تلويزيون با درجه تفكيك بالا - HDTV: High Definition Television

شماره اول دوره هفتم

تاريخ انتشار اين مقاله: 29 ارديبهشت 1386

تلويزيون با درجه تفكيك بالا

(HDTV: High Definition Television)

*دانشجوی کارشناسی ارشد کتابداری و اطلاع رسانی دانشگاه تهران

چکیده
اين مقاله به بيان ويژگيها عمومي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»» به عنوان سيستم پخش تلويزيوني مي‌پردازد كه نسبت به فرمتهاي معمولي تلويزيوني وضوح تصوير به مراتب بيشتر و بهتري دارد. ابتدا مروري خواهد شد بر تاريخچه‌اي از ظهور اين پديده و سپس ضمن بيان كليلت ويژگيهاي فني، به بيان نكاتي درباره كاربردهاي آن مي پردازيم.

مقدمه:
تلويزيون:
تلويزيون سيستمي است براي ارتباط از راه دور كه به منظور پخش و دريافت تصاوير متحرك و صدا به كار مي رود. اين كلمه از دو واژه لاتين و يوناني مشتق شده است به معني ديدن از راه دور. (واژه يوناني tele به معني دور و واژه لاتين visio-n به معني ديدن).
تلويزيون توسط شخص خاصي ابداع نشده بلكه حاصل همكاري گروهي از متخصصان بوده كه سرانجام به نسخه نهايي تمام الكترونيك اين اختراع ختم شده است.
سرچشمه چيزي را كه امروزه به عنوان سيستم تلويزيوني خوانده مي شود مي توان به زمان كشف قابليت هدايت نور در عنصر سلنيوم در سال 1873 توسط Willough by Smith نسبت داد كه بعدها با كار بر روي Telectroscope و اختراع ديسك اسكن توسط Paul Nipkowدر 1884 دنبال شد.
مبناي عملكرد همه تلويزيونها را مي توان اينگونه تعريف كرد:
اسكن يك تصوير به منظور ايجاد بازنمايي از سيگنالها در سري هاي زماني . پس از آن سيگنالهاي بازنمايي شده به ابزار خاصي انتقال داده مي شود تا فرايند اسكن برگشت داده شود. ابزار نهايي(دستگاه تلويزيون) نتيجه كار را به صورت يك تصوير منسجم ارائه مي دهد.

اجزاي يك سيستم تلويزيوني:
● يك منبع تصوير:كه مي تواند يك دوربين براي برداشت تصاوير و يا يك spot scanner (اسكنر لكه اي تندرو) براي انتقال فيلمها باشد
● يك منبع صدا
● يك فرستنده: كه يك يا چند سيگنال تلويزيوني را همراه با اطلاعات صدا و تصوير تلفيق كرده و انتقال مي دهد.
● يك گيرنده: (تلويزيون) كه سيگنالهاي تصاوير و صدا را از پخش كننده تلويزيوني دريافت مي كند.
● يك دستگاه نمايشگر : كه سيگنالهاي الكترونيكي را به نور قابل رويت تبديل مي كند.
● يك دستگاه صدا : كه سيگنالهاي الكترونيكي را به امواج صدا تبديل مي كند تا همراه با تصاوير پخش شود.

  «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»(HDTV: High Definition Television):
«تلويزيون با درجه تفكيك بالا» نوعي سيستم پخش تلويزيوني مي باشد كه نسبت به فرمتهاي معمولي تلويزيوني مانند NTSC SECAM , PAL وضوح تصوير به مراتب بيشتر و بهتري دارد. به غير از فرمتهاي ابتدايي آنالوگ «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» كه در اروپا و ژاپن به كار مي رفته , پخش «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» به صورت ديجيتال بوده و مي توان گفت ظهور اين نوع تلويزيونها همزمان با ابداع تلويزيونهاي ديجيتال بوده است. در تلويزيونهاي با درجه تفكيك بالا , كيفيت تصاوير بر روي صفحه نمايش و كيفيت صدا ارتقا پيدا كرده است. همچنين در آينده اي نزديك «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»ها اتصال بين كامپيوتر ها و تلويزيونها را فراهم خواهند كرد.

تاريخچه «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»:
از نظر تاريخي,اصطلاح درجه تفكيك بالا (High Definition) براي اولين بار در مورد استانداردهاي تلويزيوني به كار برده شد كه در دهه 1930 جانشين سيستم هاي 12خطي شده بودند.اندك زماني بعد از آن, John Logie Baird , Philo T. FransworthوValidimir Zworykin هر كدام در توسعه سيستم هاي تلويزيوني , رقابت هايي داشته اند اما وضوح (Resolution) گزينه اي نبوده كه تكنولوژي هاي اساسي و متفاوت آنها را از هم مجزا كند.
سيستم 405 خطي بريتانيايي, اولين سيستمي بوده كه خود را به عنوان يك High Definition معرفي كرده و كاربرد گسترده اي يافت. در اواخر جنگ جهاني دوم اكثر امتيازنامه ها به پايان رسيده و بازار سيستم هاي تلويزيوني كاملا آزاد گذاشته شد بدون اينكه هيچگونه توافقي در مورد يك استاندارد جهاني براي تلويزيون به دست آيد. لذا جهان از سه استاندارد PAL, NTSC,SECAM براي نيم قرن استفاده كرد.
سيستم 819 خطي فرانسه
زمانيكه اروپا بعد از جنگ جهاني دوم انتقالات تلويزيوني را باز به دست گرفت, (مانند اواخر دهه 1940 و اوايل دهه 1950) اكثر كشورها استاندارد 625 خطي تلويزيون را پذيرفته بودند.سيستم 405 خطي بريتانيا كه در 1936 معرفي شده بود و سيستم 819 خطي فرانسه , معرفي شده در سال 1948 , دو استثنا در اين سالها بودند.
سيستم 819 خطي فرانسه باكمي اغماض تقريبا اولين سيستم «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» جهان شناخته مي شود ؛ اين سيستم را در مقايسه با استانداردهاي كنوني مي توان 755i ناميد.
از اين سيستم فقط براي اولين كانال تلويزيوني فرانسه بعلاوه پخش كننده هاي بلژيك و موناكو استفاده شد. به هر حال , كيفيت نظري تصوير بسيار فراتر از قابليتهاي تجهيزات آن زمان بوده و هر كانال 819 خطي پهناي باندي به اندازه 14 مگاهرتز براي سيگنال VHF را اشغال مي كرده است.
زمانيكه در اواخر دهه 1960 , دومين كانال تلويزيون و تلويزيون رنگي دراكثر مناطق اروپا معرفي شد, انگلستان سيستم 625 خطي را پذيرفته و پخش آن را از سال 1964 در BBC2 شروع كرد. همچنين علي رغم تلاشهايي كه در فرانسه براي ايجاد يك نسخه رنگي SECAM از سيستم 819 خطي صورت گرفت , اما به منظور حمايت از سيستم 625 خطي اين تلاشها متوقف شد( سرانجام انتقال سيستم 819 خطي در سال 1986 در پاريس انجام شد).

