חשיבות מעבד הוידאו במסך בעידן ה-HD

עפר לאור סוקר את ההיסטוריה של מעבדי התמונה וצופה קדימה לעתיד - האם יש משמעות לעיבוד תמונה בעולם התוכן של ...

7:00
  /  
16.04.2009
  
מאת: עפר לאור

הקדמה

פרט לעשור האחרון, טכנולוגית הטלויזיה לא עברה תהפוכות רבות מאז יצירת התקנים המקוריים של NTSC ו-PAL בשנות החמישים והשישים (בהתאמה). מעבר להתאמות "קטנות" כגון הוספת צבע, שידורים סטריאופוניים, הוספת נתונים כגון טלטקסט ותרגום וכמובן שידורים רחבים – השידורים בעצם נשארו כמעט זהים למה שהיה בעבר.

עם זאת, גדלי המסכים ובעיקר ההתפתחות בתחום ההקרנה הקדמית, הביאו לכך שעיבוד תמונה הפך לאלמנט חשוב ביותר לצורך התאמת שידורים שבמקור תוכננו להיות מוצגים על גבי מסך 21" לכל היותר, להיות מוצגים על גבי מסכים בגודל 42" ועד 65".

ניתן לפרק את העיבוד שנדרש לכך לכמה מנגנונים שונים אך חשובים:

  • DEINTERLACING – פירוק השדות (מנגנון ישן שיועד להתמודד עם זמני התגובה האיטיים שהיו קיימים על גבי מסכי ה-CRT ובמקביל לאפשר תחושה של תנועה רציפה ולא מגומגמת) – לכדי תמונה פרוגרסיבית שלמה שניתן להציג אותה על גבי המסכים הדקים החדשים.
  • 3:2/2:2 CADENCE DETECTION – זיהוי המבנה של שידור שבמקור הגיע ב-24FPS (כלומר צולם בפילם) ושיחזורו. לרוב זה מובנה במנגנון ה-DEINTERLACING.
  • SCALING – התאמת רזולוציה בין רזולוציה נמוכה של תוכן המקור לגבוהה יותר של המסך (במצב כזה ניתן לקרוא להתאמה הזו גם UPSCALING).
  • SHARPNESS, EDGE ENHANCEMENT, DETAIL ENHANCEMENT – משפחה של פילטרי תמונה שמטרתם היא לחדד את התמונה (או לפחות לתת לצופה תחושה של תמונה חדה…)
  • BAR, MOSQUITO – מנגנוני עיבוד תמונה שמטרתם להפחית את תופעות הלוואי של כיווץ הדיגיטליים MPEG2 או H264.
  • INTERMEDIATE FRAMES – מנגנון יחסית חדש שמהותו היא הוספת פריימים מלאכותיים בין פריימים אמיתיים בכדי ליצור תחושה של תנועה חלקה יותר ופחות מגומגמת.

בעוד שבעבר המנגנונים הללו היו יקרים מאוד, כיום הם קיימים (רובם ככולם) בצ´יפ אחד או שניים בכמעט כל מסך, רסיבר ומקרן בשוק. בתחום המקרנים אנחנו יכולים לראות התקדמות לכדי המקסימום שקיים היום בשוק (VXP של חברת סיגמא, או HQV או DVDO). ברסיברים ובמסכים דקים עדיין אנחנו רואים מסכים רבים עם דור אחד או שניים אחורה בתחום העיבוד.

עדיין צריך את זה?

השאלה העקרונית כיום היא האם בכלל צריך את זה בתקופה הנוכחית. בארה"ב אנחנו רואים מעבר איטי אך עקבי לקראת HDTV, אך שם ניתן לראות שתי שיטות שידור מתחרות אשר אין בינהם מנצח ברור (720P מול 1080i ואפילו שידורי 1080P שמתחילים שם לבצבץ לאחרונה).

באירופה, המעבר הוא אבסלוטי ועקבי לכיוון ה-1080i ב-50HZ. לא ניתן לראות כמעט שידורים אחרים שם.

