Ngay cả với sự ra đời và phổ biến của TV kỹ thuật số, khả năng phát sóng HDTV và các thiết bị nguồn (chẳng hạn như đầu phát đĩa Blu-ray và thiết bị stream media), những rào cản cũ đối với tiêu chuẩn video phổ biến vẫn chưa được xóa bỏ. Bài viết này giải thích lý do tại sao các tiêu chuẩn NTSC và PAL vẫn quan trọng.
Lưu ý: Thông tin này áp dụng cho TV của nhiều nhà sản xuất, chẳng hạn như LG, Samsung, Panasonic, Sony và Vizio.
Tốc độ khung hình
Mặc dù video hiện nay chủ yếu là kỹ thuật số, nhưng tốc độ khung hình sử dụng trong các hệ thống video analog vẫn được kết hợp vào những tiêu chuẩn TV kỹ thuật số và HDTV. Trong video (analog, HD và 4K Ultra HD), cũng như trong phim, hình ảnh được xem trên màn hình giống như những khung hình hoàn chỉnh. Tuy nhiên, có sự khác biệt trong cách các đài truyền hình phát sóng những khung hình, truyền qua các thiết bị stream media hoặc phương tiện vật lý và hiển thị trên màn hình.
Các đường và pixel (điểm ảnh)
Hình ảnh video được phát trực tiếp hoặc ghi lại bao gồm các dòng quét hoặc hàng pixel. Trong phim, toàn bộ hình ảnh hiển thị cùng một lúc. Ngược lại, các dòng hoặc hàng pixel trong hình ảnh video hiển thị trên toàn màn hình, bắt đầu từ đầu màn hình và di chuyển xuống dưới cùng. Các hàng này hiển thị ở định dạng xen kẽ hoặc lũy tiến.
Quét xen kẽ chia các dòng thành hai trường. Các dòng hoặc hàng pixel được đánh số lẻ hiển thị đầu tiên và tiếp theo là đến các dòng hoặc hàng pixel được đánh số chẵn hiển thị, tạo ra một khung hình hoàn chỉnh.
Quét liên tục/lũy tiến hiển thị các hàng theo tuần tự thay vì truyền các hàng dưới dạng hai trường thay thế. Điều này có nghĩa là cả dòng số lẻ và dòng số chẵn hoặc hàng pixel đều hiển thị theo thứ tự số.
Số lượng đường dọc hoặc hàng pixel quyết định chi tiết hình ảnh. Càng nhiều dòng trong một hình ảnh, hình ảnh càng chi tiết. Số lượng dòng được cố định trong một hệ thống.
NTSC và PAL
Hai hệ thống video analog chính là NTSC và PAL.
NTSC bao gồm 525 dòng hoặc hàng pixel, 60 trường với 30 khung hình/giây, ở hệ thống 60Hz để truyền và hiển thị hình ảnh video. Mỗi khung hình được truyền trong hai trường gồm 262 dòng/hàng pixel hiển thị xen kẽ. Hai trường được kết hợp với nhau, vì vậy mỗi khung hình hiển thị với 525 dòng/hàng pixel. NTSC là tiêu chuẩn video analog chính thức ở Hoa Kỳ, Canada, Mexico, một số khu vực Trung và Nam Mỹ, Nhật Bản, Đài Loan và Hàn Quốc.
PAL là định dạng thống trị trên thế giới để phát sóng truyền hình và hiển thị video analog. Nó gồm 625 dòng/hàng pixel, 50 trường với 25 khung hình một giây, hệ thống 50Hz. Giống như NTSC, tín hiệu được xen kẽ vào hai trường, mỗi trường gồm 312 dòng/hàng pixel. Vì hiển thị ít khung hình hơn (25) mỗi giây nên đôi khi bạn có thể nhận thấy một chút hiện tượng nhấp nháy trong hình ảnh, giống như trên phim chiếu. Tuy nhiên, PAL có độ phân giải cao hơn một chút và độ ổn định màu tốt hơn NTSC. Các quốc gia sử dụng hệ thống PAL bao gồm Anh, Đức, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Ý, Trung Quốc, Ấn Độ, Úc, phần lớn châu Phi và Trung Đông.
Tỷ lệ khung hình NTSC/PAL và DigitalTV/HDTV
Mặc dù việc tăng độ phân giải của các tiêu chuẩn nội dung phần mềm video, phát sóng độ phân giải cao và kỹ thuật số là một bước tiến khi so sánh HDTV với các tiêu chuẩn NTSC và PAL analog, tốc độ khung hình là nền tảng chung của cả hai hệ thống.
