definition TV), o rozszerzonej rozdzielczości EDTV (ang. Extended Definition TV) i szerokokątną telewizję okularową. Do tych rodzajów telewizji należy system PALplus. Opracowano go, aby umożliwić posiadaczom odbiorników PAL z ekranem 4:3 odbiór telewizji szerokoekranowej, a posiadaczom odbiorników PALplus z kineskopem 16:9 odbiór obrazów panoramicznych.

HDTV wymaga również lepszej jakości odtwarzania barw oraz zmniejszenia wpływu wszelkich zniekształceń i zakłóceń w całym torze telewizyjnym na jakość obrazu. HDTV jest związana w znacznym stopniu z wprowadzeniem nowych lub zmodyfikowanych sposobów analizy i syntezy, a w bardzo znacznym stopniu sposobów transmisji sygnałów. Rozwiązanie wszystkich występujących w HDTV problemów wymaga wprowadzenia zupełnie nowego standardu telewizyjnego.

Standard HDTV

Telewizja o wielkiej rozdzielczości HDTV (nazywana również Telewizją Wysokiej Jakości, Telewizją Dużej Wierności) ma w przyszłości zastąpić dotychczasowe systemy telewizyjne NTSC, PAL i SECAM. Oparto się na następujących ustalonych międzynarodowo (CCIR 801, EBU 3271-E, 1993 r.) zaleceniach:

stosuje się kineskopy o ekranach w formacie: szerokości w do wysokości h jak 16:9, o przekątnej do ok. 1270 mm ( 50 cali)
liczba linii w obrazie 1250 w tym 1152 czynnych. Czas kreślenia jednej linii 32ms, kreślenie międzyliniowe 2:1, częstotliwość poziomego odchylania (linii) 31,25 kHz
liczba obrazów na sekundę 25. Częstotliwość pionowego odchylania 50 Hz częstotliwość obrazów 25 Hz, półobrazów 50 Hz
optymalna odległość oglądania równa trzy- do czterokrotnej wysokości (3-4 h)

Analogowe sygnały wizyjne

sygnał luminancji: Y= 0,299 R + 0,587 G + 0,114 B
sygnał różnicowy koloru: CR = 0,173 (R- Y)
sygnał różnicowy koloru: CB = 0,564 (B-Y)
pasmo sygnałów wizyjnych ma szerokość do 30 MHz;

Cyfrowe sygnały wizyjne

całkowita liczba próbek w linii luminancji 2304, sygnałów różnicowych koloru 2 x 1152
liczba próbek w czynnej linii luminancji 1920, linii sygnałów różnicowych koloru 2 x 960
kwantowanie liniowe ze słowami 8- lub 10-bitowymi
częstotliwość próbkowania sygnału luminancji 72 MHz (32 x 2,25 MHz), sygnałów różnicowych koloru 36 MHz (16 x 2,25 MHz)
szybkość bitowa strumienia cyfrowego luminancji 576 Mbit/s, sygnałów różnicowych koloru 2 x 288 Mbit/s i całkowitego strumienia cyfrowego wizji 1152 Mbit/s.

Szerokość pasma częstotliwości zajmowanego przez sygnały wizyjne telewizji HDTV stwarza trudności ich przesyłania i rejestracji. Telewizja HDTV musi posługiwać się nadajnikami pracującymi w zakresie częstotliwości SHF.

O stronie:

Ciekawe linki:

Telewizja cyfrowa - prostsze niż myślisz