Йохансон
25.06.2003, 15:58
DVD имеет возможность воспроизводить видео почти студийного качества. Качество DVD значительно лучше качества видеозаписи формата VHS (привычные нам всем кассеты для бытовых магнитофонов).
DVD-Video упаковывается с цифровой мастер-ленты на студии в формат MPEG-2. Это сжатие с потерями удаляет избыточную информацию (вроде статических областей изображения) так, что это кодирование малозаметно человеческому глазу. В результате перегонки видео, особенно если оно содержит быстро изменяющееся изображение, иногда может содержать "артефакты" (локальные искажения) и видеошум в зависимости от качества обработки видеосигнала и степени сжатия. При средней скорости передачи данных 3.5 мегабит/сек., искажения сжатия иногда могут быть заметны. Более высокие скорости передачи данных почти исключают появление искажений. Однако при кодировании материалов для DVD обычно применяются потоки 4-7 мегабит/сек. Для справки - на мастер-ленте скорость передачи данных составляет 6 мегабайт/сек. Так как технология сжатия MPEG все время совершенствуется, более высокое качество изображения достигается на меньших скоростях передачи данных.
Видео на DVD иногда содержит видимые искажения вроде цветных полос и размытостей. Важно понять, что термин "артефакт" относится к тому, что первоначально не было представлено в изображении. Артефакты иногда вызываются недостаточным качеством упаковки, но чаще - плохо настроенными соединениями компонентов видеосистемы, электрическими помехами, зернистостью пленки, неисправностью воспроизводящего устройства, ошибками чтения диска, и т.д. Большинство дисков DVD не имеет видимых артефактов.
Подробнее о видео
Диск имеет одну дорожку (поток) сжатого цифрового видео MPEG-2 постоянной пропускной способности (CBR) или переменной пропускной способности (VBR). Используется ограниченная версия MPEG-2 Main Profile в Main Level (MP@ML). Также поддерживается SP@ML. Кроме того, позволяется видео MPEG-1 CBR и VBR. Специально поддерживаются видеосистемы 525/60 (NTSC, 29.97 interlaced фреймов в секунду) и 625/50 (PAL, 25 interlaced фреймов в секунду). Типичны следующие частоты кадров: 24 fps с пленки, 25 fps - PAL, и 29.97 fps - NTSC. Не поддерживается MPEG-2 progressive_sequence, но interlaced последовательности могут содержать прогрессивные изображения и прогрессивные макроблоки. В случае если частота кадров источника составляет 24 fps, то энкодер включает флажки MPEG-2 repeat_first_field в поток видео. Другими словами, плеер действительно не знает, какова частота кадров закодированного видео, а просто следует командам MPEG-2 энкодера, чтобы воспроизвести видео с предопределенной частотой кадров.
Максимальные размеры изображения - 720x480 (29.97 кадров в секунду) или 720x576 (25 кадров в секунду). Изображения субсэмплируются из 4:2:2 ITU-R 601 до 4:2:0, со средним рапределением 12 битов на пиксел. (Глубина цвета все еще 24 бита, поскольку цветные сэмплы содержат по 4 пиксела.) DVD может иметь 540 строк горизонтальной развертки на стандартном телевизоре (720/ (4/3)) и 405 на широкоэкранном (720/ (16/9)). На практике большинство DVD-плееров обеспечивает приблизительно 500 строк развертки из-за фильтрации. VHS имеет приблизительно 230 (172 w/s) строк, а лазерный диск - приблизительно 425 (318 w/s).
Разные плееры имеют ЦАП различной битности. (У Sony и Toshiba - 10 битов, у Pioneer и Panasonic - 9) Это не влияет на процесс декодирования MPEG, так как первоначальный компонентный сигнал ограничен 8 битами на семпл. Большее количество битов в ЦАП плеера обеспечивает большее количество уровней сигнала в течение цифро-аналогового преобразования, что может помочь в получении лучшей картинки.
Максимальный поток видеоданных - 9.8 Mbps. "Средний" поток данных - 3.5, но это зависит полностью от продолжительности, качества, количества звука, и т.д. Это - уменьшение 36:1 из исходных 124 Mbps (или 28:1 от 100 Mbps с кинопленки). Необработанные данные передаются с диска постоянным потоком 26.16 Mbps. После демодуляции 8/16 поток уменьшается до 13.08 Mbps. После исправления ошибок поток данных поступает в буфер дорожек с постоянной пропускной способностью 11.08 Mbps. Буфер дорожек передает поток данных с переменной скоростью до 10.08 Mbps. После общих подсчетов получаем, 10.08 Mbps. MPEG-1 был ограничен потоком данных 1.856 Mbps, а средняя пропускная способность составляла 1.15 Mbps.
