DVB обычной чёткости: 720 или 704 пикселей в ширину?

Сегодня речь пойдёт не о HDTV, а о видеосигнале обычной чёткости. Возможно, вы замечали, что каналы стандартной чёткости, вещающие в цифровом стандарте DVB, могут иметь горизонтальное разрешение как 720 пикселей, так и 704 пикселя (вам ведь не надо объяснять, что такое неквадратные пиксели, не так ли?). На первый взгляд может показаться, что различие между этими двумя вариантами горизонтального разрешения только в том, что 720 — больше, а 704 — меньше. Но дело совсем в другом, да и разницы в разрешении между ними нет совсем.

Для начала давайте вспомним, какими именно стандартами определяются параметры цифрового видео обычной чёткости (в частности, его разрешение). А определяются они аналоговым стандартом PAL, который затем «оцифровывается» дополнительной спецификацией под названием «Рекомендация МСЭ-R BT.601-6» (англ. ITU-R BT.601-6). Обратите внимание: «цифровая» специцикация не замещает аналоговый стандарт, а является лишь надстройкой над ним! А это значит, что с тяжёлым наследием аналоговых стандартов придётся считаться даже в случае, когда весь путь от матрицы камеры до отображающего устройства сигнал проходит исключительно в цифровом виде.

ITU-R BT.601 предписывает при оцифровывании захватывать 720 горизонтальных отсчётов каждой строки, а ширина каждого отсчёта определяется частотой дискретизации сигнала яркости — 13,5 МГц (не забываем, что полностью цифрового стандарта PAL не существует: мы до сих пор лишь оцифровываем аналоговый сигнал, пусть и воображаемый). И так как аналоговый стандарт PAL предписывает, что длительность видимого изображения в каждой строчке составляет 52 мкс, путём нехитрых арифметических вычислений получаем, что из 720 оцифрованных отсчётов реальное изображение должны содержать только 702! Остальные 9 пикселей с каждой стороны представляют собой т. н. номинальное аналоговое гашение, то есть, попросту говоря, должны быть чёрными полосками по бокам изображения.

Но сами чёрные полоски, прячущиеся в оверскан-области, — это ещё не самое неприятное. Гораздо хуже то, что мы не можем получить изображение с правильными пропорциями, просто растянув 720x576 до соотношения сторон 4:3. Ведь пропорции 4:3 (равно как и 16:9) имеет не всё изображение 720x576, а лишь его центральная часть размером 702x576! Если до сих пор вы имели дело только с цифровым ТВ, то вас это порядком удивит, но в суровом аналоговом мире отсчёт, ведущийся от центра — это норма.

Но как нам жить со всем этим теперь, когда телевизионный сигнал может никогда и не принимать форму аналогового PAL? Ведь в ближайшем будущем, даже полностью цифровом, телевидение старндартной чёткости никуда от нас не денется.

Давайте посмотрим правде в глаза: времена, когда каждый производитель приёмного оборудования и ПО для DVB научится правильно отбрасывать 9 пикселей справа и слева и растягивать оставшееся до 4:3 или 16:9, не наступят никогда. И увеличение популярности конвергентных устройств и технологий (например, просмотр ТВ на ПК) лишь усугубит эту проблему. Можно смело предположить, что половина будет следовать стандарту, а другая половина будет просто растягивать 720x576 до 4:3, слегка искажая пропорции изображения (многие ли это заметят?). А это значит, что даже если вы как поставщик телевизионного сигнала будете добросовестно следовать стандарту, то ваше изображение отобразит без искажений лишь половина приёмных устройств (та, что следует стандарту). А если вы будете подавать видимое изображение размером во все 720 пикселей по ширине (без чёрных полос), то ваш канал правильно отобразит только «неправильное» оборудование, а «правильное» — исказит.

Именно для решения этой неоднозначности и используется горизонтальный размер 704 пикселя. Канал, транслируемый в 704x576, будет правильно отображён и «неправильным» оборудованием (которое просто растянет всю имеющуюся картинку до 4:3 или 16:9), и «правильным», которое научено распознавать этот размер как полный. Разницей между 702 и 704 можно пренебречь: даже если строго следовать букве стандарта PAL, то эта разница всё равно укладывается в допустимые ±0,3 мкс от ширины видимого изображения, а вот добавлять чёрные однопиксельные полоски было бы непрактично с точки зрения MPEG-компрессии.

Вывод: Изображение телевизионных каналов стандартной чёткости, транслируемых в цифровой форме, должно иметь горизонтальное разрешение 704 пикселя. При этом эффективное разрешение картинки будет таким же, как и при ширине 720 пикселей — просто будут отброшены чёрные полоски, представляющие собой наследие аналоговых технологий и не несущие практического смысла.