High -definition video - High-definition video

High-definition video ( HD-video ) er video med højere opløsning og kvalitet end standard-definition . Selvom der ikke er nogen standardiseret betydning for high-definition , betragtes generelt ethvert videobillede med betydeligt mere end 480 lodrette scannelinjer (Nordamerika) eller 576 lodrette linjer (Europa) som high-definition. 480 scanningslinjer er generelt minimum, selvom de fleste systemer overstiger det meget. Billeder af standardopløsning taget med hurtigere hastigheder end normalt (60 billeder/sekund Nordamerika, 50 fps Europa) med et højhastighedskamera kan i nogle sammenhænge betragtes som high-definition. Nogle tv-serier, der er optaget på HD-video, får et udseende til at se ud, som om de er blevet optaget på film , en teknik, der ofte kaldes filmatisering .

Historie

Det første elektroniske scanningsformat, 405 linjer , var det første "high definition" fjernsynssystem, da de mekaniske systemer, det erstattede, havde langt færre. Fra 1939 forsøgte Europa og USA 605 og 441 linjer, indtil FCC i 1941 mandat 525 for USA. I Frankrig under krigen, testede René Barthélemy højere opløsninger op til 1.042. I slutningen af ​​1949 begyndte officielle franske transmissioner endelig med 819 . I 1984 blev denne standard imidlertid opgivet for 625-line farve på TF1- netværket.

Analog

Moderne HD-specifikationer stammer fra begyndelsen af ​​1980'erne, hvor japanske ingeniører udviklede HighVision 1.125-line interlaced tv-standarden (også kaldet MUSE ), der kørte med 60 billeder i sekundet. Den Sony tunge erhvervskøretøjer systemet blev præsenteret på et internationalt møde af tv-ingeniører i Algier , April 1981, og Japans NHK præsenterede sit analoge high-definition tv (HDTV) system på en schweizisk konference i 1983.

NHK -systemet blev standardiseret i USA som Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) standard #240M i begyndelsen af ​​1990'erne, men opgav senere, da det blev erstattet af en analog DVB -standard. HighVision -video kan stadig bruges til HDTV -videoudveksling, men der er næsten ikke noget moderne udstyr til rådighed til at udføre denne funktion. Forsøg på at implementere HighVision som en 6 MHz udsendelseskanal var for det meste uden succes. Alle forsøg på at bruge dette format til terrestrisk tv-transmission blev opgivet i midten af ​​1990'erne.

Europa udviklede HD-MAC (1.250 linjer, 50 Hz), et medlem af MAC- familien af ​​hybrid analoge/digitale videostandarder; det tog dog aldrig fart som et jordbaseret videooverførselsformat. HD-MAC blev aldrig udpeget til videoudveksling undtagen af European Broadcasting Union .

Digital

Digital video i høj opløsning var ikke mulig med ukomprimeret video på grund af upraktisk høje krav til hukommelse og båndbredde , med en bithastighed på over 1 Gbit/s for fuld HD- video. Digital HDTV blev muliggjort af udviklingen af diskret cosinustransformation (DCT) videokomprimering . DCT er en tabsfri komprimeringsteknik , der først blev foreslået af Nasir Ahmed i 1972, og blev senere tilpasset til en bevægelseskompenseret DCT-algoritme til videokodningsstandarder som H.26x- formaterne fra 1988 og frem til MPEG- formaterne fra 1993 og fremefter. Bevægelseskompenseret DCT-komprimering reducerede betydeligt mængden af ​​hukommelse og båndbredde, der kræves til digital video, der er i stand til at opnå et datakomprimeringsforhold på omkring 100: 1 sammenlignet med ukomprimeret video. I begyndelsen af ​​1990'erne var DCT -videokomprimering blevet bredt vedtaget som videokodningsstandarden for HDTV.  

De nuværende high-definition videostandarder i Nordamerika blev udviklet i løbet af den avancerede tv-proces, der blev igangsat af Federal Communications Commission i 1987 efter anmodning fra amerikanske tv-selskaber. I det væsentlige var slutningen af ​​1980'erne en dødsstød for de fleste analoge high definition -teknologier, der havde udviklet sig indtil det tidspunkt.

FCC-processen, ledet af Advanced Television Systems Committee (ATSC) vedtog en række standarder fra interlaced 1.080-line video (en teknisk efterkommer af det originale analoge NHK 1125/30 Hz system) med en maksimal billedhastighed på 30 Hz, ( 60 felter i sekundet) og 720-linjers video, gradvist scannet, med en maksimal billedhastighed på 60 Hz. I sidste ende blev DVB -standarden for opløsninger (1080, 720, 480) og respektive billedfrekvenser (24, 25, 30) imidlertid vedtaget i samarbejde med europæerne, der også var involveret i den samme standardiseringsproces. FCC vedtog officielt ATSC -transmissionsstandarden i 1996 (som omfattede både HD- og SD -videostandarder ).

