Edukativni članak: što su to kadence i kako funkcioniraju?

Dobro je poznato kako je za najbolju sliku potrebno uskladiti izvorni materijal i karakteristike televizora kako bismo mogli vidjeti informaciju najbližu originalu. Ipak, u stvarnosti je situacija često neusklađena – primjer gledanja standardne rezolucije na HD televizoru je onaj najočitiji, no uz rezoluciju tu je još jedan važan parametar – takt po kojem se snimljeni materijal izvodi. Obzirom da u recenzijama HD Televizije između ostalog testiramo i nekoliko različitih tipova kadenci, u ovom članku ćemo pojasniti što one točno znače i gdje se upotrebljavaju.

PAL i NTSC – dva standarda, dvije frekvencije osvježavanja

Poznavanje osnovnih principa rada PAL i NTSC sustava emitiranja nužno je za razumijevanje kadenci video signala.

PAL i NTSC su dva najraširenija formata za emitiranje TV signala u svijetu. Stariji, NTSC (National Television System Committee), je razvijen 1941. godine i radio je na taktu koji je odgovarao frekvenciji gradske električne energije – 60Hz. Drugim riječima, informacije su se slale 60 puta u sekundi. Dolaskom televizije u boji frekvencija je smanjena za 0.1% na 59.94Hz kako bi se otklonile distorzije izazvane načinom na koji NTSC prenosi informacije. Na toj frekvenciji NTSC i danas radi.

PAL (Phase Alternate Line) standard započeo je s razvojem u 50-im godinama prošlog stoljeća s ciljem uvođenja televizije u boji bez anomalija kakve su mučile NTSC. Standard je tražio frekvenciju od 50Hz, istovjetnu onoj električne mreže u Europi. PAL je razvijen u Njemačkoj u Telefunkenu, a prvi je puta predstavljen javnosti 1963. godine. Prva emitiranja dogodila su se u Velikoj Britaniji 1964. godine, te u Njemačkoj tri godine poslije.

Oba formata se temelje na isprepletenom načinu slanja informacija, što je u skladu s principom rada CRT televizora koji su bili aktualni u to doba. Isprepleteni formati prenose sliku ne u okvirima (eng. frame), već u slijedu parnih i neparnih horizontalnih linija, čime se postiže glatka reprodukcija slike veće rezolucije u kanalu određene propusnosti. NTSC propisuje 59.94, odnosno 60 takvih kompleta linija u sekundi, dok je kod PAL standarda koji se koristi u ovom dijelu Europe ta brojka 50. Gledajući kroz broj punih okvira slike, PAL prikazuje 25 sličica u sekundi, dok NTSC njih 29.97, odnosno 30. Najvažnije je dakle zapamtiti kako kod PAL i NTSC sustava osvježavanje ne označava broj sličica u sekundi, već broj kompleta parnih i neparnih linija.

No kako televizor zna pravilno spojiti ulazna komplete u cjelokupne slike? Odgovor leži u procesu spajanja parnih i neparnih kompleta, odnosno takta po kojem isti dolaze i televizor ih prepoznaje. Upravo sada dolazimo do kadence 2:2.

2:2 kadenca

Prisjetimo se na tren osnovne škole i tada popularnog grupiranja u red po “dva i dva”. Učitelji su, da bi umirili djecu prije ulaska u učionicu, tražili da tako stanu kako ne bi došlo do gužve pri ulasku, te da cijela procedura prođe što brže i mirnije. Upravo na taj način funkcionira najraširenija kadenca isprepletenog PAL i NTSC sustava – po redu po kojem dolaze, kompleti horizontalnih linija se grupiraju u po jednu sličicu i otuda je i došao naziv kadence 2:2.

Bez obzira na to što PAL u sekundi šalje 50 kompleta, a NTSC njih 60, sparivanje 2:2 osigurava da se rekonstruira izvorni materijal koji stiže u televizor. Na slici dolje je u kućicama prikazan broj parnih (a) i neparnih (b) polja koje stižu u televizor, te kako se od njih zajedno tvore cijele slike:

Pravilnim prepoznavanjem i rukovanjem takvih informacija slika će se glatko izvoditi, te će odgovarati rezoluciji u kojoj se emitira. U slučaju da televizor iz nekog razloga ne prihvaća pravilno 2:2 kadencu, gledatelj može uočiti smetnje u vidu:

1. trzanja kadra
2. nazubljenosti
3. titranja pojedinih linija ili regija
4. tzv. moire efekta, odnosno gradacija na određenim podlogama

Kadencu 2:2 se najčešće povezuje s video sadržajima, te ju se može sresti kod svih digitalnih emitiranja u PAL sustavu, te kod snimki emisija i filmova snimljenih u 25, odnosno 30 sličica u sekundi. Ovo također vrijedi i za filmove koje gledamo na televiziji, a koji se u produkcijskom studiju moraju ubrzati za 4% kako bi dostigli 25 sličica u sekundi, te se zatim podijeliti na 50 polja parnih i neparnih linija. Sukladno ubrzanju slike, ubrzava se i zvuk, odnosno raste njegova frekvencija, no to je toliko malo povećanje da nije čujno bez posebne opreme.

Vrijedi li isto i za NTSC-ovih 30, odnosno 29.97 sličica u sekundi, ubrzava li se i ondje filmskih 24 sličica? Ne, kod takvih pretvorbi je potrebno posegnuti za 2:3:2:3, odnosno 3:2:3:2 kadencom.