עם ההתקרבות לכדי רזולוציה עולמית סנדרטית (1920 על 1080) אשר תהיה קיימת בכמעט כל מסך אפשרי, כולל מסכים קטנים שלא יכולים ממש לעשות בזה שימוש אמיתי, השאלה עולה – האם עדיין יש משמעות לעיבוד תמונה?

ובכן, נתחיל בכך שהמשמעות בהחלט ירדה מאוד. DEINTERLACING עדיין הכרחי עבור המעבר בין 1080i ל-1080P, ובארה"ב השידורים 720P דורשים עדיין התאמה ל-1080P. עם זאת, הצורך בעיבוד חזק בסגנון שהכרנו בשנים האחרונות, יורד והולך בשנים האחרונות והירידה בעלויות תאפשר הכנסה של מנגנונים מתקדמים מאוד גם במסכים זולים מאוד. הצורך במעבדים חיצוניים יצטמצם מאוד.

בישראל, עדיין אין אינדיקטורים ברורים שיש מעבר מוחלט לכדי HDTV ולכן הצפי הוא שכאן עדיין נזדקק למעבדים חזקים בשנים הקרובות. עם זאת, אנחנו יודעים שבסיס שידור טוב (כגון זה שאנחנו רואים בהוט וביס ל מקורות איכותיים) יכולים בהחלט להיראות ממש טוב על מסך FULL HD, ולכן השאלה המעניינת יותר היא האם גופי התקשורת יתאימו את עצמם לעולם החדש וישפרו את טכנולוגית השידור הישנה שלהם. דוגמאות יפות הן ערוצי הספורט בישראל (וערוץ 5 בפרט) אשר עוברים כל כך הרבה המרות והסבות פורמטים ועיבודים לאורך תהליך ההפקה והשידור שלהם עד כדי כך שאיכות המשודרת שלהם היא לא פחות ממזעזעת.

המנגנונים שציינתי למעלה ישרדו כולם אך המשמעות שלהם תרד מאוד. בעיקר כל נושא ה-SCALING ירד משמעותית כאשר מרבית התוכן לא ידרוש כלל התאמה כלשהי.

מנגנוני ה-ARTIFACT REMOVAL בבעיה רצינית, H264 משפר מאוד את היכולת להתמודד עם כיווץ יתר. בעוד שב-MPEG2 בעיקר מנסה להתמודד עם השינויים בתמונה (התנועה), ב-H264 הוסיפו משוב שלילי שכולל DECODER מלא. משמעות הדבר היא שהמנגנון גם מזהה את הטעויות בכיווץ ומנסה לתקן גם אותם, ולא רק להתמודד עם השינויים במקור. בעוד שהמנגנון ב-MPEG2 לא מודע לעובדה שהוא BITSTARVED ובעצם מייצר תמונה בינונית למדי גם כשאין כל תנועה בתמונה, המקודד של H264 מודע לכך בהחלט ואם יש מספיק רוחב סרט וזמן הוא גם יתקן זאת. משמעות הדבר היא שגם במצבים של מצוקת רוחב סרט, H264 ימשיך לנסות ולשפר את התמונה הסטטית ולהוסיף לה עוד ועוד פרטים.

גם היכולת להסתכל קדימה בזמן מונעת ARTIFACTS חזקים מאוד שבריר של שניה לאחר מעבר חד בתמונה ועד שהאלגוריתם מכניס את ה-KEYFRAME. הצצה קדימה גורמת לאיטיות רבה יותר בקידוד ופיענוח, אך מאוד משפרת את איכות התמונה, התמודדות עם קצב נתונים נמוך יותר והורדת ה-ARTIFACTS.

עם זאת, ידוע שגורמי השידור השונים מנצלים כל פורמט עד למקסימום ולכן יש סבירות שלמרות השיפור ב-H264, רוחב הסרט יצטמצם אף יותר (אחרי הכל, אנחנו עדיין משלמים לפי מספר הערוצים שאנחנו צורכים ולא לפי האיכות באותו ערוץ) מה שעלול לגרום לתופעות לוואי אלה להתגבר.

