Piksel en boy oranı - Pixel aspect ratio - Wikipedia

Piksel en boy oranı 1: 1
Piksel en boy oranı 2: 1

Piksel en boy oranı (genellikle kısaltılır PAR) matematikseldir oran bir genişliğinin nasıl olduğunu açıklar piksel içinde Dijital görüntü o pikselin yüksekliğiyle karşılaştırılır.

Çoğu dijital görüntüleme sistemler bir görüntüyü küçük, kare piksellerden oluşan bir ızgara olarak görüntüler. Bununla birlikte, bazı görüntüleme sistemleri, özellikle uyumlu olması gerekenler standart tanımlı televizyon hareketli resimler, bir görüntüyü piksel genişliğinin ve yüksekliğinin farklı olduğu dikdörtgen piksellerden oluşan bir ızgara olarak görüntüler. Piksel en boy oranı bu farkı açıklar.

Piksel en boy oranının kullanımı çoğunlukla standart tanımlı televizyon ve diğer bazı istisnai durumlar ile ilgili resimleri içerir. Uyumlu olanlar dahil diğer birçok görüntüleme sistemi SMPTE standartlar ve uygulamalar, kare pikseller kullanır.

Giriş

Genişliğin bir görüntünün yüksekliğine oranı olarak bilinir en boy oranı veya daha doğrusu görüntü oranı (DAR) - görüntünün en boy oranı gösterildiği gibi; TV için DAR, artık HDTV için standart olan 16: 9 (a.k.a. geniş ekran) ile geleneksel olarak 4: 3 (a.k.a. tam ekran) idi. İçinde dijital görüntüler ile bir ayrım var depolama en boy oranı (SAR) oranı, piksel boyutları. Bir görüntü kare piksellerle görüntüleniyorsa, bu oranlar uyumludur; değilse, kare olmayan "dikdörtgen" pikseller kullanılır ve bu oranlar uyuşmaz. Piksellerin en boy oranı, piksel en boy oranı (PAR) - kare pikseller için bu 1: 1'dir ve bunlar kimlikle ilgilidir:

SAR × PAR = DAR.

Yeniden düzenleme (PAR için çözme) verimi:

PAR = DAR / SAR.

Örneğin, 640 × 480 VGA görüntü 640/480 = 4: 3 SAR değerine sahiptir ve 4: 3 ekranda görüntüleniyorsa (DAR = 4: 3) kare piksellere sahiptir, dolayısıyla 1: 1 PAR değerine sahiptir. Aksine, 720 × 576 D-1 PAL görüntüsünün SAR değeri 720/576 = 5: 4'tür, ancak 4: 3 ekranda görüntülenir (DAR = 4: 3).

Film gibi analog görüntülerde piksel kavramı yoktur, SAR veya PAR kavramı yoktur, ancak sayısallaştırma Analog görüntülerden elde edilen dijital görüntünün pikselleri vardır, dolayısıyla SAR (ve buna göre, orijinal ile aynı en boy oranında görüntülenirse PAR).

Dikey ve "etkili" yatay çözünürlükleri farklı olan ve bu nedenle en iyi şekilde kare olmayan piksellerle tanımlanan analog TV sinyallerinin dijitalleştirilmesiyle ilgili olarak erken dijital TV standartlarında ve ayrıca bazı dijital video kameralarda ve bilgisayarlarda kare olmayan pikseller ortaya çıkar görüntüleme modları, gibi Renkli Grafik Adaptörü (CGA). Bugün de ortaya çıkıyorlar kod dönüştürme farklı SAR'lara sahip kararlar arasında.

Gerçek ekranlar genellikle kare olmayan piksellere sahip değildir, ancak dijital sensörler olabilir; çözünürlükler arasında dönüştürme yapmak için görüntüleri yeniden örneklemede kullanılan matematiksel bir soyutlamadır.

