インターリーブ – 定義

インターレース、またはインターレーススキャン は、低いスキャン周波数(50 ～ 60 Hz) での画面上のちらつきの発生を軽減することを目的とした技術です。

インターレースへの興味

インターレース スキャンとコントラストの変動 – 通常、理論上の画像は「正方形」(ピクセル) で構成されますが、コントラスト バンドは実際にははるかに小さく、低解像度テレビの場合は約 500 あります。

この方法の利点は、画像のちらつきを回避できることです。実際、電子ビームがスクリーン上を掃引すると (ブラウン管を参照)、蛍光体が点灯し、その後光の強度が減少します。したがって、画像の下部が形成される (最大の明るさ) までに、画像の上部の強度はわずかに低下します。ただし、家庭用電流の周波数 (ヨーロッパでは 50 Hz、米国では 60 Hz) のため、アナログテレビのリフレッシュ レートは 50 Hz (PAL および Secam) または 60 Hz (NTSC) です^{[ 1 ]} 。この周波数では、網膜残存にもかかわらずコントラストの変化が見られます。テレビの初期には、蛍光体がすぐに消え、画像の上部がすでに消えている間に画像の下部が点灯し、インターレースによってこの問題が軽減されたことを知っておく必要がありますが、別の問題が導入されました。偶数と奇数の時間差です。フレーム。蛍光体の技術は進化し、その点灯期間が延長され、その間に 100Hz テレビが登場しました (ちらつき効果を減らすために各画像を 2 回表示します)。しかし、pal、ntsc、secam の伝送規格は、下位互換性の原則を破ることなく変更することはできません。 (1955 年の白黒テレビは1990 年の送信機からのカラー信号をデコードできます) この取得および送信モードを維持することにしました。

ここでインターレース スキャンを実行すると、画面を 1 行おきにスキャンすることになり、コントラストの変化は、画面の上部と下部の間ではなく、隣接する 2 つのライン間で発生します。ラインは非常に小さくタイトなので、目立ちにくく、視覚的にも快適です。

したがって、送信される各フレームは画像のラインの半分に対応します。最初のフレームには最初の画像の奇数ラインが含まれ、 2 番目のフレームには 2 番目の画像の偶数ラインが含まれます。50 Hz の周波数では、半分になります。 – スキャンごとの画像、つまり 1 秒あたり 25 枚の画像。 60 Hz の周波数では、1 秒あたり 30 枚の画像が得られます^{[ 2 ]} 。

ここでは、フィルムでの録画の放送(テレシネマ) とビデオ撮影を区別する必要があります。

• フィルムで撮影されたフィルム、つまりフィルムで撮影された映画フィルム、テレビフィルム、または番組（ビデオが開発される前は、遅延したテレビ放送はすべてフィルムで撮影されていました）を転送する場合、画像はすでに（フィルム上に）固定され、フリーズされています。したがって、2 つのフレームで送信されます。
• ライブ撮影やビデオ録画の再送信では、0.02 秒ごとにフレームをキャプチャします。したがって、送信される 2 つの連続したフレームは同じ瞬間^{[ 3 ]}に対応せず、同じ画像にも対応しません。したがって、1 秒あたり 50 枚のハーフ画像が存在します。 25 個の完全な画像ではなく、最初の画像は奇数ライン (1 ～ 575) のフレームに対応し、もう 1 つは偶数ライン (2 ～ 576) のフレームに対応し、「偶数画像」は「」の 1/25 秒後に記録されます。奇数の画像」のため、速い動きではライン 2 が最初のラインからオフセットされます。

インターリーブは、データ伝送速度を下げる方法としてよく取り上げられます。これは誤りです。伝送速度は、インターレースかプログレッシブかではなく、1 秒あたりのフレーム数と解像度の積に依存します。おそらくこの混乱は、インターレースによって解決された技術的問題から来ているのでしょう。映画では、ちらつきを避けるために、同じ画像が複数回投影されます。サイレント映画の場合は 16 フレーム/秒で 3 回、24 fps で 2 回です ( 「映画の投影」を参照)。これにより、表示周波数は 48 Hz になります。テレビでは、フレームを 2 回表示できるようにする必要がありましたが、当時の技術では不可能でした。したがって、インターレースにより、画像を保存する必要がなくなり、送信されたときに表示できるようになりました。

実際には、フレームごとに画像の解像度が低下し (これを 2 で割ったもの)、伝送速度が低下する可能性があります。

使用

通常、画像は偶数フレームと奇数フレームという 2 つの連続したフレームに分解されます。フレームは 287.5 ラインで構成される半分の垂直解像度の画像です^{[ 4 ]} 。フレームには画像の 1 行おきの行が含まれます。

