Սիգնալի մշակման համակարգ ժամանակակից հեռուստատեսությունում
Ժամանակակից հեռուստատեսության զարգացումը չի արտացոլվում միայն էկրանների ավելի բարակ չափսերով կամ ավելի բարձր լուծաչափերով։ Սուր պատկերների և վառ գույների հետևում թաքնված է բարդ գործընթացների շարք, որը կոչվում է ազդանշանի մշակում։ Այս համակարգը որոշում է, թե ինչպես են հեռարձակումներից, ինտերնետից կամ արտաքին սարքերից եկող ազդանշանները վերածվում հարմարավետ դիտման պատկերների և ձայնի։ Ամենաժամանակակից հեռուստացույցները՝ լինեն դրանք LED, QLED, OLED, թե Mini-LED, հենվում են նախորդ սերունդների համեմատ շատ ավելի բարդ պատկերի և աուդիո պրոցեսորների վրա՝ տարբեր պայմաններում դիտման օպտիմալ որակ ապահովելու համար։
1. Ժամանակակից հեռուստացույցների ազդանշանի աղբյուրները
Այսօրվա հեռուստացույցների կողմից ստացված ազդանշանները գալիս են տարբեր աղբյուրներից, այդ թվում՝
1. Ցամաքային թվային հեռարձակում (DVB-T2 կամ այլ ստանդարտներ յուրաքանչյուր երկրում), որը փոխարինում է անալոգային հեռարձակմանը։
2. Արբանյակային և մալուխային ազդանշանները սովորաբար օգտագործում են որոշակի մոդուլյացիա և սեղմում:
3. Ինտերնետային հոսքային հեռարձակում, օրինակ՝ YouTube, Netflix կամ IPTV ծառայություններ։
4. Արտաքին սարքեր HDMI-ի միջոցով, ինչպիսիք են խաղային կոնսոլները, Blu-ray նվագարկիչները և թվային ընդունիչները:
5. Հայելային արտացոլում և հեռարձակում բջջայինից կամ նոութբուքից։
Յուրաքանչյուր աղբյուր ունի տարբեր բնութագրեր՝ սկսած լուծաչափից, կադրերի հաճախականությունից, բիթռեյթից մինչև աուդիո ձևաչափը: Հետևաբար, հեռուստացույցը պահանջում է համակարգ, որը կարող է հարմարեցնել, մշակել և ցուցադրել դրանք բոլորը հետևողականորեն:
2. Ընդունման և դեմոդուլյացիայի փուլ
Եթե ազդանշանը գալիս է ցամաքային, արբանյակային կամ մալուխային հեռարձակումից, հեռուստացույցը կանցնի նախնական փուլերը.
– Լուծիչ՝ ընտրում է որոշակի ալիք կամ հաճախականություն:
– Դեմոդուլյատոր. թվային տվյալներ է արդյունահանում կրող ալիքից՝ հիմնվելով մոդուլյացիայի տեխնիկաների վրա, ինչպիսիք են QAM-ը կամ OFDM-ը։
– Սխալների ուղղում. շտկում է ազդանշանի խանգարման, եղանակի կամ խանգարման պատճառով առաջացած տվյալների սխալները: Սա կարևոր է էկրանի կոտրվելը (խցանումը) կամ ձայնի ընդհատումը կանխելու համար:
Վերջին հեռուստացույցներում այս բաղադրիչը դարձել է ավելի զգայուն և արագ, ուստի ալիքների փոխարկումն ավելի կարճ է թվում, իսկ ազդանշանի ընդունումը՝ ավելի կայուն։
3. Բովանդակության դեկոմպրեսիա և վերծանում
Ժամանակակից բովանդակության մեծ մասը սեղմվել է՝ արդյունավետ փոխանցման համար: Հեռուստացույցները պետք է օգտագործեն ապարատային դեկոդերներ՝ բովանդակությունը արդյունավետ և արագ վերծանելու համար: Տարածված ձևաչափերն են՝
– H.264/AVC՝ HD հեռարձակումների և հոսքային բովանդակության բազմաթիվ տեսակների համար։
– H.265/HEVC 4K-ի և որոշ ժամանակակից հեռարձակումների/հոսքերի համար։
– AV1-ը գնալով ավելի մեծ ժողովրդականություն է վայելում հոսքային ծառայություններում՝ իր արդյունավետության շնորհիվ։
– VP9, որը հաճախ օգտագործվում է որոշակի վիդեո հարթակներում։
Աուդիո կողմից, վերծանումը կարող է ներառել այնպիսի ստանդարտներ, ինչպիսիք են AAC, Dolby Digital, Dolby Digital Plus և նույնիսկ Dolby Atmos միջին և բարձրակարգ հեռուստացույցների վրա:
4. Պատկերի մշակում. ժամանակակից հեռուստատեսության «ուղեղը»
Տեսաազդանշանի վերծանումից հետո հաջորդ քայլը պատկերի մշակումն է։ Ահա թե որտեղ են ժամանակակից հեռուստացույցները գերազանցում, քանի որ դրանք ունեն պատկերի մշակիչներ, որոնք միաժամանակ գործարկում են մի քանի ալգորիթմներ, այդ թվում՝
ա. Բարձրացում և գերլուծաչափ
Ոչ բոլոր բովանդակությունը հասանելի է 4K կամ 8K որակով: Հետևաբար, հեռուստացույցները կատարում են որակի բարձրացում՝ բարձրացնելով բովանդակության լուծաչափը (օրինակ՝ 1080p-ից մինչև 4K)՝ միաժամանակ պահպանելով մանրամասները: Ամենաժամանակակից տեխնոլոգիան օգտագործում է արհեստական բանականության միջոցով որակի բարձրացում՝ մեքենայական ուսուցման մոդել, որը ճանաչում է նախշերը (եզրեր, հյուսվածքներ, դեմքեր)՝ առանց ավելորդ աղմուկ ավելացնելու ավելի հարթ, սուր տեսք ունեցող պատկերներ ստեղծելու համար:
բ. Աղմուկի նվազեցում և արտեֆակտների հեռացում
Տեսանյութի սեղմումը հաճախ մութ հատվածներում ներմուծում է արտեֆակտներ, ինչպիսիք են փոքր բլոկները, գոտիները կամ «մրջյունները»։ Ժամանակակից ազդանշանի մշակման համակարգերը օգտագործում են.