Ở các quốc gia áp dụng chuẩn dựa trên NTSC, 30 khung hình riêng biệt hiển thị mỗi giây (tức là một khung hình hoàn chỉnh cứ sau 1/30 giây). Ở các quốc gia áp dụng chuẩn dựa trên PAL, 25 khung hình riêng biệt hiển thị mỗi giây (tức là một khung hình hoàn chỉnh hiển thị cứ 1/5 giây của giây). Các khung hình này hiển thị bằng phương pháp quét xen kẽ (480i hoặc 1080i) hoặc phương pháp quét lũy tiến (480p, 720p hoặc 1080p).
Trong trường hợp TV kỹ thuật số và HDTV phát triển từ NTSC, nếu các khung hình truyền dưới dạng hình ảnh xen kẽ (1080i), mỗi khung hình bao gồm hai trường và mỗi khung hình hoàn chỉnh hiển thị cứ sau 30 giây, sử dụng tốc độ 30 khung hình trên giây dựa trên NTSC. Nếu khung hình được truyền ở định dạng quét liên tục (720p hoặc 1080p), nó sẽ hiển thị hai lần sau mỗi 30 giây.
Tốc độ khung hình HDTV và TV kỹ thuật số dựa trên PAL
Trong trường hợp TV kỹ thuật số và HDTV phát triển từ PAL, nếu các khung hình truyền dưới dạng hình ảnh xen kẽ (1080i), mỗi khung hình bao gồm hai trường và một khung hình hoàn chỉnh hiển thị mỗi 25 giây, sử dụng tốc độ 25 khung hình trên giây dựa trên PAL.
Nếu khung hình truyền ở định dạng quét liên tục (720p hoặc 1080p), nó sẽ hiển thị hai lần sau mỗi 25 giây.
Quét xen kẽ (Interlaced Scan) và Quét liên tục (Progressive Scan) là gì
Với sự ra đời của máy tính để bàn tại nhà và văn phòng, người ta phát hiện ra rằng việc sử dụng TV truyền thống để hiển thị hình ảnh máy tính không mang lại kết quả tốt, đặc biệt là với văn bản. Điều này là do ảnh hưởng của công nghệ quét xen kẽ. Để tạo ra một cách dễ dàng và chính xác hơn khi hiển thị hình ảnh trên máy tính, công nghệ quét tiên tiến đã được phát triển.
Quét liên tục khác với quét xen kẽ trong đó hình ảnh được hiển thị trên màn hình bằng cách quét từng dòng (hoặc hàng pixel) theo thứ tự tuần tự hơn là thứ tự thay thế, như được thực hiện với quét xen kẽ. Nói cách khác, trong quá trình quét liên tục, các dòng hình ảnh (hoặc các hàng pixel) được quét theo thứ tự số (1,2,3) xuống màn hình từ trên xuống dưới, thay vì theo thứ tự thay thế (các dòng hoặc hàng 1,3, 5, vv ... theo sau bởi các dòng hoặc hàng 2,4,6).
Bằng cách quét dần hình ảnh lên màn hình trong một lần quét hơn là tạo hình ảnh bằng cách kết hợp hai nửa, hình ảnh chi tiết hơn, mượt mà hơn có thể hiển thị phù hợp hơn để xem chi tiết đẹp, chẳng hạn như văn bản và chuyển động. nhấp nháy.
Nhìn thấy công nghệ này như một cách để cải thiện cách chúng ta xem hình ảnh trên màn hình video, công nghệ quét tiến bộ tiếp theo được áp dụng cho DVD.
Dòng tăng gấp đôi
Với sự ra đời của màn hình plasma độ phân giải cao, TV LCD và máy chiếu video , độ phân giải được tạo ra bởi TV truyền thống, VCR và các nguồn DVD không được sao chép rất tốt bằng phương pháp quét xen kẽ.
Để bù đắp, ngoài việc quét liên tục, các nhà sản xuất TV cũng đã giới thiệu khái niệm Line Double.
Mặc dù có nhiều cách có thể được áp dụng, nhưng cốt lõi của nó là khả năng tăng gấp đôi dòng truyền hình tạo ra "các dòng giữa các dòng", kết hợp các đặc điểm của dòng ở trên với dòng bên dưới để tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao hơn. Những dòng mới này sau đó được thêm vào cấu trúc dòng ban đầu và tất cả các dòng được quét dần trên màn hình TV.
Tuy nhiên, nhược điểm của đường gấp đôi là các tạo tác chuyển động có thể xảy ra, vì các đường mới được tạo cũng phải di chuyển với hành động trong hình ảnh. Để làm mịn hình ảnh, việc xử lý video bổ sung thường được yêu cầu.
