Видео высокой чёткости (High Definition). Часто задаваемые вопросы

Одним из наиболее популярных сегодня направлений в индустрии AV-техники, без сомнения, является видео высокой чёткости, или High Definition. И, как обычно бывает с модным течением, его начинают активно эксплуатировать маркетологи. Причём порой абсолютно неважно, к месту употребляется словосочетание High Definition или нет, главное – эффективность рекламы. Целью данного материала является дать максимально точную информацию о том, что такое HD и с чем его едят. При этом данный FAQ не является законченным к моменту публикации – мы предлагаем вам, уважаемые читатели, задавать свои вопросы в конференции. А мы, в свою очередь, постараемся ответить на них, дополнив данный материал. Что включает в себя понятие High Definition? По сути, это целое направление видеоиндустрии, включающее аппаратуру, носители, форматы записи, обработки, хранения, передачи и воспроизведения видео. Словосочетание High Definition (сокращено HD) переводится с английского как «высокая чёткость». Как и в случае с видеосигналом стандартной чёткости, в HD могут транслироваться программы спутникового, кабельного или эфирного телевидения и храниться видеоданные, предварительно записанные на цифровые носители. Первое направление принято называть HDTV/ТВЧ (High Definition Television – телевидение высокой чёткости), а второе – HDV (High Definition Video – видео высокой чёткости). В чём ключевое отличие HD и SD и что принято называть High Definition? Общеизвестным мерилом видео стандартной чёткости является формат DVD с его разрешением 720х576 (PAL) или 720х480 (NTSC). Именно DVD-Video является олицетворением потенциала SD (Standard Definition – стандартное разрешение). Настоящим же HD считается видеоряд с разрешением не менее 1280х720 точек, а в идеале – 1920х1080 точек. Помимо высокого разрешения новый формат использует более широкий набор утверждённых официально кодеков и, кроме стандартных, более совершенные алгоритмы кодирования звука. Также в отличие от SD базовое соотношение сторон кадра для HD равно 16:9. Каковы разрешения HD-видео? На сегодняшний день стандартом являются два разрешения: HD720 (1280x720 точек) и HD1080 (1920x1080 точек). В обоих случаях базовыми являются пропорции кадра и экрана – 16:9 (отношение ширины к высоте). Согласно принятым стандартам, видео в разрешении 1920x1080 точек может быть закодировано с чересстрочной или с прогрессивной развёрткой, а для 1280х720 точек предусмотрен только прогрессивный режим. Тип развёртки указывается в конце маркировки: «i» или «p». Например, 1080i – это сигнал High Definition с разрешением 1920х1080 и чересстрочной разверткой. HD1080p – сигнал High Definition с разрешением 1920х1080 и прогрессивной развёрткой.Чем отличается прогрессивная развёртка от чересстрочной? Развёртка может быть прогрессивной или чересстрочной. При прогрессивной развёртке все горизонтальные линии видеоряда отображаются одновременно, что позволяет избежать артефактов на движущихся объектах, исключить мерцание и дрожание «картинки». А при чересстрочной показываются попеременно чётные и нечётные строки. Небольшая задержка между обновлением строк создаёт искажение, которое называют еще «эффектом расчёски». Это происходит из-за того, что только половина строк сохраняет связь с движущимся объектом, а половина в этот момент обновляется. Чересстрочную развёртку часто называют на английский манер «интерлейс» (англ. interlace) или «интерлейсинг». Она была изобретена для показа изображения на ЭЛТ-кинескопах. Системы PAL, SECAM и NTSC относятся к стандартам с чересстрочной развёрткой. Хотя технологии, позволяющие имитировать «прогрессив», используются во всех современных устройствах отображения видеосигнала – к примеру, таких как проекторы или ЖК-телевизоры. Процесс перевода из чересстрочной в прогрессивную развёртку получил название деинтерлейсинг. Качество преобразования зависит от грамотной реализации алгоритма перевода.