Соотношение сторон пиксела - Pixel aspect ratio


Из Википедии, свободной энциклопедии
Соотношение сторон пиксела 1: 1
Соотношение сторон пиксела 2: 1

Соотношение сторон пикселя (часто сокращенно ПАР ) представляет собой математическое соотношение , которое описывает , как ширина пикселя в цифровом изображении можно сравнить с высотой этого пикселя.

Большинство цифровых изображений систем отображения изображения в виде сетки крошечных квадратных пикселей. Тем не менее, некоторые системы обработки изображений, особенно те , которые должны быть совместимы с стандартной четкости телевизионного движущихся изображений, отображать изображение в виде сетки прямоугольных пикселей, в котором ширина и высота пикселя различны. Соотношение сторон пикселя описывает эту разницу.

Использование соотношения сторон пикселя в основном , включает в себя фотографии , относящиеся к стандартной четкости телевидению и некоторым другим исключительным случаям. Большинство других систем визуализации, в том числе тех , которые соответствуют SMPTE стандартов и практика, использовать квадратные пиксели.

Вступление

Отношение ширины к высоте изображений известно как соотношение сторон , или , точнее, дисплей с соотношением сторон (ДАР) - соотношение сторон изображения как на экране; для ТВ, DAR традиционно 4: 3 (он же весь экран), 16: 9 (широкоэкранный) ака теперь стандартом для HDTV. В цифровых изображениях , существует различие с соотношением сторон хранения (SAR), который представляет собой отношение размеров пикселей . Если изображение отображаются с квадратными пикселями, то эти отношения соглашаются; если нет, то неквадрат, «прямоугольные» пиксели используются, и эти отношения не согласны. Соотношение сторон пикселей сами по себе известно как соотношение сторон пикселя (PAR) - для квадратных пикселей это 1: 1 - и они связаны тождеством:

SAR × PAR = DAR.

Перестановка (решение для PAR) дает:

ПАР = ДАР / SAR.

Например, 640 × 480 VGA изображение имеет САР 640/480 = 4: 3, и если отображается на 4: 3 (DAR = 4: 3) имеет квадратные пиксели, следовательно, PAR 1: 1. В противоположность этому , 720 × 576 Д-1 PAL изображение имеет САР 720/576 = 5: 4, но отображается на 4: 3 (ДАР = 4: 3).

В аналоговых изображений , таких как пленка не существует понятие пикселя, ни понятие SAR или PAR, но в цифровую форму аналоговых изображений в результате цифровое изображение имеет пиксели, следовательно , SAR (и , соответственно , PAR, если отображаются в одной и той же пропорции, что и оригинал).

Non-квадратные пиксели часто возникают в начале цифровых телевизионных стандартов, связанные с цифровизацией аналоговых телевизионных сигналов - чья вертикальной и «эффективной» горизонтальных резолюции отличаются и, таким образом , лучше всего описываемой неквадратными пикселями - а также в некоторых цифровых видеокамерах и компьютер дисплее режимы , такие как Color Graphics Adapter (CGA). Сегодня они возникают также в транскодировании между разрешением с различным SARS.

Фактические дисплеи как правило, не имеют неквадратные пиксели, хотя цифровые датчики может; они скорее математическая абстракция используется в передискретизации изображений для преобразования между разрешением.

Есть несколько факторов, затрудняющих в понимании PAR, в частности, как она относится к оцифровке аналогового видео:

  • Во- первых, аналоговый видеосигнал не имеет пиксели, а скорее растрового сканирования , и , следовательно , имеет четко определенную вертикальное разрешение (линии растра), но не четко определенный по горизонтали разрешение, так как каждая строка представляет собой аналоговый сигнал. Тем не менее, с помощью стандартизированной частоты дискретизации, эффективное горизонтальное разрешение может быть определенно с помощью теоремы отсчетов , как это сделано ниже.
  • Во- вторых, из - за растягивают изображение , некоторые из линий в верхней и нижней части растра не видны, так как некоторые из возможных изображения на левый и правый - см Переразвертка аналогово вопросам цифрового разрешения . Кроме того , разрешение может быть закруглены (DV NTSC использует 480 строк, а не 486 , которые возможны).
  • В- третьи, аналоговые видеосигналы с чересстрочной разверткой - каждое изображение (кадр) посылаются в виде два «полей», каждых с половиной строк. Таким образом , пиксели либо в два раза выше , как они были бы без переплетов, или изображение расперемежено.

