בכורה עולמית: מעבד וידאו VP50Pro של חברת ABT, חלק א'

חברת Anchor Bay Technologies (בעלת מותג DVDO) הכריזה לאחרונה על ה-VP50Pro, אשר צפוי להחליף את ה-VP50.בתור BETA TESTER של המוצר ...

7:00
  /  
03.10.2007
  
כתב: עפר לאור

vp50pro_front_larger_new_490

חברת Anchor Bay התחילה בזמנו את דרכה בשם DVDO. בתקופת הקמתה היו רק חברות ספורות בתחום עיבוד התמונה כאשר בעצם חברת FAROUDJA (בבעלותו של YVES FAROUDJA, אחד מהאנשים החכמים בתחום הוידאו עוד משנות השבעים כשהתחיל) הובילה את השוק. חברת FAROUDJA הציעה באותה תקופה מעבדים חיצוניים במחירים אסטרונומיים, תוךכ שימוש בפטנטים שיצר יווס פרוגד'ה הבעלים (הפטנט על 3:2 PULLDOWN הוא על שמו).

yves faroudja
Yves Faroudja

חברת DVDO בעצם התחילה בתור חברה שניסתה להכניס את כל נושא עיבוד התמונה לתוך צ'יפ – תחילה ה-SIL503 ולאחר מכן ה-SIL504. התחרות שלה היתה FAROUDJA שיצרה צ'יפ מקביל FLI2200 (כיום הצ'יפ לא השתנה הרבה אך שודרג עבור HD והוא מסדרת FLI23XX). בזמנו, לא היה ממש דרך להדגים את השבבים הללו ולכן החברה פתחה מיני-עסק של יצירת מעבדי תמונה זולים במיוחד תוך שימוש בשבבים שלה בכדי להדגים את הטכנולוגיה. המודל העסקי בתחום המכשירים הללו פחות עניין את החברה, שבעליה בעיקר חיפשו לעשות אקסיט ובעצם למכור את החברה לגוף גדול. תוך זמן קצר הדבר אכן קרה, וחברת SILICON IMAGING הגדולה (שבין היתר היתה הגורם העיקרי מאחורי תקן חיבור ה-HDMI) רכשה אותה. במקביל, את חברת FAROUDJA רכשה חברת GENESIS מתוך ראיה זהה.

מאז עברו הרבה ביטים באינטרנט והיזמים מאחורי DVDO השתעממו וחיפשו אתגרים חדשים. הם פתחו את ABT באיזור סן חוזה בקליפורניה, ורכשו מ-SILICON IMAGING בחזרה את שם המותג המקורי שלהם DVDO.

עוד מידע לגבי מעבדי תמונה במאמרים הבאים:

החברה בעצם החלה בייצור של מעבדי תמונה. הם התחילו עם ה-iScan HD, וה-iScan HD+ אשר התבססו על אותו מעבד תמונה ותיק (Sil504) של Silicon Imaging. קו המוצרים המשיך עם VP30 אשר שודרג בהמשך עם כרטיס בשם ABT102 אשר סוף סוף החליף את ה-SIL504 בתור המעבד הראשי עם אלגוריתם שהחברה עבדה עליו כמה שנים ואשר שם הקוד שלו, בהתבסס על בדיחה פנימית בחברה, הוא DUCKY LUCKY (או DL בקיצור). מאוחר יותר שחררה החברה את ה-VP20 אשר היה בעצם VP30 עם פחות כניסות ואשר, בדיוק כמו ה-VP30 זקוק להתקנה נפרדת של ה-ABT102(תודה לאור על התיקון).

את ה-VP50 בזמנו סקרתי באנגלית עבור אתר Secrets of hometheater HIFI, אך לא עבור האתר שלנו. הסיבה היא שמעט מאוד אנשים (אם בכלל) בישראל באמת היו זקוקים לתוספות שה-VP50 הוסיף לתחום.

ה-VP50 בעצם מימש את אלגוריתם ה-DL גם עבור HDTV, כך שהשיפור הגדול במכשיר היה תמיכה בעיבוד HDTV. האם היה באמת צריך עיבוד שכזה? אין ספק שהיה הרבה פחות צורך מזה מכפי שהחברה קיוותה, אך בכל זאת מכירות ה-VP50 מוצלחות מאוד ברחבי העולם, ביחס לתחום הזה.