– Ժամանակավոր աղմուկի նվազեցում (կադրերի միջև համեմատության հիման վրա):
– Տարածական աղմուկի նվազեցում (հիմնված մեկ կադրի վերլուծության վրա):
– Խցանումների և օղակների ապաարգելափակումը՝ ծայրահեղ սեղմման հետևանքները նվազեցնելու համար։
Հիմնականը աղմուկը ճնշելն է՝ առանց սկզբնական մանրամասները կորցնելու։
գ. Շարժման մշակում և կադրերի ինտերպոլյացիա
Արագ շարժումները կարող են մշուշոտ կամ կտրուկ թվալ։ Ամենաժամանակակից հեռուստացույցները ներառում են.
- Շարժման գնահատում և փոխհատուցում՝ շարժումները հարթեցնելու համար:
– Կադրերի ինտերպոլյացիա (օրինակ՝ 60 Հց-ից մինչև 120 Հց)՝ «արհեստական» կադրեր ավելացնելով։
– Սև կադրի տեղադրում կամ նմանատիպ տեխնիկա՝ շարժման սրությունը բարձրացնելու համար։
Սակայն, եթե այն չափազանց ագրեսիվ է, արդյունքը կարող է լինել «օճառային օպերայի» էֆեկտ (նման օճառային օպերայի կամ սիրողական տեսանյութի): Հետևաբար, սովորաբար կա շարժման մշակման մակարդակների ընտրություն:
դ. HDR մշակում և տոնային քարտեզագրում
HDR (Բարձր դինամիկ տիրույթ) բովանդակությունը, ինչպիսիք են HDR10-ը, HDR10+-ը և Dolby Vision-ը, առաջարկում են լույսի և մթության ավելի լայն տեսականի, ավելի լավ ստվերների մանրամասներ և ավելի վառ լուսավորված հատվածներ: Այնուհետև հեռուստացույցը կատարում է տոնային քարտեզագրում՝ HDR բովանդակությունը վահանակի հնարավորություններին համապատասխանեցնելու համար: Օրինակ, եթե վահանակը չի կարողանում հասնել որոշակի գագաթնակետային պայծառության, համակարգը կ«վերամատյանավորի» լուսավորված հատվածները՝ ապահովելու համար, որ դրանք դեռևս մանրամասն տեսք ունենան, այլ ոչ թե պարզապես կուրացնող սպիտակ:
Ավելի նոր հեռուստացույցներում տոնային քարտեզագրումը կարող է լինել՝
– Ստատիկ (հիմնված ընդհանուր մետատվյալների վրա),
– Դինամիկ (կադր առ կադր կամ տեսարան առ տեսարան),
– նույնիսկ արհեստական բանականության տոնային քարտեզագրում, որը հաշվի է առնում սենյակի բովանդակության տեսակը և լուսավորության պայմանները։
ե. Գույների մշակում և գամմայի քարտեզագրում
Ժամանակակից հեռուստացույցները աջակցում են ավելի լայն գունային տարածություններ (օրինակ՝ DCI-P3 կամ նույնիսկ ավելի մոտ Rec.2020-ին): Ազդանշանի մշակման համակարգը կկատարի հետևյալը.
- Կառավարեք սպիտակի հավասարակշռությունը,
- շտկել գունային գոտիավորումը,
– կատարել գամմայի քարտեզագրում, որպեսզի գույները մնան ճշգրիտ, նույնիսկ եթե բովանդակության աղբյուրները տարբեր են։
Նպատակը միայն գույները «հարվածելն» է, այլև հաստատուն և բնական գույները, հատկապես ֆիլմերի համար։
5. Աուդիո մշակում. ազդանշանից մինչև ընկղմվող ձայն
Նույնքան կարևոր է նաև ձայնի մշակումը։ Ամենաժամանակակից հեռուստացույցները հաճախ օգտագործում են.
