Progressive Scan Guide

Progressiv scan er en funksjon som mer og mer blir nevnt som en funksjon på DVD spillere, TV apparater og projektorer, men hva betyr dette for deg og hvordan virker det? Det skal vi i denne guiden prøve å gi svar på.

For å forklarere hva progressiv scan er må vi først forklare hvordan bildet er bygd opp på en vanlig DVD spiller og TV apparat.

Hvordan er tv bildet oppbygd
Det er flere årsaker til at TV systemene som er i bruk i dag er lagd slik de er. En av hovedgrunnene er at man på 1930 når systemene ble lagd, var avhengig av å lage et TV system som harmonerte med strømnettfrekvensen. I europa er nettfrekvensen 50Hz mens i USA er frekvensen 60Hz. Dermed måtte man ta utgangspunkt i dette. En annen begrensing var båndbredden på tv signalet da en stasjon ikke kun ta opp for mye av sendernettet. Dermed var det ikke mulig å ha et system som sendte 50 bilder i sekundet hvis man skulle ha en akseptabel oppløsning.

Og halvere var heller ikke noen god løsning siden det ville skape for mye flimmer. Dermed løste de problemet med å dele opp oppløsningen over to bilder som ofte blir kalt delbilder. TV bildet som vi kjenner det i Norge består av 50 slike delbilder i sekundet, som gir totalt 25 "helbilder" med full oppløsning. Et "helbilde" består av 576 linjer med bilde. Disse linjene er spredd utover 2 delbilder. Hvert delbilde viser annenhver linje. Det første delbildet viser linjene 1,3,5.....573,575 mens det andre delbildet viser linjene 2,4,6....574,576. Det som er viktig å være klar over er at hvert av delbildene er filmet ved forskjellig tidspunkt når man snakker om vanlige TV sendinger. Bildet tegnes opp ved at en elektronstråle beveger seg over skjermen og fosforbelegget inne i skjermen lyser opp når strålen treffer. Pga av at fosforet lyser en stund etter strålen har passert så oppfatter vi det som om et helt bilde. Se TV guiden for nærmere forklaring på dette.

Nedenfor ser du hvordan bildet på en vanlig TV blir tegnet opp.

Hva er ulempene med dagens system?
Bruk av 2 slike delbilder fungerer faktisk helt greit såfremt man ikke har bevegelse i bildet. Problemet er når man filmer via videobaserte kamera og man har bevegelse. Med videokamera så er hvert delbilde et unikt bilde med halv oppløsning. Ved horisontal bevegelse av det man filmer vil objektet ha to forskjellige plasseringer i bildet på de to delbildene som helbildet er bygd opp. Dette forårsaker noen problemer. Nedenfor ser du en animasjon som skal hjelpe å forklare problemet.

I delbilde 0 står objektet i ro. I delbilde 1 er beveger objektet seg mot høyre. Pga av at det er bare halvparten av linjene som oppdateres i hvert delbilde så vil bare halvparten av linjene oppdatere seg med bevegelsen til objektet. I delbilde 2 oppdaters de andre linjene, men nå har objektet flyttet seg enda mer til høyre og igjen vil bare halvparten av linjene vise hvor objektet egentlig er. Det samme skjer i delbilde 3. I delbilde 4 er objektet stoppet opp dermed vil forskjellen mellom linjene utlignes. Dette fenomenet kan du lett selv se på et standard TV apparat hvis du er nær nok. Konsentrer deg om et objekt med en vertikal kant og vent til den beveger seg. Hvis det brukes progressive kamera så vil dette være et mindre problem da hvert delbilde i et helbilde er bygd opp av samme helbilde. JVC har blant annet nylig lansert et slikt kamera. Men de fleste TV sendinger bruker ikke slike kamera. Med ikke progressive apparat vil man uansett få denne effekten mellom siste delbilde i et helbilde og første delbilde i neste helbilde.

Fra film til DVD
Å gjøre om en film til DVD er en omstendig prosess. En kinofilm består av 24 helbilder i sekundet og når TV systemene som er i bruk består av enten 50 eller 60 delbilder så må det noe omforming til. Metodene som brukes er vidt forskjellig avhengig om det skal til NTSC eller PAL.

Fra film til PAL
PAL systemet har 50 delbilder i sekundet, mens kinofilm har som tidligere nevnt 24 bilder i sekundet. Løsningen er å øke hastigheten på filmen slik at filmen spilles av med 50 delbilder i sekundet. Hvert filmbilde blir gjort om til to delbilder hvor hver av linjene viser annenhver linje. Økningen i hastighet er ikke helt uproblematisk. De 4% økningen gir endringer i lyden som blant andre betyr mindre bass. Dette kan motvirkes med det er ikke alltid det blir gjort. En del entusiaster sverger derfor til amerikanske DVD utgivleser pga av bedre lyd.

Fra film til NTSC
NTSC systemet har 30 helbilder i sekundet noe som gjør at forskjellen til filmhastighet med 24 bilder i sekundet blir for stor til å øke slik som ved PAL systemet. Derfor er det utviklet en noe mer avansert metode. Denne metoden kalles for 3:2 pulldown. Dette metoden gjor om annenhver bilde enten om til 3 eller 2 delbilder. Se figur nedenfor.