I begyndelsen af ​​2000'erne så det ud som om DVB ville være videostandarden langt ude i fremtiden. Både Brasilien og Kina har imidlertid vedtaget alternative standarder for HD-video, der udelukker den interoperabilitet, man håbede på efter årtier med stort set ikke-interoperable analoge tv-udsendelser.

Tekniske detaljer

Dette diagram viser de mest almindelige skærmopløsninger , hvor farven på hver opløsningstype angiver visningsforholdet (f.eks. Rød angiver et 4: 3 -forhold)

High definition -video (forudindspillet og udsendt) defineres tredelt af:

  • Antallet af linjer i den lodrette skærmopløsning . HD-tv (HD-opløsning) opløsning er 1.080 eller 720 linjer. I modsætning hertil er almindeligt digitalt fjernsyn (DTV) 480 linjer (hvorpå NTSC er baseret, 480 synlige scannelinjer ud af 525) eller 576 linjer (hvorpå PAL/SECAM er baseret, 576 synlige scannelinjer ud af 625). Men da HD udsendes digitalt, falder introduktionen undertiden sammen med introduktionen af ​​DTV. Derudover er den nuværende DVD-kvalitet ikke high-definition, selvom HD-disksystemerne Blu-ray Disc og HD DVD er.
  • Scanningssystemet: progressiv scanning (p) eller interlaced scanning (i) . Progressiv scanning (p) tegner en billedramme (alle dens linjer) igen, når hvert billede opdateres, f.eks. 720p/1080p. Interlaced scanning (i) tegner billedfeltet hver anden linje eller "ulige nummererede" linjer under den første billedopdateringsoperation og tegner derefter de resterende "lige nummererede" linjer under en anden opdatering, f.eks. 1080i. Interlaced scanning giver billedopløsning, hvis motivet ikke bevæger sig, men mister op til halvdelen af ​​opløsningen og lider "kæmmer" artefakter, når motivet bevæger sig.
  • Antallet af billeder eller felter i sekundet ( Hz ). I Europa mere almindeligt (50 Hz) fjernsynsudsendelsessystem og i USA (60 Hz) . 720p60 -formatet er 1.280 × 720 pixels , progressiv kodning med 60 billeder i sekundet (60 Hz). 1080i50/1080i60 -formatet er 1920 × 1080 pixels, interlaced kodning med 50/60 felter, (50/60 Hz) pr. Sekund. To sammenflettede felter formulerer en enkelt ramme, fordi de to felter i en ramme forskydes tidsmæssigt. Ramme pulldown og segmenterede rammer er specielle teknikker, der tillader transmission af hele billeder ved hjælp af interlaced video stream.

Ofte udledes frekvensen fra konteksten, normalt antaget at være enten 50 Hz (Europa) eller 60 Hz (USA), bortset fra 1080p , hvilket betegner 1080p24, 1080p25 og 1080p30, men også 1080p50 og 1080p60.

En billed- eller felthastighed kan også angives uden en opløsning. For eksempel betyder 24p 24 progressive scanningsrammer i sekundet og 50i betyder 25 progressive billeder i sekundet, der består af 50 sammenflettede felter pr. Sekund. De fleste HDTV -systemer understøtter nogle standardopløsninger og billed- eller felthastigheder. De mest almindelige er angivet nedenfor. Højdefinitionssignaler kræver et HD-tv eller computerskærm for at blive set. High-definition video har et billedformat på 16: 9 (1,78: 1). Billedformatet for almindelig widescreen -film optaget i dag er typisk 1,85: 1 eller 2,39: 1 (nogle gange traditionelt citeret til 2,35: 1). Standard-definition fjernsyn (SDTV) har et 4: 3 (1,33: 1) billedformat, selvom mange tv-stationer i de senere år har sendt programmer "klemt" vandret i 16: 9 anamorft format , i håb om at seeren har et 16: 9 sæt, der strækker billedet ud til normale proportioner, eller et sæt, der "klemmer" billedet lodret for at præsentere et "letterbox" -billede af billedet, igen med korrekte proportioner.

