Телевидение высокой чёткости (ТВЧ): теория и особенности

Цифровая революция в области телевидения, о которой так долго и настойчиво говорили ученые и инженеры, свершилась некоторое время тому назад. Телевидение высокой четкости — это реальность. Во многих странах идет вещание в формате HDTV, а телевизоры продаются с логотипом «HDTV Ready» или «Full HDTV». Но что, собственно говоря, такое — телевидение высокой четкости, в чем его особенности и преимущества? Об этом и пойдет речь в брошюре, которую вы держите в руках.

Как ни странно, единого, общепринятого определения понятия «телевидение высокой четкости» не существует. Коротко говоря, телевидение высокой четкости, HDTV (High-Definition Television) — это набор стандартов телевизионного вещания повышенного качества посредством цифровых каналов связи (кабельные, спутниковые сети, цифровые носители).

ТВЧ обладает рядом принципиальных особенностей, наиболее важными из которых являются следующие:

• ТВЧ — это цифровое телевидение. С помощью аналоговых методов обработки сигнала решить поставленные задачи невозможно;
• ТВЧ — это многоканальное телевидение. Применение цифровых технологий сжатия позволило разместить в одном частотном диапазоне во много раз больше телевизионных каналов, чем при аналоговом вещании;
• ТВЧ — это широкоэкранное телевидение. В телевидении стандартного разрешения (SDTV) был принят формат изображения 4:3, а в HDTV — 16:9 или 16:10. Это позволяет показывать по телевидению современные широкоэкранные кинофильмы без искажений или обрезания краев изображения;
• ТВЧ — это звук как в кино. Чтобы стать еще ближе к кинематографу, цифровое телевидение кроме широкого экрана обеспечивает еще и многоканальный, «кинематографический» звук;
• ТВЧ — это дополнительные услуги. Цифровое телевидение — это многоканальность, многовариантность доставки и мультимедийность. Это сложная информационная среда, в которой пользователи не должны заблудиться;
• ТВЧ — это условный доступ. Концепция ТВЧ может, например, допускать, что 1-2 федеральных канала будут общедоступными и бесплатными, а на все остальные зрители должны будут подписываться, внося определенную плату. Если раньше коммерческое телевидение существовало, в основном, за счет рекламодателей, то теперь — за счет телезрителей;
• ТВЧ — это новые технологии формирования изображения. На смену телевизорам с электроннолучевыми трубками уже пришли жидкокристаллические и плазменные панели, мультимедийные проекторы. Возможно, что в ближайшем будущем им придется уступить место на рынке телевизорам на основе OLED- и SED- панелей.
• ТВЧ — это новые цифровые носители информации, а также новые интерфейсы и технологии защиты данных. Для ТВЧ были разработаны новый формат оптического носителя Blu-ray, используемый для записи и хранения цифровых данных, а также цифровой интерфейс HDMI с поддержкой HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) — технологии защиты медиаконтента, предназначенной для предотвращения незаконного копирования высококачественного видеосигнала, передаваемого через интерфейсы DVI и HDMI.

Рассмотрим некоторые из этих особенностей более подробно.

История

Слово «телевидение» придумал и ввел в научный обиход русский инженер Константин Дмитриевич Перский. Сделал он это на конференции в Париже, в 1900 году, опередив начало коммерческого вещания почти на сорок лет. Термин быстро прижился и теперь, спустя столетие, используется в большинстве языков народов Земли. Регулярное ТВ-вещание в Европе началось 2 ноября 1936 года в Великобритании, а в США почти на 3 года позже — 30 апреля 1939 года.

В 1941 году Федеральная комиссия по связи США (ФКС) приняла первый телевизионный стандарт, основные положения которого в телевидении SDTV действуют до сих пор. Было определено, что телевизионное изображение будет состоять из 525 строк и 60 полей в секунду, а звук будет передаваться на УКВ с частотной модуляцией. Позднее, при создании западногерманского стандарта PAL и советско-французского SECAM остановились на другом числе — 625 строк, так как картинка при этом получается более четкой.