– Վիրտուալ շրջապատող ձայն՝ ընդարձակ ձայնի տպավորություն ստեղծելու համար, նույնիսկ եթե բարձրախոսները սահմանափակ են։
- Երկխոսությունների բարելավում՝ ավելի հստակ զրույցների համար։
– Ձայնի ավտոմատ կարգավորում՝ գովազդների կամ տեսարանների փոփոխության ժամանակ ձայնը կայունացնելու համար։
– Աուդիո անցուղի/eARC, որպեսզի բարձրորակ աուդիո ձևաչափերը կարողանան ուղարկվել սաունդբար կամ AV ընդունիչ՝ առանց մեծ վատթարացման։
Որոշ մոդելներ նույնիսկ օգտագործում են ներքին միկրոֆոններ՝ պարզ ակուստիկ կարգաբերում կատարելու համար՝ ձայնային բնույթը սենյակին հարմարեցնելով։
6. Արհեստական բանականության և սենսորների դերը նորագույն հեռուստացույցներում
Ժամանակակից հեռուստացույցները դառնում են «ավելի խելացի», քանի որ դրանք օգտագործում են սենսորներ և արհեստական բանականություն ազդանշանի մշակման համար, օրինակ՝
– Լույսի սենսոր՝ էկրանի պայծառությունն ավտոմատ կերպով կարգավորելու համար՝ սենյակի պայմաններին համապատասխան։
– Արհեստական բանականության միջոցով տեսարանի հայտնաբերում՝ տեսարանը ֆիլմ է, սպորտ, անիմացիա, թե խաղ, այնուհետև կիրառում է իր համար առավել նպատակահարմար համարվող մշակման պրոֆիլը։
- Արհեստական ինտելեկտի ադապտիվ ձայն՝ բասի կամ երկխոսության ուժգնությունը կարգավորելու համար՝ բովանդակության տեսակի հիման վրա:
Թեև սա կարող է իդեալական թվալ, օգտատերերին խորհուրդ է տրվում փորձել «Ֆիլմ» կամ «Կինոթատրոն» ռեժիմը, եթե ցանկանում են էկրան, որը մոտ կլինի ստեղծողի չափանիշներին։
7. Լատենտություն և խաղի ռեժիմ
Խաղացողների համար մուտքային լագը ազդանշանի մշակման կարևորագույն կողմն է: Պատկերի մշակման շատ գործընթացներ ավելացնում են լագ: Ամենաժամանակակից հեռուստացույցները լուծում են այս խնդիրը՝
– Խաղի ռեժիմ, որը անջատում է ծանր մշակումը (օրինակ՝ կադրերի ինտերպոլյացիան):
– ALLM (ավտոմատ ցածր լատենտության ռեժիմ) աջակցություն, որպեսզի հեռուստացույցը ավտոմատ կերպով անցնի ցածր լատենտության ռեժիմի, երբ կոնսոլը հայտնաբերվի։
– VRR (Փոփոխական թարմացման հաճախականություն)՝ կադրերի հաճախականության փոփոխության ժամանակ կադրերի պատռումը նվազեցնելու համար։
– HDMI 2.1-ի 120 Հց հաճախականության աջակցություն՝ ավելի սահուն շարժման համար։
Այս համադրության շնորհիվ հեռուստացույցը կարող է պահպանել լավ տեսողական որակ՝ առանց զոհաբերելու կառավարման արձագանքը։
8. Քեսիմպուլան
Ամենաժամանակակից հեռուստացույցների ազդանշանի մշակման համակարգը ազդանշանի ընդունման, վերծանման, պատկերի մշակման և ձայնի մշակման տեխնոլոգիաների համադրություն է, որոնք աշխատում են համատեղ: Հեռարձակման ազդանշանի դեմոդուլյացիայից մինչև արհեստական բանականության բարձրացում և HDR տոնային քարտեզագրում, յուրաքանչյուր փուլ նպաստում է սուր, հարթ և ընկղմվող դիտման փորձին: Զարմանալի չէ, որ նույն լուծաչափով երկու հեռուստացույցները կարող են ապահովել խիստ տարբեր որակի արդյունքներ, քանի որ դրանց ներսում ազդանշանի մշակման «շարժիչները» նույնպես տարբեր են: Ապագայում ազդանշանի մշակումը ավելի ու ավելի կհիմնվի արհեստական բանականության, սենսորների և խելացի տան էկոհամակարգերի հետ ինտեգրման վրա, ինչը հեռուստացույցները կդարձնի ոչ միայն էկրաններ, այլև զվարճանքի կենտրոններ, որոնք ավելի ու ավելի հարմարվողական կլինեն օգտագործողի կարիքներին:
