Kvalita obrazu je pro systémy televizních rozvodů a audiovizuální techniky zcela zásadní. Je několik základních parametrů digitálně zaznamenaného obrazu, ze kterých je nutno vycházet a které je nutné vzít v úvahu k nalezení optimálního zobrazení scény pro ten který účel. Které parametry to jsou, co znamenají a jak se v nich orientovat?
V tomto příspěvku jsou popsány parametry obrazu, který je digitálně zaznamenán a přenášen. Tento příspěvek nepopisuje ani nehodnotí technologie fyzického zobrazení na obrazovkách (LCD, LED, QLED apod.).
Způsoby digitálního zápisu obrazu
Rozlišujeme dva základní typy digitálního záznamu obrazu:
- Vektorový
- Bitmapový
Vektorový zápis obrazu
Jedná se o datový zápis seznamu objektů a jejich souřadnice v prostoru (např. úsečka z bodu A do bodu B). Tento typ zápisu se v audiovizuální technice nepoužívá, byl vyvinut pro účely technického kreslení a vykreslování na velkoformátových plotrech. Příkladem jsou soubory s příponou *.dwg, *.plt, *.dgn atp.
Bitmapový zápis obrazu
Jedná se o mapu jednotlivých pevných bodů sestavených v určitém formátu (rastru), kde každý bod má definované vlastnosti (barevnou hloubku). Příkladem jsou soubory *.bmp, *.png, atp.
Způsob bitmapového datového zápisu
Každý bitmapový zápis obrazu má definované tyto základní parametry:
- Rozlišení
- Formát
- Barevnou hloubku
U pohyblivého obrazu je to dále:
- Frekvence
Rozlišení
Jedná se o jeden ze základních parametrů, podle kterých se pozná kvalita obrazu.
Rozlišení je parametr, který specifikuje jak hustý je rastr bitové mapy. To znamená na kolik stejnoměrných dílů je obraz rozdělen, kdy každý díl má přidělenou jedinečnou adresu.
Jeden díl této mapy je nazývaný bod nebo pixel, případně zkráceně Px.
Příklad rozlišení jednoduché bitmapy
Na obrázku je bitová mapa o rozlišení 25 čtverečků, 25 bodů, 25 pixelů, neboli 25Px.
V horizontální ose má výše uvedený nákres bitové mapy označené pozice A-E, ve svislé ose pak pozice označené 1-5. Každý pixel má svoji adresu, kterou si můžeme představit jako dvoumístné označení, kde je uvedeno písmeno pozice v horizontálním směru a číslice pozice ve směru svislém. Např.: A5, nebo C4 – něco jako šachovnice.
Tyto pozice však musí mít přidělenu adresu ve dvojkové, odborně binární soustavě, pro zápis v digitálním formátu, tj. dvou logických stavech 0 a 1.
Pozice A5 pak bude mít adresu 0001 1110 a např. pozice C4 adresu 0100 1101
Nejběžněji používaná rozlišení
V některých případech se používá prostá hodnota pixelů, např. 4Mpx, nebo 13Mpx. Aby se nemusely vypisovat zbytečné nuly používají se mezinárodní zkratky:
- Kilo – označení K pro násobky 1 000
- Mega – označení M pro násobky 1 000 000
- Giga – označení G pro násobky 1 000 000 000
Většinou bývá rozlišení uvedeno názvem standardu a případně počtem pixelů v horizontálním a vertikálním směru:
- SD, 720×576 Px: Historické rozlišení, uvádím jen pro úplnost
- HD, 1080×720 Px: – Velmi nízké rozlišení, pro účely zobrazení pohyblivého obrazu jen na opravdu malých obrazovkách
- Full HD, 1 920×1 080 Px: Použitelné rozlišení do úhlopříčky obrazovky 22″
- UHD 4K, 4 096×2160 Px: Vodné pro obrazovky 22″ až 43″
- UHD 8K, 7 680×4 320 Px: Vhodné pro obrazovky 43-65″, případně více
Formát obrazu
Jedná se o parametr, podle kterého nejde primárně určit kvalita obrazu. Tento parametr přiblíží jak bude vypadat celkový dojem ze scény.
Formát obrazu nám udává v jakém poměru je počet zobrazovaných bodů ve vertikálním a horizontálním směru.
Nejčastěji se vyjadřuje vykráceným zlomkem počtu pixelů v horizontálním a vertikálním směru (16:9, 4:3) nebo výsledným číslem tohoto poměru (např. 1,33, 1,77 atp.)
Běžně používané formáty obrazu
- 1,33, tedy 4 : 3, původní televizní formát
- 1,77, tedy 16 : 9 je dnes nejběžnější televizní formát a je používán v televizním standardu DVB-T, DVB-T2.
Barevná hloubka
Jedná se o další ze základních parametrů, podle kterých lze hodnotit kvalitu obrazu.
Barevná hloubka udává počet číslic datového binárního zápisu (počet bitů), který je potřeba pro specifikuci barvy jednoho pixelu.