(Multiple Sub-nyquist Sampling Encoding System: MUSE)
در سال 1968 , تلويزيون سراسري ژاپن (NHK) دست به ابتكار طرحي تحقيقاتي در زمينه توسعه سيستمي غيرسازگار و با وضوح بالا زد كه نياز به پهناي باند بيشتري براي انتقال برنامه نسبت به پهناي باند پخش زميني 525خطي داشت. كاري كه در آزمايشگاههاي تحقيقاتي NHK انجام مي شد , توسعه و ساخت تجهيزات «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» و افتتاح سرويس پخش ماهواره اي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در ژاپن بود. در واقع ژاپن اولين سيستم عملي پخش «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» را به وجود آورد. اولين پخش برنامه منظم «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» درژوئن 1989 توسط NHK به مدت يك ساعت در روز و با استفاده از سيستم 1125/60 شروع شد (تصوير ورودي داراي 1125 خط و نرخ فريم 60 بوده است.) وتا سال 1990 به 8 ساعت در روز رسيد. در واقع پخش آنالوگ سيگناهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» با استفاده از يك وضوح Interlaced 1035 يا 1080 خطي فعال يا 1125 خط كامل انجام شد. سيستم ژاپني ها كه توسط آزمايشگاه هاي علوم و تحقيقات تكنيكي, توسعه يافته بود , از تكنيك فيلترينگ به منظور كاهش سگينالهاي منبع اصلي استفاده مي كرده تا استفاده از پهناي باند را كاهش دهد. MUSE به عنوان Hi-Vision توسط NHK به بازار عرضه شد.
با توجه به محدوديتهاي تكنولوژيكي آن زمان , MUSE سيستم آنالوگي بسيار هوشمندي بود . با وجود اينكه ژاپن به سيستم ديجيتال «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» كه مبتني بر استاندارد ISDB مي باشد, تغيير جهت پيدا كرده است , اما هنوز كانال 9 از طريق ماهواره BS مبتني بر سيستم اصلي MUSE پخش مي شود.اين كانال همان برنامه هايي را پخش ميكند كه در كانال 103 ديجيتال BS پخش مي شود اما تا سال 2007 استفاده از آن خاتمه مي يابد.

«تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در امريكا:
شايستگي هاي تلويزيون ديجيتال از اوائل دهه 80 ميلادي در آمريكا شناخته شدند. كانالهاي تلويزيوني بيشتر و كيفيت بهتر تصوير و صدا . اين استاندارد همچنين امكانات جديد نظير pay TV ,Demand Video_On_ و مضمون تعاملي (Interactive) را نيز به همراه دارد. همچنين اگر اين استاندارد از طريق كابل ارائه شود غالبا به همراه دسترسي پرسرعت به اينترنت بسته بندي مي گردد.
تكامل تلويزيون ديجيتال در امريكا با «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» همراه بوده است. بيش از 18 سال طول كشيد تا كميسيون ارتباطات ايالات متحده (FCC) استاندارد جديدي با نام ATSC را براي تلويزيون ديجيتال تعريف نمايد كه اولين بار در سال 1981 معرفي شد. توسعه استاندارد «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در امريكا از سال 1987 به جريان افتاد .در اين سال FCC با قاطعيت اعلام كرد كه نياز به «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» براي آنها وجود دارد و طرح پيشنهادي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» را پذيرفت. ATSC18 فرمت تلويزيوني مختلف را با هم تركيب مي كند كه 6 مورد ازآنها ديجيتال مي باشند.
در حال حاضر 4 استاندارد اصلي تلويزيون ديجيتال توسط ATSC امريكا تعريف شده است كه در راس آنها «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» قرار دارد كه از استانداردهاي 720p و 1080i استفاده مي كند.
  «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در امريكا به يك فناوري رايج تبديل شده و به طورگسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرد. اين مسئله تا حدودي به تصميمات FCC در زمينه ملزم نمودن ايستگاههاي تلويزيوني مهم به پخش مضامين «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» مربوط مي شود. يك دليل ديگر براي موفقيت «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در اين منطقه قيمتهاي نسبتا متعادل براي تلويزيونهاي داراي قابليت «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» است.در اروپا تلويزيونها بسيار گرانتر هستند . مشتريان براي يك دستگاه همانند كه حتي فاقد قابليت «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» باشد نيز بايد دو برابر مبلغي را بپردازند كه در آمريكا براي دستگاههاي با قابليت «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» پرداخت مي گردد.در حال حاضر تخمين زده مي شود كه تا پايان سال 2006 ميلادي10 درصد مردم آمريكا «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» داشته باشند و تا پايان سال 2010 اين ميزان به59 درصد رسيده و 50 كانال به صورت HD پخش خواهد شد.