VP50Pro מונח מעל VP50

היתרון הגדול של המכשירים של ABT הם בפשטות של התפריטים והנוחות של המכשיר. המכשירים גם כוללים מחולל TEST PATTERNS משוכלל (גילוי נאות: PATTERNS רבים מאוד של המכשיר היו תרומתי למאמץ ואני המעצב שלהם, כמו גם ה-PATTERNS של המתחרים של החברה…). התלונה העיקרית בתחום מעבדי התמונה הוא בכך שהמכשירים אינם PLUG & PLAY. גם ה-VP50Pro אינו P&P, ודורש ידע נרחב בשביל להתקין. צריך לזכור שהמכשיר אינו מיועד לקהל הרחב אלא לקהל PROSUMERS – לקוחות מקצועיים/מתוחכמים ולקהל המתקינים עבור בעלי התקציב למתקינים מקצועיים…

מי זקוק למעבד תמונה? מי שראה את ערוץ 2 מוצג על גבי מסך גדול ברזולוציית FULL HD בוודאי מסכים איתי שזה לא מראה מלבב ממרחק צפיה סביר. סיבות רבות יש לכך: איכות תמונה של המקור איננה טובה, כיווץ דיגיטלי מקשה על העניינים ועיבוד התמונה במקרן או במסך הגדול בד"כ אינם איכותיים.

הסיפור הישן, אך עדיין רלוונטי, בתחום עיבוד התמונה הוא כיצד YVES FAROUDJA התחיל את הקריירה. בשנות השיבעים לבחור היה רעיון מבריק – פילטר אנלוגי חדש (3D COMB FILTER שכיום נמצא בכל מסך שמכבד את עצמו) שיכול מאוד היה לשפר את איכות התמונה במסכי CRT לפני כמה עשורים. הפילטר היה מוסיף עלות ייצור של כ-5$ לכל מסך שכלל אותו. יווס ניגש בזמנו לחברת סוני והציע להם את הפילטר תוך כדי הסבר של שיפור איכות התמונה שהוא יגרום. בכירי סוני חזרו אליו בהסבר שאם ימצא דרך להוזיל את עלויות הייצור של מסכי הטלויזיה שלהם ב-5$ ללא פגיעה משמעותית באיכות התמונה אז זה משהו שהם היו מעוניינים בו… הסיבה הכלכלית פשוטה מאוד – חיסכון של 5$ במיליוני מסכים יכול להניב רווח עצום לחברה…

vp50pro_490

אותו רעיון עדיין רלוונטי וחברות חוסכות בכל דבר שאינו קריטי אך מוסיף עלויות יקרות לייצור. עיבוד תמונה איכותי יכול מאוד לייקר את עלויות המסך ולכן חברות רבות מפתחות צ'יפים זולים לעיבוד תמונה (סוני, טושיבה, פיוניר, פיליפס ועוד) במקום להשתמש במוצרים קיימים. חברת FAROUDJA כיום שייכת ל-GENESIS ומתפקדת כחברת בת של חברת MERIDIAN. כיום המתחרים הגדולים באיכות התמונה בעיבוד תמונה רציני הן SILICON OPTIX לאחר שרכשה את חברת העיבוד TERANEX, וחברת GENNUM שמפתחת כבר שנים סדרת מעבדים מעניינת במיוחד.

כיום החברות הללו פחות או יותר באותה רמה של ABT, והתחרות היא על מי שיכול לאפשר למסכי FULL HD להציג תמונות ממקורות גרועים במיוחד ברמה הגבוהה ביותר האפשרית. בגלל עלות המוצרים הללו (בד"כ מחיר של מעבד טוב יתחיל בכ-1500$ בארה"ב), מעבדים בעיקר מיועדים למקרנים טובים ולמסכים ברזולוציית FULL HD בגודל 50" ומעלה. משוגעים כמוני משתמשים כבר שנים במסכים קטנים בהרבה, למרות שעלות המעבד איננה פרופורציונלית לעלות המסך.

כמובן שכיום ניתן לרכוש נגן DVD בעל מעבד מובנה טוב (למשל OPPO 981 שכולל שבב מעבד FLI2310 לא רע של פרודג'ה), אך הדבר יאפשר איכות תמונה טובה רק ממקור זה. בשביל לשפר את איכות השידור של יס או הוט (או למי שרוצה להציג HDTV על גבי מקרן FULL HD באיכות האופטימלית) כדאי לשקול מעבד תמונה חיצוני אם התקציב שלכם מתיר זאת.

