Sakaru Pasaule - Žurnāls par
modernām komunikācijām

  
  


Atpakaļ Jaunais numurs Arhīvs Par mums Meklēšana

HD Ready un Full HD - kāda atšķirība?

   

HDTV Eiropā – pilnīgi reāla perspektīva

Pašlaik Eiropā HDTV pārraides ir pilnīgi reālas. Šajā formātā raidošo kanālu skaits nākotnē tikai pieaugs. Vai esam gatavi pārmaiņām? Mēs tik ļoti esam pieraduši pie mūsdienu tehnikas brīnumiem, ka augstas izšķirtspējas plakano televīzijas ekrānu parādīšanos uztvērām kā pašu par sevi saprotamu. Tomēr pāreja no HD Ready standarta ekrāna 1280 x 768 uz Full HD ar izšķiršanas spēju 1920 x 1080 tehnoloģiski ir krietns solis uz priekšu, kas nepārspīlējot paver plašāk durvis uz jaunām iespējām. Lai saprastu, cik sarežģītāks ir pilnais HD displejs salīdzinājumā ar gatavo HD, pietiek vien minēt, ka pirmajam ir divas reizes lielāks pikseļu skaits.

Tehniskie parametri un cenas

Analizējot LCD un plazmas televizoru piedāvājumu dažādos Rīgas veikalos, nākas secināt, ka LCD modeļi ir pārstāvēti daudz plašāk. Daudzi patiesi ir atzinuši LCD ekrānu priekšrocības. Sony, piemēram, ražo tikai LCD ekrānus. Lielākais vairākums ir ar logotipu HD Ready, un tiem ir visdažādākās izšķiršanas spējas: 1440 x 900, 1366 x 768, 1024 x 768, 1024 x 1080. Vienkāršākajiem, bet nebūt ne sliktākajiem LCD televizoriem, piemēram, Toshiba 20V300PG tā ir 800 x 600 pikseļi (cena zem 300 latiem), kas parastam DVD videosignālam ir vairāk nekā pietiekami, turklāt uz 51 cm ekrāna attēls liekas pat skaidrāks nekā uz 81 cm.

Līdzīgs pēc tehniskajiem parametriem ir arī Panasonic TX- 20LA70, tā izšķiršanas spēja ir tikai 640 x 480 pikseļi, bet cena vēl zemāka. Tomēr, pievēršoties lielākiem ekrāniem un logotipiem HD Ready, Full HD, pircējam ir jāizvēlas, ko tad īsti pirkt. Cenu starpība ir jūtama, jo pirmos var iegādāties 300–600 latu robežās (līdz 81 cm pa diagonāli jeb 32 collas), bet lētākie LCD Full HD 40 collu (100 cm) modeļi ir Samsung LE40N87BCX (cena Ls 1070), Sony BRAVIA KDL-40W2000 - Ls 1199. Katram pircējam ir sava motivācija un prasības. Svarīgākie tehniskie parametri: standarta 1080p nodrošinājums, divi HDMI ciparu interfeisi, LCD ekrāna reakcijas laikam nevajadzētu būt lielākam par 3 ms, bet skata leņķim - mazākam par 170 ° (vert./hor.).

Latvijā aktuāla kļūst virszemes ciparu TV uztveršana, un tad iebūvēts DVB-T standarta uztvērējs ir liela priekšrocība, jo nebūs šim nolūkam jāpērk atsevišķa iekārta. Plazmas televizoriem parasti ir augstāks attēla spilgtuma un kontrasta līmenis salīdzinājumā ar LCD: 1500 cd/m², 15000 : 1 un 450 cd/m², 8000 : 1. Kontrastu var mērīt dažādos veidos, un iegūt arī attiecīgus rezultātus, tāpēc īstā mērījumu metode ir katra paša acis, turklāt mūsu izpratne par attēliem ir dažāda. Firmas bieži konkurē ar sarežģītiem jēdzieniem un saīsinājumiem: JVC piedāvā DynaPix picture engine, Panasonic uzlabotu 3D krāsu vadības sistēmu, Philips – Perfect Pixel HD Engine, Samsung – Movie Plus, Sony savukārt apgalvo, ka tehnoloģija Live Coulor Creation ataino visdabiskākās iespējamās krāsas pat par 34 procentiem labāk nekā parastā LCD tehnoloģija, bet 3D comb, jeb ķemmes tipa filtrs padara attēlu asāku. Nav skaidrs tikai tas, ar ko tad lai īsti salīdzina, jo visas sevi cienošas firmas kaut ko nemitīgi savos televizoros uzlabo.