Фон

Видео представлено в виде последовательной серии изображений , называемых видеокадры. Исторически сложилось так , видеокадры были созданы и записаны в аналоговой форме. В цифровой технологии отображения, цифровые технологии вещания и цифрового сжатия видео эволюционировали отдельно, это привело к видеокадров различий , которые должны быть решены с помощью соотношения сторон пикселя. Цифровые видеокадры , как правило , определяется как сетка пикселей , используемых для представления каждого последовательного изображения. Горизонтальная составляющая определяется пикселей (или образцов), а также известен как видео - линии. Вертикальная составляющая определяется количеством строк, как и в 480 строк.

Телевидения стандартной четкости стандарты и методы были разработаны в качестве широковещательных технологий и предназначенная для наземного вещания, и поэтому не предназначены для цифрового видео - презентации. Такие стандарты определяют образ как массив четко определенные горизонтальных « линий », хорошо выраженной вертикальная « линия Продолжительность » и четко определенный центр изображения. Тем не менее, это не телевизионный стандарт стандартной четкости , что правильно определяет края изображения или явно требует определенного количества элементов изображения в строке. Кроме того, аналоговые видеосистемы , такие как NTSC 480i и PAL 576i , вместо использования постепенного отображения кадров, используют поля или чересстрочной развертки полукадров , отображаемых в переплетенных таким образом , чтобы уменьшить мерцание и удвоить скорость изображения для более плавного движения.

Аналого-цифровое преобразование

В результате компьютеры становятся достаточно мощными , чтобы служить в качестве редактирования видео инструментов, видео цифро-аналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи были сделаны , чтобы преодолеть эту несовместимость. Для преобразования аналогового видеосигнала в линии серию квадратных пикселей, промышленности принята частота дискретизации по умолчанию , при котором яркостное значение было извлечены в пиксели. Частота дискретизации сигнала яркости для 480i снимков было 12 3 / 11  МГц и 576i снимков было 14 3 / 4  МГц .   

Термин соотношение сторон пикселя было впервые введено , когда МСЭ-R BT.601 (обычно известный как « Rec. 601 ») указано , что стандартная четкость телевизионных изображения сделаны из линий ровно 720 неквадратных пикселей. МСЭ-R BT.601 не определить точное соотношение сторон пикселя но дает достаточно информации , чтобы вычислить точное соотношение сторон пикселя , основанное на практике промышленности: Стандарт частоту дискретизации сигнала яркости в точности 13 1 / 2   МГц. На основе этой информации:

  • Соотношение пикселей аспект для 480i будет 10:11 , как:
  • Соотношение пикселей аспект для 576i будет 59:54 , как:

SMPTE RP 187 дополнительно попытались стандартизировать значение соотношения сторон пикселя для 480i и 576i . Она обозначена 177: 160 для 480i или 1035: 1132 для 576i . Однако из - за существенную разницу с практикой в силе в промышленности и вычислительной нагрузке , что они накладываются на вовлеченное оборудование, SMPTE RP 187 было просто проигнорировано. SMPTE RP 187 Информация о приложении А.4 также предложено использование 10:11 для 480i .

На момент написания статьи, МСЭ-R BT.601-6, который является последним изданием МСЭ-R BT.601, по-прежнему означает, что соотношение сторон пикселей, упомянутое выше, является правильным.

Цифровая обработка видео

Как было указано выше, МСЭ-R BT.601 указано , что стандартная четкость телевизионных изображения сделаны из линий 720 неквадратных пикселей, отбирали пробы с точно заданной частотой дискретизации. Простой математический расчет показывает , что ширина 704 пикселя будет достаточно , чтобы содержать 480i или 576i стандарт 4: 3:

  • 4: 3 480 строки изображения, оцифрованное с Rec. 601-рекомендуемая частота дискретизации, будет 704 без квадратных пикселей в ширину.
  • 4: 3 576 строки изображения, оцифрованное с Rec. 601-рекомендуемая частота дискретизации, будет 702.915254 без квадратных пикселей в ширину.

К сожалению, не все стандартные телевизионные кадры ровно 4: 3: Как упоминалось ранее, в аналоговом видео, в центре картины хорошо определены , но края изображения не стандартизированы. В результате, некоторые аналоговые устройства ( в основном PAL устройство , но и некоторые NTSC устройство) генерируются двигающиеся изображения , которые были горизонтально (слегка) шире. Это также относится и к пропорционально анаморфном широкоэкранном (16: 9) изображений. Поэтому, чтобы поддерживать безопасный предел погрешности, МСЭ-R BT.601 требует выборки больше 16 не-квадратных пикселей в строке (более 8 на каждом краю) , чтобы гарантировать сохранение всех видеоданных вблизи краев.