PAR'ı anlamada, özellikle analog videonun sayısallaştırılmasıyla ilgili olduğu için, birkaç karmaşık faktör vardır:

  • İlk olarak, analog videonun pikselleri yoktur, bunun yerine raster taraması ve dolayısıyla iyi tanımlanmış bir dikey çözünürlüğe (rasterin çizgileri) sahiptir, ancak iyi tanımlanmamış yatay çözünürlük, çünkü her hat bir analog sinyaldir. Bununla birlikte, standartlaştırılmış bir örnekleme oranıyla, etkili yatay çözünürlük, aşağıdakiler tarafından belirlenebilir: örnekleme teoremi aşağıda yapıldığı gibi.
  • İkincisi, nedeniyle fazla tarama, sol ve sağdaki olası görüntülerden bazıları gibi rasterin üstündeki ve altındaki bazı çizgiler görünmez - bkz. Aşırı tarama: Analogdan dijitale çözünürlük sorunları. Ayrıca çözünürlük yuvarlatılabilir (DV NTSC mümkün olan 486 yerine 480 satır kullanır).
  • Üçüncüsü, analog video sinyalleri taramalı - her görüntü (çerçeve), her biri yarım çizgiler. Bu nedenle, pikseller geçmesiz olduklarından iki kat daha uzun olur veya görüntü taramasızdır.

Arka fon

Video video kareleri adı verilen sıralı bir dizi görüntü olarak sunulur. Tarihsel olarak, video kareleri analog biçimde oluşturulmuş ve kaydedilmiştir. Dijital görüntüleme teknolojisi, dijital yayın teknolojisi ve dijital olarak video sıkıştırma ayrı olarak geliştiğinde, piksel en boy oranı kullanılarak ele alınması gereken video kare farklılıklarına neden oldu. Dijital video çerçeveleri genellikle her bir ardışık görüntüyü sunmak için kullanılan bir piksel ızgarası olarak tanımlanır. Yatay bileşen piksellerle (veya örneklerle) tanımlanır ve video çizgisi olarak bilinir. Dikey bileşen 480 satırda olduğu gibi satır sayısı ile tanımlanır.

Standart tanımlı televizyon standartlar ve uygulamalar yayın teknolojileri olarak geliştirildi ve karasal yayın için tasarlandı ve bu nedenle dijital video sunumu için tasarlanmadı. Bu tür standartlar, bir görüntüyü iyi tanımlanmış yatay bir dizi olarak tanımlar "Çizgiler", iyi tanımlanmış sektör"Hat Süresi"ve iyi tanımlanmış bir resim merkezi. Bununla birlikte, görüntü kenarlarını doğru şekilde tanımlayan veya hat başına belirli sayıda resim öğesi talep eden standart tanımlı bir televizyon standardı yoktur. Ayrıca, analog video sistemleri gibi NTSC 480i ve PAL 576i, aşamalı olarak görüntülenen çerçeveleri kullanmak yerine, alanlar veya titreşimi azaltmak ve daha yumuşak hareket için görüntü hızını ikiye katlamak için iç içe görüntülenen geçmeli yarım kareler.

Analogdan dijitale dönüştürme

Bilgisayarların hizmet verecek kadar güçlü hale gelmesinin bir sonucu olarak video düzenleme araçlar, video dijitalden analoğa dönüştürücüler ve analogdan dijitale dönüştürücüler bu uyumsuzluğun üstesinden gelmek için yapıldı. Analog video hatlarını bir dizi kare piksele dönüştürmek için endüstri, varsayılan bir örnekleme oranını benimsemiştir. Luma değerler piksellere çıkarıldı. Luma örnekleme oranı 480i resimler 12 311 MHz ve 576i resimleri için 14 34 MHz.