NATIVE RATE

לא כל מסך מתאים לשימוש עם מעבד תמונה. מעבד תמונה (VIDEO PROCESSOR) אפקטיבי בעיקר כאשר ניתן לעשות שימוש ב-NATIVE RATE, כלומר, לבטל את מעבד התמונה הפנימי של המסך. מסכים שאינם FULL HD מתקשים במשימה פעמים רבות ולא כל מסך כזה מתאים לשימוש עם מעבד. ללא NATIVE RATE עדיין יש הצדקה לשימוש במעבד, אך השיפור המתקבל באיכות התמונה פחות משמעותי.

format_362

ה-VP50Pro כולל TEST PATTERNS לזיהוי NATIVE RATE וכן יכולות רבות לשנות תזמון בכדי להתאים את הרזולוציה בדיוק למסך היעד. את הבדיקות של המכשיר ערכתי על מספר מסכים במהלך כחודשיים וחצי שהמכשיר אצלי בבדיקות. לא היתה לי בעיה גדולה להגיע ל-NATIVE RATE במרבית המסכים. חשוב לבדוק שיש למסך יכולות DOT BY DOT (כך זה נקרא, למשל במסכי פיוניר) לפני רכישה של המכשיר.

בעת הכיוון של המכשיר לקראת קבלת תמונה, ניתן להשתמש במסך LCD קדמי וכחלחל שמאפשר גישה לכל היכולות של המכשיר ללא מסך פעיל.

את הבדיקות למאמר זה ערכתי עם חיבור HDMI דיגיטלי למסכי FULL HD.

סוגי עיבוד תמונה "הרגילים"

ה-VP50 כולל מספר רב של מערכות עיבוד תמונה. הרכיב החשוב ביותר הוא ה-DEINTERLACER (שזה ה-DUCKY LUCKY במקרה הזה) אשר מנסה לחלץ כמה שיותר מידע ממקור הוידאו ה-INTERLACED. מעבד טוב מסוגל להתאים את עצמו ויכול להפיק פי שניים מידע מ-DEINTERLACER בינוני או גרוע עבור אותו מקור מידע. הדבר תלוי מאוד בזיהוי נכון של FILM MODE, או מקור שהוסרט על גבי פילם, אל מול VIDEO MODE שמסמן מקור וידאו שצולם במצלמת וידאו. מעבד טוב צריך להוציא את מירב המידע עם מינימום "ARTIFACTS" שהם בעיות עיבוד תמונה. הבעיה הנפוצה ביותר היא בעיית "COMBING" או "המסרק", כאשר תזוזה מהירה או עיבוד תמונה לא מדוייק גורם למעבד לזהות בטעות FILM MODE ולחבר יחדיו שתי שדות וידאו שאינם קשורים, דבר שגורם לאובייקטים על גבי התמונה להיראות מקווקווים כאילו צופים בהם דרך מסרק…

הדבר קורה בכל מעבד תמונה שמכבד את עצמו. הדרך היחידה להמנע מכך לחלוטין הוא פשוט להראות חצי תמונה, מה שגורם לתמונה מאוד לא חדה ומרוחה (נשמע מוכר?). גם ה-VP50Pro נוטה לתופעת המסרק, אך הדבר מתרחש לעיתים רחוקות ובעיקר בקטעי מעבר חדים או מהירים.

jaggies5_490

תופעת "מדרגות" (JAGGIES או STAIRCASING) הוא פעולת עיבוד תמונה נוספת חשובה, שמתרחשת בעיקר כאשר מוצג על גבי התמונה קוים ישרים בזויות כמעט אופקיות – כגון מדרגות, חבלים, תריסים וכו'. זיהוי והעלמת תופעה זו משפרת מאוד את תחושת "הקולנוע" בעת הצפיה. ה-VP50Pro עושה זאת בכבוד ומגיע לזויות אופקיות של כמה מעלות לפני שהוא מתחיל לפספס. מעבד סביר צריך לזהות עד לזויות של כ-10 מעלות. עם ה-VP50Pro הגעתי גם ל-8 מעלות ופחות לפני שניתן לזהות בבירור את ה-JAGGIES.

בכדי להציג מקור SDTV (נגיד תוכן של DVD או ערוץ טלויזיה רגיל) על גבי מסך HD READY או FULL HD נחוץ אלגוריתם SCALING שימתח את התמונה לפי רזולוציית המסך. זה גם אחד מהסיבות שלמעבדים הראשונים קראו DOUBLERS (הם הכפילו את רזולוצית התמונה), ולאלה שהגיעו לאחר מכן קראו SCALERS (כי הם מותחים מקור ברזולוציית X למסך ברזולוציית Y).

