Количество строк изображения

Основными стандартами разложения принято считать европейский 625/50, утверждённый МККР в 1952 году^[1], и американский 525/60, принятый в США в 1941 году национальной комиссией NTSC-I, созванной FCC в 1940 году. В первом изображение передается при помощи 625 строк в 2 полукадрах (по 288 в активной части кадра) с частотой их следования 50 Гц^[2], а во втором при помощи 525 строк с частотой 60 полукадров в секунду. Существующие до сегодняшнего дня стандарты разложения появились в эпоху электронно-лучевых трубок и несут след этих технологий. Они содержат область гашения, поэтому число строк в каждом стандарте превышает их количество, реально участвующее в построении изображения. Часть строк генерировалась горизонтальной отклоняющей катушкой вхолостую во время обратного хода кадровой развертки, и вынужденно включалась в стандарт, который фактически отражает полное количество периодов строчной развёртки, приходящееся на один период кадровой. В европейском стандарте разложения, принятом в России по ГОСТ 7845-79, из 625 передаваемых строк активных — только 576, поэтому в компьютерной графике этому стандарту разложения соответствует разрешение 576i (480i в американском стандарте).

Количество строк систем аналогового телевидения выбиралось исходя из того, что при чересстрочной развёртке оно должно быть нечётным, а при прогрессивной — чётным^[4]. Конструирование систем кадровой и строчной развёрток предполагает кратное соотношение их рабочих частот для устойчивой работы. При таких соотношениях, соответствующих простым числам, строчную частоту можно получать при помощи относительно простых цепей последовательного умножения кадровой. Такой подход предполагает строгую математическую зависимость между количеством строк и кадровой частотой стандарта, поэтому при создании большинства стандартов использованы произведения целых чисел, не превышающих 7. При выборе кадровых частот, кратных частоте промышленного переменного тока, наличие множителей, кратных 50 или 60, предопределяет применимость стандартов в разных странах с разными параметрами электроэнергетики.

• 2 × 3 × 5 = 30 строк с прогрессивной развёрткой: довоенные системы малострочного механического телевидения, действовавшие в Америке, Европе и в СССР;
• 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 3 = 96 строк с прогрессивной развёрткой;
• 3 × 5 × 5 × 7 = 525 строк, 60 полукадров в секунду: современная американская система телевидения стандартной чёткости;
• 5 × 5 × 5 × 5 = 625 строк, 50 полукадров в секунду: современная европейская система телевидения стандартной чёткости;
• 3 × 3 × 7 × 13 = 819 строк, 50 полукадров в секунду: французский аналоговый стандарт 1949 года;
• 2 × 3 × 5 × 5 × 5 = 750 строк с прогрессивной развёрткой и частотой 50 кадров в секунду. Используется в цифровом стандарте HDTV 720p50;
• 2 × 2 × 2 × 2 × 3 × 3 × 5 = 750 строк с прогрессивной развёрткой и частотой 60 кадров в секунду. Используется в цифровом стандарте HDTV 720p60;
• 3 × 3 × 5 × 5 × 5 = 1125 строк одинаково пригодны для частот 60 и 50 полукадров в секунду: аналоговый стандарт телевидения высокой чёткости, послуживший основой для цифрового стандарта 1080i;
• 2 × 5 × 5 × 5 × 5 = 1250 строк с кадровой частотой 25 Гц и чересстрочной развёрткой: европейский аналоговый стандарт ТВЧ «Эврика-95», использовавшийся до принятия международного;

Четыре последних соотношения актуальны для аналогового телевидения высокой чёткости, действовавшего в некоторых странах до появления современных цифровых стандартов ТВЧ. Современные системы цифрового телевидения высокой чёткости, основанные на предыдущих аналоговых, учитывают только 720 и 1080 активных строк. Кроме того, числовая кратность повышает удобство кодирования в цифровых стандартах.

Кадровая частота

При выборе частоты смены кадров разработчики стандартов разложения руководствовались физиологическими характеристиками зрительного анализатора человека и общемировым стандартом частоты киносъёмки и проекции, равным 24 кадрам в секунду. Частота кадров телевизионных систем выбиралась максимально близкой к кинематографическим стандартам для удобства телекинопроекции. В то же время, чересстрочная развёртка большинства аналоговых стандартов была компромиссом между заметностью мельканий экрана и шириной полосы частот, занимаемой видеосигналом. Удвоение частоты мельканий по сравнению с кадровой, лежащей ниже физиологического порога заметности, достигнуто последовательной передачей чётных и нечётных строк в двух полях вместо одного кадра. Частота полей в системах 625/50 и 525/60 также продиктована электронно-лучевыми технологиями. Считалось более удобным конструировать генераторы кадровой развертки с частотой, близкой к частоте промышленного переменного тока. Поэтому в американском стандарте разложения присутствует полукадровая частота 60 Гц, а в европейском — 50. При этом оба стандарта обеспечивают примерно одинаковую ширину полосы видеосигнала за счет близких частот строчной развертки: 15625 Гц и 15734 Гц соответственно. С появлением системы цветного телевидения NTSC кадровая частота американского стандарта разложения, используемого совместно с этой системой, была уменьшена до 29,97 кадров в секунду. Это требовалось из-за особенностей NTSC, частота поднесущей которой должна быть кратна кадровой, и не повлияло на совместимость с чёрно-белыми телевизорами, рассчитанными на частоту 30 кадров.

Разновидности развёртки

В различных стандартах разложения может применяться как чересстрочная, так и прогрессивная развёртки. Первые телевизионные системы, особенно механические, использовали прогрессивную развёртку. Чересстрочная впервые появилась в ранней американской системе 343/60 и в дальнейшем стала стандартом для всех вещательных систем. Однако, наряду с очевидными преимуществами при передаче по ограниченному каналу, чересстрочная развёртка обладает рядом неустранимых недостатков, ухудшающих качество изображения и утомляющих зрение. Появление систем телевидения повышенной чёткости и совершенствование HDTV позволило во многих случаях отказаться от чересстрочной развёртки в пользу более совершенной прогрессивной. Использование последней приводит к удвоению объёма передаваемой информации и не всегда приемлемо для телевещания. Напротив, компьютерные видеоинтерфейсы используют только прогрессивную развёртку для снижения утомляемости при длительной работе с компьютером.