HD- MAC :
HD-MAC استاندارد تلويزيوني است كه توسط اتحاديه اروپا در سال 1986 معرفي شد. اين استاندارد اولين تلاش(European Economic Community)EEC براي توليد «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در اروپا بوده است. اين استاندارد تركيب پيچيده اي از سيگنال انالوگ با صداي ديجيتال بود. سيگنال ويدئويي 1250 خطي با 50 فريم در ثانيه و نسبت تصوير 16:9 به وسيله D2-MAC رمز گذاري شد.
در المپيك تابستاني 1992 پخش آزمايشي HD-MAC انجام شد.100 گيرنده HD-MAC در اروپا براي آزمايش قابليتهاي اين استاندارد استفاده شد. حمايت مالي اين پروژه به وسيله EEC صورت گرفت اما در سال 1993 اين استاندارد متوقف شده و همه تلاشهاي EU(European union) و( EBU((European broadcast union بر سيستم DVB متمركز شد كه براي هر دو سيستم SDTV و «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» قابل استفاده بود. DVB داراي 4 استاندارد تلويزيون ديجيتال مي باشد: DVB-S(ماهواره), DVB-T (آنتن زميني), DVB-s( كابل ) و DVB-H (دستي). DVB نيز همانند ATSC براي داده هاي ويدئويي از فشرده سازي MPEG-2 استفاده كرده و از صداي فراگير دالبي ديجيتال AC-3 5.1 پشتيباني مي كند. گام بعدي DVB-S , DVB-S2 است كه از الگوريتمهاي فشرده سازي بهتري براي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» (مثل4 MPEG- و يا WMV9 براي مضمون HD ) پشتيباني مي كند.
با اين حال «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» يك ماجراي متفاوت است. علي رغم اينكه چند كانال DEMO وجود دارند كه مضمون «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» را ارسال مي كنند و تعدادي Set-top Box گرانقيمت با قابليت «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» نيز در بازار وجود دارند اما «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در اروپا هنوز در مراحل كودكي خود قرار دارد. بسياري از پخش كننده ها در مورد اينكه آيا بايد از تاسيسات DVB HD موجود بر اساس MPEG2 استفاده كنند يا اينكه بايد شيوه هاي جديد مبتني بر MPEG4 را كه نرخ فشرده سازي بالاتر و كيفيت تصويري بهتري را امكان پذير مي سازد انتخاب نمايند, اتفاق نظر ندارند. اين اختلاف نظر بنيادي سرمايه گذاري جهت گيرنده هاي امروزي با قابليت «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» را براي مشتريان بسيار پر مخاطره مي سازد.
از آنجا كه تاكنون توافقي در ايجاد يك استاندارد واحد براي تلويزيونهاي ديجيتال صورت نگرفته , در حال حاضر اين سه استاندارد (سيستم ژاپني ISDB , سيستم آمريكايي ATSC و سيستم اروپايي DVB) به عنوان سه استاندارد اصلي براي تلويزيونهاي ديجيتال استفاده مي شوند.

جزئيات تكنيكي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»:
جزئيات تكنيكي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» را مي توان با توجه به ويژگيهاي خاص آن تعريف كرد از جمله:
● نسبت تصوير
● وضوح نمايشگر(نوع اسكن تصاوير, نرخ فيلد يا فريم)
● تكنيك صدا
● پهناي باند

در واقع در فرمتهاي پخش «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» از نوعي نشانگذاري خاص استفاده مي شود كه توصيفگر خصوصيات بالا مي باشد. براي مثال فرمت 720p60 شامل720*1280 پيكسل بوده با كدگذاري Progressive و 60 فريم در ثانيه.
  استانداردهاي كنوني «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» كه در ITU-R BT.709 تعريف شده عبارتست از:

◊ در HDTV :i720p60
◊ resolution: 1280x720
◊ Display aspect ratio: 16:9
◊ Pixels:921600

◊ در HDTV 1080i50
◊ :Resolution :1920x1080
◊ Display aspect ratio: 16:9
◊ Pixels: 2073600

