Видео высокой четкости ( HD-видео ) — это видео с более высоким разрешением и качеством, чем у стандартного разрешения . Хотя стандартизированного значения для высокой четкости не существует , как правило, любое видеоизображение со значительно большим количеством вертикальных строк развертки (Северная Америка) или 576 вертикальных строк (Европа) считается видео высокой четкости. [ требуется ссылка ] 480 строк развертки — это, как правило, минимум, хотя большинство систем значительно превышают это значение. Изображения стандартного разрешения, снятые на более высокой скорости (60 кадров в секунду в Северной Америке, 50 кадров в секунду в Европе), высокоскоростной камерой , могут считаться изображениями высокой четкости в некоторых контекстах. Некоторые телесериалы, снятые на видео высокой четкости, выглядят так, как будто они были сняты на пленку , — эта техника часто известна как киносъемка .
Первый электронный формат сканирования, 405 строк , был первой системой телевидения высокой четкости , поскольку механические системы, которые он заменил, имели гораздо меньше строк. С 1939 года Европа и США пробовали 605 и 441 строку , пока в 1941 году FCC не ввела обязательный формат 525 для США. Во время войны во Франции Рене Бартелеми тестировал более высокие разрешения, до 1042. В конце 1949 года официальные французские передачи наконец начались с 819. Однако в 1984 году этот стандарт был отменен для 625-строчного цветного телевидения в сети TF1 .
Современные спецификации HD относятся к началу 1980-х годов, когда японские инженеры разработали 1125-строчный чересстрочный телевизионный стандарт HighVision (также называемый MUSE ), который работал со скоростью 60 кадров в секунду. Система Sony HDVS была представлена на международной встрече инженеров телевидения в Алжире в апреле 1981 года, а японская NHK представила свою аналоговую систему телевидения высокой четкости (HDTV) на швейцарской конференции в 1983 году.
Система NHK была стандартизирована в Соединенных Штатах как стандарт Общества инженеров кино и телевидения (SMPTE) #240M в начале 1990-х годов, но позже от нее отказались, когда ее заменил аналоговый стандарт DVB. Видео HighVision по-прежнему можно использовать для обмена видео HDTV, но для выполнения этой функции практически нет современного оборудования. Попытки внедрить HighVision в качестве вещательного канала 6 МГц в основном не увенчались успехом. Все попытки использовать этот формат для наземной передачи ТВ были прекращены к середине 1990-х годов. [ необходима цитата ]
Европа разработала HD-MAC (1250 строк, 50 Гц), член семейства MAC гибридных аналогово-цифровых видеостандартов; однако он так и не был принят в качестве наземного формата передачи видео. HD-MAC никогда не был предназначен для обмена видео, за исключением Европейского вещательного союза .
Цифровое видео высокой четкости было невозможно при использовании несжатого видео из -за непрактично высоких требований к памяти и полосе пропускания , при этом скорость передачи данных превышала1 Гбит/с для видео 1080p . [1] Цифровое HDTV стало возможным благодаря разработке дискретного косинусного преобразования (DCT) сжатия видео . [2] DCT — это метод сжатия с потерями , впервые предложенный Насиром Ахмедом в 1972 году, [3] а затем адаптированный в алгоритм DCT с компенсацией движения для форматов кодирования видео, таких как форматы H.26x от Video Coding Experts Group с 1988 года и форматы MPEG с 1993 года. [4] [5] Сжатие DCT с компенсацией движения значительно сократило объем памяти и полосы пропускания, необходимые для цифрового видео, способно достичь коэффициента сжатия данных около 100:1 по сравнению с несжатым видео. [6] К началу 1990-х годов сжатие видео DCT было широко принято в качестве стандарта кодирования видео для HDTV. [2]
Современные стандарты видео высокой четкости в Северной Америке были разработаны в ходе передового телевизионного процесса, инициированного Федеральной комиссией по связи в 1987 году по просьбе американских вещателей. По сути, конец 1980-х годов стал похоронным звоном для большинства аналоговых технологий высокой четкости, которые развивались к тому времени.
Процесс FCC, возглавляемый Комитетом по передовым телевизионным системам (ATSC), принял ряд стандартов, начиная с чересстрочного видео с частотой 1080 строк (технический потомок оригинальной аналоговой системы NHK 1125/30 Гц) с максимальной частотой кадров 30 Гц (60 полей в секунду) и заканчивая 720-строчным видео с прогрессивной разверткой и максимальной частотой кадров 60 Гц.