Поддерживаются и отдельные фреймы (закодированные как MPEG-2 I-frames), чаще всего они используются для меню. Отдельные фреймы могут сопровождаться звуком.
Диск также может иметь до 32 оверлейных видеопотоков, используемых для субтитров, караоке, меню, простой мультипликации, и т.д. Это полноэкранные, run-length-encoded растры, ограниченные четырьмя типами пикселов. Для каждой группы субкартинок, четыре цвета выбираются из 16-уровневой палитры (YCrCb гамма), и четыре контрастных значения выбраются из 16 уровней от прозрачного до непрозрачного. Максимальный поток данных субкартинок - 3.36 Mbps, а максимальный размер фрейма - 53220 байт.
В каком формате пишется видео – NTSC или PAL?
У DVD-Video те же самые проблемы несовместимости NTSC и PAL, как у видеокассет. MPEG-видео хранится на DVD в цифровом формате, но оно подготовлено для одной из двух взаимно несовместимых телевизионных систем: 525/60 (NTSC) или 625/50 (PAL/SECAM). Имеются три различия между дисками, предназначенными для воспроизведения на различных системах: размер изображения и коэффициент сжатия пиксела (720x480 против 720x576), частота смены кадров (29.97 против 25). Изображение в кино обычно хранится в формате 24 кадра в секунду, но предварительно обрабатывается для того, чтобы его демонстрировать с той или иной частотой смены кадров. Кино, подготовленное для PAL-систем обычно быстрее на 4 %, так что звук должен корректироваться до кодирования.
Большинство европейских плееров воспроизводят оба типа. Эти мультисистемные плееры воспроизводят NTSC с дисков 525/60 и PAL с дисков 625/50. Некоторые плееры частично преобразовывают NTSC в 60 Гц PAL, что требует телевизора PAL 60 Гц.
Хочется отметить, что в системе NTSC записаны диски для 1 и 3 зоны (иногда 2 зона Япония), а PAL 2,4 и 5 зоны.
Что такое aspect ratio?
Видео может записано на DVD в форматах 4:3 (телевизионный) или 16:9 (широкоэкранный). Отношение ширины к высоте у обычного телевизора составляет 4 к 3; другими словами, экран телевизора в 1.33 раза шире своей высоты. Новые широкоэкранные телевизоры, в основном, созданные для ТВЧ, имеют соотношение 16 к 9; или же 1.78.
В DVD специально предусмотрена поддержка широких экранов. Широкоэкранная видеозапись 16:9, такая, которая получается на видеокамере 16:9, может быть записана на диск в анаморфной форме, что означает, что картинка сжимается горизонтально, чтобы уместиться в стандартный прямоугольник 4:3, а затем растивается во время воспроизведения.
Все усложняется, когда видеозапись перегоняется на видео, поскольку большинство фильмов в наши дни снимает с соотношением1.66, 1.85 ("flat") или 2.40 ("scope"). Поскольку ни то, ни другое соотношение не совпадает с соотношениями телевизоров 1.33 и 1.78, требуется использовать два процесса, чтобы впихнуть всевозможные фильмы в окошко телевизора:
Letterbox означает, что видео записано с кинотеатральным соотношением сторон, когда картинка шире чем, на обычном или широкоэкранном телевизоре. Черные полосы используются для заполнения дырок сверху и снизу относительно картинки. У записи, снятой с соотношением 1.85, и прошедшей преобразование letterbox для дисплеев с соотношением 1.33 полосы будут тоньше, чем у записи с соотношением 2.40, леттербоксированной к такому же соотношению 1.33.(20% высоты дисплея против 40%).
Pan & scan означает, что в более узкое окошко телевизора панорамируется более широкая кинокартинка, в результате чего картинка обрезается по бокам.
Как только видео отформатировано в полноэкранную или широкоэкранную форму, оно кодируется и записывается на DVD диски. DVD плееры умеют воспроизводить видео в четырех режимах, одном - для видео 4:3 и трех - для видео 16:9:
§ Полный фрейм (4:3 видео на 4:3 дисплее)
§ Letterbox (16:9 видео на 4:3 дисплее)
§ Pan & scan (16:9 видео на 4:3 дисплее)
§ Широкоэкранный (16:9 видео на 16:9 дисплее)
Прелесть анаморфирования в том, что минимум картинки занято черными полосами. У DVD - фиксированный размер фрейма (1.33), так что все еще призодится подгонять картинку, чтобы она уместилась на экране, но, поскольку картинка ужимается только горизонтально, то целых 33% общего количества точек могут использоваться для передачи полезной картинки. Анаморфное видео лучше всего смотрится на широкоэкранном оборудовании, которое растягивает картинку до ее прежнего размера. Кроме того, многие новые европейские 4:3 телевизоры могут выставлять правильный аспект без потери разрешения.