Almindelige HD-videotilstande

Videotilstand Billedstørrelse i pixels (B × H) Pixels pr. Billede 1 Scanningstype Billedhastighed ( Hz )
720p (også kendt som HD Ready) 1.280 × 720 921.600 Progressiv 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 72
1080i (også kendt som Full HD) 1.920 × 1.080 2.073.600 Interlaced 25 (50 felter/s), 29,97 (59,94 felter/s), 30 (60 felter/s)
1080p (også kendt som Full HD) 1.920 × 1.080 2.073.600 Progressiv 24 (23.976), 25, 30 (29.97), 50, 60 (59.94)
1440p (også kendt som Quad HD) 2.560 × 1.440 3.686.400 Progressiv 24 (23.976), 25, 30 (29.97), 50, 60 (59.94)

Ultra high-definition video modes

Videotilstand Billedstørrelse i pixels (B × H) Pixels pr. Billede 1 Scanningstype Billedhastighed ( Hz )
2000 2.048 × 1.536 3.145.728 Progressiv 24, 60
2160p (også kendt som 4K UHD) 3.840 × 2.160 8.294.400 Progressiv 60, 120
2540p 4.520 × 2.540 11.480.800 Progressiv 24, 30
4000p 4.096 × 3.072 12.582.912 Progressiv 24, 30, 60
4320p (også kendt som 8K UHD) 7.680 × 4.320 33.177.600 Progressiv 60, 120

Bemærk: 1 billede er enten en ramme eller, i tilfælde af interlaced scanning, to felter (EVEN og ODD).

Der er også mindre almindelige, men stadig populære UltraWide -opløsninger, f.eks. 2560 × 1080p (1080p UltraWide). Der er også en WQHD+ mulighed for nogle af disse.

HD -indhold

Højopløselige billedkilder omfatter terrestrisk udsendelse, direkte udsendelsessatellit, digitalt kabel, HD-disk ( BD ), digitale kameraer, internetoverførsel og videospilkonsoller.

  • De fleste computere er i stand til HD eller højere opløsninger over VGA , DVI , HDMI og/eller DisplayPort .
  • Den optiske disk standard Blu-ray Disc kan levere nok digital lagring til at gemme timevis med HD-videoindhold. Digitale alsidige diske eller dvd'er (der rummer 4,7 GB for et enkelt lag eller 8,5 GB for et dobbeltlag), er ikke altid klar til udfordringen med nutidens high-definition (HD) sæt. Lagring og afspilning af HD-film kræver en disk, der indeholder flere oplysninger, f.eks. En Blu-ray-disk (som indeholder 25 GB i enkeltlagsform og 50 GB for dobbeltlag) eller de nu nedlagte High Definition Digital Versatile Discs (HD DVD'er), som indeholdt henholdsvis 15 GB eller 30 GB i variationer i enkelt- og dobbeltlag.

Blu-ray-diske blev i fællesskab udviklet af 9 indledende partnere, herunder Sony og Phillips (som i fællesskab udviklede cd'er til lyd) og Pioneer (som tidligere udviklede sin egen Laser-disk med en vis succes) blandt andre. HD-DVD-diske blev primært udviklet af Toshiba og NEC med en vis opbakning fra Microsoft, Warner Bros., Hewlett Packard og andre. Den 19. februar 2008 meddelte Toshiba, at det opgav formatet og ville stoppe udvikling, markedsføring og fremstilling af HD-DVD-afspillere og -drev.

Typer af optagede medier

Den højopløselige fotografiske film, der bruges til biografprojektion, udsættes med en hastighed på 24 billeder i sekundet, men projiceres normalt med 48, hver ramme bliver projiceret to gange og hjælper med at minimere flimmer. En undtagelse herfra var 1986 National Film Board of Canada kortfilm Momentum , der kortvarigt eksperimenterede med både optagelse og projektering ved 48 billeder/s, i en proces kendt som IMAX HD .

Afhængig af tilgængelig båndbredde og mængden af ​​detaljer og bevægelse i billedet er det optimale format for videooverførsel enten 720p24 eller 1080p24. Når den vises på fjernsyn i PAL -systemlande, skal film projiceres med en hastighed på 25 billeder i sekundet ved at accelerere den med 4,1 procent. I NTSC-standardlande er projektionshastigheden 30 billeder i sekundet ved hjælp af en teknik kaldet 3: 2 pull-down. En filmramme holdes i tre videofelter (1/20 sekund), og den næste holdes i to videofelter (1/30 sekund), og derefter gentages processen og opnår dermed den korrekte filmprojektionshastighed med to filmrammer vist på en tolvtedel af et sekund.

Ældre (pre-HDTV) optagelser på videobånd som Betacam SP er ofte enten i formen 480i60 eller 576i50. Disse kan opkonverteres til et format med højere opløsning, men fjernelse af interlace for at matche det almindelige 720p -format kan fordreje billedet eller kræve filtrering, som faktisk reducerer opløsningen af ​​det endelige output.