Dönem piksel en boy oranı ilk ne zaman icat edildi ITU-R BT.601 (genellikle "Rec. 601 ") standart tanımlı televizyon görüntülerinin tam olarak 720 kare olmayan pikselden oluşan satırlardan yapıldığını belirtti. ITU-R BT.601 tam piksel en boy oranını tanımlamadı, ancak sektöre dayalı tam piksel boyut oranını hesaplamak için yeterli bilgi sağladı uygulamalar: Kesin olarak standart luma örnekleme oranı13 12 MHz. Bu bilgilere dayanarak:

  • İçin piksel boyut oranı 480i şu şekilde 10:11 olurdu:
  • İçin piksel boyut oranı 576i 59:54 olur:

SMPTE RP 187 ayrıca piksel boyut oranı değerlerini standartlaştırmaya çalıştı. 480i ve 576i. 177: 160 olarak belirlendi 480i veya 1035: 1132 için 576i. Bununla birlikte, endüstri tarafından yürürlükte olan uygulamalar ve ilgili donanıma yükledikleri hesaplama yükü arasındaki önemli fark nedeniyle, SMPTE RP 187 basitçe göz ardı edildi. SMPTE RP 187 bilgi eki A.4, ayrıca 10: 11'in 480i.

ITU-R BT.601'in son baskısı olan ITU-R BT.601-6, bu yazı itibariyle yukarıda bahsedilen piksel boyut oranlarının doğru olduğunu ima etmektedir.

Dijital video işleme

Yukarıda belirtildiği gibi, ITU-R BT.601, standart tanımlı televizyon görüntülerinin, kesin olarak belirlenmiş bir örnekleme oranıyla örneklenen 720 kare olmayan pikselden oluşan satırlardan yapıldığını belirtmiştir. Basit bir matematiksel hesaplama, 704 piksel genişliğinin bir 480i veya 576i standart 4: 3 resim:

  • A 4: 3 480-satırlı resim, Rec. 601'in tavsiye ettiği örnekleme oranı, 704 kare olmayan piksel genişliğinde olacaktır.
  • A 4: 3 576-satırlı resim, Rec. 601'in önerdiği örnekleme oranı, piksel genişliğinde 702,915254 olacaktır.

Ne yazık ki, tüm standart TV resimleri tam olarak 4: 3 değildir: Daha önce de belirtildiği gibi, analog videoda, bir resmin merkezi iyi tanımlanmıştır, ancak resmin kenarları standartlaştırılmamıştır. Sonuç olarak, bazı analog cihazlar (çoğunlukla PAL cihazları ve aynı zamanda bazı NTSC cihazları) yatay olarak (biraz) daha geniş hareketli görüntüler üretti. Bu aynı zamanda orantılı olarak anamorfik geniş ekran (16: 9) resimler. Bu nedenle, güvenli bir hata marjını korumak için, ITU-R BT.601, tüm video verilerinin kenar boşluklarına yakın bir yerde kaydedilmesini sağlamak için satır başına 16 kare olmayan piksel daha (her kenarda 8 tane daha) örneklemeyi gerektirdi.

Ancak bu gerekliliğin PAL hareketli görüntüler için etkileri oldu. Standart (4: 3) ve anamorfik geniş ekran (16: 9) için sırasıyla 59:54 ve 118: 81 PAL piksel en boy oranları, özellikle PAL ve NTSC video kliplerinin karıştırılması için dijital görüntü işleme için garipti. Bu nedenle, video düzenleme ürünleri, gösterildiği gibi, daha zarif olan ve tam olarak 704 piksel genişliğinde PAL dijital görüntüler oluşturabilen sırasıyla sırasıyla 12:11 ve 16:11 neredeyse eşdeğer değerleri seçti:

  • PAL 4: 3 için:
  • PAL 16: 9 için:

Tanımlanan piksel boyut oranı değerlerinde tutarsızlık

İnternette ve diğer çeşitli yayınlanmış medyalarda yaygın olarak bulunan, çeşitli video resimlerinin ve video sistemlerinin piksel boyut oranları olarak farklı ve oldukça uyumsuz değerler sunan çok sayıda kaynaktır. (Bkz. Tamamlayıcı kaynaklar Bölüm.)