Problēmas PDP luminafora izstrādē

Visgrūtāk plazmas televizoru ražotājiem padevās pāreja tieši uz Full HD, jo pats attēla elementu izveidošanas un darbības princips stipri ierobežo to maksimālo iespējamo daudzumu. PDP luminafora spīdēšana tiek panākta ultravioletā starojuma iedarbības rezultātā, kas rodas gāzveida vidē augstsprieguma elektriskās izlādes laikā. Optimāla izlāde notiek tikai pie pilnīgi noteikta ekrāna matricas attēla elementu šūnu izmēra. Tāpēc, palielinot šo šūnu lielumu, lai caursistu plazmu, ir nepieciešams daudz lielāks augstspriegums, kas liek ražotājiem lietot dārgākas shēmas. Samazinot attēla elementu lielumu, strauji samazinās izlādes enerģijas pārveidošanas ultravioletajā starojumā lietderības koeficents. Tas pats notiek arī ar attēla spilgtumu un kontrastu. Tāpēc vispiemērotākie (arī vislētākie) ir 42 collu ekrāni ar standarta izšķiršanas spēju 480 x 640 pikseļi, kuru ražošanas tehnoloģija jau sen ir atstrādāta.

Konstruēt HD Ready 42 collu plazmas paneli ar 720-768 līnijām ir jau grūtāk, jo attēla elementu šūnu izmēru tad vajag krietni samazināt. Ar to var arī izskaidrot šo modeļu augsto cenu (Ls 2000–3000). Praktiski gandrīz neiespējams uzdevums, lietojot tradicionālās plazmas paneļu ražošanas tehnoloģijas, ir sasniegt Full HD līmeni ar izšķiršanas spēju 1080 x 1920 un ekrāna izmēru 40–50 collu. Jāpiezīmē, ka šī pikseļu skaita palielināšanas problēma neskar gigantiskos 63 collu un lielākus ekrānus, jo izpaliek pārveidotās ultravioletās enerģijas lietderības koeficenta samazināšanās problēma.

Plazmas televizoru PDP luminafora izstrādāšana augstas izšķiršanas spējas vajadzībām sākās vēl deviņdesmitajos gados. Jau pirmie eksperimenti parādīja, ka, tikai proporcionāli palielinot ekrāna

elementu daudzumu, nevar iegūt HDTV izšķiršanas spēju. Radās arī citas blakus problēmas, kas vēl vairāk visu sarežģīja: strauji pieauga prasības iekārtām, kas uz PDP stikla paliktņa formēja ekrāna elementu mikroreljefu, jo mazā tilpuma dēļ plazmā bija daudz grūtāk panākt stabilu un vadāmu augstsprieguma izlādi, pikseļu skaita palielināšanai vajadzēja daudz ātrdarbīgākas šūnu vadības shēmas, to skenēšanas ātruma palielināšana savukārt sarežģīja izlādes procesa vadības blokus.