Так, к примеру, внешние видеопроцессоры обычно побеждают деинтерлейсинг на всех фронтах, демонстрируя на выходе практически идеальную «картинку», в то время как встроенные в плееры и телевизоры системы, как правило, не справляются со своими обязанностями и чрезмерно размазывают видеоряд. Это особенно заметно на динамичных сценах. Именно такие недорогие преобразователи породили миф о том, что проблема чересстрочной развёртки заключается в «замыливании» изображения. Что касается общепринятых обозначений, то чересстрочную развёртку обычно маркируют символом «i» после указания вертикального разрешения, например, 1080i. Прогрессивной, соответственно, досталась буква «p» (1080p). Какая аппаратура нужна для воспроизведения High Definition? Сейчас в AV-индустрии переходный период: HDV видели многие, многие хотят смотреть фильмы именно в таком качестве, но не знают, как именно это сделать. Вполне логично, что для воспроизведения HD-видео нужно соответствующее устройство отображения (плазменный или ЖК-телевизор либо видеопроектор) с поддержкой HD, но как быть с источником сигнала? Необходимость разработки носителей нового поколения возникла из-за того, что повышение разрешения и, соответственно, качества изображения вылилось в существенное увеличение занимаемого видеоматериалом места на цифровом носителе. К тому же наряду с изображением было решено улучшить и качество многоканального звука. Для этого были модернизированы алгоритмы Dolby Digital и DTS, новые версии которых получили названия Dolby Digital TrueHD и DTS HD. В итоге один полнометражный фильм с разрешением HD1080 и высококачественным звуковым сопровождением требует до 25-30 Гбайт информационного пространства. DVD с его максимальной ёмкостью 9 Гбайт, разумеется, не может вместить столько данных. Соответственно, понадобились новые оптические носители, способные вместить практически любой фильм в высоком разрешении целиком. Так и появились на свет диски нового поколения – HD DVD и Blu-ray. Какие диски используются для HD-видеоматериала? На сегодняшний день существует два типа оптических дисков нового поколения для хранения видео высокой чёткости – это HD DVD и Blu-ray. К сожалению, разработчики не смогли договориться и прийти к общему стандарту. Поэтому оба типа носителей сегодня присутствуют на рынке, развиваются параллельно и, помимо этого, ещё и жёстко конкурируют между собой.Что такое HD DVD? Аббревиатура HD DVD расшифровывается как High Density Digital Versatile Disc – универсальный диск высокой плотности. Данный стандарт является прямым потомком DVD-Video и продвигается на рынок компаниями Toshiba, NEC и Sanyo. Несмотря на аналогичный DVD диаметр носителя HD DVD, этот диск способен вместить до 15 Гбайт на каждый информационный слой. Слоев же может быть несколько: на данный момент уже разработаны экспериментальные 3-слойные диски ёмкостью 45 Гбайт. Впрочем, даже штатных двухслойных дисков более чем достаточно для большинства фильмов. Увеличения плотности записи удалось добиться благодаря применению сине-фиолетового лазера с длиной волны 405 нанометров. Сам по себе формат HD DVD предполагает работу с видеопотоком разрешения до 1080p, звуком вплоть до 7.1 и поддержкой протокола защиты информации HDCP. Скорость считывания данных составляет 32,4 Мбит/с. Поддерживаются алгоритмы кодирования видео – MPEG-2 HD, VC1 (Video Codec 1, базируется на Windows Media Video 9) и H.264/MPEG-4 AVC.Что такое Blu-ray Disc? Данный формат продвигает Blu-ray Disc Association во главе с Sony. Blu-ray переводится примерно как «голубой луч». Исковеркать написание слова Blue (голубой) пришлось ради возможности зарегистрировать торговую марку. Как и в случае HD DVD, в основе Blu-ray лежит технология «синего» лазера с длиной волны 405 нанометров, да и диски имеют аналогичный диаметр – 12 см. Между тем разработчикам удалось «втиснуть» на каждый слой до 27 Гбайт данных, а количество слоев уже сейчас может доходить до 4. Очевидное преимущество перед HD DVD с точки зрения информационной ёмкости обернулось удорожанием технологии, что отразилось на цене аппаратуры и на стоимости самих носителей BD-Disc. Первые опытные образцы дисков Blu-ray были заключены в защитные картриджи, оберегающие информационный слой. От картриджей удалось отказаться после того, как поверхность Blu-ray-дисков стали покрывать сверхпрочным оптическим покрытием. По части заложенной поддержки форматов изображения и звука Blu-ray в целом идентичен HD DVD (см. выше), так что повторять перечисление нет смысла.