2:3:2:3 kadenca

Kako se filmske 24 sličice u sekundi ne emitiraju progresivno zbog sukladnosti sa standardima i kompatibilnosti sa starijim televizorima, potrebno je primijeniti tzv. 2:3 pulldown metodu kod 60i emitiranja. Na engleskom pulldown znači smanjiti, odnosno u ovom slučaju preciznije bi bilo reći usporiti jer da bi se manji broj sličica prikazao na zaslonu koji se osvježava nekoliko puta brže, tok informacija treba prilagoditi.

Kada govorimo o NTSC standardu na 60Hz, odnosno 30 sličica u sekundi, ubrzanje u stilu PAL sustava ne dolazi u obzir jer se u jednoj sekundi treba prikazati šest sličica više nego što se nalazi u izvornom materijalu. Da bi se zadržao takt prikazivanja, 24 sličice se najprije usporava za 0.1% na 23.976 sličica s ciljem da se na kraju procesa dosegne takt od 59.94 na kojem radi NTSC. Tako usporeni film u progresivnom obliku se putem uređaja koji se zove telecine dijeli na 60 kompleta parnih i neparnih linija (točnije 59.94 no za lakše praćenje zaokružujemo ovu vrijednosti). Pretvorba se vrši tako da uređaj “drži” jedan okvir slike dva puta po 1/60 sekunde kako bi dobio dva seta parnih i neparnih polja, a zatim idući okvir drži 50% dulje – spremajući jedan par parnih, zatim jedan neparnih i na kraju još jedan par parnih linija. Jednostavnom računicom dobiva se od 24 sličica najprije 48 polja, te kod svakog drugog okvira zbog ponavljanja još njih 12, što na kraju sumirano donosi 60 isprepletenih kompleta.

Tako kreirani 60i kompleti se emitiraju zemaljskom i kabelskom televizijom, te na kraju dolaze u TV prijamnike koji bi trebali prepoznati uzorak po kojem kompleti dolaze i pravilno ih povezati.

Ako televizor pravilno prepozna uzorak setova isprepletenih linija u kombinaciji 2:3, tada je u stanju ponovno stvoriti originalne 24 sličice u sekundi procesom zvanim “inverse telecine” ili “reverse telecine”. Ukoliko televizor ima problema s praćenjem uzorka, ako povremeno izgubi slijed i počne i pogrešno spajati (npr. po taktu 2:2), neželjeni efekti poput trzanja, zamućenja, titranja objekata i moire linija mogu se prepoznati u slici. Grafički prikazan ispravan i neispravan proces:

Valja naglasiti da iako TV pravilno prepoznaje 24p materijal pohranjen u formatu standardne rezolucije, to ne mora značiti da će isto postupiti s 1080i60 materijalom HD rezolucije. Potonji proces je mnogo zahtjevniji što se procesiranja tiče, te proizvođači mogu izostaviti algoritme za prepoznavanje 2:3:2:3 kadence kod signala HD rezolucije.

U svakom slučaju prikazivanje 24Hz materijala na zaslonu koji se osvježava frekvencijom koja nije cjelobrojno djeljiva s tim osvježavanjem rezultira trzanjem i zamućenjem u određenoj mjeri. Razlog zamućenja leži u samoj prirodi 24p zapisa koji nije dovoljno “gust” da pohrani sve informacije tokom pokreta i možemo ga smatrati njegovim nusproduktom.

Problematika 24Hz prikazivanja je u nizu članaka i forumski tema detaljno debatirana, kako od strane profesionalaca i amatera koji trzanje i ostale nesavršenosti jasnije vide i ističu ih do mjere da izgleda kao da je 24Hz materijal negledljiv, pa sve do osoba koje razumiju problematiku, no ne vide toliki problem u cijeloj priči. Istina je da problem postoji, no kao i mnogi drugi – nije vidljiv uvijek i ovisan je od scene do scene, od filma do filma. Razlog zbog kojeg većina kadrova u filmovima je snimljena bez pomicanja kamere nije u ljenosti produkcije već i u samoj prirodi zapisa. Na kraju krajeva, da je 24p zapis toliko loš, ne bi bi “preživio” do današnjih dana.

HD Televizija testovi

HD Televizija u svojim testovima analizira ne samo 2:2, 3:2 i 24p reprodukciju, već i ostale, manje zastupljene kadence isprepletenih signala. Osim testnih diskova s pripremljenim testovima kadenci i sadržaja na različitim frekvencijama, koristimo i poznate DVD i Blu-ray kako bismo precizno mogli ocijeniti performanse ugrađene elektronike.

Nadamo se da je ovim člankom razjašnjena problematika ispreplenih signala, te da će više korisnika shvaćati rezultate testova vezanih za kadence.

Izvori materijala i korisni materijali za proučavanje:

MissingRemote – 24p: What You Should Know

AVSForum – The Big Judder Problem and the Overhyping of 24p

Moviola – Pulldown (a.k.a. 3:2 Pulldown)

Wikipedia – Telecine

Home Theater HiFi – High Definition 1080p TV: Why You Should Be Concerned

What’s on HDTV – 1080p24 (“24p”) on Blu-ray

Copyright 2011. HD Televizija. Sva prava pridržana.

Pojedine slike u vlasništvu HQV.com.