При выборе основных характеристик телевизионной картинки инженеры исходили из свойств человеческого зрения. Известно, что содержание изображения лучше всего воспринимается в пределах пространственного угла ясного зрения с размерами 12 градусов по вертикали и 16 градусов по горизонтали. Тогда в формате SECAM одна строка будет содержать примерно 800 элементов, а в кадре будет 800*625 = 0,5*10⁶ элементов.

При построчной развертке и частоте кадров 50 Гц длительность одного элемента строки будет составлять 0,04 мкс, ширина спектра телевизионного сигнала при этом будет составлять 12,5 МГц. Работа с таким относительно широкополосным сигналом нежелательна по двум причинам. Во-первых, метровый диапазон длин волн, в котором первоначально велось телевизионное вещание, обладает малой емкостью, и при ширине полосы сигнала в 12,5 МГц в нем удалось бы разместить всего 6 каналов, а на практике еще меньше. Во-вторых, формирование, передача и прием широкополосного телевизионного сигнала существенно усложняет и удорожает передающее и приемное телевизионное оборудование.

Для сужения спектра телевизионного сигнала было решено использовать принцип чересстрочной развертки (рис. 1). Весь растр разбивается на две части таким образом, чтобы вся картинка отрисовывалась в два приема. В первом полукадре (поле) воспроизводятся только нечетные строки, с 1 по 625, а во втором — только четные, со 2 по 624. При этом получается, что поля чередуются с частотой 50 Гц, а кадры — с частотой 25 Гц. Длительность одной строки при чересстрочной развертке составляет 64 мкс, а одного элемента разложения строки — 0,08 мкс, что уже вполне допустимо технически. Ширина спектра телевизионного сигнала составляет 6,25 МГц, что увеличивает емкость телевизионного диапазона вдвое.

Рис. 1. Чересстрочная развертка

Долгие годы техническое качество изображения в системе SDTV оценивалось во всем мире как приближающееся к теоретически возможному при существующих стандартах и считалось весьма высоким. Высказывались мнения, что SDTV системы дают зрителю именно то, что ему нужно.

И все же стало ощущаться, что действующие системы себя исчерпали. Особенно это проявлялось в области сбыта ТВ приемников — основного источника доходов производителей ТВ оборудования. Спрос на ТВ приемники не рос, а иногда даже снижался. Стало преобладать мнение, что основным показателем, в части привлечения зрителей, является не расширение сети ТВ вещания и увеличение числа принимаемых программ, а общее качество изображения.

В течение пятидесяти лет своего существования SDTV телевидению удавалось обеспечивать приемлемое качество изображения, поскольку телеприемники имели небольшой размер экрана. На экране с диагональю 51 см как сами строки развертки, так и искажения слишком малы, чтобы их увидеть, и поэтому изображение смотрится хорошо. Но с увеличением размеров телеэкранов строки развертки становятся более крупными, что приводит к ухудшению качества картинки.

Кроме того, для чересстрочной развертки характерен эффект зубчатых краев изображения, тем более заметный, чем больше диагональ отображающего экрана. Для улучшения качества изображения на больших экранах было решено вернуться к построчной (progressive) развертке. Изначальной целью внедрения чересстрочной развертки была экономия ширины полосы частот, но при работе с устройствами типа DVD-плееров это ограничение роли не играет. При реализации этого метода новые содержательные видеостроки не добавляются, но отображаются одна за другой, сверху вниз. Этот формат получил обозначение 480p или подругому — 525p (или 576р для европейского варианта), и называется телевидением улучшенной разрешающей способности (Enhanced Definition Television, EDTV).

Внедрение EDTV — это большой шаг вперед в улучшении качества изображения. На большом экране качество, даваемое EDTV, значительно ближе к HDTV по сравнению с обычным телевидением. Практически все современные DVD-плееры способны использовать как чересстрочную, так и построчную развертку.