Barevná hloubka pro černobílé zobrazení
Pokud je ke zobrazení dostačující ryze černobílý formát, pak nám pro specifikaci barvy jednoho pixelu v binárním kódu (dvojkové soustavě) vystačí jednociferný zápis – 1bit. 0=černá, 1= bílá
Na dalším obrázku je vyznačena barevná paleta stupně šedé (černobílý obraz ve stupních šedi). Pro definici barvy jednoho pixelu v tomto příkladě nám postačí v binárním kódu (dvojkové soustavě) tři cifry. Barevnou hloubku tedy můžeme vyjádřit jako 3 bity. Nejedná se o skutečnou palety stupně šedé, je to jen příklad k pochopení.
Barevné kanály pro zobrazení palety barev
Každá barva se skládá z odstínů tří základních barev.
- Systém RGB (Red-červená, Green-zelená, Blue-modrá). Jedná se o součtový (odborně aditivní) systém skládání barev, kde výsledná barva je součtem odstínů různé sytosti tří základních barev.Příkladem pro představu je promítání různých barevných světel na stěnu a jejich průnik (překrytí).
- Systém CMY (Cyan-azurová, Magenta-purpurová. Yellow-žlutá). Zde se jedná o rozdílový (odborně subtraktivní) systém skládání barev, kde výsledná barva je rozdílem odstínů různé sytosti tří základních barev. Příkladem pro představu je mísení vodových barev.
Každá barva je definována součtem (či rozdílem) 3 kanálů odstínů základních barev a 1 kanálem světlosti. Celkem tedy 4 kanály.
Barevná hloubka pro jeden pixel obrazu je vyjádřena počtem bitů na jeden barevný kanál, kdy všechny kanály mají stejný počet bitů.
Vyznačen je 1.barevný kanál (R-červená) v systému RGB a barevné hloubce 2 bity. Nejedná se o skutečnou paletu barev, jen schematické vyznačení k pochopení.
Vyznačen je 3.barevný kanál (G-zelená) v systému RGB a barevné hloubce 2 bity. Opět se nejedná se o skutečnou paletu barev, jen schematické vyznačení k pochopení.
Vyznačen je 4.kanál světlosti v barevné hloubce hloubce 2 bity. Nejedná se o skutečný rozsah světlosti, jen schematické vyznačení k pochopení.
Ve výše vyznačeném příkladě máme 4 kanály o barevné hloubce 2 bity. Barva každého pixelu obrazu je tedy definována součtem základních barev a světlosti o hloubce 2 bity. Celkem pro každý pixel vyjádřeno 8 bity (2 bity x 4 kanály).
V našem příkladu, při dvou bitech na jeden kanál získáme maximálně 28 tj. 256 barev.
Nejběžnější používané barevné hloubky
- 4bity = zobrazení 4 096 barev
- 6bitů = zobrazení 262 144 barev
- 8bitů = zobrazení 16 777 216 barev tzv. True Color (pravá barva) – nezbytné minimum
- 10bitů vystačí ke zobrazení 1 073 741 824 barev
- 15bitů vystačí ke zobrazení 35 184 372 088 832 barev
Frekvence a kvalita obrazu
Frekvence je technický parametr, který nám udává, kolikrát se změní statický obraz za jednotku času. Frekvence změn statických obrazů je důležitá pro vyvolání dojmu plynule proměnlivé scény.
I frekvence je z množiny základních parametrů, podle kterých se pozná kvalita obrazu.
Jednotkou frekvence je jeden Hz. Pokud má obrazovka obnovovací frekvenci např. 50Hz, znamená to, že statický obraz vymění 50x za sekundu.
Platí zde jednoduché pravidlo, čím vyšší frekvence, tím lepší dojem ze scény. Rovněž platí, že čím vyšší frekvence, tím i menší únava lidského oka.
Jak postupovat při výběru
Volba správné technologie zobrazení se neodvíjí jen od výše uvedených parametrů, i když tyto jsou pro základní orientaci nezbytně potřebné, zejména při volbě pro domácí využití. Z výše uvedených parametrů je potřeba vycházet, je však nutné zvážit i další skutečnosti a dle těchto přizpůsobit ostatní technické parametry:
- Jedná se profesionální či domácí využití
- K jakému účelu bude zobrazování scény využito
- Pro jak velkou místnost či sál je zobrazování plánováno
- V jakém formátu a kvalitě uvažujeme doprovodné ozvučení
- V jakém prostředí budeme scény zobrazovat (zejména zvážit světlo pozadí a způsob zatemnění)
- Jaký bude program zobrazení (prezentace, filmy, reklamní pořady, promítání na pozadí, atp.)
- Jak bude systém ovládán a jak bude mít řešeny přístupová práva
- Je potřeba propojení s dalšími návaznými systémy
Základem pro úspěšnou aplikaci rozvodu televizního signálu či audiovizuální techniky je vždy kvalitní projektová dokumentace.
