Журнал "Компьютерра" №755 - Компьютерра

Известно, что к потерям цветовой информации человек гораздо менее чувствителен, чем к потерям яркостной, и первую можно частично удалить. Можно выбросить цвет, например, для каждой второй строки и каждой второй точки по горизонтали (такой способ кодирования еще обозначают как 4:2:2), получив в результате около 1,5 байт на пиксел вместо стандартных трех. Но принципиально, как видим, само по себе такое двукратное снижение потока данных проблемы не решает - оно лишь используется в совокупности с другими алгоритмами сжатия.

Потому варианты представления видео в цифровом виде без сжатия никогда даже не рассматривались - за исключением разве что не получившего распространения формата Digital VHS для записи с видеокамеры на аналоговую кассету или очень коротких (порядка минуты и менее) клипов в формате "несжатого" AVI, чаще всего безжалостно усеченных по разрешению до упомянутых 384x288. В настоящее время и AVI практически не встречается в варианте без сжатия - обычно в нем применяется JPEG (точнее, его вариант для движущихся изображений под названием Motion JPEG), что позволяет снизить объемы информации без особой потери качества от 5 до 10 раз.

Но и это слишком много даже для новых носителей Blu-ray, имеющих емкость 27 Гбайт (потому что мы рассматривали "базовый" NTSC, а это уже прошлый век - для HDTV, телевидения высокой четкости, все объемы информации следует умножать примерно на 3–6 в зависимости от формата). И задача эффективного сжатия видео, которая встала перед производителями оборудования при переходе на "цифру" с самого начала, когда о гигабайтных носителях даже не мечтали, как никогда актуальна и по сей день[Заметим, что любым существующим алгоритмам сжатия очень далеко до связки "человеческий глаз-мозг". Имея на входе поток информации в сотни мегабит в секунду, сислтема по зрительному нерву от глаза к мозгу "качает" всего 50–70 бит в секунду (быстрее она работать просто не способна). И тем не менее распознавание деталей производится практически без потерь!].

Первыми, еще в семидесятые годы, озаботились этим компании, работавшие в области спутникового телевидения. По спутниковым каналам целесолобразно передавать именно "цифру", но типового спутникового транспондера с каналом 38 Мбит/с для передачи нормального ТВ-качества, согласно расчетам выше, недостаточно. Потому в первых вариантах спутникового вещания был принят компромиссный стандарт МАС - (расшифровывается как "мультиплексиpованные аналоговые компоненты"). В принятом в 1985 году Францией и ФРГ варианте под названием D2-MAC в начале каждой строки интервал около 10 мкс отводится для передачи цифровой информации (строчный синхpосигнал, звуковое сопpовождение в стереоформате и телетекст), а собственно видеосигнал передается, как и ранее, в аналоговой форме, но иначе, чем в обычных стандартах. Соответствующие последовательности импульсов подвергаются временной компрессии и передаются последовательно друг за другом. Это позволяет значительно улучшить качество цветопередачи, но за счет усложнения приемного декодера (что, впрочем, в спутниковом телевидении с его платной подпиской не такая большая проблема, как в обычном, где дешевизна приемников - решающий фактор массовости).

Система МАС довольно быстро "умерла", так как, с одной стороны, уже волвсю вставал вопрос о передачах телевидения высокой четкости - ТВЧ (HDTV, High Definition TV), с другой - появилось чисто цифровое телевидение. Отметим для тех, кто все еще путается, что цифровое телевидение - это не синоним ТВЧ. В цифровом формате можно представить и обычное ТВ (как это делается, например, на VideoCD), однако и ТВЧ можно передавать и записывать традиционным аналоговым способом.

Принципы кодирования цвета

Все системы цветного ТВ используют несколько различающиеся варианты одной и той же хитрой цветовой модели, суть которой сводится к полному отделению яркостной информации от цветовой, передаваемой параллельно на отдельной поднесущей частоте (таким образом черно-белые приемники могли использовать яркостную составляющую без изменения, а цветовые каналы в них просто игнорировались). Для NTSC эта модель носит наименование YIQ, для SECAM - YDbDr, для PAL - YUV. В цифровом ТВ (а также, между прочим, в алгоритме сжатия JPEG) используется модификация модели YDbDr под названием YCbCr, отличающаяся от первой только масштабом: в аналоговом ТВ цветовые координаты нормированы, и полная шкала принята за единицу, а в цифровом полная шкала, как известно, имеет диапазон от 0 до 255.