Телевидение высокой четкости (ТВЧ, HDTV) берет начало в 1968 году, когда по заказу японской вещательной корпорации NHK (Nippon Hoso Kyokai) были начаты исследования по созданию нового телевизионного стандарта.

В 1986 году на очередном заседании Пленарной ассамблеи Международного союза электросвязи было высказано мнение о возможности принятия рекомендации, касающейся параметров системы ТВЧ с разложением 1125 строк. Отмечалось, что, поскольку ни в одном государстве ТВЧ еще не введено, имеется возможность принятия единого стандарта для всех стран. Последующий ход развития ТВЧ показал, что эту идею осуществить не удалось. В 1995 году Федеральная комиссия по связи США опубликовала стандарт цифрового ТВЧ, а в 1998 году на рынке появилось оборудование, соответствующее этому стандарту.

Как уже говорилось, в телевидении SDTV отношение ширины экрана к высоте составляет 4:3 или 1:1,33. В формате HDTV отношение составляет 16:9 или 1:1,78, что всего лишь на 4% отличается от международного кинематографического стандарта 1:1,85. Это означает, что современные кинофильмы могут демонстрироваться на экранах телевизоров HDTV практически без искажений.

Другим принципиальным нововведением HDTV по сравнению с SDTV является значительное увеличение количества строк в кадре. На сегодняшний день, пожалуй, самый распространенный формат HDTV — это 1080i, то есть 1080 строк с чересстрочной разверткой. Так же как и в 525i, в первом поле отображаются строки с нечетными номерами, а во втором — с четными. Но, поскольку количество строк намного увеличилось, то границы между строками и «зубчатость» стали менее заметны. Существует и построчный (прогрессивный) аналог данного сигнала — 1080p.

Альтернативным форматом HDTV является формат 720 строк с построчной прогрессивной разверткой, или 720p. Некоторые эксперты утверждают, что качество изображения в этом формате лучше, чем у 1080i, однако фактически 1080i становится более распространенным форматом вещания, и ему на смену приходит прогрессивный формат 1080р, по качеству явно превосходящий 720р.

Двойное увеличение числа строк разложения, по сравнению с действующими стандартами, сопряжено с учетверением полосы частот видеосигнала, что делает несовместимой систему ТВЧ с действующими системами ТВ вещания. Решение было найдено за счет перехода к цифровым методам обработки сигнала.

ТВЧ — цифровое телевидение

Цифровое телевидение — это отрасль телевизионной техники, в которой передача, обработка и хранение телевизионного сигнала осуществляются хотя бы частично в цифровой форме.

Любое видеоизображение можно представить как последовательность неподвижных изображений — кадров. При преобразовании в цифровой формат исходный аналоговый непрерывный сигнал становится дискретным, то есть неизбежно искажается. Чем ниже частота дискретизации, тем больше искажений возникает при преобразовании. Кроме того, необходимо установить, сколько различных амплитудных градаций, будет допускаться при измерении сигнала. Этот параметр называют глубиной оцифровки видеосигнала. Таким образом, качество цифрового видео зависит от частоты и глубины дискретизации исходного сигнала.

Оцифровка аналогового сигнала состоит из трех элементов: дискретизации, квантования и кодирования.

Дискретизация сигнала во времени — это преобразование непрерывного аналогового сигнала в последовательность его значений в дискретные моменты времени. Эти значения называют отсчетами или выборками.

Обратное преобразование дискретного сигнала в непрерывный осуществляется с помощью операции, называемой интерполяцией.

Квантование сигнала по уровню заключается в нахождении для каждого отсчета сигнала ближайшего к нему уровня квантования или, проще говоря, округлении значений отсчетов сигнала до ближайших уровней квантования. В системах цифрового телевидения, как правило, применяется равномерное квантование сигналов с числом уровней квантования равным 256. При этих условиях шум квантования на изображении практически незаметен. В последние годы все чаще применяется квантование с большим числом уровней, что позволяет еще улучшить качество изображения. На выходе АЦП полученный номер уровня квантования представляется в виде двоичного числа, т. е. выполняется кодирование.