Bu kaynakların doğruluğunu ve / veya fizibilitesini tarafsız bir şekilde değerlendirmek için, lütfen dijital sinema filmi geleneksel sinema filminden yıllar sonra icat edildiğinden, standart çözünürlüklü televizyon ve uyumlu medya için hedeflenen tüm video resimlerinin, dijital veya diğer var) standart çözünürlüklü televizyonla uyumlu özellikler. Bu nedenle, dijital videonun piksel en boy oranı, dijital videonun spesifikasyonlarından ziyade yaygın geleneksel ekipmanın spesifikasyonundan hesaplanmalıdır. Aksi takdirde, bir dijital video kaynağından hesaplanan herhangi bir piksel en boy oranı, yalnızca belirli durumlarda aynı tür video kaynakları için kullanılabilir ve herhangi bir standart tanımlı televizyon sisteminin genel bir piksel en boy oranı olarak kabul edilemez / kullanılamaz.

Ayrıca, iyi tanımlanmış resim kenarlarına sahip dijital videodan farklı olarak, geleneksel video sistemleri resim için iyi tanımlanmış bir kenarı hiçbir zaman standartlaştırmamıştır. Bu nedenle, yaygın standart televizyon sistemlerinin piksel boyut oranı, resimlerin kenarlarına göre hesaplanamaz. Böyle bir hesaplanmış en boy oranı değeri tamamen yanlış olmaz, ancak herhangi bir özel video sisteminin genel piksel en boy oranı olarak da değerlendirilemez. Bu tür değerlerin kullanımı yalnızca belirli durumlarda sınırlandırılacaktır.

Modern standartlar ve uygulamalar

Modern dijital görüntüleme sistemlerinde ve yüksek çözünürlüklü televizyonlar özellikle SMPTE standartlarına ve uygulamalarına uygun olanlar, yayın ve gösterim için sadece kare pikseller kullanılır. Ancak, bazı formatlar (ör., HDV, DVCPRO HD ) işlenmesi gereken veri miktarını azaltmanın bir yolu olarak, kare olmayan pikselleri dahili olarak görüntü depolama için kullanmak, böylece gerekli aktarım oranlarını sınırlamak ve mevcut arayüzlerle uyumluluğu korumak.

Kare olmayan piksel sorunları

Piksel en boy oranı farklı bir aygıtta belirli bir piksel boyut oranına sahip bir görüntüyü doğrudan eşlemek, görüntünün yatay veya dikey yönde doğal olmayan bir şekilde uzatılmış veya ezilmiş görünmesine neden olur. Örneğin, kare pikselli bir bilgisayar ekranı için oluşturulan bir daire, dikey olarak dikdörtgen pikseller kullanan standart tanımlı bir NTSC televizyonda dikey bir elips gibi görünür. Bu sorun geniş ekran televizyonlarda daha belirgindir.

Piksel en boy oranı, özellikle farklı piksel boyut oranlarına sahip video klipleri karıştırırken, kare olmayan piksellere sahip video dosyalarını düzenleyen video düzenleme yazılımı ürünleri tarafından dikkate alınmalıdır. Farklı video standartları kullanan çeşitli kameralardan bir video montajı oluştururken durum bu olabilir (nispeten nadir bir durum). Bazı özel efektler, görsel olarak doğru görünmeleri için mesafelerin belirli bir noktadan hesaplanmasını gerektirdiğinden, özel efekt yazılım ürünleri piksel en boy oranını da dikkate almalıdır. Bu tür efektlere bir örnek, radyal bulanıklık, hareket bulanıklığı ve hatta basit bir görüntü döndürme olabilir.