Это требование, однако, имеет последствия для движения PAL изображений. PAL соотношение сторон пикселя для стандартного (4: 3) и анаморфотного широкого экрана (16: 9), соответственно 59:54 и 118: 81, были неудобными для обработки цифровых изображений, особенно для смешивания PAL и NTSC видеоклипов. Поэтому, видеомонтаж продукты выбрал почти эквивалентные значения соответственно 12:11 и 16:11, которые были более элегантной и может создавать цифровые изображения PAL ровно 704 пикселей в ширину, как показано на рисунке:

  • Для PAL 4: 3:
  • Для PAL 16: 9:

Несогласованность в определенных значениях отношения сторон пикселя

Обычно встречаются в Интернете и в различных других опубликованных СМИ многочисленных источников , которые вводят различные и весьма несовместимые значения , как пиксель аспект соотношение различных видеоизображений и видеосистемы. (См дополнительные источники раздел) .

Чтобы нейтрально судить о точности и / или возможности этих источников, обратите внимание, что в качестве цифрового кинофильм был изобретен года после традиционного кинофильма, все видео кадров, предназначенные для стандартного телевидения определения и совместимых средств массовой информации, цифрового или иным образом, есть (и должны есть) технические характеристики, совместимые со стандартом телевидения определения. Таким образом, отношение пикселей аспекта цифрового видео должно быть рассчитано из спецификации общего традиционного оборудования, а не спецификаций цифрового видео. В противном случае, любое соотношение сторон пикселя, который рассчитывается из цифрового источника видеосигнала используется только в некоторых случаях для того же вида источников видеосигнала и не может рассматриваться / использоваться в качестве общего соотношения сторон пикселя любой стандартной системы определения телевидения.

Кроме того, в отличие от цифрового видео, которое хорошо определенных изображений краев, традиционные системы видеонаблюдения никогда не стандартизированы хорошо определенный край для изображения. Таким образом, отношение пикселей аспекта общих стандартных телевизионных систем не может быть рассчитано на основе краев изображений. Такое расчетное значение соотношения сторон не было бы совершенно неправильно, но и не может рассматриваться как общее соотношение сторон пикселя какой-либо конкретной системы видео. Использование таких значений будет ограничено только для определенных случаев.

Современные стандарты и практика

В современных системах цифровой обработки изображений и телевизоры высокой четкости , особенно те , которые соответствуют стандартам и практике SMPTE, только квадратные пиксели используются для передачи и отображения. Тем не менее, некоторые форматы (напр., HDV , DVCPRO HD ) использовать не квадратные пиксели внутри для хранения изображений, как способ , чтобы уменьшить количество данных , которые должны быть обработаны, тем самым ограничивая необходимые скорости передачи и сохранение совместимости с существующими интерфейсами.

Проблемы неквадратных пикселей

Непосредственно отображение изображения с определенным соотношением сторон пиксела на устройстве которого соотношение сторон пикселя отличается делает изображение выглядеть неестественно растянуто или сжато либо в горизонтальном или вертикальном направлении. Так, например, круг генерируется для дисплея компьютера с квадратными пикселями выглядит как вертикальный эллипс на NTSC телевидении стандартной четкости, который использует вертикально прямоугольные пиксели. Эта проблема становится все более очевидной на широкоформатных телевизорах.

Соотношение сторон пиксела должно быть принято во внимание редактирования видео программных продуктов, редактировать видео файлов с неквадратными пикселями, особенно при смешивании видеоклипов с различным соотношением сторон пикселя. Это было бы в случае при создании видеомонтажа с различных камер, использующих разные стандарты видео (сравнительно редкий случай). Специальные эффекты программные продукты должны также иметь соотношение сторон пикселя во внимание, так как некоторые специальные эффекты требуют расчета расстояний от некоторой точки, так что они выглядят визуально правильно. Примером таких эффектов будет радиальное размытие, размытие движения, или даже простой поворот изображения.

Использование соотношения сторон пикселя

Пиксель значение соотношения сторон используются в основном в цифровом видео программного обеспечения, где двигающиеся изображения должны быть преобразованы или восстановленными использовать видео , отличные от исходных систем. Видео плеер программное обеспечение может использовать соотношение сторон пиксела , чтобы должным образом оказать цифровое видео на экране. Редактирование видео программное обеспечение использует соотношение сторон пикселя , чтобы правильно масштабировать и визуализировать видео в новый формат.

