Progressive scan en HDTV

Transcriptie

1 Functies en voordelen van progressive scan en de betekenis van die techniek voor HDTV Datum: mei 2004 Versie 1.0 TB NL

2 Computers en home entertainment-systemen beginnen elkaar steeds beter te verstaan. Ze spreken immers dezelfde, digitale taal, voor beeld en voor geluid. Die definitieve stap naar digitaal is de basis voor een revolutie in netwerkmogelijkheden die zich de komende jaren op het gebied van computergebruik en entertainment zal gaan voltrekken. Een van de belangrijkste technische aspecten van deze ontwikkeling is de 'progressive scan'-techniek voor een betere digitale beeldkwaliteit, of het nu gaat om het afspelen van DVD's of om HDTV (High Definition Television). Langzaam maar zeker zal deze ontwikkeling het einde betekenen van de televisie zoals we die vandaag kennen. Daarnaast zal er steeds meer gebruik worden gemaakt van LCD-schermen, flat-panel plasmaschermen en een nieuwe generatie digitale projectoren. In dit artikel gaan we in op functies en voordelen van progressive scan en de betekenis van die techniek voor HDTV. Interlaced versus Progressive Scan (PS) Net als de oudere CRT-beeldbuizen (Cathode Ray Tube), maken ook de DVD-spelers en televisies van vandaag de dag gebruik van de 'interlaced scan'-techniek om een beeld op te bouwen. Dat wil zeggen dat voor de videobeelden die naar het scherm gaan, eerst de oneven genummerde beeldlijnen worden geprojecteerd, en daarna pas de even genummerde lijnen. Elk videobeeld wordt dus in twee afzonderlijke fasen opgebouwd. Bij de 'progressive scan'-techniek daarentegen, worden alle lijnen in één beweging neergezet. Het volledige beeld komt dus in één keer op het scherm. Elk videobeeld wordt in één fase (of veld) opgebouwd. Op dit moment wordt deze progressive scan-techniek het meest toegepast bij LCD-schermen. Ook de nieuwere DVD-spelers, PS-projectoren en voor HDTV voorbereide televisies werken met progressive scan. Drie van de belangrijkste voordelen van deze techniek vallen onmiddellijk op: Geen beeldflikkeringen: bij progressive scan wordt het complete beeld in één keer op het scherm gezet, waardoor er geen sprake meer is van de beeldflikkeringen die vaak voorkomen bij apparatuur met interlaced scan, een fenomeen dat veroorzaakt woord door de "scan-lijnen" of de lijnen zwart die tussen de beeldinformatie zitten. Vloeiender, scherper en helderder beeld: er is immers maar één scan nodig om het beeld op te bouwen. De mogelijkheid om twee keer zoveel beelden per seconde weer te geven als bij de interlaced scan-techniek. Pagina 2 / 5 TB PROGRESSIVE-SCAN-1029-NL