Однако в конце концов стандарт DVB для разрешений (1080, 720, 480) и соответствующих частот кадров (24, 25, 30) был принят совместно с европейцами, которые также участвовали в том же процессе стандартизации. FCC официально приняла стандарт передачи ATSC в 1996 году (который включал как стандарты HD , так и SD видео ).
В начале 2000-х годов казалось, что DVB станет видеостандартом далекого будущего. Однако и Бразилия, и Китай приняли альтернативные стандарты для видео высокой четкости [ требуется цитата ] , которые исключают совместимость, на которую надеялись после десятилетий в значительной степени несовместимого аналогового телевещания.
Видео высокой четкости (предварительно записанное и транслируемое) определяется тремя способами:
Частоту часто определяют из контекста, обычно предполагая, что она составляет 50 Гц (Европа) или 60 Гц (США), за исключением 1080p , который обозначает 1080p24, 1080p25 и 1080p30, а также 1080p50 и 1080p60.
Частота кадров или полей также может быть указана без разрешения. Например, 24p означает 24 прогрессивных кадра развертки в секунду, а 50i означает 25 прогрессивных кадров в секунду, состоящих из 50 чересстрочных полей в секунду. Большинство систем HDTV поддерживают некоторые стандартные разрешения и частоты кадров или полей. Наиболее распространенные из них указаны ниже. Для просмотра сигналов высокой четкости требуется телевизор высокой четкости или компьютерный монитор. Видео высокой четкости имеет соотношение сторон 16:9 (1,78:1). Соотношение сторон обычного широкоэкранного фильма, снятого сегодня, обычно составляет 1,85:1 или 2,39:1 (иногда традиционно указывается как 2,35:1). Телевидение стандартной четкости (SDTV) имеет соотношение сторон 4:3 (1,33:1), хотя в последние годы многие вещатели транслируют программы, сжатые по горизонтали в анаморфном формате 16:9 , в надежде, что у зрителя будет телевизор 16:9, который растянет изображение до нормальных пропорций, или телевизор, который сожмет изображение по вертикали, чтобы представить изображение в виде почтового ящика , опять же с правильными пропорциями.
ЕС определяет [7] разрешение HD как 1920 x 1080 пикселей или 2 073 600 пикселей, а разрешение UHD как 3840 x 2160 пикселей или 8 294 400 пикселей.
Примечание: 1 Изображение представляет собой либо кадр, либо, в случае чересстрочной развертки, два поля (ЧЕТНОЕ и НЕЧЕТНОЕ).
Кроме того, существуют менее распространенные, но все еще популярные разрешения UltraWide , такие как 2560×1080p (1080p UltraWide).
Для некоторых из них также доступна опция WQHD+.
Источниками изображений высокой четкости являются наземное вещание, прямое спутниковое вещание, цифровое кабельное телевидение, диски высокой четкости ( BD ), цифровые камеры, загрузки из Интернета и игровые приставки.
Blu-ray Discs были совместно разработаны 9 первоначальными партнерами, включая Sony и Phillips (которые совместно разработали CD для аудио), и Pioneer (который ранее разработал свой собственный Laser-disc с некоторым успехом) среди прочих. HD DVD-диски были в основном разработаны Toshiba и NEC при некоторой поддержке Microsoft, Warner Bros., Hewlett Packard и других. 19 февраля 2008 года Toshiba объявила, что отказывается от формата и прекратит разработку, маркетинг и производство HD DVD-плееров и приводов.
Фотопленка высокого разрешения, используемая для кинопроекции, экспонируется со скоростью 24 кадра в секунду, но обычно проецируется со скоростью 48, каждый кадр проецируется дважды, что помогает минимизировать мерцание. Исключением из этого правила стал короткометражный фильм Momentum Национального совета по кинематографии Канады 1986 года , в котором кратко экспериментировали как со съемкой, так и с проекцией со скоростью 48 кадров/с в процессе, известном как IMAX HD .
В зависимости от доступной полосы пропускания и количества деталей и движения в изображении оптимальным форматом для передачи видео является 720p24 или 1080p24. При показе по телевидению в странах системы PAL фильм должен проецироваться со скоростью 25 кадров в секунду, ускоряясь на 4,1 процента. В странах стандарта NTSC скорость проецирования составляет 30 кадров в секунду, используя технику, называемую 3:2 pull-down. Один кадр фильма удерживается в течение трех видеополей (1/20 секунды), а следующий удерживается в течение двух видеополей (1/30 секунды), а затем процесс повторяется, таким образом достигая правильной скорости проецирования фильма с двумя кадрами фильма, показываемыми за одну двенадцатую секунды.