Piksel en boy oranının kullanılması

Piksel en boy oranı değeri, esas olarak hareketli görüntülerin orijinalinden farklı video sistemlerini kullanmak için dönüştürülmesi veya yenilenmesi gereken dijital video yazılımında kullanılır. video oynatıcı yazılım, dijital videoyu ekranda düzgün şekilde işlemek için piksel boyut oranını kullanabilir. Video düzenleme yazılımı, piksel boyut oranını doğru şekilde kullanır ölçek ve bir videoyu yeni bir biçime dönüştürmek.

Piksel en boy oranı desteği, 80'lerde var olan bilgisayar standartlarından ve video oyunlarından eski dijital görüntüleri bozulma olmadan görüntülemek için de gereklidir. Bu nesilde kare pikseller üretmek için çok pahalıydı, bu nedenle SNES, CGA, EGA, Hercules, C64, MSX, PC-88, X68000 vb. Gibi makineler ve ekran kartları kare olmayan piksellere sahipti.[1]

Ekran en boy oranıyla ilgili kafa karışıklığı

DVD Flick 1.3.0.7: Yanlış etiketlenmiş bir bilgisayar programı örneği resim en boy oranı gibi piksel en boy oranı

Piksel en boy oranı, genellikle farklı görüntü en boy oranlarıyla karıştırılır; görüntü genişliği ve yüksekliğinin oranı. Standart tanımlı TV'de piksellerin kareli olmamasından dolayı, bu tür iki tür en boy oranı vardır: depolama en boy oranı (SAR) ve görüntü oranı (kısaltılmış DAR, Ayrıca şöyle bilinir görüntü en boy oranı ve resim en boy oranı ). Kısaltmanın yeniden kullanıldığına dikkat edin PAR. Bu makale belirsizliği önlemek için yalnızca piksel en boy oranı ve ekran en boy oranı terimlerini kullanır.

Depolama en boy oranı, görüntü genişliğinin piksel cinsinden yüksekliğe oranıdır ve video dosyasından kolayca hesaplanabilir. Ekran en boy oranı, ekranda görüntülendiğinde görüntü genişliğinin yüksekliğe oranıdır (santimetre veya inç gibi bir uzunluk birimi cinsinden) ve piksel boyut oranı ve depolama en boy oranı kombinasyonundan hesaplanır.

Ancak, bu kavramların tanımını bilen kullanıcıların da kafası karışabilir. Yetersiz hazırlanmış kullanıcı arayüzleri veya kötü yazılmış belgeler kolayca bu tür kafa karışıklığına neden olabilir: Bazı video düzenleme yazılımı uygulamaları, kullanıcılardan genellikle video dosyaları için bir "en boy oranı" belirlemelerini ister ve ona "4: 3" seçenekleri sunar ve "16: 9". Bazen bu seçenekler "PAL 4: 3", "NTSC 4: 3", "PAL 16: 9" ve "NTSC 16: 9" olabilir. Bu tür durumlarda, video düzenleme programı örtük olarak video dosyasının kaynağı olan video sistemi hakkında bilgi isteyerek video dosyasının piksel en boy oranını ister. Program daha sonra doğru piksel en boy oranı değerini belirlemek için bir tablo (aşağıdakine benzer) kullanır.

Genel olarak konuşursak, karışıklığı önlemek için, video düzenleme ürünlerinin depolama en boy oranını doğrudan alabildikleri veya hesaplayabildikleri için asla istemedikleri varsayılabilir. Kare piksel duyarlı olmayan uygulamaların da yalnızca piksel en boy oranını veya görüntü en boy oranını istemeleri gerekir; bunlardan her ikisinden de diğerini hesaplayabilir.

Yaygın video formatlarının piksel boyut oranları

Yaygın standart tanımlı video biçimleri için piksel boyut oranı değerleri aşağıda listelenmiştir. PAL video formatları için iki farklı türde piksel en boy oranı değerinin listelendiğini unutmayın:

  1. Rec. 601, o türdeki standart tanımlı videonun gerçek piksel en boy oranı olarak kabul edilen Rec.601 uyumlu bir değer.
  2. Dijital, kabaca Rec.601'e eşdeğerdir ve Dijital Video Düzenleme yazılımında kullanım için daha uygundur.