Ikke-filmiske HDTV-videooptagelser optages i enten 720p- eller 1080i- formatet. Det anvendte format indstilles af tv -stationen (hvis det er tv -udsendelse). Generelt er 720p mere præcis med hurtig handling, fordi den gradvist scanner rammer i stedet for 1080i, som bruger sammenflettede felter og dermed kan forringe opløsningen af ​​hurtige billeder.

720p bruges mere til internetdistribution af HD-video, fordi computerskærme gradvist scanner; 720p video har lavere krav til lagring-dekodning end enten 1080i eller 1080p. Dette er også mediet til high-definition udsendelser rundt om i verden, og 1080p bruges til Blu-ray- film.

HD i filmskabelse

Film som medie har iboende begrænsninger, såsom vanskeligheder med at se optagelser under optagelse og lider af andre problemer forårsaget af dårlig filmudvikling/-behandling eller dårlige overvågningssystemer. I betragtning af at der er stigende brug af computergenererede eller computerændrede billeder i film, og at redigering af billedsekvenser ofte udføres digitalt, har nogle instruktører optaget deres film ved hjælp af HD-formatet via high-end digitale videokameraer. Selvom kvaliteten af ​​HD -video er meget høj i forhold til SD -video og tilbyder forbedrede signal-/støjforhold mod sammenlignelig følsomhedsfilm, er filmen stadig i stand til at løse flere billeddetaljer end nuværende HD -videoformater. Derudover har nogle film et bredere dynamisk område (evne til at løse ekstreme mørke og lyse områder i en scene) end selv de bedste HD -kameraer. Således er de mest overbevisende argumenter for brugen af ​​HD i øjeblikket besparelser på filmmateriale og let overførsel til redigeringssystemer til specialeffekter.

Afhængigt af året og formatet, hvor en film blev filmet, kan det eksponerede billede variere meget i størrelse. Størrelser spænder fra så store som 24 mm × 36 mm til VistaVision / Technirama 8 perforeringskameraer (samme som 35 mm stillfotofilm ) ned til 18 mm × 24 mm for Silent Films eller Full Frame 4 perforeringskameraer til så små som 9 mm × 21 mm i Academy Sound Aperture -kameraer modificeret til Techniscope 2 perforeringsformat. Film produceres også ved hjælp af andre filmmålere , herunder 70 mm film (22 mm × 48 mm) eller de sjældent anvendte 55 mm og CINERAMA .

De fire store filmformater giver pixelopløsninger (beregnet ud fra pixels pr. Millimeter) nogenlunde som følger:

  • Academy Sound (lydfilm før 1955): 15 mm × 21 mm (1.375) = 2.160 × 2.970
  • Akademikamera US Widescreen: 11 mm × 21 mm (1,85) = 1.605 × 2.970
  • Nuværende anamorfe panavision ("omfang"): 17,5 mm × 21 mm (2,39) = 2.485 × 2.970
  • Super-35 til anamorfe udskrifter: 10 mm × 24 mm (2,39) = 1.420 × 3.390

I processen med at lave udskrifter til udstilling kopieres dette negative til anden film (negativ → interpositiv → internegativ → tryk), hvilket medfører, at opløsningen reduceres med hvert emulsionskopieringstrin, og når billedet passerer gennem en linse (f.eks. På en projektor). I mange tilfælde kan opløsningen reduceres til 1/6 af den oprindelige negativs opløsning (eller værre). Bemærk, at opløsningsværdier for 70 mm film er højere end dem, der er anført ovenfor.

HD på World Wide Web/HD -streaming

En række online videostreaming/on -demand og digitale downloadtjenester tilbyder HD -video, herunder YouTube , Vimeo , dailymotion , Amazon Video On Demand , Netflix Watch instant , Hulu , HBO Max og andre. På grund af kraftig komprimering er billeddetaljerne fra disse formater langt under dem i broadcast HD og ofte endda ringere end DVD-Video (3-9 Mbit/s MP2) opskaleret til den samme billedstørrelse. Følgende er et diagram over talrige onlinetjenester og deres HD -tilbud:

World Wide Web HD -opløsninger

Kilde Codec Højeste opløsning (B × H) Samlet bithastighed/båndbredde Video bithastighed Lydbithastighed
Amazon video VC-1 1280 × 720 2,5-6 Mbit/s
BBC iPlayer H.264 1280 × 720 3,2 Mbit/s 3 Mbit/s 192 kbit/s
blinkbox 1280 × 720 2,25 Mbit/s (SD) og 4,5 Mbit/s (HD) 2,25 - 4,5 Mbit/s 192 kbit/s
Blockbuster Online 1280 × 720
CBS.com/ TV.com 1920 × 1080 3,5 Mbit/s og 2,5 Mbits (720p)
Dacast VP6 , H.264 Ukendt 5 Mbit/s
Hulu On2 Flash VP6 1280 × 720 2,5 Mbit/s
iPlayerHD FLV , QuickTime H.264 , MP4 H.264 1920 × 1080 2 Mbit/s og 5 Mbit/s
iTunes / Apple TV QuickTime H.264 1920 × 1080
MetaCDN MPEG-4 , FLV , OGG , WebM , 3GP Ingen grænse
Netflix Se med det samme VC-1 3840 × 2160 25 Mbit/s 2,6 Mbit/s og 3,8 Mbit/s (1080p)
PlayStation video H.264/MPEG-4 AVC 1920 × 1080 8 Mbit/s 256 kbit/s
StreamShark H.264 , FLV , OGV , WebM , VP8 , VP9 1920 × 1080
Vimeo H.264 1920 × 1080 4 Mbit/s 320 kbit/s
Vudu H.264 1920 × 1080 4,5 Mbit/s
Xbox video 1920 × 1080
Youtube H.264/MPEG-4 AVC , VP9 , AV1 7680 × 4320
StreamHash Mp4 1920 × 1080

HD i videoovervågning

Siden slutningen af ​​2000'erne er et betydeligt stort antal sikkerhedskamera -producenter begyndt at producere HD -kameraer. Behovet for høj opløsning, farvefidelitet og billedhastighed er akut i overvågningsøjemed for at sikre, at kvaliteten af ​​videooutput er af en acceptabel standard, der kan bruges både til forebyggende overvågning og til bevisformål.

Selvom HD -kameraer kan være yderst effektive indendørs, kræver særlige industrier med udendørs miljøer et behov for at producere meget højere opløsninger for effektiv dækning. De stadigt udviklede billedsensorteknologier gjorde det muligt for producenter at udvikle kameraer med 10-20 MP opløsninger, som derfor er blevet effektive instrumenter til at overvåge større områder.

For yderligere at øge opløsningen af ​​sikkerhedskameraer udviklede nogle producenter kameraer med flere sensorer. Inden for disse enheder producerer flere sensor-linsekombinationer billederne, som senere flettes under billedbehandling . Disse sikkerhedskameraer er i stand til at levere selv hundredvis af megapixel med billedramme.

Sådanne høje opløsninger kræver imidlertid særlig optagelse, lagring og også videostrømvisningsteknologier.

HD i videospil

Både PlayStation 3 -spilkonsollen og Xbox 360 kan udsende native 1080p via HDMI- eller komponentkabler, men systemerne har få spil, der vises i 1080p; de fleste spil kører kun indbygget ved 720p eller mindre, men kan opskaleres til 1080p. Den Wii outputte op til 480p ( enhanced-definition ) i løbet af komponent, som samtidig ikke HD, er meget nyttigt for HDTV da man derved undgår de-interlacing artefakter. Wii kan også udsende 576i og 576p i PAL -områder.

Visuelt giver native 1080p et skarpere og klarere billede i forhold til opskaleret 1080p. Selvom kun en håndfuld tilgængelige spil har den indbyggede opløsning på 1080p, kan alle spil på Xbox 360 og PlayStation 3 opskaleres til denne opløsning. Xbox 360 og PlayStation 3 -spil er mærket med outputopløsningen på bagsiden af ​​deres emballage, selvom det på Xbox 360 angiver den opløsning, den vil opskalere til, ikke den native opløsning i spillet.

Generelt er pc -spil kun begrænset af skærmens opløsningsstørrelse. Drivere er i stand til at understøtte meget høje opløsninger afhængigt af grafikkortets chipsæt. Mange spilmotorer understøtter opløsninger på 5760 × 1080 eller 5760 × 1200 (typisk opnået med tre 1080p-skærme i en multi-monitor- opsætning) og næsten alle vil vise 1080p som minimum. 1440p og 4K understøttes typisk også opløsninger til pc -spil.

I øjeblikket viser alle konsoller, Nintendos Wii U og Nintendo Switch , Microsofts Xbox One og Sonys PlayStation 4 spil 1080p indbygget. Nintendo Switch er en usædvanlig sag på grund af sin hybrid karakter som både hjemmekonsol og håndholdt: den indbyggede skærm viser spil med maksimalt 720p, men konsollen kan indbygget vise billeder ved 1080p, når den er docket. PlayStation 4 er i stand til at vise i 4K, dog strengt kun til visning af billeder.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links