Журнал "Компьютерра" №755

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.