1.نسبت تصوير(Aspect Ratio):
نسبت تصوير بيانگر نسبت اندازه هاي افقي به عمودي در يك تصوير تلويزيوني مي باشد كه به صورت V*H نشان داده مي شود . در تلويزيون مكانيكي كه براي اولين بار توسط Jhon Logie Baird در سال 1926 ساخته شد از يك نسبت تصوير عمودي 7:3 استفاده مي شد. يعني براي هر سه واحد ارتفاع , عرض تلويزيون 7 واحد خواهد بود. در بيشتر سيستم هاي تلويزيوني الكترونيكي اوليه كه در ميانه دهه 1930 و بعد از آن ساخته شد از يك نسبت ديد مشابه 4:3 استفاده مي شد كه به منظور تطبيق با نسبت آكادمي (Academic Ratio) كه در فيلمهاي سينمايي آن زمان استفاده مي شد به كار مي رفت. تغيير جريان به سمت تلويزيونهاي ديجيتال فرصتي را فراهم آورد كه فرمت تصوير در تلويزيونهاي استاندارد از نسبت تصوير قديمي 4:3 به نسبت تصوير 16:9 تغيير پيدا كنند.
در يك مطالعه تحقيقاتي كه در مورد عكس العمل بينندگان از مشاهده تصاوير تلويزيوني صورت گرفت , نتايج حاكي از علاقه 70 درصدي به نسبت تصوير صفحه مسطح(16:9) بوده است , گرچه طول تصوير به منظور دستيابي به يك نسبت ديد عريض تر كاهش يافته بود. اين علاقه در مورد تصاوير با طول يكسان و عرض افزايش يافته به 90 درصد رسيد . به بيان ديگر پارامتر غالب اندازه تصوير بوده است. در واقع همه تلويزيونهاي جديد در نهايت از نسبت تصوير 16:9 استفاده خواهند كرد چرا كه استاندارد جديد براي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» بر اساس نسبت 16:9 شكل گرفته است.تصاوير در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» با نسبت تصوير 16:9 , 25 درصد عريض تر از تصاوير تلويزيونهاي عادي با نسبت تصوير 4:3 بوده و كيفيت تصاوير آنها 6 برابر تلويزيونهاي معمولي مي باشد. در حال حاضر حداكثر پهناي صفحه هاي نمايش براي تصاوير متحرك در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» 85 درصد بيشتر از بلنداي آن بوده و بعضي ها تا 135 درصد عريض ترند. در اين نوع تلويزيونها حركات بسيار نرم به تصوير درآمده و تصاوير به منظور قرار گرفتن در يك صفحه نمايش بسيار بزرگ به اندازه كافي واضح و شفاف هستند. اين نسبت به تلويزيونهاي ديجيتال از جمله «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» ضاهري سينمايي تر داده و در هنگام تماشا فيلمهاي سينمايي نزديك به حالت طبيعي خواهند بود. همچنين زماني كه DVD هاي داراي صفحه نمايش پهن را روي يك دستگاه «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» با نسبت 16:9 نمايش دهيد فضاي كمتري از تصوير را از دست خواهيد داد. نسبت تصوير در نمايشگرهای CRT اهميت چندانی ندارد اما در نمايشگرهای LCD که وضوح تصوير وابسته به تعداد پيكسل‌های نمايشگر است، اين مورد ثابت خواهد بود. بنابراين در مشخصات نمايشگری که برای کامپيوتر يا به‌عنوان تلويزيون تهيه مي كنيد دقت داشته باشيد که نسبت تصويرآن برای شما مشخص شده باشد.
نوع ديگري از «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» ها به نام «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»_READY وجود دارند كه از نسبت استاندارد 4:3 برخوردار بوده و توانمندي هاي لازم را در زمينه درجه تفكيك براي نمايش تصاوير دارا مي باشند ؛ اما براي تفسير سيگنالهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» واقعي Decoder لازم را ندارند. كاركرد آنها مثل تلويزيونهاي معمولي است اما مي توانيد يك «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» decoder جداگانه بخريد و آنها را به منظور نشان دادن برنامه هاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» ارتقا دهيد. اين نوع تلويزيونها قيمتي به مراتب كمتر از دستگاههاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» واقعي دارند از اين رو اگر نمي خواهيد تلويزيوني داشته باشيد كه در عرض ده سال از رده خارج شود و در ضمن نمي خواهيد پول اضافي خرج كنيد گزينه بسيار خوبي است.
ناسازگاري در نسبت تصوير:
هنگامي كه فرمت پيكسلي تصوير با فرمت پيكسلي نمايشگر منطبق باشد يك نوع رابطه يك به يك به وجود مي آيد ؛ بطوريكه نمايشگر ميتواند تصويري ايجاد كند كه كاملا با تصوير منبع منطبق باشد.براي مثال در نمايشگر كامپيوتر كه داراي متن و گرافيك ريز مي باشد وجود اين ارتباط يك به يك بسيار اساسي است. اما فيلم هاي ويديويي در صورت و اندازه هاي مختلف ظاهر مي شوند در انتقال تصاوير تلويزيوني با توجه به نسبتهاي متفاوتي كه وجود دارد هميشه اين عمل به صورت كامل انجام نمي شود.
٭ نمايش يك تصوير با نسبت صفحه مسطح مستطيلي شكل (16:9) بر روي يك نمايشگر با نسبت تصوير معمول مربع 4:3 به صورتهاي زير انجام مي شود:
1.در فرمت Letter box:
Letter boxing عملي است براي انتقال فيلمهاي Wide screen به فرمتهاي تلويزيوني معمولي با حفظ
نسبت تصوير اصلي .در اين حالت زماني كه انتقال تصوير صورت مي گيرد , تصوير در وسط نمايشگر قرار گرفته و دو نوار سياه در بالا و پايين صفحه ايجاد مي شود. اين منطقه مشكي به طرز موثري ارتفاع صفحه نمايش را كاهش مي دهد و از اين طريق نسبت عرض به ارتفاع را زياد مي كند. از آنجا كه فرم پيكسل ها در نسبت تصوبر 16:9 مستطيلي شكل مي باشد در زمان انتقال به نسبت تصوير 4:3 كه داراي فرم پيكسلي مربع شكل مي باشد , تصوير در قالب Letter box منتقل مي شود تا كيفيت تصوير حفظ شود. نوار هاي موجود در بالا و پايين بر اساس نسبت موجود در فيلم اصلي پهن يا باريك مي شود.

از آنجاكه برنامه سازي هاي كنوني غالبا در فرمت Widescreen انجام مي شود در زمان انتقال به «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» تصوير Letter box نمي شود و يا نوارها تا حدي باريك مي باشند كه عملا ديده نمي شوند و اين يكي از مزاياي خاص «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» مي باشد

2.چيدن قسمتهايي از تصوير:
در اين حالت قسمتهايي از سمت چپ و راست تصوير بريده مي شود و يا در تكنيك pan and scan قسمتهايي توسط operator انتخاب مي شود. در تكنيك Pan and scan منطقه 4:3 در ميانه صحنه به عقب و جلو برده مي شود تا روي اكشن اصلي متمركز شود. بعضي وقتها اين كار نتيجه خوبي مي دهد زيرا چيزي در حاشيه فيلم اتفاق نمي افتد اما در مواردي اطلاعات مهمي از دست مي روند.