Kaynakların genel formatlar için PAR'larda farklılık gösterdiğini unutmayın - örneğin, 4: 3'te (DAR) görüntülenen 576 satır (PAL), 12: 11'lik PAR'a (704 × 576, SAR = 11: 9 ise) veya bir PAR'a karşılık gelir. 16:15 (720 × 576 ise, SAR = 5: 4). Görmek Referanslar hem veren kaynaklar için, hem de SDTV: Çözünürlük depolama, görüntüleme ve piksel boyut oranları tablosu için. Ayrıca CRT televizyonlarının pikselleri olmadığını, ancak tarama çizgileri olduğunu unutmayın.


Yaygın video formatlarının kare olmayan en boy oranları
Video sistemiDARResim
boyutları
(px × px)
SARPARPAR (ondalık)Genişlik (piksel)Tür
PAL4∶3704 × 57672∶5959∶541.0925769, 385Rec. 601
11∶912∶111.09768, 384dijital
720 × 5765∶416∶151.06
16∶9704 × 57672∶59118∶811.4567901231026, 513Rec. 601
11∶916∶111.451024, 512dijital
720 × 5765∶464∶451.42
NTSC4∶3704 × 48022∶1510∶110.90640, 320
16∶940∶331.21853, 427
HDV / HDCAM16∶91440 × 10804∶34∶31.31920
H.26x video codec ailesinde önceden tanımlanmış göstergelere sahip örnek en boy oranları
DizinEn boy oranı
0belirtilmemiş
11∶1
212∶11
310∶11
416∶11
540∶33
624∶11
720∶11
832∶11
980∶33
1018∶11
1115∶11
1264∶33
13160∶99
144∶3
153∶2
162∶1
255Genişletilmiş

Referanslar

Ana kaynaklar

  • Uluslararası Telekomünikasyon Birliği - Radyokomünikasyon Sektörü (ITU-R) (Ocak 2007). "Öneri BT.601-6: Standart 4: 3 ve geniş ekran 16: 9 en boy oranları için dijital televizyonun stüdyo kodlama parametreleri". İTÜ Online Kitabevi. Alındı 1 Ekim, 2008.
    Geri alma tarihi itibariyle, ITU Online Bookstore'a ücretsiz üyelik, en fazla üç ITU-R Tavsiyesinin ücretsiz indirilmesine izin verecektir.
  • Tüketici Elektroniği Derneği (Mart 2008). "CEA Standardı CEA-861-E: Sıkıştırılmamış Yüksek Hızlı Dijital Arabirimler için DTV Profili". Arşivlenen orijinal 7 Kasım 2011 tarihinde. Alındı 1 Eylül, 2009.
    • Temelini oluşturan bu standart HDMI, 4: 3 576i / p piksel boyut oranı olarak 16:15 (1.0666) ve 4: 3 480i / p piksel boyut oranı olarak 8: 9 (0.888) belirtir.
  • Pirazzi, Chris. "Kare ve Kare Olmayan Pikseller". Alındı 1 Ekim, 2008.
  • Pirazzi, Chris. "Programcıların Video Sistemleri Rehberi". Alındı 1 Ekim, 2008.
  • Poynton, Charles (2002). Dijital Video ve HDTV: Algoritmalar ve Arayüzler. San Francisco: Morgan Kaufmann Yayıncıları. ISBN  1-55860-792-7.
  • Avrupa Yayın Birliği (1999). "EBU Teknik Önerisi R92-1999: Analog ve dijital 625/50 televizyon sistemlerinde aktif resim alanı ve resim merkezleme" (PDF). Alındı 12 Haziran, 2011.

Tamamlayıcı kaynaklar

Notlar

  1. ^ "Nokta saat oranları". pineight.com. Alındı 2018-09-23.

Dış bağlantılar