Существуют ли записываемые диски Blu-ray и HD DVD? Да, существуют. Для Blu-ray приняты спецификации записываемых дисков BD-R и BD-RE. В первом случае диск предназначен для однократной записи, во втором – для многократной. Диски обоих форматов могут быть как однослойными и вмещать по 25 Гб информации, так и многослойными, емкостью 50 Гб каждый. В свою очередь, для HD DVD предусмотрены аналогичные стандарты – HD DVD-R и HD DVD Rewritable. При этом ёмкость дисков для однократной записи составляет 15 Гб, а перезаписываемых 20 Гб. В обоих случаях диски однослойные. В ближайшее время должны появиться двухслойные версии обоих форматов HD DVD ёмкостью 32 Гб. Также в разработке находятся и более ёмкие версии записываемых дисков обоих форматов.Что же выбрать: HD DVD или Blu-ray? Битва форматов в самом разгаре. Несмотря на ухищрения, агитацию и прочие маркетинговые прелести, ни один из форматов не смог подавить конкурента. Сейчас можно смело утверждать, что оба конкурирующих формата будут и дальше развиваться параллельно, тем более что уже начали появляться мультиформатные приводы и плееры с поддержкой обеих технологий.Все ли телевизоры c логотипами, содержащими аббревиатуру HD, воспроизводят этот формат с максимальным качеством? Нет. К примеру, один из самых распространённых логотипов – HD Ready – означает лишь возможность воспроизведения видео высокой чёткости с интерполяцией до физического разрешения матрицы телевизора или проектора. При этом оно может быть любым, даже SDTV. К примеру, такой логотип имеют многие плазменные панели с матрицами 848х480 точек. Отобразить видео высокой чёткости с максимальным качеством могут лишь телевизоры и проекторы с физическим разрешением 1920х1080 точек и поддержкой прогрессивной развёртки. Чаще всего их оснащают логотипом FullHD. Но лучше всего обращать внимание именно на разрешение, а не на рекламные надписи.Какие интерфейсы используются для передачи HD-сигнала? Видео высокой чёткости можно передавать посредством как аналогового, так и цифрового трактов. Но в связи с распространением полностью цифровых устройств отображения видеосигнала (проекторы, плазменные и ЖК-телевизоры) необходимость в использовании аналогового тракта отпала. Тем более обеспечить достойную защиту от копирования в этом случае невозможно. На сегодняшний день существует два основных цифровых интерфейса для передачи HD-сигнала – DVI и HDMI. DVI расшифровывается как Digital Visual Interface, а литера после аббревиатуры означает тип: I – Integrated, D – Digital, A – Analog. В первом случае по одному кабелю может передаваться как аналоговый сигнал RGB, так и цифровой, во втором – только цифровой, в третьем – аналоговый. Максимальная пропускная способность интерфейса составляет 3,7 Гбит/с по одноканальной шине (single link) и 7,4 Гбит/с при двухканальном интерфейсе (dual link). Этого более чем достаточно для передачи любого видеопотока HD. HDMI является модифицированной версией DVI и переводится как High Definition Multimedia Interface. Разъёмы и коннекторы этого интерфейса намного компактнее и удобнее в подключении, нежели DVI. Для передачи сигнала HDMI использует те же принципы, что и DVI-D (и обратно совместим с ним), однако по HDMI может передаваться как цифровой RGB-сигнал, так и цифровой компонентный. Это надо учитывать при выборе аппаратуры. В отличие от DVI, HDMI разрабатывался для бытовой AV-электроники, ввиду чего разработчики исключили свойственные только ПК разрешения, оставив «кинотеатральные» 480(576)i/p, 720i/p и 1080i/p. Помимо удобства подключения HDMI имеет ещё одно преимущество перед DVI: возможность передачи цифрового аудиопотока по одному кабелю параллельно с видео. В частности, в версии цифрового протокола HDMI 1.1 была добавлена совместимость с цифровым сигналом DVD-Audio, а в версии 1.2 появилась поддержка многоканального звука (вплоть до 7.1), что позволяет подключить к плееру последовательно AV-ресивер и устройство отображения. При такой схеме ресивер «заберёт себе» цифровой аудиопоток, а видеосигнал направит дальше. Недавно появилась новая версия HDMI – 1.3. Главная её особенность заключается в повышении пропускной способности до 10,2 Гб в секунду. Это дало возможность увеличить цветовой охват видеоряда до 1 миллиарда оттенков и параллельно с этим обеспечить поддержку форматов звука Dolby TrueHD, DTS HD и других.Что такое HDCP? HDCP – это система шифрования данных, разработанная специально для цифровых интерфейсов DVI и HDMI. Она предотвращает запись или копирование фильмов. Кстати, старые телевизоры, цифровые интерфейсы которых не поддерживают HDCP, не смогут отобразить фильмы с HD DVD или Blu-ray. Так что при покупке телевизора будьте внимательны! Какие форматы используются для кодирования видеосигнала для HDTV? Одним из наиболее распространённых форматов является MPEG-2 HD. Он создан группой Moving Picture Expert Group и является развитием «обычного» MPEG-2, используемого в DVD-Video. MPEG-2 HD обеспечивает высокое качество видеоряда, однако сам алгоритм компрессии не слишком эффективен, из-за чего один полнометражный фильм может занимать 50 гигабайт и более. Тем не менее данный формат был выбран в качестве основного для бытовых видеосистем высокого разрешения. И неслучайно: он хорошо известен и освоен, для реализации тракта не нужны сложные декодеры. А что касается ёмкости – «синие» диски в большинстве случаев позволяют подобные «излишества». Второй перспективный формат – H.264 AVC (MPEG-4 v.10). Его разработка была завершена в мае 2003 года усилиями групп MPEG и VCEG (Video Coding Experts Group). Аббревиатура AVC расшифровывается как Advanced Video Coding (прогрессивное кодирование видео). В настоящее время алгоритм H.264 AVC является одним из самых эффективных, демонстрируя феноменальное соотношение «качество изображения на объем данных». Однако для декодирования видеопотока требуются серьёзные вычислительные мощности процессора. Помимо описанных выше индустриальных форматов кодирование HD возможно и такими популярными кодеками, как DiVX HD и WMV-HD. В обоих случаях используются незначительно модернизированные алгоритмы MPEG-4. Как известно, одним из форматов, принятых для кодирования HD-потока для HD DVD, является VC-1, разработанный компанией Microsoft и тоже основанный на алгоритме компрессии MPEG-4. Этот кодек активно используется в дисках HD DVD, однако на сегодняшний день нет никаких достоверных данных о его практическом применении в качестве кодека для передачи потокового HDTV. Как может транслироваться HDTV и каковы его перспективы в России? Средства для трансляции HDTV аналогичны используемым для привычного телевидения. Это эфирное, кабельное, спутниковое и IPTV. Наиболее эффективный вариант – эфирное телевидение, но в условиях отсутствия в России цифрового ТВ, а также неопределённости с провайдерами и арендой частот рассматривать этот вариант пока не приходится. Кабельное телевидение имеет больше шансов на успех, но и здесь есть проблемы, главная из которых – отсутствие инфраструктуры для передачи сигнала. Со спутниковым телевидением дела обстоят лучше. На сегодняшний день трансляции HD-контента уже начались. Жаль только, что в нашей стране в этой области весьма слабая конкуренция, да и не все желающие могут поставить себе спутниковую тарелку по объективным причинам, особенно в условиях мегаполиса. IPTV – это один из наиболее перспективных и универсальных способов передачи видеосигнала. Единственным ограничением для начала трансляций HDTV на сегодняшний день является необходимость внедрения стандарта ADSL2+, который, в отличие от текущего ADSL2, имеет достаточную пропускную способность для трансляции HDTV. Также IPTV может транслироваться посредством локальной сети или Интернета. В последнем случае полностью решается проблема создания инфраструктуры – осталось лишь дождаться момента, когда отечественные интернет-провайдеры смогут обеспечить необходимую пропускную способность. А судя по темпам развития данного направления, произойти это может в течение ближайших двух лет. При подготовке данного FAQ были использованы материалы печатного журнала HDTV.ru