בכדי למתוח תמונה יש כמה אפשרויות. מספר אלגוריתמים ידועים מסוגלים לבצע את העבודה, אך לכל אחד מהם יש תופעות לוואי. חלקם גורמים לטשטוש בתמונה, חלקם מוסיפים עיוותים אחרים על גבי התמונה. המטרה של מעבד טוב הוא למתוח את התמונה תוך שימור כמה שיותר מידע מהתמונה המקורית ולגרום למינימום טשטוש או איבוד בחדות. בתחום הזה VP50Pro הוא לטעמי מספר 2 בתעשייה לאחר אחד ממתחריו: חברת LUMAGEN אשר משתמשת באלגוריתם שמשמר טוב יותר את חדות התמונה. ההבדל פחות משמעותי במסכים בגודל 50", אך משמעותי יותר עבור מסכים בגדלי 60" וכמובן מקרנים ומסכים בגדלי 100" ומעלה. בגדלים כאלה, כל טשטוש הקל ביותר נראה בבירור ממרחק צפיה אופייני של כמה מטרים בודדים.

תיקון שגיאות

מעבר לעיבוד תמונה בסיסי, על מעבד תמונה טוב לתקן טעויות במקור. ה-VP50Pro הוא בין המצטיינים בתחום זה.

עיכוב Y/C – במקרים רבים, המסלול של תוכן הוידאו מורכב משני מסלולים שונים – מסלול הבהירות ומסלול הצבע (הדבר נגרם בגלל שימוש בשיטת YUV בכדי לשנע את המידע בדרך היעילה ביותר). בגלל סיבות שונות, לא תמיד שני סוגי הסיגנלים מגיעים בו זמנית ויש עיכוב בד"כ באותות הצבע בגלל שהן דורשות עיבוד טיפה יותר מורכב. גם עיכוב קטן יכול לגרום לדליפות צבע בצידי התמונה. בגלל שהסריקה מתבצעת משמאל לימין, הדליפה לרוב תהיה לכיוון ימין והדבר יתבטא בגבולות צבע לא חדים בעיקר בצד ימין של אובייקטים. ל-VP50Pro יכולת לתקן זאת עד לרמת התת-פיקסל. מצד שני, המכשיר מחייב הזזה גם של אותות האדומים וגם הכחולים באותה מידה ולא מאפשר להפריד בין השניים.

דליפות צבע נוספות נגרמות בגלל אוסף גדול של סיבות, כולל שיטות הכיווץ דיגיטליות שונות (למשל שימוש ב-4:0:0 בישראל על ידי חברות הכבלים והלויין). את דליפות הצבע האנכיות עדיין המכשיר לא מתקן במלואן, אך בציר האופקי, יש זיהוי ותיקון בשיטת CROSS COLOR SUPPRESSION.

תכונה מעניינת שהתווספה ל-VP50 היא עיבוד PReP. עיבוד זה פועל על מקורות שכבר עברו DEINTERLACING על ידי מעבד אחר בסגנון פרוגד'ה. קחו לדוגמא את ה-OPPO 981. מדובר על מכשיר טוב, אך אין לו יכולת להוציא סיגנל לא פרוגרסיבי, כלומר 480i/576i שנחוצים בד"כ בשביל לעשות DEINTERLACING. משמעות הדבר היא שאם המעבד המובנה של ה-OPPO מתקשה עם דיסק מסויים (למשל הופעה חיה של אסתר/מדונה), אתם עלולים לראות את תופעת המסרק. PReP בעצם מאפשר ל-VP50 ול-VP50Pro לזהות מחדש את השדות המקוריים ולהמנע מהמצב הזה. כך אתם מרוויחים שני DEINTERLACERS במכה אחת… אפשר לומר שזה יותר רלוונטי למקומות מסויימים בארה"ב ובאנגליה שמקבלים כיום ממירי לויין שיש להם אך ורק יציאה לאחר עיבוד תמונה, מה שגורם לעיתים קרובות לעוגמת נפש עקב מעבד חלש למדי…

mosquito_337

מילת הבאז בתחום כיום הוא על תופעת לוואי של כיווץ אשר מלוות אותנו כיום עקב הכיווץ הדיגיטלי. כיווץ זה, אשר בעצם מאפשר לנו לקבל כיום עשרות ומאות ערוצי טלויזיה במקום שפעם היה ניתן לקבל ערוצים בודדים, כולל גם לא מעט עיזים… כאשר נעשה שימוש יתר בכיווץ, דבר שהופך היום להכרחי עקב הדרישה של הלקוחות לקבלת כל כך הרבה ערוצים, וכאשר עלויות ערוצי הלויין גבוהות ורוחב הסרט מוגבל. במקרה כזה, תופעות הלוואי הופכות יותר ויותר משמעותיות. ב-MPEG2, השיטה שכיום בשימוש בערוצי הלויין והכבלים הדיגיטליים, הדבר מתבטא בשתי תופעות עיקריות:

  • MOSQUITO NOISE – רעש שנראה כמו יתושים פצפוניים שעפים סביב גבולות חדים.
  • BLOCKING / MACROBLOCKING – תופעה שגורמת לתמונה להיראות מאוד "ריבועית"

שתי הבעיות פחות קריטיות עבור H264/AVC/VC-1, הפורמטים החדשים בשיטות השידור החדשות בלויין ובדיסקי HDTV. אולם, בשידור של ערוצי SDTV בישראל, הם עדיין משמעותיים ביותר.

למידע נוסף על תופעות הלוואי לחצו כאן

ה-VP50Pro מביא אפשרות חדשה, הורדת תופעת הלוואי הראשונה, MOSQUITO NOISE REMOVAL. בעיני, זה עדיין פיתרון חלקי ולא מושלם מכיוון שללא המשלים שלו, פיתרון ה-MACROBLOCKS, זה עדיין לא זה…

ל-VP50Pro יש רק 4 אפשרויות כיוון להורדת התופעה (ביטול, מצב נמוך, בינוני וגבוה). השליטה על האלגוריתם עדיין בסיסית ולא מספיק עדינה בעיני, אך זה בהחלט עושה את העבודה. תופעת ה-MOSQUITO מאוד בולטת במסכי LCD בעיקר סביב לוגו של ערוצי יס. בבדיקה הצלחתי להעלים כמעט לחלוטין את התופעה והתמונה היתה נקיה ונעימה יותר לצפיה.

MNR במצב כבוי
MNR במצב כבוי (המקור)
שימו לב "לרחש" סביב הלוגו ובעיקר סביב "stars"

MNR במצב LOW
MNR במצב LOW

MNR במצב HIGH
MNR במצב HIGH

לתיקון זה יש גם תופעות לוואי, במצב החזק ביותר של הורדת MOSQUITO NOISE הפיקסלים בכיתוב ובתרגום טושטש מעט. גם פרטים בתמונה עצמה טושטשו טיפה כאשר האלגוריתם הופעל.

mosquitonone_490
MNR במצב OFF – שימו לב לפיקסלים סביב המספר 2

mosquitofull_490
MNR במצב HIGH – הפיקסלים בקצה המספר הופכים מטושטשים יותר.

נושא חדות התמונה היא בין הבעיות הבוערות בתחום. אנשים רבים אוהבים חדות חזקה, אך לרוב הדבר מתבצע על ידי פילטר מלאכותי שאינו מוסיף מידע אלא גורם לתופעות לוואי שהראיה האנושית מזהה בטעות כחדות יתר. ל-VP50Pro שתי שיטות להוסיף או להוריד תופעות כאלה. למי שהוא "וידאופיל" החדות האמיתית, זו שמתבטאת בכמות הפריטים שניתן לזהות בתמונה, החדות המלאכותית מטרידה ביותר. סרטים רבים כבר מופקים כיום עם תופעת EDGE ENHANCEMENT (או EE בקיצור) אשר מוסיפה חדות מלאכותית אך גם גבולות בהירים סביב אובייקטים שונים. ל-VP50Pro יכולת להחליש את התופעה על ידי פילטר EDGE ENHANCEMENT שלילי. בנוסף, ניתן להוסיף EE עבור מי שאוהב את התופעה. תוספת מעניינת היא FINE DETAIL שהוא בעצם פילטר עדין בהרבה ואשר מסוגל גם להשתלב עם תיקון ה-MOSQUITO NOISE ולהחזיר את הפרטים והחדות לתמונה.

Fine Detail

Edge enhancement

שילוב של שלושת הפרמטרים יכול מאוד לשפר את איכות התמונה, אך דורש לא מעט ניסוי ומשחק עד לקבלת תוצאות מושלמות.

כיצד משתווים האלגוריתמים למעבד ייעודי להורדת תופעות MPEG, כגון ה-MOSQUITO? אני עדיין מרגיש שה-MOSQUITO עדיף בגלל טיפולו בתופעת BLOCKING / MACROBLOCKING. מצד שני, יש יתרון משמעותי בשילוב של כל האלגוריתמים הללו במעבד אחד משולב. אין ספק שהאלגוריתמים עובדים "שונה", וששניהם עושים את העבודה.

סוף המאמר בחלק ב'.

לשרשור התגובות בפורומים


7:00
  /  
3.10.2007
  
כתב: עפר לאור

1