במסכי LCD, בעיקר במותגים הגדולים והחזקים,  אנחנו רואים יכולת טובה יותר להתמודד עם ARTIFACTS ושיפור זמני התגובה מורידים מריחות, הדגשות יתר של כיווץ ותופעות מהסוג הזה. מגמה זו תתחזק במוצרים הגבוהים, אך במוצרים הזולים (שבהם מראש אין טעם להשקיע במעבד חיצוני) לא צפוי שינוי מהותי בשנה או בשנתיים הקרובות ועדיין נראה איכות בינונית ומטה לכל היותר. בעתיד הרחוק יותר, סביר להניח שנראה שיפור ביכולות העיבוד גם במסכים אולטרה זולים.

סטנדרטיזיצה

כאמור, המגמה העולמית היא להמנע מתקנים שונים ומסובכים והתייצבות על 1080P בתור התקן העולמי גם כאשר הדבר אינו נחוץ (מסכי 32" ומטה, אלא אם כן הם מיועדים לשימוש כמסך מחשב).

מצד אחד היתרון הבולט במעבר כזה הוא היתרון של מעבר לעולם שכולו משתמש בתקן אחיד ויציב. 

הבעיה היא בעיקר הם התכנים הישנים שדורשים עיבוד חזק למדי בכדי להיראות סבירים על גבי מסכי FULL HD. מחירים של מעבדים כאלה בעבר החלו בכ-5$ והסתיימו בכ-20$. מחירים אלה גבוהים משמעותית ממחיר יעד של כמה סנט לכל היותר למעבד ממוצע שמסכים זולים משתמשים בו כיום.

חברות המתמחות במעבדים היקרים הללו החזירו כבר את ההשקעה הטכנולוגיות שלהם ועם התרחבות השוק של FULL HD, אנחנו צפויים לראות את המעבדים הללו בכל דבר זז. מדובר במעבדים כגון HQV של סיליקון אימיג´ינג, VXP של ג´נום/סיגמא ו-DVDO. גם חברות ותיקות בתחום כגון פרוג´ה עלולות לחזור למשחק שכן המומחיות שלהן היתה תמיד להיצע מעבד סביר למדי במחיר מאוד אטרקטיבי.

גם המעבר לתוכן סטנדרטי בתקן 1080i ישפר את המצב משמעותית, אך הדבר יקח לא מעט שנים בשל ההשקעה העצומה של מעבר כל המערכות הצילום, עריכה, PRE PRODUCTION, POST PRODUCTION, מוניטורים, מערכות הקלטה, שידור, תרגום וכו´. ללא התערבות ממשלתית (שעד היום קרתה רק בארה"ב וטיפה במדינות אחרות שהבינו את המשמעות של הקדמה הטכנולוגיות בתחום הזה) סביר להניח שמעבר כזה יקח שנים רבות (למעלה מעשור) גם להשלמה חלקית של המהלך.

השלב הבא

כפי שראינו בעבר, טכנולוגיות מסכים דקים מצליחות לא על בסיס איכות התמונה שלהן אלא לפי פוטנציאל ההוזלה שלהן. טכנולוגיות רבות וטובות נכשלו לא בגלל שהן היו רעות אלא פשוט בגלל שהן לא הצליחו להדביק את יחס העלות התועלת המדהים של LCD כיום.

העתיד, כפי שאנחנו רואים אותו כיום, הוא LCD. הסיכוי היחיד שיש לטכנולוגיות מתחרות בעתיד הרחוק הן אך ורק אם יצליחו להוריד את עלויות הייצור, מה שנראה מאוד קשה לאור ההצלחה המדהימה של LCD בתחום הזה.

המגבלה העיקרית של LCD כיום, בתחרות עם טכנולוגיה כמו פלזמה, היא חוסר היכולת שלה לגדול פיזית מעבר לגודל פיקסל מסויים. הדבר מגביל מאוד את היכולת של הטכנולוגיה להתמודד עם תחום המסכים של 47" ומעלה. 