3 Televisieprogramma's, DVD's en speelfilms Het begrip beelden (ook wel frames genoemd) per seconde (fps) speelt een essentiële rol bij DVD's, televisieprogramma's en speelfilms. Bij normale televisie-uitzendingen wordt in Europa over het algemeen gebruikgemaakt van het PAL-formaat (Phase Alternating Line). PAL werkt met 625 horizontale lijnen (waarvan er 575 worden weergegeven) en 25 beelden per seconde die volgens de interlaced-methode worden opgebouwd. Datzelfde formaat wordt ook gebruikt bij VHS-videobanden en speelfilms op DVD. In de Verenigde Staten en Japan is het NTSC-formaat de norm en dat werkt met 525 horizontale lijnen (waarvan er 480 worden weergegeven) en ongeveer 30 beelden per seconden die ook hier volgens de interlaced-methode worden opgebouwd. Elk van deze beeldsnelheden komt overeen met de scan-frequentie van de op interlaced-techniek gebaseerde televisie in de desbetreffende delen van de wereld. Plaatsen we dat in de context van de vergelijking tussen interlaced en progressive scan, dan zien we dus dat bij standaard NTSC-video 30 beelden per seconde worden weergegeven (in 60 fasen), terwijl bij progressive scan 60 volledige beelden per seconde op het scherm komen. In het geval van PAL is dat 25 beelden per seconden bij interlaced en 50 bij progressive scan. Die beeldsnelheden worden van extra grote betekenis als we kijken naar de mogelijkheden om op een bepaald beeldscherm videomateriaal weer te geven waarvoor een ander aantal beelden per seconden geldt. Laten we de speelfilm als voorbeeld nemen. De traditionele beeldsnelheid bij speelfilms is 24 beelden per seconden, progressive scan, en dat is dus niet direct geschikt voor de interlaced of progressive scan-frequenties van de televisiestandaarden, noch in het geval van NTSC, noch in het geval van PAL. Bij NTSC wordt, om een film geschikt te maken voor weergave volgens interlaced-techniek of voor uitzending via de conventionele televisie, een techniek gebruikt die bekend staat als 3:2 pull-down. Daar komen een aantal stappen bij kijken: De beeldsnelheid van 24 beelden per seconde wordt 'op-geconverteerd' naar 60 beelden per seconde: dat gebeurt door hetzelfde beeld twee of zelfs drie maal achter elkaar in de beeldstroom op te nemen. De beeldstroom wordt vervolgens gecondenseerd tot de standaard 30 beelden per seconde door elk beeldpaar samen te voegen tot één beeld. Maar niet alle beeldparen bestaan uit identieke beelden en dus komt het met vaste regelmaat voor dat twee afwijkende beelden worden samengevoegd. In dat geval is er sprake van "frame mixing", zoals het wordt genoemd, en dat resulteert in een onscherp of trillerig beeld, vooral bij beelden met snelle bewegingen, waar het verschil in beeldinformatie nu eenmaal groter is dan bij statische scčnes. Om een speelfilm voor te bereiden voor NTSC met progressive scan, is nog steeds de opconvertering nodig van de 3:2 pull down-methode, maar condenseren is daarna overbodig, want progressive scan kan uitstekend overweg met 60 beelden per seconde. Het probleem van frame mixing doet zich hier dus niet voor en de uiteindelijke beeldkwaliteit blijft dan ook dichter bij die van het origineel. Het beeld is scherper en helderder, want er zitten geen ongelukkig samengevoegde beelden tussen. Pagina 3 / 5 TB PROGRESSIVE-SCAN-1029-NL

4 Bij het converteren van films naar PAL-formaat wordt de film meestal versneld (met een factor van zo'n 4,17%) van 24 naar 25 beelden per seconde, waarbij de toonhoogte van het geluid dienovereenkomstig wordt gecorrigeerd. Voor weergave via de interlaced-methode wordt de 3:2 pull down-techniek dus zelden gebruikt. Maar, zoals eerder gezegd, het blijft intussen wel zo dat progressive scan in principe een betere beeldkwaliteit oplevert dan interlaced scan. Voor progressive scan voorbereide apparatuur Omdat de meeste televisies nu eenmaal met interlaced scan werken, is ook de bijbehorende apparatuur, zoals videorecorders en DVD-spelers, ingesteld op het leveren van een interlaced beeldstroom. Maar nu de HDTV-standaard definitief vorm begint te krijgen (en er zelfs al een paar HDTVdiensten in Europa van start zijn gegaan), kan de consument inmiddels kiezen voor televisietoestellen die voor HDTV zijn voorbereid. Hetzelfde geldt voor LCD- en plasmaschermen en progressive scan DVD-spelers en projectoren. Voordat de kijker daar werkelijk profijt van zal hebben, moet er intussen wel aan beide zijden, zowel bij de zender als bij de ontvanger, het nodige gebeuren. Met andere woorden, er moet progressive scanbeeldmateriaal aangeleverd worden (via een HDTV-signaal of afkomstig van een voor PS geschikte DVD) dat vervolgens ontvangen wordt op een PS-beeldscherm (dat wil zeggen, een voor HDTV voorbereide televisie). In de Verenigde Staten is er al reden genoeg om over te stappen op een progressive scan DVD-speler en televisie, al is het maar vanwege het ultieme thuisbioscoopgevoel. In Europa daarentegen, zal de grootste impuls voor progessive scan waarschijnlijk uitgaan van HDTV. Volgens voorspellingen van IMS Research zullen de EMEA-landen in 2008 al goed zijn voor de verkoop van 4,7 miljoen HDTV's, oftewel 15% van de totale verkoop wereldwijd. Hoog tijd dus om even stil te staan bij HDTV. Progressive scan voor HDTV - Scherp in beeld HDTV is niet zozeer een vastomlijnde technologie, het is eerder een algemeen geaccepteerd concept: een drastische verbetering van de beeldkwaliteit voor de televisiekijker. HDTV heeft een hoger beeld (en dus meer horizontale scan-lijnen) en een bredere beeldverhouding (16:9 in plaats van 4:3) en dat betekent dat er op elk moment veel meer beeldinformatie op het scherm kan komen, waardoor de kijker, vanaf dezelfde afstand als voorheen, niet alleen een veel rijker, natuurgetrouwer beeld ziet, maar ook een beeld van veel hogere kwaliteit. Onregelmatigheden in het beeld vallen veel minder op. Er zijn al vele standaarden voorgesteld voor de implementatie van HDTV, maar de afgelopen jaren is dat aantal redelijk teruggebracht, waardoor er nu nog maar een paar serieuze kandidaten zijn. In Europa en de Verenigde Staten lijkt men het inmiddels eens te zijn over 1080i en 720p, dat wil zeggen, een interlaced scan-signaal van 1080 lijnen (opgebouwd in twee fasen van 540) en een progressive scan-signaal van 720 lijnen. Pagina 4 / 5 TB PROGRESSIVE-SCAN-1029-NL

5 Televisies die "voorbereid zijn voor HDTV" hebben dan ook in de regel een 1080i- en een 720p-modus en de modellen met ondersteuning van 720p bieden nu al het volle voordeel van beeldweergave volgens de progressive scan-methode, hetzij bij ontvangst van een HDTV-televisiestation, hetzij bij gebruik van beeldapparatuur met progressive scancapaciteit, zoals een DVD-speler of een voor PS geschikte digitale videorecorder). En met de grotere hoeveelheid beeldinformatie die bij uitzendingen in HDTV wordt aangeleverd, is progressive scan met alle voordelen vandien eigenlijk gewoon een basisvoorwaarde aan het worden. De kijker kan dan genieten van een helder, haarscherp beeld zonder hinderlijke flikkeringen. Het ligt ook in de lijn der verwachtingen dat computersystemen in de toekomst zullen worden uitgerust met HDTV-tuners en ondersteuning zullen bieden van progressive scan, want het idee van een compleet in elkaar overgaan van digitale media is inmiddels in brede kring geaccepteerd. Het is dus heel goed denkbaar dat we over een paar jaar HDTV kijken op een notebook met een breedbeeldscherm, vergezeld van true surround sound via de S/PDIF-poort voor het complete digitale thuisbioscoopgevoel. Afsluiting Nu de DVD steeds meer de norm aan het worden is voor speelfilms en andere vormen van audio-visueel entertainment, met de belofte van HDTV en het steeds meer samengaan van computers, digitale media en televisie in onze huiskamers, zullen we ook steeds vaker televisietoestellen met PS-mogelijkheden tegenkomen. Meer weten? Voor meer informatie over momenteel in Europa beschikbare HDTV-diensten: Voor het IMS rapport: Pagina 5 / 5 TB PROGRESSIVE-SCAN-1029-NL