Поддержка соотношение пикселей аспект также необходим для отображения без искажений, унаследованных цифровых изображений от компьютерных стандартов и видео-игр, что существовали в 80-е годы. В этом поколении, квадратные пиксели были слишком дорогими, чтобы произвести, поэтому машину и видеокарты, как SNES, CGA, EGA, Hercules, С64, MSX, PC-88, X68000 и т.д. имели неквадратные пиксели.

Путаница с соотношением сторон дисплея

DVD Flick 1.3.0.7: Пример компьютерной программы, которая помечается соотношение сторон изображения , как соотношение сторон пикселя

Соотношение сторон пикселя часто смешиваются с различными типами пропорций изображения; соотношение ширины и высоты изображения. Из - за отсутствие прямоугольности пикселей в стандартной четкости ТВ, есть два типа таких пропорций: соотношение сторон хранения ( РС ) и соотношение сторон отображения (сокращенно ДАР , также известные как соотношение сторон изображения и соотношение сторон изображения ). Обратите внимание , что повторное использование аббревиатуры PAR . В этой статье используется только соотношение сторон терминов пикселей и соотношение сторон экрана , чтобы избежать неоднозначностей.

Соотношение сторон хранения представляет собой отношение ширины изображения к высоте в пикселях, и может быть легко вычислено из видеофайла. Соотношение сторон отображения отношение ширины к высоте изображений (в единицах длины, такие как сантиметры или дюймы), когда отображаются на экране, и рассчитывается из комбинации соотношения сторон пикселей и соотношения сторон хранения.

Тем не менее, пользователи, которые знают определение этих понятий могут запутаться, а также. Плохо обработанные пользовательские интерфейсы или плохо написанные Документации легко могут вызвать такую ​​путаницу: Некоторые программные приложения редактирования видео пользователей часто просят указать «пропорции» для их видеофайла, представляя его или ее с выбором «4: 3» и "16: 9". Иногда эти варианты могут быть "PAL 4: 3", "NTSC 4: 3", "PAL 16: 9" и "NTSC 16: 9". В таких ситуациях программа для редактирования видео неявно прошу соотношение сторон пикселя видеофайла, запрашивая информацию о видеосистеме, из которой происходит видеофайл. Затем программа использует таблицу (аналогично приведенному ниже), чтобы определить правильное значение отношения пиксела изображения.

Вообще говоря, чтобы избежать путаницы, можно предположить, что видеомонтаж продукты никогда не просят для соотношения сторон хранения, поскольку они могут непосредственно получить или рассчитать его. Номера квадратных пиксельных-зависимые приложения также нужно только попросить либо отношение пикселей с соотношением сторон или отображения кадра, либо из которых они могут вычислить другой.

Пиксель аспект соотношения общих форматов видео

Пиксельные значения соотношения сторон для видео форматов общей стандартной четкости, перечислены ниже. Обратите внимание, что для PAL видео форматов, два различных типа значений отношения пиксела, перечислены:

  1. Rec.601 , A-Rec.601 соответствует значение, которое считается реальный пиксельный формат изображения стандартной четкости видео этого типа.
  2. Цифровой , что примерно эквивалентно Rec.601 и является более подходящим для использования в программном обеспечении Digital Video Editing.

Следует отметить , что источники различаются по PARS для общих форматов - например, 576 строк (PAL) отображается в 4: 3 (ДАР) соответствует либо PAR из 12:11 (если 704 × 576, SAR = 11: 9), или ПАР от 16:15 (если 720 × 576, SAR = 5: 4). См ссылки на источники , дающих как и SDTV: Разрешение для таблицы коэффициентов хранения, отображения и пиксельного аспекта.

видеосистема DAR Picture
Размеры
(пикс × пикс)
PAR ПАР (десятичное) Ширина (ПВ)
Rec.601 цифровой Rec.601 цифровой Rec.601 цифровой
PAL 4: 3 704 × 576 59:54 12:11 1,0 925 1. 09 769, 385 768, 384
16: 9 118: 81 16:11 1. 456790123 1. 45 1026, 513 1024, 512
4: 3 720x576 16:15 1,0 6 768, 384
16: 9 64:45 1.4 2 1024, 512
NTSC 4: 3 704 × 480 10:11 0. 90 640, 320
16: 9 40:33 1. 21 853, 427
HDV / HDCAM 16: 9 1440 × 1080 4: 3 1. 3 1920

Рекомендации

Основные источники

Дополнительные источники

Заметки

  1. ^ "Dot тактовые" . pineight.com . Источник 2018-09-23 .

внешняя ссылка