Международным союзом электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) принята рекомендация BT-601. Рекомендация ITU-R BT-601 (или просто Рекомендация 601) определяет единый международный стандарт цифрового кодирования телевизионного сигнала обычной четкости для студийной аппаратуры. В нем предусмотрено раздельное кодирование яркостного и двух цветоразностных сигналов. Такой вариант кодирования называется компонентным.

Пожалуй, наиболее популярен сейчас стандарт оцифровки, известный как 4:2:2 (иногда его обозначают как YUV2), рис. 2. Здесь используется базовая частота дискретизации 3,375 МГц, причем частота дискретизации канала яркости равна значению базовой частоты, умноженному на 4, то есть 13,5 МГц, а для каждого цветоразностного канала — 6,75 МГц.

Рис. 2. Стандарт оцифровки 4:2:2

Рис. 3. Стандарт оцифровки 4:4:4

Другой, также достаточно популярный сегодня стандарт оцифровки видеосигнала обозначается как 4:4:4 (рис. 3). В отличие от YUV2, здесь; используется частота дискретизации 13,5 МГц и для яркостного, и; для каждого цветоразностного канала. В этом стандарте каждый пиксель кодируется 24 битами. Это увеличивает объем передаваемой и записываемой информации, зато при оцифровке не происходит потери информации.

Иногда можно встретить разновидность описанного стандарта, обозначаемую как 4:4:4:4. Здесь для представления каждого пикселя используется уже не 24, а 32 бита. Дело в том, что помимо яркости и двух цветоразностных составляющих для каждого пикселя указывается еще степень прозрачности (так называемый альфа-канал). Пожалуй, на сегодня это один из самых качественных (и дорогих) стандартов.

Существуют и более «компактные» стандарты с более низкими частотами дискретизации, которые используются, как правило, в тех случаях, когда наиболее важным фактором является не качество выходного видеоизображения, а сравнительно небольшой объем описывающих его данных. Таков, к примеру, стандарт 4:1:1, обозначаемый также BTYUV. Согласно этому стандарту, для канала яркости по-прежнему используется частота дискретизации 13,5 МГц, а для каждого цветоразностного сигнала — только 3,375 МГц.

Если вместе с видеосигналом передается также звуковое сопровождение, то оно оцифровывается отдельно (ведь и при передаче сигнала звуковое сопровождение всегда передается по отдельному каналу). При этом используются стандартные для звукозаписи частоты дискретизации — обычно 44,1 кГц (частота, стандартная для компакт-дисков, при использовании которой звуковой сигнал слышимого диапазона практически не искажается). Но «для экономии ресурсов» могут использоваться также более низкие частоты дискретизации — 22,05 или 11,025 кГц. В сочетании с частотами дискретизации для оцифровки видеосигналов такая «экономия ресурсов» вряд ли окажется критичной с точки зрения объема данных, однако может существенно понизить качество звучания.

Для систем ТВЧ, которые обеспечивают значительное повышение качества изображения, требования Рекомендации 601 являются недостаточными, поэтому была принята Рекомендация ITU-R BT-709-3, которая определила единый стандарт цифрового представления сигналов для ТВЧ. Основные параметры этого стандарта:

• Формат кадра 16:9;
• Число активных (видимых на экране) элементов изображения в строке 1920;
• Полное число строк 1125, из них активных (видимых на экране) 1080;
• Частота кадров 24, 25 или 30 Гц при чересстрочной или прогрессивной развертке, 50 или 60 Гц при прогрессивной развертке;
• Частота дискретизации сигнала яркости 74,25 МГц при частотах кадров 24, 25 или 30 Гц и 148,5 МГц при частотах кадров 50 или 60 Гц;
• Частоты дискретизации цветоразностных сигналов в 2 раза меньше частоты дискретизации сигнала яркости;
• Число разрядов квантования 8 или 10.