Анаморфное видео может быть сконвертировано плеером для демонстрации на стандартном 4:3 дисплее в форме letterbox или pan & scan. Если анаморфная картинка показывается неизменной на стандартном дисплее 4:3, изображение вытягивается по вертикали. Установки DVD плееров позволяют зрителям выбрать, на каком дисплее они будут смотреть фильмы. В случае телевизора 4:3, вторая опция позволяет зрителю выбирать, как именно плеер будет переформатировать анаморфную картинку. Это разъясняется ниже.
В режиме автоматического леттербоксирования, плеер добавляет черные полосы сверху и сниху картинки (60 линий с каждой стороны в системе NTSC, и 72 - в PAL). В результате картинка приобретает вид невысокого (всего 3/4 высоты экрана), но длинного прямоугольника (1.78:1). Для того, чтобы поместиться в этом прямоугольнике, анаморфная картинка сплющивается вертикально, используя letterbox filter, который объединяет каждые четыре строки в три уменьшая вертикальное разрешение с 480 строк до 360. (Если картинка уже была леттербоксирована к аспекту 1.78, то плеер добавит свои черные полосы к уже имеющимся полосам в картинке.) Вертикальное сжатие компенсирует горизонтальное, сделанное при мастеринге, так чтобы картинка показывалась во всю ширину. У некоторых плееров леттербоксовый фильтр лучше, чем у других, используются алгоритмы масштабирования, а не простое выбрасывание каждой четвертой строки. Широкоэкранное видео может быть леттербоксировано к соотношению 4:3 перед записью на диск на дорогом студийном оборудовании, или же видео может быть записано в анаморфном виде и в дальнейшем леттербоксироваться к 4:3 уже самим плеером. Если сравнить эти два преобразования, то ширина полос будет одинаковой, но качество студийного преобразования картинки все же выше.
В режиме автоматического пансканирования, анаморфная картинка сплющивается до аспекта 16:9 и обрезается по бокам таким образом, что на экране 4:3 показывается только часть картинки, причем она центруется по точке, называемой center of interest, которая кодируется в видеопоток в соответствии со вкусами тех, кто делал диск. Окно режима pan & scan составляет 75% всей ширины картинки (что уменьшает, когда пансканированное окно может двигаться и по вертикали и зумиться (zoom). Существует три основных аргумента против автоматического пансканирования: 1) оно не гармонично, как студийное пансканирование 2) теряются многие детали картинки, когда она масштабируется 3) оборудование для записи сдвига пансканированного окна не слишком широко распространено. Поэтому не было выпущено ни одного анаморфного фильма с разрешенным автоматическим пансканированием, хотя на некоторых дисках пансканирование и используется в меню, когда одно и то же изображение используется в и в полноэкранном и в широкоэкранном режиме. Для того, чтобы воспроизвести высококачественную полноэкранную картинку большинству зрителей, некоторые производители помещают на диск две версии фильма - пансканированную 4:3 и анаморфную 16:9.
Воспроизведение широкоэкранных записей может быть ограничено производителем диска. Диски маркируются следующим образом:
§ 4:3 full frame
§ 4:3 LB (полсылает леттербоксированный сигнал на широкоэкранный телевизор)
§ 16:9 LB only (плеер не будет выполнять пансканирование на телевизоре 4:3)
§ 16:9 PS only (плеер не будет выполнять леттербоксирование на телевизоре 4:3)
§ 16:9 LB or PS (можно выбрать пансканирование или леттербоксирование на телевизоре 4:3)
Легко сказать, что диск содержит анаморфную картинку, если на коробке написано - "enhanced for 16:9 widescreen" или что-то в этом роде. Если же там просто написано "widescreen," но картинка могла быть леттербоксирована в 4:3, но никак не в 16:9..
Анаморфирование не приводит к возникновению проблем с удвоителями строк и другими средствами масштабирования, которые просто повторяют строки перед тем как они будут выведены на широкоэкранный дисплей.
В анаморфном изображении пиксели несколько толще. Различные соотношения сторон пикселя (ни одно из них не является соотношением 1:1) используются при различных соотношениях сторон дисплея и различных разрешениях.
Что такое DVD-плейер с прогрессивной разверткой?