インターレースと PAL、SECAM、NTSC 規格の間には直接的な関係はありません。実際、後者は色のコーディングに関係します。

機能している

最初の 16 ラインはサービス信号とフレーム ブランキング レベルに使用されるため、視聴者には表示されません。 「有用な」ビデオは通常、最初に表示される奇数フレームの 17 行目から始まります。

奇数のフレームが表示されます。ビームを画像の上部に戻すために使用される半線で終わります。この半線はフレーム リターンとも呼ばれます。その後、偶数フレームが表示されるか、奇数フレームとインターレースされます。奇数フレーム、次にインターレースされた偶数フレーム (またはブラウン管上の位置が 1 ラインの太さだけシフト) が次々に表示されます。網膜の残像によって、画像が見えるという効果が得られます。

電気信号

フレーム上の垂直および水平走査信号

数ラインの垂直および水平走査信号

改行が見えない奇数フレームと偶数フレームの連続表示

ビデオ信号: ラインは同期 (下向き) パルスと、画面全体をスイープするスポットの強度で構成されます。

陰極線管の場合、画面を横切る電子ビームがあります。ビームはコイルによって生成される磁場によって偏向されます。 3 つの電気信号が適用されます。

• ビームの上下にあるコイルの水平、横方向 (「 x 」) スキャンを制御する信号。
• ビームの左右にあるコイル上の垂直 (「 y 」) 走査を制御する信号。
• 電子ビームの強度と同期を制御する信号、ビデオ信号。

625 ラインと 50 Hz のシステムを考えてみましょう。20 ミリ秒 (0.02 秒、 ^1/50秒) のフレームが垂直走査とスポットの戻りに対応します。したがって、三角信号を適用します。信号は 18.4 ms (スキャンダウン、周期の 92%) 増加し、1.6 ms (バックアップ、周期の 8%) で 0 に戻ります。 1 フレームは 312.5 走査ラインに対応します (フレームは 0.5 ラインで開始または終了します)。実際には 287.5 行が表示されており、スポットの戻りは 25 行に相当します。

したがって、この 20 ミリ秒の間に、スポットは 312 往復します。したがって、この水平走査では、周期 64 マイクロ秒 (0.064 ミリ秒、1/50/312 秒) の三角信号を適用します。信号は 57 マイクロ秒 (周期の 89%) 増加し、7 マイクロ秒で 0 に戻ります。 (期間の 11 %)。

したがって、ビデオ信号には次のものが含まれます。

• 画像の開始をマークする同期パルス。
• 最初のラインのビデオ信号は 57 μs 続き、0.3 ～ 1 ボルト (黒い点では 0.3 V、最大強度の点では 1 V) です。
• 7 µs 継続する 0 V のパルス。これにより、戻り中にスポットが黒くなり、同期が可能になります。

垂直走査は連続しているため、1 本の線が斜めになっていることがわかります (スポットは右に進むにつれて下降し続けます)。わずかな傾斜があります。スポットはジグザグに進行します。

設定

フレーム レートは 25/秒 (フレームあたり 1/25 秒) です。したがって、フレーム数は 2 倍となり、1 秒あたり 50 フレーム (1 フレームあたり 1/50 秒) になります。アメリカと日本では、インターレースの周波数は 30 フレーム/秒です。これらの周波数と電気網の周波数の間には関連性があります。前述の国々の 60 ヘルツとは異なり、ヨーロッパでは 50ヘルツです。ネットワークは同期の目的で使用されます。

コンピューター画面上のインターレースの影響

最近のコンピューター モニターのリフレッシュ レートは 50 Hz を超えています。シンチレーション効果が低減されるため、テレビとは異なるモードで動作するものもあります。フレームには 1 行おきではなくすべてのラインが含まれ、このモードは「プログレッシブ」と呼ばれます。電子ビームによる走査がなくなるため、これは特にフラット スクリーンに当てはまります。

インターレース電気信号を変更せずに適用すると、各フレームは半分の画像ではなく、完全な画像とみなされます (フィルムは 1 秒あたり 25 フレームではなく 50 フレームと見なされます)。その結果、インターレース信号はコンピューター画面では鮮明に表示されません。

• フィルムソースの場合 (上記を参照)
  • 画像の奇数フレームの後に偶数フレームが続く場合は問題ありませんが、
  • 前の画像の偶数フレームの後に画像の奇数フレームが続くと、画面上に 2 つの異なる画像に対応する線が表示されることになります。
• ビデオ ソースの場合、各フレームは異なる画像です。

素早いシーケンス中に、バンド (「コーム」と言います) が表示されます。偶数フィールド (次のフレームの一部) が奇数フレーム (現在のフレームの一部) に非常に近いため、この現象は低速シーケンスでは軽減されます。正しくレンダリングするには、ストリームのインターレースを解除する必要があります。

25 Hz または 30 Hz のテレビでは、現在表示されている行の隣の行はすでにほぼ消去されているため、問題は発生しません。

注意事項