המסקנה הברורה שניתן להבין מתוך דבר זה הוא שצריך לעבור לשלב הבא מבחינת רזולוציה. בשתי תערוכות ה-CES האחרונות ניתן היה כבר לראות סנוניות ראשונות של מסכי 4K שהרזולוציה שלהן היא כמו 4 מסכי FULL HD שחוברו יחדיו.

אין שום ספק, מבחינת תוכן, אין כיום עתיד לתוכן 4K בבית. תוכן כזה מיועד כיום אך ורק לבתי קולנוע דיגיטליים.

המעבר ל-4K יווצר אך ורק בכדי לתת פיתרון לחוסר היכולת של LCD לגדול באופן כלכלי מעבר ל-47".

השם המסחרי לטכנולוגיה זו היא ULTRA HD (או UHD בקיצור) וסביר להניח שלאחר תום המשבר הכלכלי העולמי (אי שם ב-2010-2011), נתחיל לראות מבול של מסכים מסוג זה מציפים את השוק.

כמובן שללא תוכן מקור מתאים, המסכים הללו, בדיוק כמו מסכי ה-HD READY הראשונים, יזדקקו למעבדים חדשים שיאפשרו לראות FULL HD באיכות סבירה עליהם. סביר להניח שיצרני המעבדים כבר עובדים קשה מאוד לכדי הכיוון הזה ואת הסנוניות הראשונות בתחום הזה ראינו ב-CES האחרון על ידי טושיבה שהכריזה על מעבד CELL PROCESSOR חדש שזה תהיה מומחיותו.

איך יראו שידורי SDTV על גבי מסך שכזה? לא הייתי מתרגש יותר מדי לכדי צפיה של תכנים מסוג זה על גבי מסך 4K… שידורי NTSC ותיקים יצטרכו הגדלה של פי 27 ברזולוציה!!!

כל פיקסל יצטרך להמרח על גבי 26 פיקסלים נוספים בכדי להיות מוצגים על מסך שכזה…

בהתחשב במרחק הצפיה הנחוץ, סביר להניח שנהיה זקוקים למעבדים די מטורפים ולטכנולוגיות שהן כמה דרגות טובות מכפי שקיים כיום בכדי שדבר כזה יהיה בכלל בר צפיה… עם זאת, צפיה בתוכן בלוריי או FULL HD עלולים מאוד לשפר את המצב.

שימוש נוסף לרזולוציה הזו תהיה לצורך המימוש של תלת מימד שיגיע בשנים הקרובות למחוזותינו. תלת מימד ביתי ב-FULL HD אמנם לא ידרוש עיבוד תמונה חזק אך עיבוד כזה עלול להיות נחוץ בכדי לצפות בתכנים שאינם תלת מימדיים על גבי מסך כזה (אלא אם כן הוא יהיה עם משקפיים מסוג זה או אחר).

 


מסך ה LCD הגדול בעולם כיום – Sharp LB-1085

סיכום

עולם עיבוד התמונה צפוי לשינויים גדולים מאוד.  אני פחות אופטימי לגבי השילוב של מעבדי תמונה טובים ברסיברים ומעבדים חיצוניים – העתיד צפוי להיות משולב במסכים עצמם והצורך במעבדים חזקים ירד בעתיד הקרוב אך יעלה מחדש לקראת המעבר בשנים הקרובות למסכי 4K.

הרבה מאוד מהצרכים יקבעו על בסיס הפורמטים שישלטו. אם פורמט בלוריי ימשיך להוביל וישלוט בשוק, ואם הצלחת המעבר ל-1080i כשיטת שידור אוניברסלית, הצורך במעבדים יעודיים ירד משמעותית.

כל עוד אנחנו עדיין מקבלים אין ספור פורמטים, חלקם מאוד לא איכותיים, הצורך בעיבוד תמונה ימשך ואפילו יגבר לאור האתגרים של מסכים גדולים וברי רזולוציה גבוהה, לעומת תוכן בינוני ומטה בעל רזולוציה נמוכה במיוחד ורוחבי סרט מצומצמים.

לדיון בנושא זה בפורומים לחצו כאן.


7:00
  /  
16.4.2009
  
מאת: עפר לאור

1