Pat tikai šis nepilnais tehnoloģisko problēmu uzskaitījums ļauj saprast, kāpēc plazmas paneļu ražotāji tik ilgi netika līdzi saviem konkurentiem - LCD televizoriem. LCD Full HD televizori ir pārdošanā jau apmēram divus gadus. Labākais šīgada modelis ir Philips 47PFL9732D. Pirmais 50 collu plazmas augstas izšķiršanas spējas televizors Pioneer PDP-5000EX parādījās pārdošanā tikai pagājuša gada vasarā. Lai sasniegto šo Full HD standartu, inženieriem nācās lietot tehnoloģiski ļoti viltīgas metodes.

 

50 collu mikroskops

Acīmredzot, ka pikseļu skaita dubultošana tāda paša lieluma ekrānā prasa proporcionālu šūnu lieluma samazināšanu gan vertikālā, gan horizontālā virzienā. Rezultātā 50 collu ekrāna viena pikseļa izmērs iznāk tikai 0,192 x 0,575 liels (salīdzinājumam ar HD Ready 0,286 x 0,808), kas kopējo ekrāna elementa tilpumu samazina par 53 procentiem! Skaidrs, ka tehnoloģiski uz stikla plāksnes izvietot sešus miljonus (pamatkrāsu elementu skaits ir trīs reizes lielāks par pikseļu skaitu) izolētas citu no citas šādas tik mikroskopiska izmēru šūnas ir ļoti sarežģīts uzdevums. Turklāt kvalitātes garantijai ir jābūt pilnīgai, jo uz ekrāna taču nedrīkst būt neviens nestrādājošs pikselis. Ja vēl ņem vērā to, ka Pioneer spilgtuma palielināšanai augstas izšķiršanas spējas plazmas ekrānos lieto attēla elementu šūnas ar palielinātu dziļumu Deep waffle rib structure, tad problēmas sarežģītības pakāpe pieaug ģeometriskā progresijā. Beidzot, lai daļēji kompensētu iekšējo HDTV ekrāna elementu tilpuma samazināšanu, Pioneer speciālistiem vajadzēja papildus par 15 procentiem samazināt arī to sieniņu platumu.  

Elektronikas rūpniecībā katru reizi, palielinot mikroshēmu integrācijas pakāpi (piemēram, samazinot izmēru no 0,25 līdz 0,18 mkm), vajag uzstādīt pilnīgi jaunas iekārtas. Plazmas paneļu ražotāji saskārās ar analoģiskām problēmām. Tāpēc sākumā, lai izlaistu PDP-5000EX, tika radīta pilnīgi jauna tehnoloģiskā līnija šādai izmēģinājuma ražošanai. Luminafora uzklāšanas precizitāte tika palielināta par 40 procentiem, paaugstinātas tehnoloģiskās pielaides arī citiem ekrāna elementiem. 2008. gadā Pioneer plāno līdzīgas līnijas palaist vairākās citās rūpnīcās un tikai tad pāriet uz jaunākās, septītās paaudzes Full HD plazmas televizoru izlaidi. Ekrāna struktūras minimalizācijas dēļ samazinājās arī to elektrodu, starp kuriem notiek elektriskā izlāde, ģeometriskie izmēri. Tā kā starp elektrodiem plūst liela impulsu strāva, vajadzēja samazināt zudumus: ķēžu pretestību un kapacitāšu ietekmi. Šim nolūkam Pioneer izmantoja speciālus T veida elektrodus ar palielinātu metāla sakausējumu vadītspēju. Tomēr arī ar to vēl nepietika, tāpēc speciāli PDP-5000EX modeļa vajadzībām tika izstrādāts jauns sakausējums ar ekstremāli augstu vadītspēju.