Связь между суммарной яркостью Y и интенсивностью цветовых составляющих R, G и B (соответствующих красному-зеленому-синему) в этих моделях определяется формулой: Y = KrxR + KgxG + KbxB, где Kх - экспериментально определенные весовые коэффициенты, учитывающие так называемую кривую видности человеческого зрения. Согласно ей наибольший вклад в суммарную яркость вносят зеленые оттенки (максимум лежит около 550 нм), затем красные, а наиболее темными кажутся синие. Для перечисленных моделей эти коэффициенты (сумма их равна единице) обычно принимаются равными 0,299, 0,587 и 0,114 соответственно (иногда принимают Kb = 0,0722, Kr = 0,2126).

Хитрость разработчиков цветного ТВ состояла в том, что они передавали лишь значения Y (соответствующие черно-белому сигналу) и разностные цветовые сигналы R–Y и B–Y. При этом интенсивности красного R и синего B в приемнике легко формируются сложением с Y, а сигнал для зеленого G можно восстановить по формуле выше. Занимаемая полоса частот при этом остается фактически без изменения, хотя схемы приемников и усложняются.

Системы NTSC, PAL и SECAM, кроме различий в цветовых моделях, отличаются также некоторыми нюансами: например, в системе NTSC сигналы цветности передаются в каждой строке каждого полукадра, но такая система чувствительна к помехам, и не только внешним, но и возникающим по внутренним причинам (например, из-за т. н. диффеpенциально-фазовых искажений человеческие лица становятся кpасноватыми в тенях и зеленоватыми - на освещенных участках). В системе PAL для снижения искажений сигналы цветности в соседних строках усредняются, за счет чего цветовое разрешение падает в два раза, зато цвета становятся более стабильными. В системе SECAM цветность передается через строку (поочередно: в течение одной строки - сигнал R–Y, в течение следующей - В–Y), для восстановления полного сигнала в аналоговых приемниках использовались специальные линии задержки. Качество приема и помехоустойчивость при прочих равных повышается в ряду NTSC - PAL - SECAM, но в том же порядке растет и стоимость оборудования.

ЖЕЛЕЗНЫЙ ПОТОК: Железный поток

Автор: Артем Захаров

Экономичный Hi-End:RoverPC evo V7

Недавно компания RoverPС анонсировала коммуникатор evo V7. Вряд ли это событие заслуживало бы внимания, если б аппарат не был потенциальным хитом, на полкорпуса обходящим существующие решения на Windows Mobile по такому показателю, как оправданность цены. За 14 тысяч рублей нам собираются предложить VGA-экран, процессор 624 МГц, GPS-модуль, 3-мегапиксельную камеру с автофокусом. Для размещения пользовательских данных в evo V7 выделено 8 Гбайт, что вкупе со стандартным 3,5-мм разъемом для наушников может сделать модель неплохим музыкальным решением. Вес для такой насыщенности вполне терпимый - 113 г. На данный момент ни одна компания, выпускающая WM-аппараты, не предлагает ничего похожего за сопоставимые деньги. Таким образом, прагматичные пользователи, не имеющие ничего против покупки продукции брэндов второго эшелона, могут обзавестись функциолнальным гаджетом, не переплачивая за громкое имя.

Первый звонок:Packard Bell EasyNote BG46

Ноутбуки Packard Bell приходят в Россию. Уже в октябре в нескольких крупных розничных сетях можно будет купить портативные компьютеры под этим брэндом. Представители компании рассчитывают за год отвоевать примерно 10% российского рынка лэптопов. На первых порах потребителям предложат несколько моделей из разных линеек, и среди них субноутбук EasyNote BG46, который в качестве подарка российским юзерам будет продаваться по сниженной цене. Машинка с 12,1-дюймовым экраном чрезвычайно похожа на нетбук, но ее начинка несколько привлекательнее, взять хотя бы "взрослый" процессор из линейки Core. Для размещения операционной системы (здесь это Vista Home Premium) и хранения пользовательских данных имеется винчестер на 160 Гбайт. Весит компьютер около 1,6 кг - вполне терпимо, чтобы каждый день таскать с собой в сумке или рюкзаке. Цена EasyNote BG46 составит примерно 16 тысяч рублей.

Запевай!:Logitech Cordless Vantage Microphone

Удивительное дело - сегодняшние геймеры все больше западают не на кровопролитные экшены, а на игры, позволяющие почувствовать себя в шкуре известного музыканта или певца. Понятно, что если в первом случае использовать геймпад для имитации инструмента еще худо-бедно можно, то в последнем без микрофона не обойтись. Идя на поводу у желаний многих тысяч игроманов, Logitech анонсировала Cordless Vantage Microphone - беспроводный микрофон, внешне имитирующий своего сценического собрата. Девайс работает на расстоянии до 9 метров от USB-приемника (который также играет роль подставки во время отдыха от вокальных занятий) и совместим с приставками PlayStation второго и третьего поколения и Xbox 360. Продажи Cordless Vantage Microphone начнутся в декабре. Чтобы драть глотку вместе с виртуальными персонажами, придется выложить примерно 80 долларов.