Принятие рекомендации по формату изображения 16:9 и колориметрическим параметрам позволяет производителям осуществлять разработку и выпуск ТВ приемников нового формата до начала вещания по системе ТВЧ. Имеется в виду возможность использования телевизоров для приема сигналов действующих стандартов форматов 4:3. В этом случае свободная часть экрана может служить для передачи дополнительной информации — телетекста либо других (до трех) вещательных программ для текущей информации об их содержании. Последнее получило название «полиэкран».

Т.о. логотип «HDTV Ready» означает, что снабженный им телевизор может принимать сигнал ТВЧ и… сжимать его до обычного для SDTV разрешения 720 на 576 пикселей.

Полноценное HDTV можно просматривать только с помощью телевизоров с «родным» разрешением 1920*1080. Такие телевизоры имеют логотип «Full HD».

Модель цвета в ТВЧ

В телевидении параметры цвета количественно описываются с помощью цветовой модели RGB (по первым буквам английских названий базовых цветов этой модели — Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий). Модель основана на том, что при цветовосприятии человеческим глазом непосредственно воспринимаются три цвета — красный, зеленый, синий. Смешав три базовых цвета в разных пропорциях, можно получить все многообразие оттенков. Цветовые компоненты иначе называются каналами. RGB — трехканальная цветовая модель.

Эта модель представляется в виде трехмерной системы координат. Каждая координата отражает вклад каждой составляющей в результирующий цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. Внутри полученного куба и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство (рис. 4).

Рис. 4. Цветовое пространство RGB

Важно отметить особенные точки и линии этой модели.

• Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет);
• Точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение (белый цвет).
• На линии, соединяющей данные точки (по диагонали), располагаются серые оттенки: от черного до белого (серая шкала). Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения;
• Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Диапазон цветов, который может быть воспроизведен, зафиксирован или описан каким-либо способом, называется цветовым охватом (gamut) или цветовым пространством.

В телевизионных стандартах SDTV используется цветовое пространство YUV (рис. 5), где Y — это сигнал яркости, а U и V — цветоразностные сигналы, причем в монохромном, «черно-белом» телевидении используется только информация о яркости, а цветоразностные сигналы игнорируются.

Рис. 5. Цветовое пространство YUV

Рис. 6. Цветовое пространство YCbCr

Пересчет цветов из модели RGB в модель YUV выполняется по следующим формулам:

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B;
U = – 0,147R – 0,289G + 0,436B = 0,492 (B – Y);
V = 0,615R – 0,515G – 0,100B = 0,877 (R – Y).

Для ТВЧ было разработано цветовое пространство YCbCr (рис. 6), которое является вариантом цветового пространства YUV.

Пересчет цветов из модели RGB в модель YCbCr выполняется по следующим формулам:

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B;
Cb = – 0,172R – 0,339G + 0,511B + 128;
Cr = 0,511R – 0,428G – 0,083B + 128.

Взаимосвязь пространств RGB и YCbCr показана на рис. 7.

Из приведенных формул видно, что в HDTV при пересчете цветового пространства RGB используются существенно иные коэффициенты уравнений, поэтому просмотр изображений ТВЧ на мониторах с обычной колориметрией приводит к заметным искажениям цветопередачи.

Для достижения хорошего качества требуется применение специальных преобразователей цветового охвата.

Рис. 7. Связь пространств RGB и YCbCr

Системы цифрового вещания

В области массового вещания столкнулись два стандарта передачи сигнала: ATSC (Advanced Television Systems Committee, США) и DVB (Digital Video Broadcasting, Европа). Отдельно стоит Япония со стандартом ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). В России сделан выбор в пользу европейского стандарта DVB.

Американский и европейский стандарты аналогичны в том смысле, что оба ориентированы на передачу кодированных и компрессированных видео- и аудиоданных.