3.فشرده سازي تصوير به صورت افقي
٭ نمايش يك تصوير با نسبت معمولي مربع 4:3 در يك نمايشگر صفحه مسطح (مستطيلي شكل16:9):
1.در فرمت Pillar box:
اثر pillar box در نمايشگر هاي تلويزيوني صفحه پهن زماني به وجود مي آيد كه نوارهاي سياه در كناره هاي تصوير قرار بگيرند . در واقع در زمان انتقال فيلمهاي با نسبت معمولي 4:3 به نمايشگرهاي با نسبت تصوير 16:9 به منظور حفظ كيفيت فيلم اين عمل انجام مي شود.

2.چيدن قسمتهايي از تصوير:
در اين حالت قسمتهايي از بالا و پايين تصوير چيده مي شود و يا در تكنيك till and scan قسمتهايي توسط operator انتخاب مي شود.
3.كشيدن تصوير به صورت افقي:
در صورت تمايل، مي توانيد تصوير را به طور افقي بكشيد تا كل صفحه پر شود. با استفاده از دستگاه كنترل از راه دور تلويزيون وارد حالت Setup شده و بدنبال بخشي از ويديو يا تصوير بهتر ( Advanced Video ) بگرديد. بايد تنظيمي بنام "Aspect ratio" يا Picture mode داشته باشيد. اين تنظيمات به شما امكان مي دهند تا بر روي تصوير زوم كنيد يا آن را به طور افقي بزرگ كنيد.

2. وضوح نمايشگر(Resolution):
وضوح نمايشگر با محاسبه تعداد پيكسل ها به دست مي آيد. امروزه تقريبا تمامي منابع سيگنال به صورت ديجيتال ايجاد مي شوند بنابراين حتي اگر اين سيگنالها به صورت آنالوگ هم تحويل داده شوند داراي يك نوع فرمت پيكسلي داخلي و رزولوشن ذاتي مي باشند.( پيكسل(سلول تصويري) واحد کوچک تصويري است به اندازه يک نقطه که با قرار گرفتن مجموع زيادي از آنها در کنار هم يک عکس يا صفحه تصويري تشکيل مي گردد.).اين فرمت هميشه به شكل مجموع پيكسلهاي افقي در مجموع پيكسلهاي عمودي ارائه مي گردد.
درجه وضوح نمايشگر:
تصوير تلويزيون يا ويدئوي ضبط شده اصولا متشكل از خطوط اسكن مي باشد.تصوير ويدئو متشكل از خطوطي در عرض صفحه نمايش است كه به سرعت اسكن ميشوند و از بالاي صفحه نمايش شروع شده و به طرف پايين مي آيند. تعداد خطوط عمودي نشان دهنده توانايي در توليد يك تصوير با جزئيات است . بديهي است كه در اين مرحله هر چه تعداد خطوط اسكن عمودي بيشتر باشد تصوير مفصل تر است . روش اسكن اين خطوط به دو طريقانجام مي شود.
روش Interlaceدر اوايل سال 1920 ميلادی تعريف و تا سال 1970 تنها شيوه مورد استفاده در تلويزيونها بود. در اين روش سيستم پردازشی تصوير موردنظر برای نمايش را به‌صورت يکجا دريافت می‌کند و شروع به تقسيم آن به دو حوزه می‌کند. اگر سطرهای صفحه‌نمايش را از يک تا 100 شماره‌گذاری کنيم، می‌توان آن را شامل دو حوزه سطرهای فرد و سطرهای زوج فرض کرد که درهم فرو رفته‌اند. اين موضوع دربردارنده مفهوم اصلی شيوه پويش Interlace   است . نمايشگر کار خود را از سطر اول شروع کرده و آن را کامل می‌کند، سپس به سراغ سطر سوم رفته و آن را تا انتها تکميل می‌کند. اين کار تا پايان يافتن سطرهای فرد صفحه انجام می‌شود و پس از آن تکميل سطر دوم آغاز خواهد شد. پس از آن سطر چهارم و تا آخرين سطر زوج صفحه نمايشگر تکميل و تصوير کامل خواهد شد.
اجرای اين سيستم مشکلاتی را نيز به ‌همراه خواهد داشت. شيوه Interlace در صحنه‌هايی که تحرک بالايی دارند بسيار ضعيف عمل می‌کند، چراکه تصاوير با سرعت بالايی تعويض شده و اين شيوه فرصت همراهی با آن را ندارد. البته کيفيت اين شيوه در وضعيت‌های مختلف نمايشی آنالوگ   متفاوت است. لرزش تصاوير همراه هميشگی شيوهInterlace است. علت اين لرزش نيز به تكميل زوج و فرد تصاوير مربوط مي شود.معمولا اعوجاج مختصري نيز در اين نمايشگر ها ديده مي شود.
شيوه جديدي در دهه هفتاد ميلادي پايه گذاري شد كه به non-interlacing method شهرت داشت و بعدها progressive ناميده شد. در اين شيوه برخلاف روش به كار رفته در Interlace هيچ حوزه زوج يا فردي تعريف نشده و كل تصوير از ابتدا تا انتها و به صورت ترتيبي تكميل مي شوند. نمايشگرهايي كه از شيوه progressive استفاده مي كنند وضوح بيشتري در نمايش سطرها نسبت به شيوه Interlace خواهند داشت.
در استانداردهايي كه براي تلويزيون «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» تعريف شده از هر دو شيوه Interlaceو progressive استفاده مي شود.اما نمايشگر هايي كه از استاندارد Interlace1080   با وضوح 1080*1920 استفاده مي كنند ، وضوح تصويری معادل و حتی پايين‌تری نسبت به همين نمايشگرها با استانداردprogressive720 دارند كه از وضوح720*1280 بهره مي برند.
سرعت اسكن عمودي در استاندارد 720p 60 فريم در ثانيه و در استاندارد 1080i 50 فيلد(25فريم) در ثانيه مي باشد.در ادامه استانداردهاي 3 فرمت رايج تلويزيوني آنالوگ را مورد بررسي قرار مي دهيم تا مقايسه بهتري از وضوح نمايشگر   «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»با اين فرمتها داشته باشيم.
NTSC : بر اساس يك سيستم 525 خطي با 60 فيلد / 30 فريم در ثانيه و با سرعت 60 هرتز براي ارسال و نشان دادن تصاوير ويدئويي به كار مي رود. اين يك سيستم interlaceاست كه هر فريم در دو فيلد 262 خطي اسكن مي شودو سپس براي نشان دادن يك فريم ويدئويي با 525 خط اسكن تركيب مي شود.
PAL: بر اساس يك سيستم 625 خطي با 50 فيلد / 25 فريم در ثانيه و 50 هرتز كار ميكند. سيگنال مذكور , همانند NTSC در دو فيلد به صورت Interlace در مي ايد كه هر كدام متشكل از 312 خط هستند.
SECAM : يك سيستم 625 خطي با 50 فيلد / 25 فريم در ثانيه از نوع Interlace مي باشد, اما مولفه هاي رنگ به شكلي كاملا متفاوت از دو سيستم فوق ارائه مي شود.
همان طور كه ديده مي شود, بر اساس سرعتهاي اسكن عمودي ,درتلويزيونهاي ديجيتال در مقايسه با تلويزيونهاي آنالوگ ظرفيت بيشتري براي تصاوير با جزئيات زياد وجود دارد. «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»   داراي وضوح عمودي تقريبا دو برابر بيشتر از تلويزيونهاي آنالوگ بوده كه اين امر موجب مي شود جزئيات بيشتري در مقايسه با تلويزيونهاي انالوگ داشته باشند.