Ulempen med dette er samme som med sammenflettet videosignal omtalt tidligere. Som man kan se av figuren så vil helbilde 2 og 3 bestå av delbilder fra forskjellige filmbilder. Det som er viktig å få med seg er at på selve platen ligger filmen med 24 bilder pr sekund uansett TV system. Selve omformingen til 50 eller 60 delbilder i sekundet skjer i selve MPEG dekoderen i DVD spilleren. Fordelen med å gjøre det slik er at man sparer lagringsplass på platen.

Hva er progressiv scan?
Det finnes flere og flere bildefremvisere som kan vise videobildet progressivt. Dette finnes på en rekke DLP, LCD, CRT eller LCOS projektorer. I tillegg finnes dette også på en del digitale TV apparat som Plasma og LCD. Det siste året har det også kommet noen vanlige billedrørsapparatert som takler dette. Som forklart tidligere så er det vanlige at TV apparatet tegner opp bildene fordelt over to delbilder, men med progresiv visning så er hvert delbilde et helbilde. Resultatetene på en CRT basert TV/ projektor er mindre flimmer og linjemønsteret blir mindre synlige. På LCD/DLP/LCOS baserte projektorer/TV-apparater har man ikke flimmer i utgangspunktet og her er linjeavstanden fast slik at må får ikke denne forbedringen her. Men på alle typer display vil artifaktene som er beskrevet med bevegelse i bildet forsvinne på progressive signal. Nedenfor ser du hvordan bildet tegnes opp på en CRT TV.

Mange produsenter kaller denne "avsammenflettingen" feilaktig for en linjedobblingsprosess, og merker ofte produktene med line doubler og lignende. Dette er noe feilaktig beskrivelse da man ikke øker antall linjer i bildet. Men desverre så er dette blitt en ganske vanlig betegnelse på prosessen i markedsføringssammenheng. Hvordan denne omformingen fra sammenfletted signal om til progressivt signal gjøres er vidt forskjellig alt etter hvor dette gjøres og hvilket materiale det er snakk om.

Progressiv fra PAL filmmateriale
For å gjøre om et PAL signal som er produsert fra filmateriale er den enkleste prosessen, og den prosessen som gir best resultat. Som tidligere vist så blir hvert bilde fra filmen delt opp i to delbilder med halv oppløsning. Det som gjøres for å skape et progressivt signal er at DVD spilleren tar å legger sammen de to delbildene til et helbilde med full oppløsning. Dette helbildet sendes da ut progressivt med en frekvens på 50 bilder i sekundet. Se figur nedenfor.

Progressiv fra NTSC filmmateriale
Å gjøre om NTSC filmateriale om til et progressivt signal er en litt mer omstendig prosess. Siden man har enkelte delbilder som er identiske må disse fjernes, men bildefrekvensen må holdes den samme. Det man gjør er at man setter sammens de delbildene som hører sammens til de orginale helbildene. For å få bildefrekvensen til å gå opp med ntsc sitt system med 60 bilder i sekundet blir disse vist enten 3 ganger på rad eller 2 ganger på rad. Dette medfører ujevn avspilling da noen bilder vises 1/20 sekund mens andre vises 1/30 sekund.

Progressiv fra NTSC/PAL videomateriale
Ved videomateriale så består dette av enten 50 delbilder ved PAL eller 60 delbilder ved NTSC. Disse delbildene er bilder som er tatt ved forskjellige tidspunkt og kan derfor ikke slås sammens til et progressivt bilde direkte. Her må det avanserte bevegelsesalgoritmer inn for å beregne de linjene som mangler i hvert delbilde. Det finnes en del kretser som gjør slike bergeninger. Den mest kjente er Faroudja DCDi som finnes i en rekke projektorer og DVD spillere. Resultatet blir ikke så bra som ved filmbasert materiale, men man slipper kameffekten såfremst deinterlacer kretsen fungerer godt.

Problemer med progressiv DVD spillere
Pga av mange dårlige DVD utgivelser er det en del problemer med progressiv avspilling av en DVD. I utgangspunktet skal DVD utgivelsene inneholde informasjon hvilket materiale som ligger på platene. Dette skal gjøre det enkelt for DVD spillerene og finne ut hvilke "delbilder" som skal settes sammen til et progressivt bilde. Men i mange tilfeller mangler slik informasjon, eller er feilaktig. Dette kan gjøre at feile "delbilder" settes sammen, eller at filmmateriale blir detektert som videomateriale noe som fører til at deinterlaceren generer selv de linjene som mangler isteden for å hente de fra tilhørende delbilde. Mange DVD spillere klarer selv å detektere hvilket materiale som ligger på disse utgivelsene, mens andre ikke håndterer dette noe godt.

Progressivt signal fra andre kilder
Hvis man ikke har en DVD spiller med progressiv scan, eller har andre kilder som satelitt og parabol som man ønsker å vise progressivt på en projektor så finnes det løse videoprosessorer for dette. På bildet over så ser man en iScan Ultra som er en videprosessor som kan omforme en rekke typer videosignal til et progressivt signal.