В США при выборе стандарта цифрового телевизионного вещания основное внимание уделяли повышению качества изображения. Очевидно, что преимущества изображения с высоким разрешением будет особенно заметно на телевизорах с большим экраном — не меньше 55-60 дюймов. Пока ТВ-приемники данного класса стоят гораздо дороже телевизоров SDTV, но цены быстро снижаются.

В Европе при разработке цифровой телевизионной системы DVB учли негативный опыт, связанный с развертыванием коммерческого телевизионного вещания высокой четкости, в основном аналоговой ТВЧ-системы MAC (Multiplexed analog components). Поэтому основное внимание уделили увеличению числа каналов со стандартной разрешающей способностью. Это позволило начать переход к цифровому телевидению с выпуска относительно дешевых приставок для уже имеющихся телевизионных приемников. Кроме того, европейский стандарт рассматривается как основа для единой телекоммуникационной системы, ориентированной на передачу данных самой различной природы, отсюда требования к низкой вероятности ошибок. В то же время в ATSC отсутствует опция передачи дополнительных данных.

ATSC ориентирован на трансляцию в полосе шириной 6 МГц (стандартная ширина канала американской системы аналогового ТВ NTSC) одного потока со скоростью 19,28 Мбит/с при наземном вещании и двух таких потоков — в сетях кабельного телевидения. DVB гораздо гибче: в стандартной полосе 8 МГц он обеспечивает выбор скорости в диапазоне от 4,98 до 31,67 Мбит/с (возможна работа в регионах с каналами шириной 6 и 7 МГц). Соответственно изменяется и число ТВ-программ в этой полосе — от 16 до 2, причем возможна одновременная трансляция программы с низким разрешением, но высокой надежностью и высоким разрешением при пониженной надежности приема. Уникальная особенность DVB — это мобильность приемника, он может перемещаться со скоростью до 300 км/ч — это поезда, междугородний пассажирский автотранспорт, мобильные службы (скорая помощь, полиция) и т. п.

Однако самое существенное — это надежность доставки сигнала, в чем ATSC уступает DVB. Причиной этого является принятая в ATSC многопозиционная амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой 8-VSB (vestigal-sideband modulation system for broadcast). В целом 8-VSB можно назвать вершиной технической реализации систем амплитудной модуляции с подавлением боковой полосы. Но по сравнению с DVB в реальных условиях этот механизм проигрывает по надежности, гибкости, требованиям к приемным антеннам.

DVB — это набор спецификаций, охватывающих кабельное DVB-C (cable), спутниковое DVB-S (satellite) и наземное DVB-T (terrestrial) вещание (рис. 8). Наиболее сложный алгоритм в DVB-T, поскольку условия работы и требования к передаче при наземном вещании наиболее жесткие.

Рис. 8. Система вещания DVB

Цифровое телевидение приходит и в Россию. В 1999 году Госкомсвязи Российской Федерации одобрил «Концепцию внедрения цифровых наземных систем звукового и телевизионного вещания в России». В основе концепции лежит принцип создания в сетях вещания интегрированного транспортного потока для передачи как вещательных программ, так и мультимедийной и другой информации. Полный переход на цифровое телевизионное вещание планируется завершить к 2015 году.

Устройства отображения информации высокого разрешения

Основной вопрос, который возникает у потенциальных зрителей ТВЧ, какое устройство отображения выбрать? Ведь дорогостоящую покупку нужно выбрать так, чтобы она не устарела через год-другой из-за смены технологий или формата вещания, и представляла собой разумный компромисс между размером экрана, качеством изображения и ценой.

В сущности, выбор придется делать между тремя типами устройств: плазменным или жидкокристаллическим дисплеем либо проектором с поддержкой формата высокой четкости (рис. 9).

Рис. 9. Устройства отображения информации с поддержкой режима Full HD

Окончательное решение всегда остается за покупателем, однако следует иметь в виду, что каждое из перечисленных устройств обладает своими особенностями, достоинствами и недостатками.