مقايسه تصويري وضوح در نمايشگرهاي مختلف:
از عواملي كه در وضوح تصوير موثر مي باشد فرم مستطيلي شكل پيكسلهاي تصويري مي باشد. پيكسلهاي مستطيلي شكل وضوح بيشتري را نسبت به پيكسلهاي مربع ايجاد مي كنند. فرمتهاي تلويزيوني با نسبت تصوير 16:9 داراي فرم پيكسلي مستطيلي شكل مي باشند كه باعث افزايش وضوح تصوير مي شود. نمايشگرهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در هر دو استاندارد720pو1080i از پيكسل هاي مستطيلي شكل بهره مي برند كه باعث ارتقا كيفيت وضوح تصوير در آنها نسبت به فرمتهاي 4:3 متعارف شده است. از طرفي يكي از عواملي كه در درك صحيح وضوح تصوير موثر است فاصله ديد مي باشد. از آنجائيكه توانايي چشم در تشخيص جزئيات محدود مي باشد, تصوير «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» با حداكثر جزئيات بايد در فاصله نزديكتري از تصاوير مرسوم در سيستم هاي عادي ديده شود تا درك كيفيت وضوح به درستي انجام شود.

درك كامل بصري از جزئيات وضوح تلويزيونهاي عادي زماني به دست مي آيد كه تصوير از فاصله اي معادل 6 برابر بلندي نمايشگر ديده شود, اما تصوير «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» از فاصله اي تقريبا 3 برابر بلندي نمايشگر ديده شود.

تكنيك صدا در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»:
«تلويزيون با درجه تفكيك بالا» از قابليت پخش صدا با كيفيت سينمايي برخوردار است . در تكنولوژي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» از فرمت صداي Dolby Digital 5.1 استفاده شده كه باعث ايجاد قابليت پخش كامل Surround sound (صداي فراگير) شده است. براي يك سيستم صداي Surround مناسب نياز به دو يا سه بلند گو در جلو و دو يا سه بلندگو در اطراف يا پشت سر مي باشد. دالبي ديجيتال(Dolby Digital )يك سيستم صداي فراگير با چند كانال مجزاست . مجزا به اين معني كه صدا در هر يك از 6 كانال قابل دسترس مجزا شده و از سايرين مستقل مي باشد. اين 6 كانال به صورت 5.1 نشان داده مي شوند. 5.1 نشان دهنده پنج كانال با پهناي باند كامل (دامنه فركانس 3تا20000 هرتز براي جلو , عقب و كناره ها) بعلاوه يك كانال LFE Subwoofer (Affect هايي با فركانس پايين) كه به فركانسهاي 3 تا 120 هرتز اختصاص يافته است.
كانال Subwoofer صدايي با فركانس اندك انتقال مي دهد تا براي Affect هاي صوتي خاصي مثل انفجارها و حركت قطار نوعي صداي باس ايجاد كند.

تكنولوژي نمايش «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»:
امروزه تكنولوژي هاي متعددي در نمايشگر هاي ويدئويي و دستگاههاي مدرن تلويزيوني استفاده ميشود .از جمله آنها LCD مي باشد كه از تكنولوژي ماتريكس فعال LCD استفاده ميكند.
تلويزيونهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» مبتني بر تكنولوژي LCD مي باشند. LCD نمايشگري است دو جداره شيشه اى با محلول کريستال مايع كه براي نمايش تصاوير سطح آنها باردار مي شود . پانلهاي LCD به علت روشنايي و رنگهاي درخشان خود معروف هستند.
تلويزيونهاي LCD از يك لامپ فلورسنت براي فرستادن نور در طول ماجولهاي كريستال مايع و پلاريزه استفاده
مي كنند. تلويزيونهاي LCD با پيكسلهاي قرمز, سبز و آبي كار مي كنند. با تزريق ولتاژ به پيكسلها بر اساس يك ماتريس سيمي مخصوص , پيكسلها تيره شده و نمي گذارند نور پشت از انها رد شوند.