Более старые (до HDTV) записи на видеоленте, такие как Betacam SP, часто имеют формат 480i60 или 576i50. Их можно преобразовать в формат с более высоким разрешением, но удаление чересстрочной развертки для соответствия распространенному формату 720p может исказить изображение или потребовать фильтрации, что фактически снижает разрешение конечного вывода.
Некинематографические видеозаписи HDTV записываются в формате 720p или 1080i . Используемый формат устанавливается вещателем (если это телевизионная трансляция). В целом, 720p более точен при быстром действии, поскольку он прогрессивно сканирует кадры, а не 1080i, который использует чересстрочные поля и, таким образом, может ухудшить разрешение быстрых изображений.
720p больше используется для распространения видео высокой четкости через Интернет, поскольку компьютерные мониторы прогрессивно сканируют; видео 720p имеет меньшие требования к декодированию хранилища, чем 1080i или 1080p. Это также среда для трансляций высокой четкости по всему миру, а 1080p используется для фильмов Blu-ray .
Кино как средство имеет неотъемлемые ограничения, такие как сложность просмотра отснятого материала во время записи, и страдает от других проблем, вызванных плохой проявкой/обработкой пленки или плохими системами мониторинга. Учитывая, что в фильмах все чаще используются компьютерные или измененные компьютером изображения, а редактирование последовательностей изображений часто выполняется в цифровом виде, некоторые режиссеры снимали свои фильмы в формате HD с помощью высококачественных цифровых видеокамер. Хотя качество видео HD очень высокое по сравнению с видео SD и обеспечивает улучшенное соотношение сигнал/шум по сравнению с пленкой сопоставимой чувствительности, пленка по-прежнему способна разрешать больше деталей изображения, чем текущие форматы видео HD. Кроме того, некоторые фильмы имеют более широкий динамический диапазон (способность разрешать крайности темных и светлых областей в сцене), чем даже лучшие камеры HD. Таким образом, наиболее убедительными аргументами в пользу использования HD в настоящее время являются экономия на пленке и простота переноса в системы монтажа для спецэффектов.
В зависимости от года и формата, в котором был снят фильм, экспонированное изображение может значительно различаться по размеру. Размеры варьируются от больших 24 мм × 36 мм для камер VistaVision / Technirama 8 с перфорацией (как и у 35-мм фотопленки), до 18 мм × 24 мм для камер Silent Films или Full Frame 4 с перфорацией, до маленьких 9 мм × 21 мм в камерах Academy Sound Aperture, модифицированных для формата перфорации Techniscope 2. Фильмы также производятся с использованием других калибров пленки , включая 70-мм пленки (22 мм × 48 мм) или редко используемые 55 мм и CINERAMA .
Четыре основных формата пленки обеспечивают примерно следующее разрешение в пикселях (рассчитываемое из количества пикселей на миллиметр):
В процессе изготовления отпечатков для выставки этот негатив копируется на другую пленку (негатив → интерпозитив → интернегатив → отпечаток), что приводит к снижению разрешения с каждым шагом копирования эмульсии и при прохождении изображения через объектив (например, на проекторе). Во многих случаях разрешение может быть снижено до 1/6 от разрешения исходного негатива (или хуже). [ необходима цитата ] Обратите внимание, что значения разрешения для 70-мм пленки выше, чем указанные выше.
Многие онлайн-сервисы потокового видео, по запросу и цифровой загрузки предлагают HD-видео. Из-за сильного сжатия детализация изображения, создаваемая этими форматами, может быть намного ниже, чем у вещательного HD, и часто даже хуже, чем у DVD-Video (3-9 Мбит/с MP2), масштабированного до того же размера изображения. [8] Ниже приведена таблица многочисленных онлайн-сервисов и их предложений HD:
С конца 2000-х годов значительное число производителей камер безопасности начали выпускать HD-камеры. Необходимость в высоком разрешении, точности цветопередачи и частоте кадров остро ощущается в целях наблюдения, чтобы гарантировать, что качество видеовыходов соответствует приемлемому стандарту, который может использоваться как для превентивного наблюдения, так и для целей доказывания. [35]
Хотя HD-камеры могут быть очень эффективными в помещениях, специальные отрасли с наружной средой потребовали создания гораздо более высоких разрешений для эффективного покрытия. Постоянно развивающиеся технологии датчиков изображения позволили производителям разработать камеры с разрешением 10-20 МП, которые, таким образом, стали эффективными инструментами для мониторинга больших площадей.
