Gadżety

CZĘŚĆ I - PRZECHWYTYWANIE OBRAZU

Przechwytywanie obrazu można rozłożyć na następujące etapy:

1. Otrzymywanie i demodulacja sygnałów telewizyjnych.
2. Dekodowanie obrazu.
3. Wstępne przetwarzanie obrazu.
4. Kompresja obrazu.

1. Otrzymywanie i demodulacja sygnału telewizyjnego

Odbiornik sygnału telewizyjnego (tuner), który można znaleźć w każdej karcie graficznej ATI All-in-Wonder RADEON lub kartach ATI TV Wonder jest pierwszym koniecznym wymogiem do przechwytywania sygnału telewizyjnego. Tuner telewizyjny pozwala użytkownikowi na wybieranie różnych częstotliwości kanałów telewizyjnych. Aby w pełni zrozumieć cały proces odbierania sygnału telewizyjnego, opisane zostaną podstawy działania telewizji oraz natura sygnału telewizyjnego.

Najpierw przyjrzyjmy się jak telewizory wyświetlają obraz do ekranie. Aby wyświetlić obraz na całym ekranie odbiorniki telewizyjne rysują (skanują) linie światła na ekranie, od lewej do prawej i od góry do dołu. Istnieją dwa różne sposoby rysowania tych linii: międzyliniowa czyli z przeplotem i progresywna. Metoda z przeplotem działa na zasadzie rysowania alternatywnych pól parzystych i nieparzystych linii tj. pierwsze pole rysuje linie 1, 3, 5, ..., a drugie 2, 4, 6, .... W wyniku tego działania tylko połowa klatki rysowana jest za jednym razem. Płynność obrazu gwarantuje odpowiednia częstotliwość, z którą jest on wyświetlany. Niestety w wyniku tego, że obraz jest rysowany dzięki naprzemiennym parzystym i nieparzystym polom, powstają takie niedoskonałości jak np. mruganie. W przypadku progresywnej metody, cała klatka rysowana jest równocześnie (zarówno parzyste jak i nieparzyste pola) zwykle około 30 razy na sekundę. Progresywne sygnały zapewniają zatem wyższą jakość obrazu jako że nie występują tu pozostałości takie jak mruganie, spotykane przy wyświetlaniu z przeplotem. Poniższa ilustracja przedstawia różnicę pomiędzy skanowaniem progresywnym i z przeplotem.

Ważne jest także, aby rozumieć 2 typy nadawanych sygnałów telewizyjnych: analogowego i cyfrowego. Sygnał analogowy odnosi się do następujących formatów nadawania zawartości analogowej: NTSC w Ameryce Północnej i Japonii, PAL w pozostałych częściach świata i SECAM w Europie, głównie Francji.

Sygnały NTSC zawierają 520 linii, które wyświetlane są na zmianę (około 480 jest wyświetlanych, pozostałe zawierają informacje dotyczące synchronizacji, napisów kodowanych i inne pozwalające odbiornikowi na wyświetlanie pozostałych 480 linii) około 60 razy na sekundę.

PAL i SECAM rysują 625 linii (także z przeplotem) około 50 razy na sekundę. Analogowe odbiorniki o wyższej jakości są wstanie wyświetlać wszystkie 480 linii (odbiorniki, które są wstanie wyświetlać 480 linii, zarówno z przeplotem jak i progresywnie nazywane są odbiornikami SDTV lub standard definition TV), natomiast tańsze telewizory potrafią wyświetlić pomiędzy 200 a 300 liniami.