Жидкокристаллические дисплеи

На сегодняшний день это, пожалуй, наиболее распространенное устройство отображения телевизионного сигнала высокой четкости. Когда речь заходит о плоских телевизорах, то, как правило, подразумевают жидкокристаллические TFT-панели. В настоящее время они пользуются заслуженной популярностью из-за высокой надежности, относительно невысокой цены и неплохого качества изображения. Еще совсем недавно у покупателя практически не было выбора, поскольку мультимедийные проекторы стоили чрезвычайно дорого, а плазменные дисплеи еще не были столь совершенны, как в настоящее время. Сегодня и плазменные панели, и видеопроекторы избавились от ряда серьезных конструктивных недостатков, так что при непосредственном сравнении с ними TFT-телевизоры по некоторым параметрам даже отстают.

Недостатки TFT-технологии заключаются главным образом в худшей контрастности, которая к тому же зависит от угла обзора. Правда, к дорогим PVA-, MVA- или IPS-матрицам это не относится. Помимо этого большое время отклика (прежде всего, у дешевых моделей) ухудшает впечатление от просмотра динамичных сцен из-за появления смазанного изображения на экране. Для преодоления этих недостатков разработчики современных моделей жидкокристаллических панелей используют 100-герцовую частоту смены кадров и ряд схемотехнических и технологических решений, направленных на улучшение качества изображения.

Плазменные дисплеи

Если вам нужен новый телевизор, то, возможно, наилучшим выбором будет плазменная панель. Прежние недостатки этой технологии, такие как выгорание экрана, большое энергопотребление и шум вентиляторов остались в прошлом.

У плазменных телевизоров не ухудшается четкость картинки в зависимости от угла обзора, а контрастность изображения зачастую на порядок выше, чем у TFT-дисплеев. В настоящее время в магазинах бытовой электроники продаются плазменные панели уже одиннадцатого поколения: при правильной эксплуатации экран у них уже не выгорает, а некоторым моделям не нужны вентиляторы. Все это делает их удачным выбором для использования в составе домашнего кинотеатра.

Видеопроекторы

В то время как классический телевизор представляет собой своего рода центр, вокруг которого выстраивается вся обстановка жилого помещения, проектор предоставляет большую свободу выбора при организации жизненного пространства, ведь его можно с помощью специального кронштейна подвесить к потолку, нужно только выбрать место для установки экрана. Размер изображения по диагонали может достигать нескольких метров, а проблемы с ухудшением контрастности при изменении угла обзора отсутствуют. Однако у проектора есть целый ряд существенных недостатков. Вопервых, это шум вентилятора, так как проекторные лампы разогреваются до очень высоких температур, и охлаждения за счет естественной конвекции воздуха оказывается недостаточно. Во-вторых, проекторные лампы стоят дорого — цена лампы составляет заметную часть цены проектора, а срок службы лампы составляет, в лучшем случае, несколько тысяч часов. Наконец, третья проблема — это проблема яркости светового потока, создаваемого лампой. Если не считать топовых моделей проекторов, способных отображать картинку даже при дневном свете, сегодня нет ни одного устройства, способного воспроизводить в незатемненном помещении изображение приемлемого качества. Это значит, что при просмотре фильмов потребуется закрывать окна шторами и выключать свет.

Сегодня при производстве проекторов используются две разные технологии — LCD и DLP. LCD-проекторы посылают свет на экран через своеобразный слайд, формируемый LCD-матрицей, изображение в DLP-моделях создается при помощи тысяч микроскопических зеркал в DMD-микросхемах. Каждое из них представляет собой один пиксель проецируемого изображения. DLP-проекторы отличаются от LCD более высокой контрастностью изображения и тем, что они не проецируют на экран заметную «решетку». Но DLP-модели значительно дороже LCD-конкурентов. К цене проектора следует добавить стоимость экрана, акустики и внешнего ТВ-тюнера. Наличие проектора в гостиной удобно лишь в том случае, если в другой комнате есть обычный телевизор, который можно периодически включать для просмотра телепередач. Ведь включение проектора на короткое время — довольно хлопотное занятие: нужно задернуть шторы и включить акустическую систему.