پهناي باند:
عناصر تصويري (پيكسل) بيشتر در يك نمايشگر «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در مقايسه با سيستمهاي 525 و 625 خطي Interlaceكنوني , پهناي باند ويدئويي بيشتري را تحميل مي كند تا امر انتقال وضوح افقي افزايش يافته, ميسر شود.
به منظور تطبيق با سيگنالهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» لازم است در تجهيزات انتقال و پخش موجود, ارتقا كيفيت صورت گيرد كه اين امر شامل برابرسازي و تقويت بيشتر سيستم هاي پخش مي باشد, تا افت فركانس بالا در كابلهاي هم محور اتصال داخلي جبران شود. لذا لازم است در پخش سيگنالهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» ملزومات زير رعايت شود:
1.نصب يك تقويت كننده پخش در ايستگاه نهايي خطوط انتقال كابلهاي هم محور , كه امكان برابر سازي قابل تنظيم فركانس بالا را بالغ بر 20 db فراهم مي سازد.
2.پهناي باند DAS و تجهيزات پايانه بايد حداقل 40 مگاهرتز و ترجيحا 60 مگاهرتز باشد.
3.در ساخت و طراحي سيم كشي هاي ويدئويي بايد دقت زيادي مبذول شود تا از برداشت سيگنالهاي همهمه گر نادرست جلوگيري شود.
در مسافتهاي دور كه بيشتر از ماكزيمم 100 فوت بوده و سيگنالها با صخره ها و پايانه هاي فرمان برخورد دارد از كابلهاي فيبر نوري به جاي كابلهاي هم محور استفاده شود.
در حال حاضر پهناي باند براي هر كانال در آمريكا 24MHZ و در اروپا و آسيا 27MHZ مي باشد.
به منظور ذخيره پهناي باند جهت انتقال سيگنالهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» از تكنيك فشرده سازي Lossy Compression استفاده مي شود. Lossy Compression روشي است كه در آن داده ها فشرده سازي شده و در زمان بازيابي از حالت متراكم خارج مي شوند . عموما براي كدگذاري فرايند فشرده سازي در پخش ديجيتال «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» , از استاندارد MPEG2 استفاده مي شود. بعضي از دست اندركاران پخش برنامه مانند BBC در نظر دارند از MPEG4 براي سيستم پخش ماهواره اي خود استفاده كنند تا بدين طريق پهناي باند بيشتري نسبت به MPEG2 ذخيره كنند. بعضي از پخش كننده هاي آلماني از MPEG4 همراه با DVB-S2 استفاده مي كنند. گرچه در حال حاضر به طور گسترده اي از استاندارد MPEG2 استفاده مي شود اما به نظر مي رسد كه در آينده همه «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» هاي اروپايي از MPEG4 استفاده كنند.

مزاياي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»:
1.سيگنالها در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» به صورت ديجيتال دريافت مي شود كه به معني كيفيت بهتر تصاوير و صدا مي باشد. تصاوير «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» عاري از لرزش و برفك و ديگر نقصهاي موجود در تلويزيونهاي معمولي مي باشند.
2.به دليل استفاده از پهناي باند بيشتر , رنگهاي تصاوير در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» واقعي تر و طبيعي تر به نظر مي رسند.
3.جرئيات تصويري در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» تقريبا 2 تا 5 برابر بيشتر از تلويزيونهاي معمولي است. فاصله موجود در خطوط پويش كوچكتر بوده و يا غير قابل رويت مي باشند. مضمون موروثي تلويزيوني كه از فيلمهاي 35 ميليمتري گرفته مي شود, حفظ شده و با همان دقتي كه در اصل گرفته شده اند در اين تلويزيونها ديده مي شوند.
4.فيلمها و تصاوير در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» داراي نسبت تصوير 16:9 (صفحه مسطح) مي باشند كه باعث ايجاد وضوح بيشتر در تصاوير مي شود. همچنين اين امر موجب مي شود تا در هنگام انتقال فيلمهاي Widescreen در «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» پديده Letterbox رخ ندهد.
5.استفاده از فرمت صداي DolbyDigital باعث ايجاد Surround sound شده كه اين امر به معني كيفيت بهتر صدا مي باشد.
6. «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» ها عموما برق كمتري نسبت به ديگر سيستم ها مصرف مي كنند كه باعث صرف هزينه كمتر مي شود.

چگونه يك «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» بخريم:
شيوه ترجيحي براي استفاده از «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» خريد اجزا آن به صورت جداگانه است:

● يك نمايشگر «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» با نسبت تصوير 16:9 با قابليت نمايش وضوح هاي 720pو 1080i
● يك گيرنده ديجيتال
● يك آنتن
در مورد سيستم نمايشگر 2 انتخاب وجود دارد: نمايشگر LCD و تلويزيون پلاسما(PDP).

بررسي اجمالي LCD:
محاسن: توليد رنگ خوب, عرض باريك, سبكي وزن, وضوح تصوير در رزولوشن هاي بومي, طول عمر بالاو نداشتن اثر Burn-in(سوختن پيكسل)
معايب: رزولوشن ثابت, نسبت كنتراست ضعيف , مشكلات زياد در توليد رنگهاي سياه و تيره, پيكسلهاي ضعيف و مانده Stuck متداول است, زاويه ديد در مدلهاي قديدي محدود است و نسبت به مدلهاي پلاسما نوسازي پيكسلها كند تر انجام مي شود.