Cyfrowe sygnały telewizyjne wciąż nie są powszechne, ale sytuacja ta zmienia się bardzo szybko. Można się spodziewać, że w przeciągu następnych kilku lat wiele stacji telewizyjnych rozpocznie nadawanie wyłącznie cyfrowych sygnałów. Aby sygnał został zakwalifikowany jako cyfrowy musi zostać przypisany do jednej z następujących kategorii: 1080i, 720p, 480i, 480p. Łatwo wytłumaczyć co kryje się za oznaczeniami tych kategorii. Liczba określa liczbę linii (odnoszą się one do horyzontalnych linii tworzących obraz) wyświetlanych w danym momencie na ekranie cyfrowego telewizora. i oznacza, że sygnał telewizyjny jest z przeplotem, p natomiast, że sygnał jest progresywny. Wszystkie z powyższych formatów cyfrowego sygnału telewizyjnego mogą być wyświetlone przy 60, 30 lub 24 klatkach (klatkach w przypadku sygnału progresywnego), lub polach (w przypadku sygnału z przeplotem) na sekundę.

Najbardziej popularnym standardem telewizyjnym sygnału cyfrowego jest HDTV (high definition television) czyli telewizja wysokiej rozdzielczości. Klasyfikacja HDTV wymusza obsługę następujących sygnałów cyfrowych: 720p, 1080i. Oznacza to, że obraz musi składać się z 720 progresywnych linii, z których każda ma 1280 pikseli lub w drugim przypadku 1080 linii z przeplotem z 1920 pikselami w każdej linii.

Piksel to mała kropka na ekranie telewizora, która zawiera informację o kolorze. Wszystkie sygnały HDTV muszą mieć współczynnik kształtu obrazu 16:9 znany inaczej jako szeroko ekranowy format (wide screen). Współczynnik odnosi się do stosunku pomiędzy liczbą pikseli wyświetlanych w poziomie i pionie. Telewizory o standardowej rozdzielczości (standard definiton) odbiorą sygnał o 480 liniach z przeplotem z 704 lub 720 pikselami na linię, co daje współczynnik kształtu obrazu wynoszący 4:3. Telewizory o zwiększonej rozdzielczości (enhanced definition) korzystają z takiego samego trybu jak telewizory o standardowej rozdzielczości, z tym, że wyświetlają 480 linii progresywnie, a nie z przeplotem.

Po tym jak odebrany zostanie sygnał przez tuner telewizyjny, musi on zostać poddany demodulacji. Aby lepiej zrozumieć pojęcie demodulacji konieczne jest podanie kilku faktów na temat tego jak transmitowane i nadawane są sygnały np. telewizyjne i radiowe. Większość sygnałów takich jak telewizyjne, radiowe czy telefonii komórkowej nie jest transmitowana z wież telekomunikacyjnych jako takich, ale nakładana na określone sygnały o wysokiej częstotliwości nazywane sygnałami nośnymi - proces ten nazywany jest modulacją. Istnieją różne sposoby modulacji sygnału i fali nośnej np. Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM), Pulse Modulation (PM), itd. Przykład modulacji, który szybko przedyskutujemy jest modulacją częstotliwości wykorzystywaną w sygnałach radiowych. W każdym odbiorniku radiowym wartość poprzedzająca FM, powiedzmy 92 FM, określa częstotliwość, w tym wypadku 92 MHz sygnału nośnego dla tej stacji radiowej. Oto przykład modulacji częstotliwości:

Sygnały modulowane są z kilku powodów. Po pierwsze ułatwia to ich przesyłanie i odbieranie (ma to związek z rozmiarem długości fali sygnału; im niższa częstotliwość tym większa długość fali, co utrudnia przysyłanie i odbieranie sygnału). Po drugie, jeśli sygnały nie byłyby modulowane przy pomocy unikatowych sygnałów nośnych, zakłócałyby się wzajemnie. Gdy sygnał już zostanie otrzymany, prawdziwy sygnał musi zostać odseparowany od sygnału nośnego. Proces ten nazywamy demodulacją.

W przypadku sygnałów telewizyjnych, demodulator musi demodulować z sygnału nośnego zarówno sygnały wideo jak i audio. Nowy demodulator ATI, Theater 550 PRO, jest wstanie bezbłędnie oddzielić dźwiękowe i wizualne składowe sygnału.