Для того чтобы еще больше увеличить разрешение камер безопасности, некоторые производители разработали многосенсорные камеры. В этих устройствах несколько комбинаций сенсора и объектива создают изображения, которые затем объединяются во время обработки изображений . [36] Эти камеры безопасности способны выдавать даже сотни мегапикселей с частотой кадров движущегося изображения.
Однако столь высокое разрешение требует специальных технологий записи, хранения, а также отображения видеопотока.
Игровые консоли PlayStation 3 [37] и Xbox 360 [38] могут выводить собственное разрешение 1080p через HDMI или компонентный кабель, но в этих системах мало игр, которые появляются в разрешении 1080p; большинство игр запускаются только в исходном разрешении 720p или ниже, но могут быть масштабированы до 1080p. Визуально собственное разрешение 1080p обеспечивает более четкую и ясную картинку по сравнению с масштабированным разрешением 1080p. [необходима цитата] Wii не поддерживает HD . [ 39] В 8-м поколении Wii U [40] и Nintendo Switch от Nintendo , [41] Xbox One от Microsoft и PlayStation 4 от Sony отображают игры в исходном разрешении 1080p. [42] Nintendo Switch — необычный случай из-за своей гибридной природы, которая является как домашней консолью, так и карманным устройством: встроенный экран отображает игры с максимальным разрешением 720p, но консоль может изначально отображать изображения с разрешением 1080p при подключении к док-станции. [41] Xbox One X и PlayStation 4 Pro могут отображать некоторые игры в разрешении 4K. [42] PlayStation 5 и Xbox Series X могут отображать игры в разрешениях 4K и 8K. [43]
Как правило, игры для ПК ограничены только разрешением дисплея и поддержкой драйвера графического процессора . Некоторое оборудование ПК поддерживает DisplayPort 2.1 для собственного разрешения 8k при высокой частоте обновления. [44] Поддерживаются сверхширокие мониторы, которые могут отображать больше игрового мира, чем традиционный дисплей с соотношением сторон 16:9 , [45] и возможны настройки с несколькими мониторами , например, одна игра на трех мониторах для более захватывающего опыта. [46]
...используя сверхэффективный кодек VC-1 Advanced Profile.
Наши HD-файлы со скоростью 2,5 Мбит/с транслируются в высококачественном разрешении 720p.
Мы используем h.264 с битрейтом 3,2 Мбит/с и аудио 192 кбит/с .
Чтобы классифицироваться как "настоящая" высокая четкость, мы кодируем с разрешением не менее 1280x720 или 720p.
Видео Hulu транслируются в виде Flash-видеофайлов (файлов FLV). Эти файлы кодируются с помощью кодека On2 Flash VP6...
HD-видео на Hulu транслируется в разрешении 1280 x 720.
В настоящее время Hulu поддерживает четыре различных потока, включая 480 кбит/с, 700 кбит/с, 1000 кбит/с (кодирование H.264, которое отсутствует в On2 VP6) и 2,5 Мбит/с.
...но остановился на HD-кодировании второго поколения с VC1AP
HD второго поколения кодирует ... на 2600kbps и 3800kbps
Для достижения наилучших результатов мы рекомендуем использовать H.264 (иногда называемый MP4) для видеокодека и AAC (сокращение от Advanced Audio Codec) для аудиокодека.[ постоянная мертвая ссылка ]
640x480 для видео стандартного разрешения 4:3, 853x480 для широкоэкранного DV или 1920x1080 для видео высокой четкости.[ постоянная мертвая ссылка ]
Используйте 2000 кбит/с для видео стандартной четкости 4:3, 3000 кбит/с для широкоэкранного DV или 5000 кбит/с для видеоматериалов высокой четкости.[ постоянная мертвая ссылка ]
Вам нужно будет установить битрейт 320 кбит/с и частоту дискретизации 44,100 кГц.[ постоянная мертвая ссылка ]
...весь контент HD ... закодирован с помощью H.264 High Profile
HDX (1080p)
HDX (1080p) требует 4500 кбит/с