بررسي اجمالي پلاسما(PDP):
محاسن: توليد رنگ عالي, طول عمر بالا, زاويه ديد عالي, مدلهاي جديد كنتراست بهتري را نسبت به خيلي از تلويزيونهاي ديد مستقيم دارند.
معايب: تلويزيونهاي پلاسما با وجود عرض باريك سنگين هستند, احتمال بروز Burn-in زياد است, سطوح رنگ سياه و تيره با دقت بالا توليد نمي شود, شكستني, مصرف برق زياد.
از آنجا كه نمايشگرهاي LCD روز به روز ارزان تر , سريع ترو قابل انعطاف تر مي شوند نسل پلاسماها در خطر جدي انقراض است. بعلاوه وسعت كاربرد پانل هاي LCD كمك شاياني به كاهش قيمت تلويزيونهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»
كرده است.
در مورد گيرنده هاي ديجيتال, در حال حاضر سه نوع گيرنده مختلف وجود دارد:
● شما مي توانيد يك جعبه Set-top و يك آنتن Yagi را براي دريافت سيگنالهاي پخش «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» خريداري نماييد.
● شما مي توانيد يك جعبه Set-top و يك آنتن ماهواره كوچك را براي دريافت سيگنالهاي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» از يك ماهواره خريداري نماييد.
● شما مي توانيد يك كارت ويژه نظير AccessDTV Board را به همراه يك آنتن Yagi خريداري نموده و از آنها براي دريافت سيگنالها بر روي صفحه مانيتور كامپيوترتان و نمايشگر «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» خود استفاده كنيد.
از ديگر مسائلي كه در زمان خريد «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»بايد مد نظر داشت نوع ويدئوي ضبط شده اي است كه مشاهده خواهيد كرد. براي برنامه هايي كه مشاهده مي كنيد Player هايي وجود دارند كه از وضوح «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» پشتيباني مي كنند, از جمله HDDVD و Blu ray.

HDDVD:
نوعي ديسك ويدئويي ديجيتال با چگالي بالاي نور, كه براي ذخيره اطلاعات و ويدئوهاي High Definition به كار مي رود.در حال حاضر ديسك HDDVD به خاطر ظرفيت بالاي تطبيق پذيري با ويدئوهاي High Definition به عنوان جانشين DVD معرفي شده است.
قابليت منحصربه فرد آن براي انجام اين كار از طريق استفاده از يك ليزر آبي- بنفش 405nm مي باشد كه امكان ذخيره ديجيتالي اطلاعات بيشتري را با همان فضاي فيزيكي فراهم مي سازد.
در مقايسه با ديسك Blu ray كه آن هم از اشعه آبي استفاده مي كند , HDDVDظرفيت ذخيره سازي كمتري در هر لايه دارد.(15 گيگابايت به جاي 25 گيگابايت)

Blu ray:
نسل بعدي ديسك ويدئوي ديجيتال مي باشد. اين ديسك مي تواند صدا و تصوير ديجيتال High Definition را علاوه بر داده هاي كامپيوتري ضبط , ذخيره و بازپخش نمايد. مزيت اصلي Blu ray در مقدار اطلاعاتي است كه مي تواند در خود نگهداري نمايد. ديسكهاي Blu ray نه تنها داراي ظرفيت بيشتري نسبت به DVD هاي امروزي مي باشند بلكه سطح جديدي از همكنشي (Interactivity) با كاربر ارائه مي كند. كاربران مي توانند به اينترنت متصل شده و Subtitle ها و ساير ويژگي هاي همكنشي فيلم را از روي اينترنت دريافت كنند.
مزاياي Blu ray:
● ضبط تصاوير تلويزيوني High Definition بدون هيچ گونه افت كيفيت.
● پرش آني به هر نقطه دلخواه روي ديسك.
● ضبط هر برنامه ضمن مشاهده برنامه اي ديگر روي ديسك.
● ايجاد Playlist ها
● امكان ويرايش برنامه هاي ضبط شده روي ديسك.
● جستجوي اتوماتيك براي يافتن يك فضاي خاي روي ديسك, به منظور اجتناب از ضبط روي يك برنامه موجود.
● دسترسي به وب به منظور دريافت Subtitle ها و ساير ويژگي هاي اضافي.

بازارهاي جديد براي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»:
اصلي ترين انگيزه در پيشرفت «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» , تامين يك بيننده خانگي با تصويري دقيق در يك نمايشگر صفحه مسطح بوده كه قابل مقايسه با نمايش تصاوير در سينما باشد. بنابراين ملزومات پخش و ضبط ويدئويي در اولويت قرار دارند. از طرف ديگر آينده «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» بستگي زيادي به پذيرش آن از طرف صنايعي دارد كه هدف سرگرمي ندارند. تقسيم هزينه ساخت و توسعه «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» در ميان صنايع گوناگون بدون شك باعث كاهش هزينه هاي اوليه «تلويزيون با درجه تفكيك بالا»ها براي پخش كننده ها و اپراتور هاي سيستم هاي كابلي مي شود. تعدادي از صنايعي كه نياز مبرم به سيستم هاي تصويرسازي تلويزيون با وضوحي بيشتر از سيستمهاي 525يا625 خطي دارند در ذيل ليست شده اند.
● صنايع چاپ و نشر
● گرافيكهاي كامپيوتري
● حرفه هاي پزشكي
● بيوشيمي
● ذخيره و بازيابي اسناد و تصاوير
● تله كنفرانس
● كنترل عمليات ساخت(در صنايع مختلف)
● شبيه سازي و آموزش پرواز در صنايع هوايي
● تبليغ فروش كالا
بنابراين به نظر مي رسد آينده كاربرد «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» چيزي فراتر از برنامه سازي هاي تلويزيوني بوده و در زمينه هاي گسترده صنعتي و آموزشي , تكنولوژي «تلويزيون با درجه تفكيك بالا» به عنوان نيازي مبرم در هنر تصوير سازي جايگاه خود را خواهد يافت.

منابع: