Часть II. Откуда берутся эти полосы
“… чтобы понять как работает этот комбайн, надо
изучать историю, начиная с 1917 года …” © ММЖ
Попробуем избежать развернутого экскурса в историю и остановимся только на основных фактах.
В сети достаточно материала на эту тему, было бы желание разобраться и отделить мух от котлет.
Вспомним некоторые основные понятия
В компьютерной графике пиксели квадратные. В видео – наоборот, пикселы прямоугольные. Иными словами – видео в горизонтальных и вертикальных направлениях отображается по разному.
У квадратного пиксела пропорции (Pixel Aspect Ratio или типовые пропорции – Sample Aspect Ratio [SAR]) равны отношению 1:1.
У прямоугольного пиксела соотношение сторон равно отношению ширины к высоте (W:H), причем значения W и H не равны.
Не путайте пропорцию пиксела с пропорцией устройства отображения информации
(Display Aspect Ratio [DAR]), описывающей форму физически
отображаемого на экране изображения, измеренного линейкой.
Промышленные стандарты для представления (sampling) цифрового видео отвечают требованиям стандарта ITU-R BT.601 (также называемого CCIR-601 или Rec.601), и предполагают горизонтальную частоту дискретизации 13.5 МГц для активной строки из 720 сэмплов.
Пропорция пиксела 625-строчного видео (система PAL) составляет 59:54=1,09259.
Таким образом, стандартное телевизионное изображение DV-PAL (576 строк) с соотношением сторон 4:3 содержит:
768 квадратных пикселей в каждой строке, или
720 прямоугольных пикселей с пропорциями 59:54 в строке (что эквивалентно строке из 720 х 1,09259= 786,6648 квадратных пикселей !)
Отметьте, что захваченная строка из 720 пикселей превышает ширину экрана на 18 пикселей! (по 9 пикселей на сторону…) Пропорции кадра 720×576 явно отличаются от соотношения от 4:3.
Отсюда следует вывод – в кадрах DV содержится визуальное изображение, превышающее по ширине соотношение пропорций телевизионного устройства отображения информации (Display Aspect Ratio [DAR]), равного 4:3 Чтобы должным образом отобразить эти кадры в окне с пропорциями 4:3, кадры должны быть подрезаны на 8 пикселей с каждой стороны.
У TV пропорция отображения (DAR) равна отношению 4:3.
У новых широкоформатных форматов (HDTV, анаморфных DVD, широкоэкранных DV и др.) пропорция отображения равна отношению 16:9. Кадры DV кодируются с таким же размером (720х576), но с другой пропорцией пиксела (Pixel Aspect Ratio), равной (59:54 / 4:3) х 16:9 = 118:81 = 1,45679 (и в случае с 16:9 мы наблюдаем отличие).
Для наглядности – см. таблицу:
| система | источник/ назначение |
формат | пропорции пиксела | размер кадра |
|---|---|---|---|---|
| 625-PAL | ||||
| DV | 4:3 | 59:54 | 720×576 | |
| 16:9 | 118:81 | 720×576 | ||
| графика | 4:3 | 1:1 (квадрат) | 768×576 | |
| 16:9 | 1:1 (квадрат) | 1024×576 | ||
Пропорции (Aspect ratio) определяются как отношение ширины к высоте (W : H).
Размер кадра определяется как “ширина на высоту” (W x H).
Цифровые форматы HDV/HD проектировались уже по другому – разработчики учли и устранили несоответствия, приводящие к неразберихе.
Стандарт SMPTE RP 187-1995 ввел два очень полезных термина для промышленности:
– Production aperture – полный размер кадра с пропорцией 16:9 (разрешающая способность изображения).
– Clean aperture – прямоугольник чуть меньшего размера с пропорцией 16:9 – то, что выводится на экран устройства отображения.
| Система видео | формат | Production aperture | Clean aperture |
|---|---|---|---|
| 720p 50-60M | 16:9 | 1280×720 | 1248×702 |
| 1080i 50-60M | 16:9 | 1920×1080 | 1888×1062 |
Чтобы окончательно поставить точки над i –
вооружаемся калькулятором, и проверяем пропорции апертур для форматов HDV.
Значения берем из таблицы.
16:9 = 1280:720 = 1248:702 = 1920:1080 = 1888:1062 = 1,77777
Проверим DV:
согласно ITU-R BT.601 пропорция пиксела для формата отображения 16:9 равна 118:81. Вычисляем производственную апертуру:
720х(118/81) = 1048. Отсюда – Production aperture составляет 1048х576.
Проверяем пропорцию кадра: 1048:576 = 1,81944. Результат превышает 16:9 = 1.77777 (в DV кадр шире, соответственно и пропорция больше!).
Вывод второй: у формата DV пропорция кадра превышает значения 16:9 и 4:3.
Вывод третий: у форматов HDV/HD пропорция кадра идеально соответствует значению 16:9.
Итог: в более широкий кадр мы вписываем более узкий кадр. Чем заполнить недостающее?
Черными вертикальными полосами по бокам кадра, которые все равно никто и никогда на телевизоре со стандартным разрешением не увидит.
Ссылки по теме:
Путеводитель по разрешениям и преобразованию пропорций (Aspect Ratio) в цифровом видео
Квадратные и прямоугольные пикселы
Путеводитель программиста по видеосистемам
Соотношение сторон (Aspect Ratio) и размер кадра
Над материалом работал GS1966