DVD-плеер с прогрессивной разверткой преобразует чересстрочное (480i) изображение с DVD-диска в прогрессивную (480p) развертку для дальнейшего подключения дисплея с прогрессивной разверткой (31.5 кГц и выше). Плеера с прогрессивной разверткой способны демонстрировать все стандартные DVD-диски, но качество картинки - выше. Отличие - в существенном увеличении вертикального разрешения, что, в свою очередь, приводит к более детальной и реалистичной картинке.
Все компьютеры с приводами DVD также являются плеерами с прогрессивной разверткой, поскольку воспроизводят сингал на компьютерном мониторе, который является устройством с прогрессивной разверткой.
Преобразование чересстрочного видеосигнала с DVD в прогрессивную развертку - это не только соединение вместе нескольких кадров. Существуют два способа такой конвертации:
1. Re-interleaving (его также назвают weave). Оригинальный сигнал был получен с источника с прогрессивной разверткой, вроде кинопленки, и два последовательных полукадра могут быть соединены в один.
2. Повтор строк (его также называют bob). Если оригинальный видеосигнал был получен с источника с чересстрочной разверткой, то простое соединение двух полукадров может привести к появлению артефактов движения, так что каждая строка каждого полукадра при формировании результирующего кадра повторяется дважды. Хорошие повторители строк используют интерполяцию для того, чтобы создавать новые строки, являющиеся комбинациями строк сверху и снизу. Термин "line doubler" все еще неопределен, поскольку дешевые повторители используют только метод bob, а дорогие (в которых есть DSP) могут делать также и преобразование weave.
3. Есть и третий путь, назваемый кадро-адаптивным деинтерлейсингом, который проверяет отдельные пикселы в трех или более полукадрах и выборочно применяет weave или bob на различных фрагментах изображения, в зависимости от его характера. Большинство систем, которые могут справиться с такой задачей, стоят от $10.000 и выше, так что придется еще немного подождать, пока эта функция появится в бытовых DVD-плеерах).
4. Кроме того, есть и четвертый путь, называемый потоко-адаптивным деинтерлейсингом, который исследует вектора движения MPEG-2 или проводит обработку изображения для выделения движущихся объектов с целью выборочного применения методов weave или bob к различным областям картинки. Большинство систем, воплощающих этот метод, стоят дороже $50,000.
Есть несколько распространненных систем деинтерлейсинга:
1. Интегрированные. Эти системы - лучшие, поскольку деинтерлейсинг в них совмещен с MPEG-2 деокдером, так что есть возможность читать информацию непосредственно из потока MPEG-2 и анализировать сжатый видеопоток на предмет применения bob и weave. На DVD-ПК этот метод и применяется.
2. Встроенные. Цифровой видеосигнал с MPEG-2 декодера подается на вход отдельного чипа, который занимается деинтерлейсингом. Минус этой системы в том, что доступ к внутренней информации MPEG-2 закрыт.
3. Внешние. Аналоговый видеосигнал с DVD-плеера подается на повторитель строк или на дисплей со встроенным повторителем. В этом случае, качество картинки сильно ухудшается, поскольку она сначала из цифрового формата конвертируется в аналоговый, затем обратно в цифровой, а потом опять в аналоговый. Однако в проекторах класса high-end используется отдельный умножитель строк (он выполняет bob, weave и интерполирование), что может позволить достичь лучших результатов.
Плеера с прогрессивной разверткой также умеют бороться с такой проблемой как рассинхронизация в исходном видеопотоке (такое случается, когда видеосигнал редaктировали уже после конвертации в чересстрочную развертку, когда в процессе кодирования были удалены некоторые полукадры, или когда скорость воспроизведения видео принудительно изменяли для наложения звуковой дорожки). Еще одно препятствие заключается в том, что на многих DVD-дисках в MPEG-2 потоке некорректно расставлены флаги. В некоторых случях просто невозможно определить, является ли последовательность из 30 полукадров чересстрочным видео, или же прогрессивным. Скажем, документальный ролик на диске Apollo 13 - это чересстрочный видеосигнал, который закодирован, как прогрессивный. Другие примеры неправильного кодирования - Fargo и More Tales of the City.
Еще одна проблема в том, что у многих телеприемников со входом для прогрессивного видеосигнала нет возможности переключать аспект. Когда неанаморфный сигнал подается на такие ТВ, они его масштабируют на весь экран! Так что перед покупкой ТВЧ телеприемника, убедитесь, что он позволяет изменять аспект с прогрессивного видеовхода.
С течением времени качество видеосигнала, выдаваемого с плееров с прогрессивной разверткой будет расти, и к третьему поколению достигнет качества, сравнимого с тем, которое мы наблюдаем в кинотеатрах.
DVD-Video упаковывается с цифровой мастер-ленты на студии в формат MPEG-2. Это сжатие с потерями удаляет избыточную информацию (вроде статических областей изображения) так, что это кодирование малозаметно человеческому глазу. В результате перегонки видео, особенно если оно содержит быстро изменяющееся изображение, иногда может содержать "артефакты" (локальные искажения) и видеошум в зависимости от качества обработки видеосигнала и степени сжатия. При средней скорости передачи данных 3.5 мегабит/сек., искажения сжатия иногда могут быть заметны. Более высокие скорости передачи данных почти исключают появление искажений. Однако при кодировании материалов для DVD обычно применяются потоки 4-7 мегабит/сек. Для справки - на мастер-ленте скорость передачи данных составляет 6 мегабайт/сек. Так как технология сжатия MPEG все время совершенствуется, более высокое качество изображения достигается на меньших скоростях передачи данных.
Видео на DVD иногда содержит видимые искажения вроде цветных полос и размытостей. Важно понять, что термин "артефакт" относится к тому, что первоначально не было представлено в изображении. Артефакты иногда вызываются недостаточным качеством упаковки, но чаще - плохо настроенными соединениями компонентов видеосистемы, электрическими помехами, зернистостью пленки, неисправностью воспроизводящего устройства, ошибками чтения диска, и т.д. Большинство дисков DVD не имеет видимых артефактов.
Подробнее о видео
Диск имеет одну дорожку (поток) сжатого цифрового видео MPEG-2 постоянной пропускной способности (CBR) или переменной пропускной способности (VBR). Используется ограниченная версия MPEG-2 Main Profile в Main Level (MP@ML). Также поддерживается SP@ML. Кроме того, позволяется видео MPEG-1 CBR и VBR. Специально поддерживаются видеосистемы 525/60 (NTSC, 29.97 interlaced фреймов в секунду) и 625/50 (PAL, 25 interlaced фреймов в секунду). Типичны следующие частоты кадров: 24 fps с пленки, 25 fps - PAL, и 29.97 fps - NTSC. Не поддерживается MPEG-2 progressive_sequence, но interlaced последовательности могут содержать прогрессивные изображения и прогрессивные макроблоки. В случае если частота кадров источника составляет 24 fps, то энкодер включает флажки MPEG-2 repeat_first_field в поток видео. Другими словами, плеер действительно не знает, какова частота кадров закодированного видео, а просто следует командам MPEG-2 энкодера, чтобы воспроизвести видео с предопределенной частотой кадров.
Максимальные размеры изображения - 720x480 (29.97 кадров в секунду) или 720x576 (25 кадров в секунду). Изображения субсэмплируются из 4:2:2 ITU-R 601 до 4:2:0, со средним рапределением 12 битов на пиксел. (Глубина цвета все еще 24 бита, поскольку цветные сэмплы содержат по 4 пиксела.) DVD может иметь 540 строк горизонтальной развертки на стандартном телевизоре (720/ (4/3)) и 405 на широкоэкранном (720/ (16/9)). На практике большинство DVD-плееров обеспечивает приблизительно 500 строк развертки из-за фильтрации. VHS имеет приблизительно 230 (172 w/s) строк, а лазерный диск - приблизительно 425 (318 w/s).
Разные плееры имеют ЦАП различной битности. (У Sony и Toshiba - 10 битов, у Pioneer и Panasonic - 9) Это не влияет на процесс декодирования MPEG, так как первоначальный компонентный сигнал ограничен 8 битами на семпл. Большее количество битов в ЦАП плеера обеспечивает большее количество уровней сигнала в течение цифро-аналогового преобразования, что может помочь в получении лучшей картинки.
Максимальный поток видеоданных - 9.8 Mbps. "Средний" поток данных - 3.5, но это зависит полностью от продолжительности, качества, количества звука, и т.д. Это - уменьшение 36:1 из исходных 124 Mbps (или 28:1 от 100 Mbps с кинопленки). Необработанные данные передаются с диска постоянным потоком 26.16 Mbps. После демодуляции 8/16 поток уменьшается до 13.08 Mbps. После исправления ошибок поток данных поступает в буфер дорожек с постоянной пропускной способностью 11.08 Mbps. Буфер дорожек передает поток данных с переменной скоростью до 10.08 Mbps. После общих подсчетов получаем, 10.08 Mbps. MPEG-1 был ограничен потоком данных 1.856 Mbps, а средняя пропускная способность составляла 1.15 Mbps.
Поддерживаются и отдельные фреймы (закодированные как MPEG-2 I-frames), чаще всего они используются для меню. Отдельные фреймы могут сопровождаться звуком.
Диск также может иметь до 32 оверлейных видеопотоков, используемых для субтитров, караоке, меню, простой мультипликации, и т.д. Это полноэкранные, run-length-encoded растры, ограниченные четырьмя типами пикселов. Для каждой группы субкартинок, четыре цвета выбираются из 16-уровневой палитры (YCrCb гамма), и четыре контрастных значения выбраются из 16 уровней от прозрачного до непрозрачного. Максимальный поток данных субкартинок - 3.36 Mbps, а максимальный размер фрейма - 53220 байт.
В каком формате пишется видео – NTSC или PAL?
У DVD-Video те же самые проблемы несовместимости NTSC и PAL, как у видеокассет. MPEG-видео хранится на DVD в цифровом формате, но оно подготовлено для одной из двух взаимно несовместимых телевизионных систем: 525/60 (NTSC) или 625/50 (PAL/SECAM). Имеются три различия между дисками, предназначенными для воспроизведения на различных системах: размер изображения и коэффициент сжатия пиксела (720x480 против 720x576), частота смены кадров (29.97 против 25). Изображение в кино обычно хранится в формате 24 кадра в секунду, но предварительно обрабатывается для того, чтобы его демонстрировать с той или иной частотой смены кадров. Кино, подготовленное для PAL-систем обычно быстрее на 4 %, так что звук должен корректироваться до кодирования.
Большинство европейских плееров воспроизводят оба типа. Эти мультисистемные плееры воспроизводят NTSC с дисков 525/60 и PAL с дисков 625/50. Некоторые плееры частично преобразовывают NTSC в 60 Гц PAL, что требует телевизора PAL 60 Гц.
Хочется отметить, что в системе NTSC записаны диски для 1 и 3 зоны (иногда 2 зона Япония), а PAL 2,4 и 5 зоны.
Что такое aspect ratio?
Видео может записано на DVD в форматах 4:3 (телевизионный) или 16:9 (широкоэкранный). Отношение ширины к высоте у обычного телевизора составляет 4 к 3; другими словами, экран телевизора в 1.33 раза шире своей высоты. Новые широкоэкранные телевизоры, в основном, созданные для ТВЧ, имеют соотношение 16 к 9; или же 1.78.
В DVD специально предусмотрена поддержка широких экранов. Широкоэкранная видеозапись 16:9, такая, которая получается на видеокамере 16:9, может быть записана на диск в анаморфной форме, что означает, что картинка сжимается горизонтально, чтобы уместиться в стандартный прямоугольник 4:3, а затем растивается во время воспроизведения.
Все усложняется, когда видеозапись перегоняется на видео, поскольку большинство фильмов в наши дни снимает с соотношением1.66, 1.85 ("flat") или 2.40 ("scope"). Поскольку ни то, ни другое соотношение не совпадает с соотношениями телевизоров 1.33 и 1.78, требуется использовать два процесса, чтобы впихнуть всевозможные фильмы в окошко телевизора:
Letterbox означает, что видео записано с кинотеатральным соотношением сторон, когда картинка шире чем, на обычном или широкоэкранном телевизоре. Черные полосы используются для заполнения дырок сверху и снизу относительно картинки. У записи, снятой с соотношением 1.85, и прошедшей преобразование letterbox для дисплеев с соотношением 1.33 полосы будут тоньше, чем у записи с соотношением 2.40, леттербоксированной к такому же соотношению 1.33.(20% высоты дисплея против 40%).
Pan & scan означает, что в более узкое окошко телевизора панорамируется более широкая кинокартинка, в результате чего картинка обрезается по бокам.
Как только видео отформатировано в полноэкранную или широкоэкранную форму, оно кодируется и записывается на DVD диски. DVD плееры умеют воспроизводить видео в четырех режимах, одном - для видео 4:3 и трех - для видео 16:9:
§ Полный фрейм (4:3 видео на 4:3 дисплее)
§ Letterbox (16:9 видео на 4:3 дисплее)
§ Pan & scan (16:9 видео на 4:3 дисплее)
§ Широкоэкранный (16:9 видео на 16:9 дисплее)
Прелесть анаморфирования в том, что минимум картинки занято черными полосами. У DVD - фиксированный размер фрейма (1.33), так что все еще призодится подгонять картинку, чтобы она уместилась на экране, но, поскольку картинка ужимается только горизонтально, то целых 33% общего количества точек могут использоваться для передачи полезной картинки. Анаморфное видео лучше всего смотрится на широкоэкранном оборудовании, которое растягивает картинку до ее прежнего размера. Кроме того, многие новые европейские 4:3 телевизоры могут выставлять правильный аспект без потери разрешения.
Анаморфное видео может быть сконвертировано плеером для демонстрации на стандартном 4:3 дисплее в форме letterbox или pan & scan. Если анаморфная картинка показывается неизменной на стандартном дисплее 4:3, изображение вытягивается по вертикали. Установки DVD плееров позволяют зрителям выбрать, на каком дисплее они будут смотреть фильмы. В случае телевизора 4:3, вторая опция позволяет зрителю выбирать, как именно плеер будет переформатировать анаморфную картинку. Это разъясняется ниже.
В режиме автоматического леттербоксирования, плеер добавляет черные полосы сверху и сниху картинки (60 линий с каждой стороны в системе NTSC, и 72 - в PAL). В результате картинка приобретает вид невысокого (всего 3/4 высоты экрана), но длинного прямоугольника (1.78:1). Для того, чтобы поместиться в этом прямоугольнике, анаморфная картинка сплющивается вертикально, используя letterbox filter, который объединяет каждые четыре строки в три уменьшая вертикальное разрешение с 480 строк до 360. (Если картинка уже была леттербоксирована к аспекту 1.78, то плеер добавит свои черные полосы к уже имеющимся полосам в картинке.) Вертикальное сжатие компенсирует горизонтальное, сделанное при мастеринге, так чтобы картинка показывалась во всю ширину. У некоторых плееров леттербоксовый фильтр лучше, чем у других, используются алгоритмы масштабирования, а не простое выбрасывание каждой четвертой строки. Широкоэкранное видео может быть леттербоксировано к соотношению 4:3 перед записью на диск на дорогом студийном оборудовании, или же видео может быть записано в анаморфном виде и в дальнейшем леттербоксироваться к 4:3 уже самим плеером. Если сравнить эти два преобразования, то ширина полос будет одинаковой, но качество студийного преобразования картинки все же выше.
В режиме автоматического пансканирования, анаморфная картинка сплющивается до аспекта 16:9 и обрезается по бокам таким образом, что на экране 4:3 показывается только часть картинки, причем она центруется по точке, называемой center of interest, которая кодируется в видеопоток в соответствии со вкусами тех, кто делал диск. Окно режима pan & scan составляет 75% всей ширины картинки (что уменьшает, когда пансканированное окно может двигаться и по вертикали и зумиться (zoom). Существует три основных аргумента против автоматического пансканирования: 1) оно не гармонично, как студийное пансканирование 2) теряются многие детали картинки, когда она масштабируется 3) оборудование для записи сдвига пансканированного окна не слишком широко распространено. Поэтому не было выпущено ни одного анаморфного фильма с разрешенным автоматическим пансканированием, хотя на некоторых дисках пансканирование и используется в меню, когда одно и то же изображение используется в и в полноэкранном и в широкоэкранном режиме. Для того, чтобы воспроизвести высококачественную полноэкранную картинку большинству зрителей, некоторые производители помещают на диск две версии фильма - пансканированную 4:3 и анаморфную 16:9.
Воспроизведение широкоэкранных записей может быть ограничено производителем диска. Диски маркируются следующим образом:
§ 4:3 full frame
§ 4:3 LB (полсылает леттербоксированный сигнал на широкоэкранный телевизор)
§ 16:9 LB only (плеер не будет выполнять пансканирование на телевизоре 4:3)
§ 16:9 PS only (плеер не будет выполнять леттербоксирование на телевизоре 4:3)
§ 16:9 LB or PS (можно выбрать пансканирование или леттербоксирование на телевизоре 4:3)
Легко сказать, что диск содержит анаморфную картинку, если на коробке написано - "enhanced for 16:9 widescreen" или что-то в этом роде. Если же там просто написано "widescreen," но картинка могла быть леттербоксирована в 4:3, но никак не в 16:9..
Анаморфирование не приводит к возникновению проблем с удвоителями строк и другими средствами масштабирования, которые просто повторяют строки перед тем как они будут выведены на широкоэкранный дисплей.
В анаморфном изображении пиксели несколько толще. Различные соотношения сторон пикселя (ни одно из них не является соотношением 1:1) используются при различных соотношениях сторон дисплея и различных разрешениях.
Что такое DVD-плейер с прогрессивной разверткой?