Общий принцип работы домашнего кинотеатра

В основе любого домашнего кинотеатра (рис. 10) лежат две главные составляющие: видеотракт и аудиотракт.

Первая (рис. 11) включает устройство отображения (жидкокристаллический телевизор, плазменный дисплей, либо проектор с экраном) и источник сигнала — чаще всего устаревший DVD или реже — ультрасовременный Blu Ray плеер. Все остальные источники видеосигнала, за исключением компьютера, сигнал высокого разрешения формировать не могут. Правда, есть еще HDTV ресиверы, но в нашей стране они пока редкость.

Рис. 10. Домашний кинотеатр

Эфирное HDTV вещание широко используется в США, в Азии, в частности, в Китае, а также в Австралии. При этом в Австралии и в Японии на HDTV перешли практически все телекомпании. В Европе цифровое спутниковое вещание началось в 2004 г.

Между источником сигнала и устройством отображения нередко можно встретить промежуточный компонент — видеопроцессор (скейлер). Это устройство обеспечивает коммутацию и транскодирование входных сигналов, путем сложной цифровой обработки избавляет видеосигналы от артефактов, улучшает четкость и корректирует цветопередачу изображения, делая его более естественным и точным.

Рис. 11. Видеотракт домашнего кинотеатра

На сегодняшний день существует два наиболее распространенных цифровых интерфейса: DVI и HDMI, причем первый считается устаревшим. Особенности этих интерфейсов будут рассмотрены во второй брошюре по HDTV.

Аудиотракт (рис. 12) представляет собой значительно более сложную цепочку. Как и в случае с видеотрактом, исходный сигнал поступает от источника. Далее, в зависимости от способа подключения можно выделить два варианта маршрутизации. В первом случае — это стереофонический или многоканальный сигналы, которые поступают с выхода источника в аналоговом виде. Они подаются на предварительный усилитель, затем на усилитель мощности и, наконец, воспроизводятся акустическими системами. Вариант для цифрового сигнала более сложен.

Рис. 12. Аудиотракт домашнего кинотеатра

Типичный пример — подключение DVD-плеера с помощью цифрового интерфейса S/PDIF для формирования многоканального звукового сопровождения. Цифровой поток принимается декодером, который производит «распаковку» потока, превращая его в несколько независимых цифровых аудиопотоков (их количество равно числу воспроизводимых аудиоканалов в фонограмме). Затем для точного выстраивания уровня громкости каждого канала, задержки по времени, микширования в случае необходимости, фильтрации по частотам и обработки пространственными эффектами эти цифровые потоки обрабатываются специальным аудиопроцессором. Основная задача аудиопроцессора — оптимизировать многочисленные параметры каждого звукового канала фонограммы под используемое оборудование, акустику помещения и место расположения слушателей. Без этого многоканальный звук не будет восприниматься как единое целое. Функции декодера и аудиопроцессора в большинстве случаев выполняет одно и то же устройство, AV-ресивер. После декодирования и оптимизации цифровые потоки проходят цифро-аналоговое преобразование, превращаясь в монофонические аналоговые аудиодорожки, количество которых соответствует количеству звуковых каналов многоканальной фонограммы.

Аудиодорожки поступают на предварительный усилитель, далее — на усилитель мощности и, наконец, на колонки. В системах высокого класса AV-ресивер чаще реализован в виде двух блоков, один из которых (AV-процессор) содержит всю декодирующую электронику и цифро-аналоговые преобразователи, а другой — многоканальный усилитель мощности.

Акустических систем основных каналов в современном домашнем кинотеатре может быть минимум пять. Из них две располагаются на привычных для слушателей местах и озвучивают фронтальные каналы. Еще одна находится между передни