 

Spilgtuma sekundes

Īstās tehnoloģiskās problēmas sākās tikai tad, kad uz ekrāna izdevās iegūt attēlu. Pirmkārt, izrādījās, ka pēc vienas augstsprieguma elektriskās izlādes iegūt plazmā uzreiz otru nav nemaz tik vienkārši, jo, lai uzkrātos izlādei nepieciešamais jonizēto gāzes molekulu daudzums, ir nepieciešams arī laiks. Šī nepatīkamā parādība ieguva nosaukumu DLT (Discharge lag time) un mērvienību mikrosekundēs. Vardu sakot, analoģiska situācija kā ar LCD ekrānu reakcijas laiku, tikai rādītāji bija trīs reizes labāki. Otrkārt, ja pauze starp izlādēm kļūst lielāka par noteikto (ļoti īsu) laiku, šūnas iedegšanās process arī kļūst lēnāks – DLT pieaug, bet spilgtums samazinās. Turklāt jebkura elektriskās izlādes raksturlielumu izmaiņa, piemēram, impulsu frontes vai perioda palielināšana, nenovēršami samazināja efektivitāti elektriskās enerģijas pārveidei ultravioletajā starojumā. Ja ņem vērā, ka ģeometriski mazākā šūnā ir arī mazāks luminafora daudzums, tad kļūst skaidrs, cik problemātiski ir iegūt lielu attēla spilgtumu Full HD ekrānos.

Pioneer inženieri šo problēmu atrisināja visai elegantā veidā, ievietojot katrā ekrāna elementā speciālu papildvielu – tehnoloģija CEL (Crystal Emissive layer), kas ļāva trīs reizes samazināt izlādes un gāzes reģenerācijas laiku līdz nākošai izlādei. Rezultātā izdevās vairakkārt palielināt ultravioletā starojuma intensitāti un tātad arī ekrāna spilgtumu, saglabājot zemu elektroenerģijas patēriņu. Pirmo reizi CEL tehnoloģiju izmantoja Pioneer sestās paaudzes televizoros PDP-506XDE, bet vēlāk arī PDP-5000EX.

 

Ātrdarbīgi interfeisi

Ar ekrānu gan visas problēmas nebūt vēl nebeidzas, jo lai konstruētu Full HD monitoru, ir vajadzīgas arī ātrdarbīgas elektroniskas shēmas - procesori, kas varētu apstrādāt videosignālu un vadīt reālajā laikā ekrāna elementu darbību. Pats galvenais bija panākt starp visiem šādas iekārtas mezgliem lielu datu apmaiņas ātrumu. Vēl pavisam nesen HD Ready un Full HD paneļos (1080i) tika izmantota 24 bitu videosignālu apstrāde (trīs krāsas pa astoņiem bitiem katra) un salīdzinoši lēni datu apmaiņas kanāli. Jaunākajos LSD un plazmas televizoros šie lielumi ir uzlaboti. Datu apstrādi nodrošina jaudīgi ciparu signālu procesori DSP. Daudzi no masveidā izlaistajiem DSP uztur ātrumu tikai līdz 1,8 Gbit/s, kas daudzmaz pieklājīgi vēl strādā HD Ready standartā. HDTV vajadzībām tie neder vispār, pat novecojušajam standartam 1080i ne. Daudzi ražotāji aizvien aktīvāk sāk lietot progresīvo izvērsi 1080p, un tad datu pārraides ātrums pieaug līdz 4,5 Gbit/s. Šādus DSP sērijveidā izlaiž, piemēram, Silicon Image Inc. – datu pārraides ātrums sasniedz 5,4 Gbit/s. Tas savukārt nozīmē to, ka videosignālam LCD un plazmas ražotāji var lietot 48 bitu apstrādi (3 krāsas x 16 biti), kas nodrošina izcilu attēla kvalitāti.

 

 

HDTV standartu parametru salīdzinājums

Standarts

Takts frekvence MHz

Krāsu apstrāde biti

Datu pārraides ātrums Gbit/s

720p (1280 х 720)

65

24 (8 х3)

1,6

30 (10 х3)

2,0

36 (12 х3)

2,3

1080р (1920 х 1080)

149

24 (8 х3)

3,6

30 (10 х3)

4,5

36 (12 х3)

5,4

              

Henriks ZEIĻAKS

henriks@delfi.lv

 
Design and programming by Anton Alexandrov - 2001