DVD-плеер с прогрессивной разверткой преобразует чересстрочное (480i) изображение с DVD-диска в прогрессивную (480p) развертку для дальнейшего подключения дисплея с прогрессивной разверткой (31.5 кГц и выше). Плеера с прогрессивной разверткой способны демонстрировать все стандартные DVD-диски, но качество картинки - выше. Отличие - в существенном увеличении вертикального разрешения, что, в свою очередь, приводит к более детальной и реалистичной картинке.
Все компьютеры с приводами DVD также являются плеерами с прогрессивной разверткой, поскольку воспроизводят сингал на компьютерном мониторе, который является устройством с прогрессивной разверткой.
Преобразование чересстрочного видеосигнала с DVD в прогрессивную развертку - это не только соединение вместе нескольких кадров. Существуют два способа такой конвертации:
1. Re-interleaving (его также назвают weave). Оригинальный сигнал был получен с источника с прогрессивной разверткой, вроде кинопленки, и два последовательных полукадра могут быть соединены в один.
2. Повтор строк (его также называют bob). Если оригинальный видеосигнал был получен с источника с чересстрочной разверткой, то простое соединение двух полукадров может привести к появлению артефактов движения, так что каждая строка каждого полукадра при формировании результирующего кадра повторяется дважды. Хорошие повторители строк используют интерполяцию для того, чтобы создавать новые строки, являющиеся комбинациями строк сверху и снизу. Термин "line doubler" все еще неопределен, поскольку дешевые повторители используют только метод bob, а дорогие (в которых есть DSP) могут делать также и преобразование weave.
3. Есть и третий путь, назваемый кадро-адаптивным деинтерлейсингом, который проверяет отдельные пикселы в трех или более полукадрах и выборочно применяет weave или bob на различных фрагментах изображения, в зависимости от его характера. Большинство систем, которые могут справиться с такой задачей, стоят от $10.000 и выше, так что придется еще немного подождать, пока эта функция появится в бытовых DVD-плеерах).
4. Кроме того, есть и четвертый путь, называемый потоко-адаптивным деинтерлейсингом, который исследует вектора движения MPEG-2 или проводит обработку изображения для выделения движущихся объектов с целью выборочного применения методов weave или bob к различным областям картинки. Большинство систем, воплощающих этот метод, стоят дороже $50,000.
Есть несколько распространненных систем деинтерлейсинга:
1. Интегрированные. Эти системы - лучшие, поскольку деинтерлейсинг в них совмещен с MPEG-2 деокдером, так что есть возможность читать информацию непосредственно из потока MPEG-2 и анализировать сжатый видеопоток на предмет применения bob и weave. На DVD-ПК этот метод и применяется.
2. Встроенные. Цифровой видеосигнал с MPEG-2 декодера подается на вход отдельного чипа, который занимается деинтерлейсингом. Минус этой системы в том, что доступ к внутренней информации MPEG-2 закрыт.
3. Внешние. Аналоговый видеосигнал с DVD-плеера подается на повторитель строк или на дисплей со встроенным повторителем. В этом случае, качество картинки сильно ухудшается, поскольку она сначала из цифрового формата конвертируется в аналоговый, затем обратно в цифровой, а потом опять в аналоговый. Однако в проекторах класса high-end используется отдельный умножитель строк (он выполняет bob, weave и интерполирование), что может позволить достичь лучших результатов.
Плеера с прогрессивной разверткой также умеют бороться с такой проблемой как рассинхронизация в исходном видеопотоке (такое случается, когда видеосигнал редaктировали уже после конвертации в чересстрочную развертку, когда в процессе кодирования были удалены некоторые полукадры, или когда скорость воспроизведения видео принудительно изменяли для наложения звуковой дорожки). Еще одно препятствие заключается в том, что на многих DVD-дисках в MPEG-2 потоке некорректно расставлены флаги. В некоторых случях просто невозможно определить, является ли последовательность из 30 полукадров чересстрочным видео, или же прогрессивным. Скажем, документальный ролик на диске Apollo 13 - это чересстрочный видеосигнал, который закодирован, как прогрессивный. Другие примеры неправильного кодирования - Fargo и More Tales of the City.
Еще одна проблема в том, что у многих телеприемников со входом для прогрессивного видеосигнала нет возможности переключать аспект. Когда неанаморфный сигнал подается на такие ТВ, они его масштабируют на весь экран! Так что перед покупкой ТВЧ телеприемника, убедитесь, что он позволяет изменять аспект с прогрессивного видеовхода.
С течением времени качество видеосигнала, выдаваемого с плееров с прогрессивной разверткой будет расти, и к третьему поколению достигнет качества, сравнимого с тем, которое мы наблюдаем в кинотеатрах.