Hệ thống quét hình – The Scanning System :
– Để đảm bảo truyền đi và tái tạo được hình ảnh động ở máy thu hình, người ta sử dụng kỹ thuật quét hình (Scanning System)
– Có 2 tiêu chuẩn : NTSC (National Television Standard Committee Tiêu chuẩn quốc gia của Uỷ ban Truyền hình Mỹ) và PAL (Phase Alternating Line – Anh, Châu Âu)
| Tiêu chuẩn – Hệ | NTSC (Mỹ) | PAL (Anh, Châu Âu) |
| Số dòng quét trong 1 khung hình | 525 lines | 625 lines |
| Số khung hình trong 1giây (fps) Frame Rate | 60i hay 30p | 50i hay 25p |
| Số điểm ảnh | 720 x 480 | 720 x576 |
– Có 2 cách quét hình:
Chuẩn I – Interlaced (Quét xen kẽ) : 2 Fields cho một khung hình (Frame)
Vấn đề đồng bộ khi quét hình (Analogue television synchronization)
– Để tạo lại hình ảnh trên máy thu hình chính xác như khi CAM tạo ra, tín hiệu hình phải có thành phần giữ các dòng quét và khung gọi là đồng bộ hoá (Synchronization). Các dòng quét ở máy thu hình phải bắt đầu tại cùng thời gian chính xác như hình ảnh đang được quét trong CAM và một khung hình mới cũng phải bắt đầu chính xác như vậy.
– Để đồng bộ hoá người ta thêm vào giữa các khung hình (Fields) và giữa các dòng (Lines) các xung đồng bộ (Sync pulses). Các xung đồng bộ được tạo ra trong CAM hoặc từ một thiết bị tạo đồng bộ (Sync Generator).
– Xung đồng bộ ngang (HSYNC) nhằm định thời gian quét đầu mỗi dòng.
– Xung đồng bộ dọc (VSYNC) để định thời gian quét của khung hình kế tiếp.
Các xung đồng bộ là một phần của tín hiệu hình được ghi trên băng từ (REC) và phát lại (PLAY) khi phát sóng.
Quá trình xử lý tín hiệu trong hệ thống có thể làm sai lệch (mất đồng bộ) cần được hiệu chỉnh lại thời gian gốc (TBC – Timebase correction ).Một TBC có thể sửa một số lỗi đồng bộ và thay đổi chỉ tiêu chất lượng hình ảnh nhưng không thể sửa đúng cho tất cả các sai sót.
Biểu đồ so sánh
| Cơ sở để so sánh | Quét xen kẽ | Quét liên tục |
|---|---|---|
| Căn bản | Quét thông qua chia một khung hình duy nhất. | Toàn bộ khung được quét cùng một lúc. |
| Hiệu quả | Thấp | Cao |
| Chất lượng | Giảm sút chất lượng | Tốt hơn |
| Hiệu ứng chải | Hiện tại | Vắng mặt |
| Tốc độ hiển thị | Một trường trong 1/60 giây | Một hình ảnh trong 1/60 giây |
Quét xen kẽ và quét liên tục là các kỹ thuật quét trong đó quét liên tục là công nghệ mới hơn và xen kẽ cũ hơn nhưng được sử dụng rộng rãi. Mặc dù, việc tạo và quét video liên tục tốn kém hơn so với xen kẽ nhưng nó tạo ra hình ảnh và video rõ ràng hơn.
Kết luận
TV kỹ thuật số, HDTV và Ultra HD, mặc dù là một bước tiến lớn về những gì bạn thấy trên TV hoặc màn hình máy chiếu, nhưng vẫn bắt nguồn từ các tiêu chuẩn video analog đã hơn 65 năm tuổi.
Do đó, có sự khác biệt trong tiêu chuẩn kỹ thuật số và HDTV đang được sử dụng trên toàn thế giới, đặt ra những giới hạn đối với tiêu chuẩn video trên toàn thế giới.
Ngoài ra, khi quá trình chuyển đổi tiếp tục theo hướng truyền kỹ thuật số và chỉ HD, nhiều người vẫn có thiết bị phát video dựa trên NTSC và PAL, chẳng hạn như VCR, máy quay analog và đầu đĩa DVD không có HDMI được cắm vào HDTV (và TV 4K Ultra HD).
Ngay cả với các định dạng như Blu-ray, có những trường hợp phim hoặc nội dung video chính có thể ở định dạng HD và một số tính năng bổ sung của video có thể ở định dạng NTSC hoặc PAL độ phân giải tiêu chuẩn. DVD vẫn được tạo ở định dạng NTSC hoặc PAL.
Mặc dù nội dung 4K hiện đã được phổ biến rộng rãi thông qua phát trực tuyến và Ultra HD Blu-ray Disc, nhưng các tiêu chuẩn phát sóng TV 4K vẫn đang trong giai đoạn đầu triển khai. TV theo chuẩn 4K phải hỗ trợ các định dạng video analog miễn là các thiết bị phát video analog đang được sử dụng.
Việc phát sóng và stream ở độ phân giải 8K giờ đây cũng trở thành một vấn đề, mặc dù mức giá cao khiến nó chưa được chấp nhận phổ biến.
Cuối cùng, bạn có thể không còn sử dụng các thiết bị video analog nữa, nhưng những người khác thì có thể vẫn đang dùng.
Đăng nhận xét